2.3 Миграция радионуклидов в сеяные луговые травы

В связи с выведением из сельскохозяйственного производ-ства значительных площадей естественных лугов и пастбищ, подвергшихся загрязнению радиоактивными выбросами в ре-зультате аварии на ЧАЭС, все большую актуальность приобре-тает проблема получения экологически чистой продукции в зо-нах с относительно невысоким (1--5 Ки/км²) уровнем радио-нуклидов в почве.

Создание сенокосов на загрязненных территориях сопряже-но с разработкой системы агротехнических мероприятий, кото-рые позволили бы, с одной стороны, поддерживать оптимальный уровень продуктивности травостоев и качества кормов, с дру-гой -- способствовали эффективному снижению аккумуляции радионуклидов в надземной массе кормовых культур. Поэтому начиная уже с 1986 г. нами в условиях дерново-подзолистых супесчаных почв Мозырского района Гомельской области иссле-довалось влияние структуры агроценоза, минеральных удобре-ний и обработки почвы на миграцию основных дозообразующих радионуклидов в системе почва--растение. Радиологические исследования выполнялись на оказавшихся в зоне радиоактив-ного загрязнения опытах, которые были заложены в 1985 г. с целью изучения агротехнических и агрофитоценотических приемов повышения устойчивости и продуктивности агроценозов многолетних кормовых трав.

После распада короткоживущих радионуклидов в 1987 г. экс-позиционная доза излучения в месте расположения опытного участка составляла на высоте 1 м над поверхностью почвы 70--80 мкР/ч, на поверхности почвы -- 80--100 мкР/ч, плот-ность радиоактивного загрязнения в слое почвы 0--5 см состав-ляла 4--4,5 Ки/км². Таким образом, представлялась возможность исследовать динамику миграции радионуклидов в сеянце луговые травы на ненарушенной почве.

Опыты закладывались по следующим схемам.

Опыт 1. Одновидовые посевы и парные травосмеси на двух фонах минерального питания: 1) люцер-на синегибридная, 2) ежа сборная, 3) кострец безостый, 4) ти-мофеевка луговая, 5) люцерна+ежа, 6) люцерна+кострец, 7) люцерна+тимофеевка.

Опыт 2. Одновидовые посевы бобовых трав на фоне Р90К120: клевер луговой, клевер розовый, клевер ползучий, кле-вер горный, люцерна синегибридная, люцерна серповидная, ляд-венец рогатый, астрагал солодколистный, эспарцет песчаный.

Повторность опыта трехкратная. Площадь опытных делянок 15 и2. Почвенные и растительные образцы отбирались перед укосами. Радиоэкологический мониторинг осуществляли в тече-ние вегетационных сезонов 1986--1988 гг.

Учитывая поверхностный характер загрязнения радионукли-дами и слабую вертикальную миграцию их на автоморфных дерново-подзолистых почвах, в 1989 г. исследовали влияние перепашки почвы под многолетними травами на характер накопления ра-дионуклидов в органах вновь высеянных растений. Для этого в конце вегетационного периода 1988 г. дернина опытного участ-ка была распахана, а весной 1989 г. после дискования и куль-тивации высеяны клеверо-ежовая и люцерно-ежовая травосмеси. Фон минерального питания -- предпосевное внесение полной дозы N12oP9oKi2o, а затем поукосно -- фосфорно-калийных удоб-рений (PSoKi2c). Контролем служили нераспаханные участки со старовозрастным травостоем.

Установлено, что суммарная радиоактивность почвы опыт-ных участков в слое 0--5 см последовательно снижалась с мая до сентября 1986 г. в диапазоне 10~7--10~~8 Ки/кг, достигнув относительно стабильного уровня в мае 1987 г. Удельная гамма-активность почвы (еще не нарушенной) начи-ная с этого времени соответствовала плотности загрязнения 2,6--3,0 Ки/км² (опыт 1) и 2,1--2,3 Ки/км² (опыт 2). Сравнение кривых динамики радиоактивности почвы и сеяных трав пока-зывает, что более резкое снижение уровня радиоактивного за-грязнения растений по сравнению с почвой за вегетационный период 1986 г. обусловлено не только распадом короткоживу-щих радионуклидов, но и в значительной степени ослаблением поверхностного загрязнения листьев трав радиоактивными вы-падениями. По уровню этого загрязнения в мае 1986 г., довольно четко выделяется группа клеверов (клевер луговой, ползучий и розовый), а также лядвенец рога-тый, что связано с опушенностью листовой поверх-ности этих трав.

Поверхностное загрязнение люцерны посевной, люцерны сер-повидной, астрагала и эспарцета было существенно ниже, чем клеверов и лядвенца. Различия сохранились в основном и у рас-тений 2-го укоса (июль 1986 г.) у клевера лугового и розо-вого удельная радиоактивность надземной фитомассы почти на порядок превышала показатели других видов, а в 3-м укосе (сентябрь 1986 г.) максимальная величина радиоактивности отмечена у сильно опушенного клевера горного. В от-личие от бобовых трав у многолетних злаков (ежи сборной, костреца безостого, тимофеевки луговой) растения 3-го укоса в 1986 г. отличались уже на порядок меньшими показателями.

Известно, что видовые и сортовые различия в накоплении основных дозообразующих радионуклидов (l37Cs и 90Sr) кор-мовыми растениями являются теоретической основой для раз-работки целенаправленного подбора сельскохозяйственных рас-тений как способа фитомелиорации почв, загрязненных радиоизотопами, и средства для уменьшения содержания радионук-лидов в продукции. Но дезактивирующий эффект выноса радио-изотопов с надземной массой растений, обладающих высокой накопительной способностью, значительно уступает по степени очищения почвы эффекту за счет естественного радиоактивного распада. Поэтому подбор культур для севооборотов и агротех-нических приемов их рационального возделывания в загрязнен-ных зонах остается в настоящее время одним из реальных спо-собов получения относительно «чистой» кормовой продукции. По данным С. К- Фирсаковой (1974), накопление 90Sr сеяными многолетними злаками после механической обработки и перезалужения дерново-подзолистой почвы снизилось в 5--16 раз, а торфяной почвы -- в 14--31 раз по сравнению с естественными лугами.

Основной агротехнический прием, ограничивающий поступ-ление цезия-134 и цезия-137 из почвы в растение,-- применение калийных удобрений -- связан с антагонистическим характером отношения цезия и калия в почвенном растворе и эффектом «разбавления» в надземной массе растений. Это на-шло подтверждение и в исследованиях белорусских ученых (Шугля, Агеец, 1990). Калийные удобрения в комплексе с дру-гими удобрениями снижают поступление цезия-137 в сельско-хозяйственные растения в 2--20 раз. Нейтрализация кислотности почвенного раствора известкованием уменьшает накопление цезия-137 в урожае в 2--4 раза, а на легких по гранулометриче-скому составу почвах увеличение дозы фосфорных и калийных удобрений на фоне известкования снижает накопление изотопа цезия в растениях до 4--5 раз.

К сожалению, роль азотных удобрений в миграции основ-ных дозообразователей из почвы в хозяйственно ценную часть кормовых травянистых растений освещена весьма противоречи-во. Многие исследования свидетельствуют об усилении под влиянием минерального азота процесса миграции радиоактивно-го цезия в надземные органы кормовых растений, особенно на высокоплодородных почвах. Так, при внесении азота в аммоний-ной форме на черноземе концентрация цезия-137 в горохе воз-растала на 18--52%, а на дерново-подзолистой почве -- на 72-- 83%. В то же время азот, внесенный в виде нитратов, практически не влиял на накопление радиоактивного цезия в урожае. Также противоречивы сведения о значении мине-рального азота в пострадиационном восстановлении структур растительной клетки. В настоящее время считается целесообразным на почвах, загрязненных цезием-137 и стронцием-90, применять азотные удобрения в составе полной минеральной подкормки со значи-тельным преобладанием калия и фосфора (Алексахин и др., 1991). Внесение азотных удобрений рекомендуется проводить в таких дозах, которые обеспечивают наиболее высокие прибав-ки урожая в данных почвенных условиях. [1]

Учитывая нерешенность проблемы растительного белка в Беларуси (дефицит переваримого протеина составляет в сред-нем 20--25%, в связи с чем себестоимость кормовой продукции возрастает в 1,5 раза, а расход кормов -- в 1,3--1,4 раза), весь-ма актуально изучение роли азотных удобрений в миграции радионуклидов в сеяные травы и регуляции этого процесса агрофитоценотическими приемами.

Исследования влияния структуры посева и азотных удобрений на аккумуляцию радиоизотопов цезия, стронция и плутония в надземной фитомассе люцерны и злаковых трав в монокультуре и смешанных посевах выявили ряд особенностей этого процесса, обусловленных как фитоценотическими факто-рами, так и воздействием минерального азота, вносимого в почву в виде калийной селитры.

Влияние совместного произрастания на аккумуляцию це-зия-137 в надземных органах люцерны и злаков определялось видовым составом травостоя: в люцерно-ежовой и люцерно-кострецовой травосмесях в обоих компонентах поступление цезия увеличивается (у люцерны на 30--78, у ежи на 15, у ко-стреца на 16%) относительно их монокультур. В люцерно-тимо-феечком травостое никаких изменений не отмечено. Внесение азотных удобрений стимулировало поступление l37Cs в растения люцерны, ежи и костреца в монокультурах, где содержание изо-топа возросло соответственно на 54, 36 и 16% по сравнению с без азотным фоном. В люцерно-кострецовой смеси показатели накопления цезия, наоборот, снизились: у люцерны на 71, у ко-стреца на 21%. Тот же эффект наблюдался у ежи в смеси с лю-церной -- внесение минерального азота сократило миграцию 137Cs на 22% по сравнению с фосфорно-калийным фоном. Та-ким образом, наименее интенсивная миграция 137Cs и отсут-ствие стимулирующего влияния на нее азотных удобрений наблю-дались у компонентов люцерно-тимофеечной смеси и в моно-культуре тимофеевки.