В.И. Панасин, В.Д. Слобожанинова, С.И. Новикова, Е.П. Рыжова
Определено влияние фосфоросодержащих удобрений на накопление 90Sr и 137Cs в зерновых, силосных и овощных культурах на дерново-подзолистых почвах Калининградской области.
Сельскохозяйственная радиоэкология в настоящее время имеет огромное практическое значение и занимает одно из особо значимых мест в охране окружающей среды, так как потребление радионуклидсодержащих сельскохозяйственных продуктов приводит к формированию источника внутреннего облучения человека.
В почвенной оболочке биосферы (педосфере) происходит локализация искусственных радионуклидов, сбрасываемых в окружающую человека среду вследствие его техногенной деятельности. Почва, обладая уникальной сорбционной способностью радионуклидов, создает длительно действующий природный источник радиоактивных веществ для корневого поглощения растениями. Однако сильная сорбция радионуклидов твердой фазой почвы ограничивает их поглощение корневыми системами растений. Особенность сорбции радионуклидов почвенным поглощающим комплексом способствует длительному процессу их накопления растениями.
Накопление растениями радионуклидов зависит от многих факторов: физико-химических свойств радионуклидов, почв, биологических особенностей растений и агротехники возделывания сельскохозяйственных культур.
Одними из наиболее важных в загрязнении сельскохозяйственной продукции радионуклидами являются стронций-90 (90Sr) и цезий-137(137Cs): 90Sr относится к долгоживущим техногенным радионуклидам (Т1/2 = 28,5 лет), 137Cs сорбируется почвами прочнее, чем 90Sr, но длительность периода полураспада (Т1/2 = 30,17 лет) и его биологическая значимость играют важную роль в загрязнении сельскохозяйственной продукции.
В агрохимии важнейшим способом уменьшения концентрации радионуклидов является внесение средств химизации [1 – 3]. Ряд авторов [2; 4] отмечают, что из минеральных удобрений в наибольшей степени снижает поступление радиостронция в растения применение фосфорных удобрений.
Калининградская область является регионом широкого применения различных средств химизации. Однако до последнего времени отсутствовали местные данные по миграции радионуклидов в системе «почва – растение» под влиянием агрохимикатов. В этой связи нами проведен ряд исследований, направленных на определение влияния фосфоросодержащих удобрений на накопление радионуклидов различными сельскохозяйственными культурами. Серия мелкоделяночных опытов проведена на песчаных, легко- и среднесуглинистых дерново-слабоподзолистых почвах с различным содержанием элементов питания под зерновыми, силосными и овощными культурами.
Почвы под ячменем имели близкую к нейтральной реакцию среды, среднее содержание подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О), стронция 90 (90Sr) и цезия 137 (137Cs) соответственно 2,76 ± 0,01 и 17,5 ± 0,46 Бк/кг.
Применение фосфоритной муки (Рф) в дозе 1 и 2 т/га на фоне минеральных удобрений способствовало увеличению урожая на 6,6 ц/га. При увеличениии количества фосфоритной муки отмечено более интенсивное накопление 137Cs в соломе ярового ячменя (табл. 1). Коэффициент накопления (Кн) в соломе равен 0,05, тогда как по зерну – 0,01 во всех вариантах. По литературным данным [4], для 137Cs коэффициент накопления колеблется (0,02 … 1,1).
Влияние фосфоритования на переход радионуклидов в урожай ярового ячменя, Бк/кг
| Вариант | 90Sr | 137Cs | ||||||
| В зерне | В соломе | В зерне | В соломе | |||||
| х ± Sх | V, % | х ± Sх | V, % | х ± Sх | V, % | х ± Sх | V, % | |
| Контроль | 0,31±0,008 | 8,9 | 1,9 ±0,05 | 9,9 | 0,22±0,03 | 31,4 | 0,74±0,05 | 12,4 |
| 1 т Рф | 0,35±0,003 | 3,0 | 2,0±0,04 | 7,1 | 0,21±0,03 | 27,9 | 0,70±0,09 | 28,3 |
| 2 т Рф | 0,33±0,004 | 4,4 | 1,9±0,03 | 5,4 | 0,23±0,03 | 26,4 | 0,81±0,03 | 6,7 |
| HCP0,5 | 0,06 | 0,23 | 0,12 | 0,22 | ||||
| Fтабл. | 5,14 | 5,14 | 5,14 | 5,14 | ||||
| Fфакт. | 1,00 | 1,19 | 0,13 | 1,25 | ||||
Темпы переноса радионуклидов в системе «почва – растение» зависят от количества изотопных и неизотопных носителей. Неизотопными носителями 90Sr и 137Cs являются соответственно кальций и калий, что обусловливает зависимость накопления радионуклидов от плодородности почв.
Для учета сопряженного переноса 90Sr–Са и 137Cs–К введен термин «коэффициент дискриминации микроколичеств радионуклида относительно макроколичеств носителя» (КД) [4].
Наши исследования показали, что КД (137Cs–К) под ячменем составил 0,11 и относится к группе слабой дискриминации. Фосфоритование почв под яровым ячменем не оказывает существенного влияния на дискриминацию 137Cs.
Почва под силосными мешанками (горох, продсолнечник, овес) имела сильнокислую реакцию среды, очень низкую обеспеченность подвижным фосфором и низкую обменным калием, с содержанием 90Sr – 4,26 ± 0,11, 137Cs – 16,9 ± 0,4 Бк/кг.
Данные радиологических исследований приведены в таблице 2.
Таблица 2
Влияние фосфоритования на переход радионуклидов в силосные мешанки, Бк/кг
| Вариант | 90Sr | 137Cs | ||
| х ± Sх | V, % | х ± Sх | V, % | |
| N68P20K60 - фон | 1,28 ± 0,13 | 19,5 | 1,65 ± 0,12 | 14,4 |
| Фон + 1т Рф | 1,28 ± 0,09 | 14,8 | 1,48 ± 0,14 | 19,4 |
| Фон + 1,5т Рф | 1,70 ± 0,09 | 10,7 | 1,83 ± 0,13 | 14,4 |
| Фон + 2т Рф | 1,55 ± 0,10 | 26,1 | 1,60 ± 0,07 | 8,8 |
| HCP0,5 | 0,5 | 0,4 | ||
| Fтабл. | 3,86 | 3,86 | ||
| Fфакт. | 1,96 | 1,73 | ||
Кн 137Cs находился в пределах 0,09…0,11 вне зависимости от дозы фосфоритной муки, тогда как фосфоритование в дозах 1,5 и 2 т/га увеличивало Кн 90Sr с 0,30 (фон и 1 т/га) до 0,35…0,36 соответственно.
Другой опыт с силосными мешанками проводился на слабокислой почве с повышенным содержанием гумуса, подвижного фосфора и очень высоким – обменного калия; с содержанием 90Sr – 1,6 ± 0,1 и 137Cs – 6,7 ± 0,2 Бк/кг. Силосные мешанки состояли из подсолнечника, бобов, вики, гороха, овса (табл. 3).
Таблица 3
Влияние фосфоритной муки на переход радионуклидов в растения, Бк/кг
| Вариант | 137Cs | 90Sr | ||
| х ± Sх | V, % | х ± Sх | V, % | |
| Контроль | 0,40 ± 0,03 | 12,5 | 1,4 ± 0,2 | 20,7 |
| 1,8 т/га Рф | 0,51 ± 0,04 | 15,5 | 2,0 ± 0,2 | 15,0 |
| НСР0,5 | 0,13 | 0,7 | ||
| Fтабл. | 10,13 | 10,13 | ||
| Fфакт. | 7,22 | 6,39 | ||
При внесении фосфоритной муки уровень накопления 137Cs увеличился в 1,3 раза, 90Sr – в 1,4 раза. Однако значения Fфакт. не подтверждают достоверность данных различий. В то же время при проведении фосфоритования Кн 137Cs увеличился на 0,02, 90Sr – на 0,07.
КД (137Cs–К) на контроле составил 0,23, при внесении 1,8 т/га фосфоритной муки – 0,19 (группа слабой дискриминации).
Вероятно, в кислых и слабокислых почвах фосфоритная мука не способствует закреплению 90Sr и 137Cs в почве.
Опыт с поздней капустой проводился на нейтральной почве со средним содержанием гумуса, с очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием; с содержанием 90Sr – 1,7, 137Cs – 6,4 Бк/кг. Почва относится к первой группе условий классификации – хорошо удерживающих 90Sr. Полученные данные свидетельствуют об уменьшении коэффициента накопления (Кн) 90Sr с 0,23 на фоне до 0,15 на варианте фон + Р240 (табл. 4).
Таблица 4
Влияние фосфорных удобрений на поступление радионуклидов в урожай капусты, Бк/кг
| Вариант | 137Cs | 90Sr | ||||
| х ± Sх | V, % | Кн | х ± Sх | V, % | Кн | |
| Фон + N150K120 | 0,78 ± 0,077 | 19 | 0,012 | 5,41 ± 0,48 | 13 | 0,23 |
| Фон + Р120 | 0,67 ± 0,02 | 5 | 0,010 | 4,3 ± 0,33 | 13 | 0,19 |
| Фон + Р240 | 0,67 ± 0,01 | 3 | 0,010 | 3,44 ± 0,22 | 12 | 0,15 |
| НСР0,5 | 0,07 | 0,63 | ||||
| Fфакт. | 29,8 | 9,4 | ||||
При увеличении дозы фосфорных удобрений до 120...240 кг/га на фоне азота и калия (N150 и К120) снижается содержание 137Cs в капусте с 0,78 до 0,67, 90Sr – с 5,41 до 3,44 Бк/кг.
Исследования свидетельствуют, что внесение гранулированного суперфосфата на нейтральных окультуренных почвах способствует закреплению радионуклидов в почве и препятствует их поступлению в растения. В то время как применение фосфоритной муки на слабоокультуренных кислых почвах не оказывает существенного влияния на переход радионуклидов из почвы в растения.
Следует отметить, что улучшая условия питания, стимулируя процессы роста и развития растений, фосфоритная мука в то же время в определенных условиях может повысить уровни накопления радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур. Проведение фосфоритования в некоторой степени усиливает дискриминацию микроколичеств радионуклида относительно макроколичеств носителя.
Список литературы
1. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В. Сельскохозяйственная радиобиология. М.: Колос, 1973.
2. Сельскохозяйственная радиология / Под ред. Р.М. Алексахина, Н.А. Корнеева. М.: Экология, 1992.
3. Санжарова Н.И., Кузнецов В.К., Бровкин В.И., Котик Ж.А. Оценка эффективных защитных мероприятий на почвах, загрязненных радионуклидами // Агрохимический вестник. 1998. № 4. С. 22 – 26.
4. Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев А.В. и др. Агроэкология. М.: Колос, 2000.