Введение к работе
- Актуальность проблемы» Проблема поведения- С з в системе почва-растения, а также вдругих.звеньях биологического круговорота веществ в природе возникла более 0 лет назад в результате глобального загрязнения окружающей среды этим радионуклидом. На первом этапе радиоэкологических исследований (1950-19/65Убыло установлено, что ^"с* , попадая в почву, прочно фиксируется в ней и со временем поступление его в растения снижается. Исследования "последущих лет (1965-1975) в целом - подтвердили эги положения, однако многие вопросы поведения . С$ в системе- почва-растения требуют дальнейшего изучения.
Значительная часть исследовании проведена в условиях лабора
торных и вегетационных экспериментов, а также при наблюдении за..
дикорастущими растениями на глобальном уровне загрязнения почв -
радиоцезием.. По этим причинам нет возможности разработать удов
летворительные критерии прогноза поступления Cj из почв в
сельскохозяйственные растения в многолетнем цикле. Недостаточно .
выявлена'также роль основных почвенно-агрохимических показателей,
определяющих степень перехода. 3 С& в, растения, слабо изучена
динамика и трансформация форм радионуклида, доступных растениям
С течением времени. -_\
При многообразии почвенно-климатических зон в нашей стране . важно знать особенности поступления Cs в сельскохозяйственную продукцию в зависимости от типа почв, биологических особенностей растений, агрометеорологических показателей. Ответ на эти вопросы можно получить лишь путем постановки экспериментов непосредственно в полевых условиях, что и сделано в настоящей работе..
Цель исследований^ Изучить закономерности поведения Ct в'
системе дочва-сельскохозяйственные растения.в зависимости от
свойств почв, биологических особенностей сельскохозяйственных
растений и основных агрометеорологических условий произрастания
и на отой основе: ^
-
Осветить малоизученные вопросы почвенной ХИМИИ "С J в связи с трансформацией форм его подвижных соединений и доступностью радионуклида растениям. : *
-
Количественно оценить роль различных почвенных факторов в накоплении Cj растениями. ,
-
Выявить возможность экстраполяции.результатов вегетацион-кых" и микрополевых опытов на полевые.условия.- .
Задачи исследований:
й>/2Ъ9 - ^ ^-
' : - "Г вк^Гмг'"*' .'.'""''' ";'' " .
1, Изучение динамики и форм соединений . С» и их трансфер--
^мации в почвах разных типов'в связи с его доступностью растениям»
2, Количественно, оценить поступление С$* в некоторые
сельскохозяйственные растения в зависимости от свойств почв.
3. Изучение межвидовых и-сортовых различий в накоплении
С$ растениями, ...
4. Выявление роли основных агрометеорологических факторов в-
поступлении 137С$ В растения. _, -
'5. Нахождение связи между поступлением * .Cs в растения и свойствами почв методом математической статистики. .
б. Сопоставление характеристик перехода I%*4Js в урожай сельскохозяйственных растений по результатам вегетационных» мик--рополевых,полевых опытов и выявление возможности экстраполяции результатов первых двух методов исследования на полевые условия. -
Научная ценность и новизна работы. Впервые в результате многолетних полевых' исследований установлено, что в природных условиях не наблюдается резкого непрерывного снижения поступления
С$ в сельскохозяйственные растения в зависимости от.времени:.-
пребывания радионуклида в почве. '
Количество поступившего A,J. С* в растения и варьирование его по годам .определяется не только свойствами.почв, количеством обменных форм * -Os t биологическимиособенностями сельскохозяст-венных растений, но и в значительной мере основными агрометеоро-' логическими факторами.
С помощью методов многомерной математической'статистики дана, количественная оценка роли почвенных свойств в размерах накопления 13Сз растениями, вычленены основные почвенные факторы,определяющие интенсивность перехода радионуклида из почв в растения.
Получена близкая сходимость результатов микрополевых и полевых экспериментов, что позволяет экстраполировать данные микро- . полевых опытов, на полевые условия.
Практическое значение.
I. Показано отсутствие постоянного снижения доступности ра-^ диоцеэия растениям в выщелоченном черноземе в природных условиях с течением времени. Получены коэффициенты корреляции между К^ Сі ги агрометеорологическими факторами (количество осадков,'.. температура воздуха за май-август*месяцы, осенние и весенние за-' пасы продуктивной влаги в метровом слое почвы). Эти коэффициенты'-
позволяют прогнозировать поступление "'Cj в растения. _ '
2.Ни основе.многолетних данных выявлены виды и.сорта сельскохозяйственных растений, характеризующиеся минимальным накоплением "С$- в урожае.
3. Рассчитаны уравнения регрессии, связывающие содержание".
"'С5'--'в растениях с основными почвенными свойствами. Эти уравне
нии могут быть использованы для сравнительной оценки радиационной
. опасности загрязнения цезием-137 различных почв.
4. Оценена возможность экстраполяции"результатов микрополе-
вых опытов на условия сельскохозяйственного производства.
В теоретическом плане проведенныеисследования дополняют
^сведения по почвенной химии * С$. , что -позволяет уточнить осо
бенности поведения радиоцезия и миграционную способность его в
звенья:: биологического круговорота; в частности, d системе почва-
растения. ... j
Объем работы. Диссертационная работа изложена на ^Г7 страницах машинописного текста, включая >4* таблиц, и иллюстрирована ^рисунками, имеете я^ приложение и список литературы из sts&f названий*, из них Х/Ъ&рубештх,
Апробация. Диссертация рассмотрена и рекомендована к защите на заседании,кафедры,общего почвоведения факультета Почвоведения МГУ им. М.Б.Ломоносова 27 ноября 1981 г. Основные положения диссертации "доложены и^обсуждены на Всесоюзном симпозиуме'"Теорети- .'. ческие и практические аспекты действия малых доз иониэирущих .,. излучений" (Сыктывкар, 1973)г на Всесоюзной научной конференции "Проблемы взаимодействия общества и природы" (Москва, 1978), на " Первой Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной,радиологии (Обнинск, 1979). — - -._
Публикации, По теме диссертации опублиховано 9 печатных ра
бот. ..- . " '
'-'. ОЕЬЕКШ и методы ИССЛЕДОВАНИЯ
Для решения поставленных задач использовались следующие мё- .
, года исследования; , , ' '..'_'
I. Лабораторные, вегетационные, микрополевые и полевые опыты*. ,2. Лабораторно-аналитические. 3. Расчетные.,- ' Постановка экспериментов, анализы почвы и растений выполне-г
ны по общепринятым методикам. *' ч, , ; . ' ' . '
Лабораторный эксперимент (многофакторн'ый -опыт с проростками! поставлен для изучения .перехода 137С$ а растения и оценки, роли основных почвенных факторов в биологической доступности,радиоцезия растениям.
Опыты проводились с 2-недельными--проростками овса Золотой дождь на 27 почвах. Проростки выращивали в алюминиевых бюксах,' в которые помещали 40 г почвы. Почвы в бюксах заливали избытком дистиллированной вода до состояния'суспензии и затем вносили ' i3'Cs без*носителя в форме ^ CsltejB количестве 3,2 кБк/г почвы.' Для-равномерного распределения радионуклида в почве бюксы выдер- живали закрытыми в течение 10 дней. Подсушив почвы до 60% от ПВД в бюкс высевали по 5 наклюнувшихся семян овса. Растения.срезали ,' в фазу проростков - через 14 дней после всходов. Влажность почвы в бюксах,поддерживалась на уровне 60 от ПВ дистиллированной водой. Повторность'опыта шестикратная.
Вегетационные опыты..Опыт № I заложен на выщелоченном черноземе для оценки вклада процесса закрепления -""$ в почве при поступлении его в растения гороха Немчиковскнй-766 и пшеницы Комета. Радионуклид внесен в почву в количестве 130 кВк/кг в виде
Опыт № 2 заложен для изучения процесса закрепления * .Сі в
3 почвах:, выщелоченный чернозем, дерновс—под.эолястая,аллювиадьно-
слоистая (таблЛ). Радиоцезий внесен в количестве 185 КБк/кг поч-<
вы. "~~ <'^ ' . ' ,
Микррполевые опыты. Опыт № 3 заложен для сравнительной оценки разных методов при изучении поступления "ts в сельскохозяйственные растения. .Опыт проводили в течение 0 лет в деревянных .: ящиках без дна размером 0,5 м х 0,5 и х 0,5 м, вкопанных в почву. Псчва - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Радиоцезий вносили в виде раствора ""С^МС^без носителя в слой почвы 0-20 см в количестве 190 хБк/кг. Повторность опыта 4-х кратная.
Опыт У> 4 поставлен для изучения соступлегая радиоцезия в растения в зависимости от свойств почв. Опыт проводили в течение
4 лет на трех почвах: выщелоченный чернозём, дерново-подзолистая,
аллювиально-слоистая. Радиоцезий в почву внесен в количестве .330
кВк/кг. , -
Полевые опыуы поставлены для изучения влияния межвидовых и
* -5
межсортовых различий растений на поступление'в них Cs из выщелоченного чернозема. Площадь делянок 10 м^» Радкоцезий внесен на поверхность участка в виде раствора ^CsNO^ иа расчета 13 кБк/кг почвы с последующим перемешиванием почвы на глубину до 20 см зубчатыми боронами. Ежегодно почву рыхлили на соответствующую глубину и вносили минеральные удобрения WjO^oKsq. Объектами исследования служили следующие культуры: овес Золотой дождь, ячмень Винер, просо Казанское, чумиза Шосковская-2, гречиха Крупнозерная, картофель Северная Роза, бобы Русские; сорта гороха: Немчиновский-766, Торсдаг, Красноуфимский-70, Челябинс-кяй-71, УладовскиВ-303, ПионерГ-1; сорта пшеницы: Комета, Стрела, Весна, Саратовская-29, Лютесценс-758, фасоль Кустовая.
МЕТОДИ АНАЛИЗА ПОЧВ И РАСТЕНИЙ '
Химические методы. Анализы проводили по общепринятым методикам (Аринушкина, Х97І. Вадшина, Корчагина, 1973). Обменный С$ из почв вытесняли 1м CHgCOOlftl^/pH?/ двумя способами: а) однократная обработка 1м СН СО0КН4 (навеску почвы заливали экстрагентом и взбалтывали на ротаторе в течение часа, соотношение т:ж*1:5); б) многократная обработка ацетатом аммония до отрицательной реакции вытяжки на Са,
При изучении прочности фиксации 13Ч/$ различными почвами в зависимости от времени пребывания радионуклида в почвах извлечение "^S проводилось последовательно из одной навески в следующем порядке:
а) ІмЙ14СІ-»-ІмНСІ-*.ІмНСІ после обработки Н202;
б) iM/faj^^*1^^^1"1*^ после обработки Hg02;
в) 0,5^/H^2So4^'5>^2SC>4"*"0»5mH2*04 после, обработкиHgOj.
Соотношение т:ж=>1:10, время взаимодействия почвы с экстрагентом составляло одни сутки при периодическом перемешивании раствора.
Радиометрические методы. Концентрацию Сі в растениях,почве и растворах измеряли на гамма-спектрометре АИ 100—I с кристаллом f/J№
Статистическая обработка, результатов. Математическую обработку урожайных данных, результатов радиометрических и химических анализов осуществляли методом дисперсионного анализа. Для установления взаимосвязи различных показателей друг с другом ис-
пользовали корреляционный анализ. Данные многофакторного опыта с проростками овса Золотой дождь обработаны с помощью корреляционного, дисперсионного и регрессионного анализов.
Таблица I Аналитическая характеристика почв опытов
Показатели [чернозем І дерново- {аллювиально-
uuiwarejui ІВНщеЛОЧеН- ШОДЗОЛИСТаЛіСЛОИСТая
_____ ________ ІньЗ. 1 I __
