Влияние различной глубины расположения нуклида в почве на его накопление в плодах яблони

Радиоактивное загрязнение территорий, в том числе сельскохозяйственного назначения, возможно в связи с аварийными ситуациями в военном, промышленном комплексах, атомной энергетике (наиболее масштабные – Чернобыльская АЭС, Фукусима 1), в результате которых может происходить радиоактивное загрязнение атмо-, гидро- и литосферы.

Изучению миграции радионуклидов по трофическим цепям в последние десятилетия посвящено немало научных трудов, однако вопрос рекультивации загрязненных территорий путем создания яблоневого сада в условиях Краснодарского края остается открытым. Исследований возможного накопления радионуклидов в вегетативных и генеративных органах яблони на территории Краснодарского края не проводилось. Поэтому своевременность и актуальность подобных работ в условиях Кубани не вызывают сомнений.

В результате  изучения накопления в плодах и древесине яблони 90Sr при различных вариантах его расположения  в почве был получен экспериментальный материал, позволяющий оценить степень радиационной опасности в целом для биоты, так как плоды яблони с успехом используются в пищу не только человеком, но и животным миром природных экосистем.

Опыты проводились на черноземе выщелоченном малогумусном сверхмощном.

Все работы по подготовке участка проводились очень тщательно, с соблюдением однородности условий. Для опытов рекомендуют и чаще всего используют в исследовательской работе делянки с 6 растениями. На концах рядов расположены защитные растения – по 2 растения. С учетом сказанного полевые опыты заложены стандартным методом размещения вариантов.

Опытные делянки располагались по следующей схеме. 1-й вариант – в почву, поверхностно загрязненную 90SrCl2, проведена посадка саженцев яблони. Площадь питания саженцев 6×4м. Уровень загрязнения опытного участка составил 500 Мбк/м². 2-й вариант – 90SrCl2 расположен в почве на глубине 50 см (имитация плантажной вспашки), проведена посадка саженцев яблони. Площадь питания саженцев 6×4 м. Уровень загрязнения опытного участка составил 500 МБк/м².

Повторность опыта 6-кратная. После отбора проб растения разделяли на органы и части, высушивали при температуре 105° С, взвешивали и измельчали на мельницах МРП-1 или ЭМ-ЗА.

Испытания продукции по признаку радиоактивного загрязнения выполнены на приборе УСК «Гамма Плюс» по методике измерения активности бета-излучающих радионуклидов в счетных образцах с применением программного обеспечения «Прогресс». Методика разработана ГП ВНИИФТРИ и утверждена Госстандартом России 05.05.1996 г. Настоящая методика является основной в определении значений активности бета-излучающих радионуклидов в счетном образце и позволяет выполнить расчет погрешности каждого измерения. Для регистрации бета-излучения от счетного образца используется бета-спектрометрический тракт со сцинтилляционным блоком детектирования (СБД). Для экспонирования счетных образцов применяются специальные алюминиевые кюветы (комплекс универсальный спектрометрический «Гамма Плюс», 1995 г.).

При контроле содержания стронция-90 в почвах и растениях применяли методические указания (Методические указания по определению содержания стронция-90 и цезия-137 в почвах и растениях, ЦИНАО, 1985 г.), ГОСТ Р 50801-95, а также ОСТ Р 10070-95 Почвы. Методика определения стронция-90 в почвах сельхозугодий (ОСТ Р 10070-95). Полученные результаты обрабатывали методами математической статистики по Б. А. Доспехову.

Плоды яблони употребляются человеком, и не только им, в пищу. Поэтому очень важно знать содержание радионуклида в плодах, что позволит правильно составить предложения по их использованию. Кроме того, если иметь экспериментально полученную информацию о динамике накопления 90Sr в этом генеративном органе, то можно составить и прогноз содержания нуклида в околоплоднике на определенный период времени жизни сада.

Одной из задач было определить динамику накопления 90Sr в околоплоднике плодов яблони при расположении нуклида на поверхности почвы. Оказалось, что с 2009 г. по 2017 г. содержание уменьшилось в 2,8 раза. При расположении радионуклида в почве на глубине 50 см снижение составило за этот же период исследований  2,5 раза.

Очень важно было определить, есть ли разница в накоплении радионуклида в плодах яблони в зависимости от варианта ее выращивания (рис. 1).

Больше нуклида накопилось во втором варианте. Если в 2009 г. различие в накоплении 90Sr в околоплоднике яблока между вариантами составляло  5,6 раза, то к 2017 г. оно составило  6,4 раза. Разница в накоплении нуклида в околоплоднике между изучаемыми вариантами расположения его в почве существенна, как показала математическая обработка, при вероятности 0,95. При простой регрессии отмечена линейная зависимость, которая выражена в уравнении (1):

Ү= 282+X×5,03

при r = 0,996;  F = 332 (1).

Экспериментальные данные, приведенные на рисунке 1, показывают, что содержание радионуклида в околоплоднике плодов яблони с течением времени уменьшается.

Исследования пространственно-временных закономерностей миграции радионуклидов чернобыльских выпадений показали, что для многолетней динамики 90Sr характерно нарастание корневого потребления до определенного уровня, затем некоторая стабилизация его содержания в растениях и последующее снижение за счет радиоактивного распада и необменного закрепления в почве. Исключением является динамика содержания этого радионуклида в древесине, где в многолетнем ряду длительный период отмечается кумулятивный характер накопления 90Sr. Однако очевидно, что к динамическим характеристикам необходимо применять дифференцированный подход, учитывающий влияние ландшафтных особенностей территории загрязнения.

Накопление 90Sr в древесине яблони при различной глубине его залегания в почве приведено на рисунке 2.

При поверхностном расположении радионуклида на почве в древесине яблони его накопилось меньше, чем при заглублении на 50 см (рис. 2). Причем это различие в 2009 г. было в 10,4 раза, в 2014 г. – в 7,5, в 2015 г. – в 7,4, в 2016 г. – в 6,7  и в 2017 г. – в 6,3 раза.

С течением времени происходит снижение содержания радионуклида в древесине яблони в обоих вариантах. Причин может быть несколько, но основные – переход радионуклида в менее доступное для растения состояние, период полураспада, старение сада (отмирание веток, в том числе гибель некоторых многолетних ветвей) и, конечно, вариант расположения нуклида в почве. Выведено уравнение зависимости накопления 90Sr в древесине яблони по отношению к изучаемым вариантам (2):

Ү= -1,2×103+Х × 29,2

при r = 0,998; F = 404 (2).

Выводы:

1. За период исследований с 2009 г. по 2017 г. произошло снижение содержания 90Sr в плодах яблони в первом и втором вариантах опыта соответственно в 2,8 и 2,5 раза.

2. Различие в накоплении 90Sr в околоплоднике яблока между вариантами составило к 2017 г. 6,4 раза.

3. При поверхностном расположении радионуклида на почве в древесине яблони его накопилось меньше, чем при заглублении на 50 см, различие в 2017 г. составило  6,3 раза.

4. В древесине яблони в обоих вариантах исследований отмечена тенденция к снижению содержания 90Sr за период исследований  2000 - 2001 гг.

Предложения производству

При выращивании яблони на территории Краснодарского края в условиях радиоактивного загрязнения рекомендуется:

• при радиоактивном загрязнении территории яблоневого сада (возраст от 20 до 28 лет) проводить плантажную вспашку не рекомендуется;
• полученный экспериментальный материал по содержанию 90Sr в плодах яблони позволяет принять решение об их дальнейшем использовании, а при расчете коэффициента перехода возможен и прогноз содержания нуклида в плодах;
• при обработке почвы не рекомендует применять механические агрегаты, способные образовывать при работе большое количество пыли;
• в результате эксперимента в полевых условиях получены данные о содержании нуклида в плодах изученных растений. При известной плотности загрязнения территории и конкретных цифрах содержания нуклида в плодах можно рассчитать коэффициенты перехода (Кп). То есть в дальнейшем, определив Кп, можно составить прогноз по использованию территории для выращивания изученных растений в конкретной ситуации.

В. ПОГОРЕЛОВА, О. ШУВАЛОВ*,  А. МЕЛЬЧЕНКО, Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар, *ФГБНУ «Всероссийский НИИ биологической защиты растений», г. Краснодар