7.9. Экологическое качество продукции растениеводства

Радиоактивные вещества могут загрязнять продукцию растениеводства двумя путями. В начальный период выпадения радиоактивных осадков это происходит некорневым аэрозольным путем через надземные органы растений при осаждении на них частиц твёрдых или жидких аэрозолей, содержащих радионуклиды. В последующее время загрязнители поступают в растения, главным образом, корневым путем из почвы.


Проникновение радионуклидов в растения зависит от места и времени поступления их в ландшафт и экосистему, физико-химических свойств почв, биологических особенностей растений. Совокупное влияние перечисленных факторов приводит к значительным различиям в накоплении растениями радиоактивных веществ корневым путем. Поэтому содержание их в продукции растениеводства может колебаться в сотни и тысячи раз.


При глобальном дочернобыльском загрязнении почв агроландшафтов основной путь поступления радионуклидов в растения был корневой. Тогда в биологическом отношении наиболее опасными были 90Sr и 137Cs, так как они способны интенсивно проникать в растения и в значительных количествах накапливаться в них.


З.Н. Маркина (255) отмечает, что агроландшафты Брянской области до аварии на Чернобыльской АЭС характеризовались относительно равномерным распределением радионуклидов. Основные особенности поступление их в растения были обусловлены свойствами почв агроландшафтов и агроэкосистем, а также биологическими особенностями сельскохозяйственных культур. Накопление радионуклидов в вегетативных органах было значительно выше, чем в репродуктивных (табл. 131 - 139).

Таблица 131

Накопление 137Cs и 90Sr в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) озимой ржи в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Таблица 132

Накопление 137Cs и 90Sr в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) озимой пшеницы в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Таблица 133

Накопление 137Cs и 90Sr в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) ячменя в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Таблица 134

Накопление 137Cs и 90Sr в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) овса в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Таблица 135

Накопление 137Cs и 90Sr в клубнях (числитель) и ботве (знаменатель) картофеля в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Таблица 136

Накопление 137Cs и 90Sr в зелёной массе силосных культур (кукуруза, кукуруза + подсолнечник, люпин) в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Примечание: л - люпин, кп - кукуруза + подсолнечник.

Таблица 137

Накопление 137Cs и 90Sr в корнеплодах (числитель) и ботве (знаменатель) кормовой (к) и сахарной свёклы в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Таблица 138

Накопление 137Cs и 90Sr в в сене многолетних трав первого (числитель) и второго (знаменатель) укосов в дочернобыльский период, Бк/кг (255)

Таблица 139

Варьирование коэффициента накопления радионуклидов в различных культурах, выращенных в типологических группах агроландшафтов, раз (255)

Математический анализ данных накопления радионуклидов в основной продукции сельскохозяйственных культур позволил выделить среди них две главные компоненты и сгруппировать по ним агроландшафты региона (рис. 101 - 110).


В зерне озимой ржи содержание 137Cs колебалось от 0,37 в эрозионно-денудационных до 1,17 Бк/кг в полесских ландшафтах, а 90Sr от 0,93 в опольских до 2,87 Бк/кг в моренных ландшафтах. Различия в накоплении между ландшафтами составили по 137Cs 5,2, а по 90Sr - 3,1 раза (табл. 131).


В первую главную компоненту V1 (рис. 101), обусловливающую 44 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно озимой ржи, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание гумуса (0,53), кальция (0,53), подвижного фосфора (-0,42) и гидролитическая кислотность (0,41).

Рис. 101. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в зерне озимой ржи до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 26 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно озимой ржи, с наибольшим весом и разными знаками вошли реакция почвенной среды (0,71) и подвижность 137Cs, определяемая по коэффициенту накопления, (-0,69).


По факторам, определяющим переход 137Cs из почв в зерно озимой ржи, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Эрозионно-денудационные и полесские агроландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в зерне, больше всего его накапливалось в опольях. Предополья и предполесья занимали промежуточное положение (рис. 101).


В первую главную компоненту V1 (рис. 102), обусловливающую 48 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно озимой ржи, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание гумуса (0,46), кальция (0,45) и гидролитическая кислотность (0,43).


Рис. 102. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в зерне озимой ржи до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 24 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно озимой ржи, с наибольшим весом и разными знаками вошли подвижность 90Sr, определяемая по коэффициенту накопления, (0,52), содержание обменного калия (- 0,49) и кальция (0,43).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почв в зерно озимой ржи, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Ополья и предополья отличались наименьшим его накоплением в зерне, больше всего накапливалось 90Sr в предполесьях. Эрозионно-денудационные и полесские ландшафты занимали промежуточное положение (рис. 102).

В зерне озимой пшеницы содержание 137Cs составляло 0,40 в эрозионно-денудационных и 1,17 Бк/кг в полесских ландшафтах. Менее всего 90Sr накапливалось в предопольских ландшафтах (1,34 Бк/кг), а большее всего - в предполесьях (3,44 Бк/кг). Вариабельность величин накопления в зерне озимой пшеницы 137Cs составила 2,9, а 90Sr - 2,6 раза (табл. 132).

В первую главную компоненту V1 (рис. 103), обусловливающую 44 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание кальция (0,54), гумуса (0,51) и подвижного фосфора (-0,46).

Рис. 103. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в зерне озимой пшеницы до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 28 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом и разными знаками вошли подвижность 137Cs, определяемая по коэффициенту накопления, (0,66) и гидролитическая кислотность (0,57).


По факторам, определяющим переход 137Cs из почв в зерно озимой пшеницы, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Эрозионно-денудационные и предполесские агроландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в зерне, больше всего его накапливалось в опольях и полесьях. Предополья занимали промежуточное положение (рис. 103).


В первую главную компоненту V1 (рис. 104), обусловливающую 47 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом вошли содержание гумуса (0,46), гидролитическая кислотность (0,45) и содержание кальция (0,44).


Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 26 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом и разными знаками вошли подвиж-ность 90Sr, определяемая по коэффициенту накопления, (0,54), содержание кальция (0,44) и подвижного фосфора (- 0,42).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почв в зерно озимой пшеницы, была прове-дена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Ополья и предополья отличались наименьшим его накоплением в зерне, больше всего накапливалось 90Sr в предполесьях. Эрозионно-денудационные и полесские ландшафты занимали промежуточное положение (рис. 104).

Рис. 104. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в зерне озимой пшеницы до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Яровые зерновые культуры (овес и ячмень) накапливали несколько меньше радионуклидов в урожае, чем озимые. Вариабельность величин 137Cs у ячменя - 0,32 - 1,20 Бк/кг или 3,8 раза, у овса - 0,71 - 1,75 Бк/кг или 2,5 раза. Накопление 90Sr в зерновых культурах выше, чем 137Cs и особенно у овса (табл. 133, 134).

Типологические группы агроландшафтов различаются по накоплению радиостронция в ячмене в 4,9, а в овсе - в 2,9 раза (табл. 133, 134).


В первую главную компоненту V1 (рис. 105), обусловливающую 41 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно ячменя, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание кальция (0,54), подвижного фосфора (-0,54), гумуса (0,46), подвижность 137Cs, определяемая по коэффициенту накопления, (0,41).

Рис. 105. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в зерне ячменя до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 33 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно ячменя, с наибольшим весом и разными знаками вошли гидролитическая кислотность (0,56), кислотность почвенной среды (0,52) и подвижность 137Cs, определяемая по коэффициенту накопления, (- 0,43).


По факторам, определяющим переход 137Cs из почв в зерно ячменя, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Полесские, предопольские и моренные ландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в зерне, больше всего его накапливалось в предполесьях. Эрозионно-денудационные и опольские ландшафты занимали промежуточное положение (рис. 105).


В первую главную компоненту V1 (рис. 106), обусловливающую 44 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно ячменя, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание кальция (0,49), подвижность 90Sr, определяемая по коэффициенту накопления, (- 0,42) и содержание подвижного фосфора (- 0,41).

Рис. 106. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в зерне ячменя до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 27 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно ячменя, с наибольшим весом и разными знаками вошли гидролитическая кислотность (0,45), содержание гумуса (- 0,41), подвижного фосфора (0,38) и реакция почвенной среды (0,38).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почв в зерно ячменя, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Моренные ландшафты отличались наименьшим его накоплением в зерне, больше всего накапливалось 90Sr в полесьях, предполесьях и предопольях. Эрозионно-денудационные и опольские ландшафты занимали промежуточное положение (рис. 106).


Картофель среди продовольственных культур меньше всего накапливает радионуклиды (табл. 135).


До аварии на ЧАЭС агроландшафты по содержанию радионуклидов в клубнях картофеля заметно различались. Содержание 137Cs в продукции, выращенной в опольях, составляло 0,31 Бк/кг, а в моренных ландшафтах - 0,71 Бк/кг. Меньше всего 90Sr накапливалось в картофеле в моренных ландшафтах (0,21), а больше в предопольях (3,91 Бк/кг).


Агроландшафты различались по переходу 137Cs в клубни картофеля 2,3, а 90Sr - 16,6 раза. Поступление 90Sr в картофель в большинстве агроландшафтов было выше, чем 137Cs. Однако, в полесских и моренных ландшафтах превалировало поступление 137Cs над 90Sr (табл. 135).

В первую главную компоненту V1 (рис. 107), обусловливающую 39 % варьирования перехода 137Cs из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание кальция (0,56), подвижного фосфора (- 0,53), гумуса (0,44).

Рис. 107. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в клубнях картофеля до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 24 % варьирования перехода 137Cs из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом вошли содержание обменного калия (0,51), кислотность почвенной среды (0,48) и гидролитическая кислотность (0,42).


По факторам, определяющим переход 137Cs из почв в клубни картофеля, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Полесские и опольские ландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в клубнях, больше всего его накапливалось в эрозионно-денудационных и моренных ландшафтах. Предополья и предполесья занимали промежуточное положение (рис. 107).


В первую главную компоненту V1 (рис. 108), обусловливающую 44 % варьирования перехода 90Sr из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание кальция (0,53), гумуса (0,47) и подвижность 90Sr, определяемая по коэффициенту накопления, (- 0,42).

Рис. 108. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в клубнях картофеля до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 26 % варьирования перехода 90Sr из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом вошли реакция почвенной среды (0,53), гидролитическая кислотность (0,50), содержание подвижного фосфора (0,48).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почв в клубни картофеля, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Моренные и полесские ландшафты отличались наименьшим его накоплением в клубнях, больше всего накапливалось 90Sr в предопольях и предполесьях. Эрозионно-денудационные и опольские ландшафты занимали промежуточное положение (рис. 108).


Кормовые культуры по накоплению 90Sr значительно различались. В зеленой массе смеси кукурузы с подсолнечником его содержание составляло 19,35 Бк/кг. Минимальная величина накопления отмечена у люпина - 2,07 Бк/кг. Содержание радиоцезия в кормовых культурах примерно одинаковое во всех типологических группах агроландшафтов и варьирует от 1,08 до 1,64 Бк/кг (табл. 136).

До аварии на Чернобыльской АЭС в изучаемых агроландшафтах больше накапливалось радионуклидов корнеплодами кормовой свеклы, чем сахарной. Агроландшафты различаются по накоплению 137Cs в корнеплодах сахарной свёклы по сравнению с кормовой в 1,2-3,2 раза, 90Sr - в 2,1-3,6 раза (табл. 137).

Сеянные многолетние травы незначительно накапливали 137Cs во всех типологических группах ландшафтов. Накопление 90Sr превышало содержание 137Cs в сене в 5-15 раз (табл. 138).


Естественные многолетние травы занимали особое положение. В них содержание 137Cs превышало его накопление сеяными травами I укоса в 15 - 33, а II укоса - 23 - 60 раз. Поступление 90Sr в фитомассу трав естественных кормовых угодий находится на уровне накопления его сеянными многолетними травами (табл. 138).


В первую главную компоненту V1 (рис. 109), обусловливающую 51 % варьирования перехода 137Cs из почвы в сено многолетних трав, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание подвижного фосфора (0,46), кальция (- 0,44), обменного калия (0,42) и гидролитическая кислотность (0,42).


(ландшафты речных долин: I - естественные; II - окультуренные)

Рис. 109. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в сене многолетних трав до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 23 % варьирования перехода 137Cs из почвы в сено многолетних трав, с наибольшим весом вошли содержание гумуса (0,67) и кислотность почвенной среды (0,54).

По факторам, определяющим переход 137Cs из почв в сено многолетних трав, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Моренные ландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в сене сеянных многолетних трав, больше всего его накапливалось в предполесских ландшафтах. Предополья и полесья занимали промежуточное положение (рис. 109).

До аварии на ЧАЭС в речных долинах в сене естественных многолетних трав накапливалось 137Cs в 20 раз больше, чем в сене сеяных трав. В других ландшафтах в сене сеянных многолетних трав содержание радиоцезия было примерно одинаковым (рис. 109).


В первую главную компоненту V1 (рис. 110), обусловливающую 49 % варьирования перехода 90Sr из почвы в сено многолетних трав, с наибольшим весом вошли гидролитическая кислотность (0,48), содержание обменного калия (0,44), подвижного фосфора (0,41) и реакция почвенной среды (0,41).


(ландшафты речных долин: I - естественные; II - окультуренные)

Рис. 110. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в сене многолетних трав до аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 26 % варьирования перехода 90Sr из почвы в сено, с наибольшим весом и разными знаками вошли реакция почвенной среды (0,47), подвижность 90Sr, определяемая по коэффициенту накопления, (- 0,45), содержание кальция (0,44) и гумуса (0,43).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почв в сено многолетних трав, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Моренные, полесские и предопольские ландшафты отличались наименьшим его накоплением в сене многолетних трав, больше всего накапливалось 90Sr в предполесьях и ландшафтах речных долин с естественными травостоями (рис. 110).


Н.А. Корнеев с соавторами (221) указывают, что вынос 90Sr с урожаем многолетних трав может достигать 2 % и более, а вынос 137Cs не превышает - 0,05 % . Увеличение поступления 90Sr из верхних слоев почвы наблюдается не только у растений естественных лугов, но и у сеянных многолетних трав.


Для оценки поступления радионуклидов из почвы в растения используют различные показатели, но наиболее широко применяют коэффициент накопления (Кн) и коэффициент пропорциональности (Кп).


Коэффициент пропорциональности (Кп) представляет собой отношение содержания радионуклида в растении (Бк/кг) к плотности радиоактивного загрязнения территории (кБк/км2).


До аварии на Чернобыльской АЭС вариабельность размеров перехода 137Cs в растения во всех типологических группах агроландшафтов была относительно равномерной. Значительные различия в накоплении радиоцезия были выявлены между сеяными и естественными многолетними травами, как первого, так и второго укосов (табл. 139).

Поступление радиостронция в сельскохозяйственные культуры (кроме овса) во всех агроландшафтах выше, чем радиоцезия. Максимальное поступление 90Sr в клубни картофеля отмечали в предопольских ландшафтах (табл. 139).


Согласно нормам радиационной безопасности (НРБ-76) содержание 90Sr в питьевой воде (молоке) не должно превышать 14,8 Бк/л, а 137Cs - не более 555 Бк/л. По данным Н.А. Корнеева с сотрудникам (1977) для получения молока с содержанием радионуклидов в пределах санитарных радиационных норм, в 1 кг сухого корма должно содержаться 2,59 кБк 137Cs и 0,48 Бк 90Sr.


До аварии на Чернобыльской АЭС содержание радиоцезия в вышеперечисленных основных сельскохозяйственных культурах соответствовало санитарно-радиационным нормам для получения "чистого" молока, а содержание радиостронция превышало их (255).


После аварии на Чернобыльской АЭС радиоизотопы цезия и стронция, выпавшие на территории Брянской области не вызвали заметных повреждений растений, однако в урожае они стали накапливаться в значительных количествах во всех группах агроландшафтов (табл. 140 - 143).


Таблица 140

Накопление 137Cs и 90Sr в зерне (числитель) и соломе (знаменатель)
зерновых культур в 1986 году, Бк/кг (255)

Таблица 141

Накопление 137Cs и 90Sr в клубнях (числитель) и ботве (знаменатель)
картофеля в 1986 году, Бк/кг (255)

Таблица 142

Накопление 137Cs и 90Sr в зеленой массе кукурузы, корнеплодах (числитель) и ботве (знаменатель) сахарной свеклы в 1986 году, Бк/кг (255)

Таблица 143

Накопление 137Cs и 90Sr в сене многолетних трав в 1986 году, Бк/кг (255)

Для зерновых культур (табл. 140) и многолетних трав (табл. 143) преобладающим в 1986 году было поверхностное загрязнение. Загрязнение пропашных культур радионуклидами было как поверхностное, так и корневое (табл. 141 - 142).


Наиболее загрязненными оказались посевы озимой ржи в предопольских ландшафтах. Содержание радиоцезия в зерне составило 310,25 Бк/кг, что в 337 раз превышало доаварийный уровень. Менее загрязненным оказался ячмень (23,0 Бк/кг) в эрозионно-денудационных ландшафтах (табл. 140).


Загрязнение радиостронцием также было неравномерным. Из зерновых культур наиболее загрязнена была озимая рожь (табл. 140) в предополье (46,25 Бк/кг) и кукуруза (109 Бк/кг) в опольских агроландшафтах (табл. 142). Уровень загрязнения озимой ржи превышает доаварийный в 40 раз, а кукурузы - в 14 раз.

Хотя формирование урожая картофеля (табл. 141) проходило при отсутствии глубинного загрязнения, тем не менее, максимально загрязненными клубни картофеля в 1986 году были в предполесских ландшафтах, где осела основная масса радиоактивных осадков.

Загрязнение фитомассы трав радионуклидами зависело от количества и времени их выпадений, а не от агроландшафта и агроэкосистемы. Максимум загрязнения её выявлен как на пахотных (407,7 Бк/кг), так и на естественных (533,5 Бк/кг) кормовых угодьях. Аналогичная ситуация складывалась по 90Sr. Вследствие поверхностного загрязнения содержание 90Sr в каждом килограмме сена составляло 533 Бк, что в 38 раз превысило доаварийный уровень (табл. 143).


По мере удаления от момента аварии вследствие распада коротко-, средне- и частично долгоживущих радионуклидов, развития миграционных процессов и проведенного комплекса агротехнических и агрохимических мероприятий, а также преобладания корневого поступления содержание 137Cs в урожае сельскохозяйственных культур заметно снизилось во всех агроландшафтах (табл. 144 - 150).


В зерне озимой ржи содержание 137Cs колебалось от 15,2 Бк/кг в предопольских до 41,4 Бк/кг в опольских ландшафтах, а 90Sr от 0,9 в полесских до 4,4 Бк/кг в предполесских ландшафтах. Различия в накоплении между ландшафтами составили по 137Cs 2,7, а по 90Sr - 5 раз (табл. 144).

Таблица 144

Накопление 137Cs и 90Sr в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) озимой ржи в поставарийный период, Бк/кг (255)

В зерне озимой пшеницы содержание 137Cs составляло 3,7 в полесских и 16,2 Бк/кг в опольских ландшафтах. Менее всего 90Sr накапливалось в опольских ландшафтах (0,8 Бк/кг), а большее всего - в моренных ландшафтах (2,7 Бк/кг). Вариабельность величин накопления в зерне озимой пшеницы 137Cs составила 4,4, а 90Sr - 3,4 раза (табл. 145).

Таблица 145

Накопление 137Cs и 90Sr в в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) озимой пшеницы в поставарийный период, Бк/кг (255)

Математический анализ данных накопления радионуклидов в основной продукции сельскохозяйственных культур позволил выделить среди них две главные компоненты и сгруппировать по ним агроландшафты региона.


В первую главную компоненту V1 (рис. 111), обусловливающую 43 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание обменного калия (0,54), гидролитическая кислотность (0,52), реакция почвенного раствора (0,40) и содержание подвижного фосфора (0,36).

Рис. 111. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в зерне озимой пшеницы после аварии на Чернобыльской АЭС (255)


Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 29 % варьирования перехода 137Cs из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание гумуса (0,62), кальция (0,53) и подвижность 137Cs, определяемая по коэффициенту накопления (0,53).


По факторам, определяющим переход 137Cs из почв в зерно озимой пшеницы, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Предопольские и предполесские агроландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в зерне, больше всего его накапливалось в моренных ландшафтах. Ополья, полесья и эрозионно-денудационные ландшафты занимали промежуточное положение (рис. 111).


В первую главную компоненту V1 (рис. 112), обусловливающую 51 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание обменного калия (0,50), гидролитическая кислотность (0,47), подвижность 90Sr, определяемая по коэффициенту накопления (-0,46) и содержание подвижного фосфора (0,36).

Рис. 112. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в зерне озимой пшеницы после аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 24 % варьирования перехода 90Sr из почвы в зерно озимой пшеницы, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание кальция (0,71), гумуса (0,40) и реакция почвенного раствора (-0,34).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почв в зерно озимой пшеницы, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Ополья, предополья и полесья отличались наименьшим его накоплением в зерне, а наибольшим - моренные ландшафты. Эрозионно-денудационные и предполесские ландшафты занимали промежуточное положение (рис. 112).

В зерне ячменя менее всего накапливалось 137Cs и 90Sr в эрозионно-денудационных ландшафтах (соответственно 13,5 и 0,3 Бк/кг), а больше всего - в предопольях (17,1 и 4,1 Бк/кг соответственно). Вариабельность величин накопления 137Cs в зерне ячменя составила 1,3, а 90Sr - 14 раз (табл. 146).

Таблица 146

Накопление 137Cs и 90Sr в в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) ячменя в поставарийный период, Бк/кг (255)

В зерне овса содержание 137Cs составляло 7,4 в моренных и 38 Бк/кг в опольских ландшафтах (табл. 147).

Таблица 147

Накопление 137Cs и 90Sr в в зерне (числитель) и соломе (знаменатель) овса в поставарийный период, Бк/кг (255)

Менее всего 90Sr накапливалось в полесских (0,6 Бк/кг), а большее всего - в моренных ландшафтах (3,2 Бк/кг). Вариабельность величин накопления в зерне овса 137Cs составила 5,1, а 90Sr - 5,3 раза (табл. 147).


В клубнях картофеля меньше всего накапливалось 137Cs (3,7 Бк/кг) в предопольских, 90Sr - 0,2 Бк/кг в опольских агроландшафтах. Наибольшее накопление радиоцезия отмечалось в предполесьях - 14,8 Бк/кг, а радиостронция - в эрозионно-денудационных ландшафтах - 6,8 Бк/кг (табл. 148). Агроландшафты различались по переходу 137Cs в клубни картофеля 4, а 90Sr - 34 раза.

Таблица 148

Накопление 137Cs и 90Sr в клубнях (числитель) и ботве (знаменатель) картофеля в поставарийный период, Бк/кг (255)

В первую главную компоненту V1 (рис. 113), обусловливающую 52 % варьирования перехода 137Cs из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание гумуса (0,51), гидролитическая кислотность (0,46), подвижность 137Cs, определяемая по коэффициенту накопления (0,45) и реакция почвенной среды (-0,37).

Рис. 113. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в клубнях картофеля после аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 37 % варьирования перехода 137Cs из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание обменного калия (0,60), подвижного фосфора (0,57) и кальция (- 0,38).


По факторам, определяющим переход 137Cs из почв в клубни картофеля, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Предопольские и предполесские агроландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в клубнях, больше всего его накапливалось в эрозионно-денудационных ландшафтах. Ополья занимали промежуточное положение (рис. 113).

В первую главную компоненту V1 (рис. 114), обусловливающую 46 % варьирования перехода 90Sr из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание гумуса (0,54), гидролитическая кислотность (0,48), кальция (0,39) и реакция почвенной среды (-0,38).



Рис. 114. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в клубнях картофеля после аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 41 % варьирования перехода 90Sr из почвы в клубни картофеля, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание обменного калия (0,55), подвижного фосфора (0,54), подвижность 90Sr, определяемая по коэффициенту накопления (-0,43) и содержание кальция (- 0,38).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почв клубни картофеля, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Предопольские и предполесские агроландшафты отличались наименьшим его накоплением в клубнях, больше всего 90Sr накапливалось в эрозионно-денудационных ландшафтах. Ополья занимали промежуточное положение (рис. 114).


В зеленой массе кукурузы наименьшее накопление 137Cs и 90Sr отмечалось в опольских ландшафтах (9,2; 2,1 Бк/кг соответственно), наибольшее накопление 137Cs было в предопольях (188,7 Бк/кг), а 90Sr - в предполесьях (9,7 Бк/кг). Различия в накоплении радионуклидов по агроландшафтам составили 20,5 раз по 137Cs и 4,6 раза по 90Sr (табл. 149).

Таблица 149

Накопление 137Cs и 90Sr в зеленой массе кукурузы, корнеплодах (числитель) и ботве (знаменатель) сахарной свеклы в поставарийный период, Бк/кг (255)

В корнеплодах сахарной свеклы наименьшее накопление 137Cs и 90Sr отмечалось в предопольях (3,7; 1,2 Бк/кг соответственно), наибольшее - в эрозионно-денудационных ландшафтах (14,9; 2,7 Бк/кг соответственно). Различия в накоплении 137Cs по агроландшафтам составили 4, 90Sr - 2,2 раза (табл. 149).

Сеянные многолетние травы накапливали 137Cs во всех типологических группах ландшафтов значительно меньше, чем естественные. Содержание радиоцезия в сеяных многолетних травах варьировало в различных ландшафтах с 61,0 до 172,5 Бк/кг. Накопление 137Cs превышало содержание 90Sr в сене в 14 - 35 раз (табл. 150).

Таблица 150

Накопление 137Cs и 90Sr в сене многолетних трав в поставарийный период, Бк/кг (255)

Естественные многолетние травы накапливали 137Cs в окультуренных речных долинах в 2,9 - 8,2, в неокультуренных в 6 - 17 раз больше, чем сеянные многолетние травы. Превышение 90Sr в сене естественных травах составляло 2,5 - 7 раз (табл. 150).


В первую главную компоненту V1 (рис. 115), обусловливающую 56 % варьирования перехода 137Cs из почвы в сено многолетних трав, с наибольшим весом и разными знаками вошли содержание подвижного фосфора (0,50), обменного калия (0,48), кальция (-0,45) и подвижность 137Cs, определяемая по коэффициенту накопления (-0,45).


Во вторую главную компоненту V2, объясняющую 25 % варьирования перехода радиоцезия из почвы в сено многолетних трав, с наибольшим весом и разными знаками вошли гидролитическая кислотность (0,71) и реакция почвенной среды (-0,68).


По факторам, определяющим переход 137Cs из почвы в сено многолетних трав, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов.


Предполесские агроландшафты отличались наименьшим накоплением радиоцезия в сене многолетних трав, больше всего его накапливалось в ландшафтах речных долин. Ополья, предополья и полесья занимали промежуточное положение (рис. 115).

Пойменные угодья: I - естественные; II - окультуренные
Рис. 115. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 137Cs в сене многолетних трав после аварии на Чернобыльской АЭС (255)

В первую главную компоненту V1 (рис. 116), обуславливающую 48 % варьирования перехода 90Sr из почвы в сено многолетних трав с наибольшим весом и разными знаками вошли: содержание подвижного фосфора (0,52), обменного калия (0,52), кальция (-0,43) и гумуса (0,36).

Пойменные угодья: I - естественные; II - окультуренные

Рис. 116. Ординация типологических групп агроландшафтов по накоплению 90Sr в сене многолетних трав после аварии на Чернобыльской АЭС (255)

Во вторую главную компоненту - V2, объясняющую 26 % варьирования перехода 90Sr из почвы в сено многолетних трав, с наибольшим весом и разным знаком вошли следующие признаки: кислотность почвенного раствора (0,65) и гидролитическая кислотность (- 0,63).


По факторам, определяющим переход 90Sr из почвы в сено многолетних трав, была проведена радиоэкологическая группировка агроландшафтов. Ополья и окультуренные пойменные угодья отличались наименьшим его накоплением в сене, больше всего накапливалось радиостронция в предопольях и естественных пойменных угодьях. Предполесья и полесья занимали промежуточное положение (рис. 116).


Критерием оценки качества сельхозпродукции и кормов является временно допустимые уровни содержания радиоактивных веществ (ВДУ) в продуктах питания и контрольные уровни (КУ) в кормах. В настоящее время введены гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов (СанПиН-2.32.-96), которые обеспечивают дозовую нагрузку на население. В постчернобыльский период, удаленный от момента аварии, содержание радионуклидов в продукции растениеводства, произведённой во всех типологических группах ландшафтов Брянской области, соответствует санитарно-гигиеническим нормативам, кроме сена естественных многолетних трав в поймах рек (255).


Сукцессия травянистой растительности пойм обусловлена изменениями водно-физических свойств почв, их плодородия, химического состава и содержания влаги. При увеличении, например, продолжительности затопления или повышение уровня грунтовых вод в течение длительного времени отдельные виды растительности гибнут или угнетаются. Фитоценозы, в которых доминируют краткопоемные корневищные злаки, часто с обилием бобовых и разнотравья: сообщества луговомятликовой и костровой формаций, клеверно-луговомятликовые, клеверно-костровые ассоциации, распространены в прирусловой пойме. Если прирусловые валы редко заливаются полыми водами, то индикаторами этого явления будут фитоценозы с участием растений, не выносящих затопления, - типчака, тонконога изящного, полевицы собачьей.


По продолжительности паводкового затопления пойменные луга подразделяют на следующие типы: почти не заливаемые, краткопоемные - затапливаемые в среднем на 10-15 дней (прирусловая пойма), среднепоемные - от 15 до 45 дней (центральная пойма), особо долгопоемные - более 45 дней (понижения центральной и притеррасная часть поймы).


Прирусловья рек Брянщины являются наиболее кратко заливаемой, а в отдельные годы незаливаемой частью речных пойм. Злаки здесь составляют в среднем 88 %, разнотравье - 11 %, бобовые - 1 %. Доминирует лисохвост луговой (Alopecurus pratensis) - многолетний корневищный злак высокого хозяйственного достоинства. Там, где прирусловая пойма интенсивно и бесконтрольно используется для выпаса скота, преобладает щучка дернистая (Deschampsia caespitosa) - плотнодерновинный злак, среднего кормового достоинства, нередко образующий кочки высотой до 50 см. Обильны душистый колосок обыкновенный (Anthoxanthum odoratum), кострец безостый (Bromopsis inermis), мятлик болотный (Poa palustris) - растения высокой хозяйственной ценности. Из разнотравья встречаются щавель пирамидальный (Rumex thyrsiflorus), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium), подорожник средний (Plantago media), лютик едкий (Ranunculus acris). Бобовые представлены лядвинцем рогатым (Lotus corniculatus), горошком мышиным (Vicia cracca) и клевером ползучим (Trifolium repens) (рис. 117).

Рис. 117. Доминанты травостоя прирусловой поймы

В травостоях центральной поймы, где длительностью затопления весенним паводком возрастает, злаки составляют около 87 %, осоки - 7 %, разнотравье - 6 %. Доминируют двукисточник тростниковидный (Digraphis arundinacea) и манник водный (Glyceria aquatica) - многолетние корневищные злаки, качественные в кормовом отношении. Они весьма конкурентоспособны и могут занимать в естественном травостое до 97 %. Из осок распространены осока лисья (Carex vulpina), осока пузырчатая (Carex vesicaria) и осока острая (Carex acuta). Разнотравье представлено в основном хвощем полевым (Eqvisetum arvense) и таволгой вязолистной (Filipendula ulmaria) (рис. 118).

Рис. 118. Доминанты травостоя центральной поймы

В притеррасье, где длительность затопления паводковыми водами достигает 90 дней и более, доминируют осоки - 98 %, преимущественно осока лисья (Carex vulpina), осока пузырчатая (Carex vesicaria) и осока острая (Carex acuta). Разнотравье представлено хвощём полевым (Eqvisetum arvense) и дербенником иволистным (Lythrum salicaria) (рис. 119).

Рис. 119. Доминанты травостоя притеррасной поймы

Растительность пойм не только зависит от условий произрастания, она, в свою очередь, изменяет почву, её структуру, водно-физические свойства, химический состав и плодородие. Растительность пойм влияет также на их водный режим своим потреблением большого количества воды. Она понижает уровень грунтовых вод, задерживает сток, изменяет направление течения паводковых вод, уменьшает скорость их течения и места отложения наносов. В поймах наиболее интенсивно происходит постоянный взаимообмен между растениями и почвой.

Существенное влияние на биологическую подвижность 137Cs оказывает процесс "старения" радионуклида. В условиях модельного эксперимента С.К. Фирсакова (430) показала, что коэффициенты пропорциональности, а, следовательно, поступление 137Cs в пойменные травы наиболее высокие в первый год после нанесения радионуклида на дернину, причём с каждым последующим укосом содержание 137Cs в растениях уменьшается. За три года поступление 137Cs в травостой снизилось на суходольных лугах с дерново-подзолистой супесчаной почвой в 90 раз, на суходольных лугах с дерново-подзолистой суглинистой почвой - более чем в 100 раз, а на суходолах с серой лесной почвой - почти в 300 раз. На пойменных лугах с пойменной аллювиальной дерновой слоистой почвой, это уменьшение достигло 36 раз, а на пойменной аллювиальной дерновой зернистой почве - более 300 раз. Столь высокие кратности снижения, вероятно, объясняются тем, что авторы учитывали и корневое и внекорневое поступление радионуклида в растительность.


Наиболее значительное снижение перехода радионуклида в растения наблюдали в первые годы после поступления радионуклидов в почву, затем этот процесс замедлялся. По данным И.Т. Моисеева с сотрудниками (281) в злаковых травах на второй и третий годы вегетации 137Cs накапливался в 1,5-3 раза меньше, чем в первый год, при этом коэффициенты накопления варьировали от 0,002 до 0,02. Установлено, что количество 137Cs, поступившего в сельскохозяйственные растения, находится в обратной зависимости от количества осадков за вегетационный период и от запасов влаги в метровом слое почвы.


Отличительной особенностью миграции 137Cs в системе "почва - растение" является исключительно высокая мобильность этого радионуклида в регионах распространения легких по гранулометрическому составу песчаных и супесчаных почв подзолистого и болотного типов. Низкий рН этих почв, обогащённость органическим веществом (торфяники), малое содержание глинистых минералов, гидроморфность, невысокая поглотительная способность твёрдой фазы предопределяют очень большие коэффициенты перехода 137Cs из почв в растения. Они в 5-10 раз выше, чем на почвах суглинистого и глинистого гранулометрического состава, обогащенных элементами минерального питания растений. В экспериментах на семи разновидностях почв Нечерноземной зоны, показано, что накопление 137Cs в естественном травостое определяется наличием в почве глинистой фракции (139).


В работах Н.И. Санжаровой с сотрудниками (387) и С.В. Фесенко (428) показано наличие корреляции между сочетанием обменной и подвижной форм 137Cs и его поступлением в растения. При этом отмечалось, что взаимосвязь между этими формами и накоплением 137Cs растительностью носит сложный, динамический характер.


Накопление 137Cs пойменными растениями зависит от их биологических особенностей (430; 24). Среди растительности естественных пойм наибольшими уровнями накопления радионуклидов в вегетативной массе характеризуются бобовые. Злаковые травы накапливают значительно меньше радионуклидов, хотя среди них наблюдаются существенные различия. Плотнокустовые злаки (овсяница овечья, мятлик полевой и др.) в несколько раз больше накапливают радионуклиды, чем корневищные (пырей ползучий, костер безостый и др.).


Для злаковых растений характерно высокое поглощение радионуклидов базальной частью, превосходящее корневое поглощение в 7-10 раз (221). Кроме того, поступление радионуклида из почвы в растения зависит от строения корневой системы (мочковатая, стержневая и др.), её распределения в почвенном профиле, продолжительности вегетации, продуктивности растений и других особенностей. Наименьшим накоплением 137Cs характеризуются зерновые злаковые культуры и многолетние травы, наибольшим - листовые овощные, корнеплоды и зернобобовые занимают промежуточное положение (278). Среди пастбищных растений наибольшим накопителем радионуклидов является вероника дубравная, лютик едкий и смолёвка пониклая. Плотнокустовые злаки накапливают радионуклидов в 5 раз меньше (221).


Неравномерность распределения 137Cs по профилю почвы может привести к 2-3-кратному изменению поступления радионуклида в растения (54). В общем накоплении радионуклидов и их содержании на единицу массы сухого вещества в процессе роста растений наблюдается такая же закономерность, как и для биологически важных элементов - с возрастом растений в их надземных органах увеличивается абсолютное количество радионуклидов и снижается содержание на единицу массы сухого вещества. С увеличением урожайности уменьшается содержание радионуклидов на единицу массы (Юдинцева и др., 1968).


В.А. Рыжиков (382; 383) доказал, что, искусственно изменяя один или несколько факторов существования любого лугового сообщества, можно целенаправленно увеличить урожайность в 2-4,5 раза, улучшить ботанический состав и кормовое достоинство травостоев. Он подчёркивал, что регулируя ботанический состав, урожайность и сельскохозяйственное использование пойменных травостоев возможно изменять поступление в них поллютантов.


Практически на всех ключевых экосистемных участках, расположенных в речных долинах Брянской области, почвы центральной части пойм отличаются повышенным содержанием 137Cs как в валовой, так и в доступной для растений формах, однако, в травостоях здесь радионуклида меньше всего (табл. 151).

Таблица 151

Содержание 137Cs в почвах, травах и рационах на различных участках поймы
при увеличении плотности радиоактивного загрязнения (356)


Для хозяйственной оценки естественных кормовых угодий необходимо учитывать не только содержание 137Cs в почве и луговых травах, но и в рационе сельскохозяйственных животных. За день выпаса корове требуется около 60 кг зеленой массы, согласно КУ - 94 контрольный уровень равняется 600 Бк/кг, следовательно, допускается содержание 137Cs в суточном рационе равное 3,6 . 104 Бк.


В "чистом" Суражском КЭУ все участки поймы обладают высокой и примерно одинаковой хозяйственной пригодностью. Но даже при небольшом увеличении радиоактивного загрязнения (Жуковский КЭУ) различные участки поймы заметно отличаются по этому показателю. Наиболее низкая хозяйственная пригодность характерна притеррасью. По мере увеличения плотности радиоактивного загрязнения (более 5 Ки/км2) происходит повышение содержания 137Cs в рационе и в итоге суммарное суточное загрязнение превышает допустимый уровень. Особенно заметно это происходит в прирусловьях и притеррасьях (табл. 151).


А.Л. Силаев (389) установил, что плотность загрязнения речных долин 137Cs не влияет на урожайность пойменных экологических подсистем (рис. 120).

щелкните по рисунку для увеличения масштаба

Рис. 120. Урожайность сена в пойменных экосистемах при различной плотности радиоактивного загрязнения в 1996 -1998 гг. (389)

Разнообразие почв и растительности в пойме определяют особенности поведения радионуклидов в пойменных экосистемах и особенно их аккумуляцию и трансформацию в травостоях. Поэтому концентрация радионуклидов в них при одной и той же плотности загрязнения может различаться в несколько раз (рис 121).

Рис. 121. Содержание 137Cs в травостоях речных пойм Брянской области в 1996 году (389)

Дифференциация травостоев пойменных экологических подсистем по накоплению 137Cs обусловлена, вероятно, следующими причинами (389):


1). В прирусловой части поймы за счёт бобового компонента и плотнокустовых злаков происходит большее накопление радионуклидов. На это обращали внимание Б.Н. Анненков и Е.В. Юдинцева (58), С.К. Фирсакова (430), а также другие исследователи;


2). В естественных пойменных экосистемах основная масса радиоцезия сосредоточена в слое 0-5 см. Корневые системы трав прирусловья располагаются именно в этом слое, что приводит к значительному поступлению этого радионуклида в растения. Мощные корневые системы трав других частей поймы распространяются в более глубоких и поэтому относительно чистых слоях почвы, что способствует меньшему поглощению 137Cs;


3). На поступление 137Cs в луговые травы большое влияние оказывает водный режим поймы (Сельскохозяйственная..., 1992). В условиях глубокого залегания грунтовых вод и легкого гранулометрического состав почв, что особенно характерно для прирусловья, этот фактор является особенно значимым.


По средневзвешенному содержанию радиоцезия в 1998 году (рис. 122) травостои пойм с плотностью радиоактивного загрязнения 137Cs менее 1 Ки/км2 располагались в следующей последовательности: прирусловье притеррасье центральная пойма. Возрастание радиоактивного загрязнения вплоть до более 40 Ки/км2 переместило притеррасье на первое место в этом ряду: притеррасье прирусловье центральная пойма.


Рис. 122. Содержание 137Cs в травостоях речных пойм Брянской области в 1998 году (389)

На содержание 137Cs в пойменных травостоях значительное влияние оказывают агрохимические свойства почвы и содержание в ней радиоцезия (табл. 152).

Таблица 152

Коэффициенты корреляции между содержанием 137Cs в пойменных травостоях, агрохимическими свойствами почвы и содержанием в ней радиоцезия (389)

В связи с тем, что между содержанием 137Cs в пойменных травостоях (У) и рНKcl. (Х1), содержанием гумуса (Х2) и 137Cs (Х3) в почве установлена значительная достоверная корреляционная связь, были рассчитаны уравнения регрессии. Они позволяют прогнозировать содержание этого радионуклида в травостоях различных пойменных экологических подсистем (табл. 153).

Таблица 153

Уравнения регрессии содержания 137Cs в травостоях и некоторых показателей агроэкологического состояния пойменных экологических подсистем (389)

Лугово-болотные почвы притеррасий и дерновые почвы лёгкого гранулометрического состава прирусловий характеризуются максимальными значениями коэффициента перехода (КП) радиоцезия в пойменные травостои (рис. 123). Минимальные значения этого показателя получены на более тяжёлых по гранулометрическому составу аллювиальных луговых почвах центральной поймы. Переход 137Cs из этих почв в травостои во много раз ниже, чем в прирусловьях и притеррасьях.

Рис. 123. Коэффициенты перехода 137Cs из пойменных почв в травостои в 1996 и 1998 гг. при различной плотности радиоактивного загрязнения (389)


Видовые особенности загрязнения радионуклидами луговых растений определяли для доминирующих на естественных лугах видов. Размах значений КП 137Cs для луговых травостоев при изменении плотности радиоактивного загрязнения в прирусловье составляет 4 раза. Для центральной поймы размах значений КП составляет: в канареечниковом травостое 4, а в манниковом - 12 раз. Для притеррасья размах значений составляет 3 раза. Оценить влияние типа почв на КП 137Cs в луговую растительность оказалось сложным, так как на разных почвах произрастают растения разного видового состава, а их урожайность неодинакова.


Плотность загрязнения почвы имеет определяющее значение для абсолютного содержания радионуклида в растениях, но не должна сказываться на относительной оценке перехода, если его накопление не подвергается метаболическому регулированию (65).


Для оценки воздействия содоминантов на накопление радионуклидов в пойменных травостоях целесообразно использовать коэффициент воздействия (КВ). Его получают при делении соотношения содержания радионуклида в продуктивной массе доминантов и содоминантов на соотношение продуктивной массы доминантов и содоминантов
:

А - соотношение содержания радионуклида в продуктивной массе доминантов и содоминантов;
В - соотношение массы доминантов и содоминантов;
Рд - содержание радионуклида в продуктивной массе доминантов;
Рс - содержание радионуклида в продуктивной массе содоминантов;
Мд - продуктивная масса доминантов;
Мс - продуктивная масса содоминантов.

Чем больше КВ, тем менее значимо воздействие.


Различные части пойменных экосистем, загрязнённых радиоцезием, характеризуются следующими величинами коэффициента воздействия:

прирусловье
центральная пойма (канареечниковые травостои)
центральная пойма (манниковые травостои)
притеррасье
0,14;
0,23;
0,26;
0,29
.

Таким образом, наибольшее воздействие содоминантов на накопление радиоцезия в травостоях наблюдается в прирусловье. В центральной пойме и притеррасье это воздействие менее значимо. КВ имеет важное значение при решении вопросов дальнейшего хозяйственного использования загрязнённых пойменных угодий. С негативным воздействием содоминантов на общее загрязнение пойменных травостоев можно бороться, снижая долю этих растений известными агрономическими приёмами. Наиболее актуально это для прирусловий, которые интенсивно и зачастую бессистемно используют как пастбища.


А.Л. Силаев (389) указывает, что для травостоев прирусловых частей пойм, которые в основном используются как пастбища, допускается содержание 137Cs 370 Бк/кг (рис. 124а). При плотности радиоактивного загрязнения до 5 Ки/км2 содержание радионуклида в зелёной массе соответствует ВДУ-93. При увеличении плотности радиоактивного загрязнения до 40 Ки/км2 и более содержание 137Cs превышает допустимый уровень, что указывает на опасность получения "грязной" сельскохозяйственной продукции. Травостои центральной и притеррасной пойм используют, как правило, для заготовки сена. Содержание 137Cs в сене с центральной поймы в основном соответствует ВДУ-93 (рис. 124б), исключение составляют экосистемы с плотностью радиоактивного загрязнения от 15 до 40 Ки/км2 , травостои которых резко отличаются повышенным содержанием радиоцезия. Притеррасье, независимо от плотности радиоактивного загрязнения, характеризуется превышением фактического содержания 137Cs в сене над допустимым уровнем.

Рис. 124. Оценка травостоев пойменных экосистем по содержанию 137Cs относительно ВДУ-93 (а - зелёный корм, Б - сено; 389)

Накопление 137Cs в травостоях различных пойменных экосистем при неодинаковой плотности радиоактивного загрязнения в расчёте на одну кормовую единицу, показало, что, несмотря на большую урожайность и, следовательно, большую питательность, травостой центральной поймы характеризуется меньшей величиной этого показателя (табл. 154).

Таблица 154

Содержание 137Cs в травостоях пойменных экосистем в расчёте на 1 кормовую единицу, КБк / к. ед. (389)

Для юго-западных районов Брянской области характерна большая неравномерность радиоактивного загрязнения территории. Однако, даже при одинаковой плотности загрязнения, количество поступающих с кормами в организм животных радионуклидов различно. Кормовые растения, произрастающие на дерновых почвах прирусловья и лугово-болотных почвах притеррасья, накапливают 137Cs больше, чем травы центральной поймы.


Поступление 137Cs из почвенно-растительного покрова пойменных экосистем в молоко определяется рядом факторов: типом почвы, сезоном года, характером кормопроизводства, ботаническим составом трав. Молоко, произведённое на кормах, полученных с более плодородных почв центральной поймы содержит радионуклида в несколько раз меньше, чем на кормах с менее плодородных почв (389).


Часто на прирусловой пойме выпас скота начинают при отрастании травы до 3 - 5 см. Это чревато загрязнением животноводческой продукции, так как животные вместе с низкой травой захватывают дернину и частицы почвы, которые в несколько раз больше загрязнены радионуклидами по сравнению с растениями. Данные о поедании животными почвы и оценка вклада почвенного и растительного каналов поступления радионуклидов в их организм свидетельствуют, что крупный рогатый скот на пастбище может потреблять ежегодно до 600 кг почвы. В ряде случаев поедание животными загрязнённой почвы с кормом может обеспечить почти такой же вклад в суммарное поступление, как поступление радионуклидов с загрязнённым кормом. По зоогигиеническим нормам выпас скота необходимо начинать при высоте травы 10 - 12 см. При более низком травостое происходит сильное вытаптывание растительности, в результате чего снижается её продуктивность и возрастает содержание радионуклидов (220).


А.А. Романенко (376) указывает, что другой причиной, приводящей к повышенному поступлению радионуклидов в молоко в этот период, является то, что на низко продуктивных пастбищах (на пойменных лугах это в основном прирусловье) животными потребляется нижний ярус растительности, содержание 137Cs в котором в 2-3 раза выше, чем в верхнем.


Прогнозирование содержания радионуклидов в молоке основано на закономерностях их перехода из кормов в организм животных и далее в продукцию животноводства. Так загрязнение молока 137Cs зависит от общего количества этого радионуклида в рационе и уровня молочной продуктивности коровы. Средняя прогнозируемая концентрация 137Cs в молоке (по степени загрязнённости имеющихся в наличии кормов), по данным Брянского ветеринарного радиационного центра, колебалась с 1995 по 1998 гг. в следующих пределах: в Гордеевском районе - 126-230 Бк/л; Клинцовском - 189-324 Бк/л; Красногорском - 64-239 Бк/л; Новозыбковском - 250-355 Бк/л. При этом следует учитывать, что на отдельных угодьях эти показатели могут быть значительно выше.


В настоящее время приняты санитарные правила и нормы СанПиН - 96, которыми уста-новлены более жёсткие требования к содержанию радионуклидов в молоке, чем ВДУ - 93 (табл. 155).

Таблица 155

Нормативы содержания 137Cs в молоке, Бк/кг

Продукт

Россия

Украина

Беларусь

ВДУ-93

СанПиН - 96

продукты после переработки

продукты до переработки

Молоко и молокопродукты

370

50

100

111

370


В расчётах, проведенных А.Л. Силаевым (389), учитывали, что прирусловья в основном используют как пастбища, а центральные части пойм и притеррасья - для заготовки сена. При условии, что в летний период корове необходимо 50 кг зелёной массы, а в зимний пери-од она фактически получает 10 кг сена, без учёта концентратов. При продуктивности 10 кг переход радиоцезия в 1 кг молока составляет 1 % от суммарного содержания его в рационе. Ниже приведен пример расчёта содержания 137Cs в молоке для коров с суточным надоем 10 кг молока в различные периоды года при использовании кормов с пойменных лугов (табл. 156).

Таблица 156

Содержание 137Cs в молоке в зависимости от плотности радиоактивного загрязнения и
количества 137Cs в рационе коров (389)

При увеличении плотности радиоактивного загрязнения увеличивается и загрязнение молока. Особенно заметно это происходит при использовании кормов, полученных в прирусловьях и притеррасьях, которые отличаются также наибольшим накоплением 137Cs в травостое. Молоко, полученное при использовании кормов с центральной поймы, отличается гораздо меньшим содержанием радиоцезия - до 18 раз. Молоко, полученное на кормах с центральной поймы, полностью соответствует ВДУ-93, и частично СанПиН-96. Продукция с притеррасной поймы в основном соответствует ВДУ-93, но не укладывается в рамки Сан-ПиН - 96. На кормах с прирусловьев получают только "грязную" продукцию.

Интенсивность снижения содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции по мере удаления от момента их поступления в экосистемы не одинакова и обусловлена целым рядом причин. Одной из основных является то, что радионуклиды, попавшие в почву постепенно фиксируются ею в результате чего уменьшается их биологическая доступность и возможность включения в пищевые цепи.


Во ВНИИ сельхозрадиологии и агроэкологии (428) на основании экспериментальных данных сделан вывод, что вклад природного самоочищения почв в снижение содержания 137Cs в корнеобитаемом слое может колебаться в значительных пределах от 2 до 100 %, что определяет широкую дифференциацию лугов по этому показателю (табл. 157).

Таблица 157

Периоды полувыведения 137Cs из корнеобитаемого слоя почвы
для луговых экосистем различных типов, годы

Отмечено, что значения Тес, промежутка времени, в течение которого количество радионуклидов в корнеобитаемом слое почвы за счёт всех процессов, за исключением радиоактивного распада, уменьшается в 2 раза, варьирует в широком диапазоне в зависимости от характера водного режима и характеристик почв, при этом происходят процессы их трансформации в формы, прочно связанные с гумусом или включения в кристаллическую решётку минералов. Происходит также заглубление радионуклидов за счёт вымывания из поверхностного слоя фильтрационным потоком и диффузии. По литературным данным, ветровой перенос радионуклидов с загрязнённых участков незначителен, поэтому им можно пренебречь.


Полученные результаты показывают, что вклад процессов вертикальной миграции в удаление 137Cs из корнеобитаемого слоя почвы луговых экосистем (особенно для суходольных лугов) является незначительным по сравнению с ролью радиоактивного распада. Исключение составляют болотные луга (торфяные почвы). Выявленные различия в значениях Тес в корневой зоне почвы в первую очередь могут быть связаны со специфическими особенностями миграции 137Cs в лугах различного типа. Так, на болотных лугах (торфяная почва) в результате нарастания верхнего слоя почвы при торфообразовании, происходит смещение наиболее загрязнённого слоя в глубь почвы. Кроме того, в отличие от минеральных почв, имеющих жёсткий минеральный скелет, торфяные почвы характеризуются невысокой плотностью сложения, что также приводит к повышенной подвижности радионуклидов.


А.Л. Силаев (389) отмечает, что на продолжительность эффективных периодов полувы-ведения 137Cs из корнеобитаемого слоя почвы значительное влияние оказывают как природные биогеохимические процессы, определяющие снижение биологической доступности радионуклидов в системе "почва-растение", так и естественный радиоактивный распад. Несмотря на то, что уменьшение содержания 137Cs в корнеобитаемом слое почв носит неравномерный характер, для сравнительного анализа самоочищения почв различных типов и оценки роли процессов, определяющих это снижение, целесообразно использовать эффективные периоды полувыведения радионуклидов из корнеобитаемого слоя почвы (Тeff). По определению, они соответствуют времени, за которое содержание 137Cs в корнеобитаемом слое почв снижается в 2 раза за счёт всех процессов, включая радиоактивный распад.


1. Суммарная активность 1998 года, находящаяся в слое 0-5 см или 5-10 см, равна:

2. Расчетную суммарную активность 1986 года находили из выражения:

,где

Dt = 12 лет и Т1/2= 30 лет (физический период полураспада 137Cs).
3. Так как исходные данные представлены двумя временными точками, то возможна только линейная экстраполяция в следующем виде:

, откуда:

4. Для нахождения времени Тeff, то есть эффективного периода полуочищения слоя 0-5 см, необходимо воспользоваться выражением (2):

Из этой формулы можно найти Тeff:

В зависимости от содержания 137Cs в почве различных частей поймы период полуочище-ния также колеблется (рис. 125). В центральной пойме, где в почве наблюдается максимальное содержание радионуклида, период полуочищения также максимален, а в прирусловьях и притеррасьях, где в почве меньше содержится 137Cs и продолжительность периода полуочищения снижается. Значение Тeff для 137Cs из корнеобитаемого слоя почв различных пойменных экологических систем можно расположить в ряд по убыванию: центральная пойма > притеррасье > прирусловье.

Рис. 125. Период полуочищения пойменных лугов при различной плотности радиоактивного загрязнения, лет (389)

С.В. Фесенко (428) показано, что изменение валового содержания 137Cs в корнеобитаемом слое почв непосредственно не отражает снижения количества этого радионуклида, доступного для корневого поглощения, поскольку значительная его часть фиксируется почвенным поглощающим комплексом и становится недоступной для накопления растительностью. Содержание доступных форм радионуклидов в почве снижается не только за счёт сорбции 137Cs, но и в результате выноса этих форм из корнеобитаемого слоя вследствие их высокой миграционной способности.


Вынос 137Cs урожаем сена с центральной поймы ниже, чем с прирусловья и особенно с притеррасья не зависимо от плотности радиоактивного загрязнения (рис. 126). В какой-то мере это связано с разбавлением содержания радионуклида в большем урожае, но, по-видимому, основную роль играют биологические особенности произрастающих здесь трав и особенности почвенного покрова.


Рис. 126. Вынос 137Cs с сеном из пойменных экологических подсистем,
находящихся в различных условиях радиоактивного загрязнения (389)

Вынос радионуклида в большей степени зависит от продуктивности травостоя, чем от коэффициента перехода, размах значений выноса выше. Колебания в выносе радионуклида с урожаем на различных частях поймы по годам можно объяснить изменением урожайности трав на этих участков поймы и некоторым уменьшением содержания 137Cs.


Учитывая, что с радиологической точки зрения более важным показателем является вынос радионуклидов, были проведены сравнительные исследования этого показателя для доминантов и содоминантов.

В травостое различных частей поймы содержание содоминантов составляет 5 - 30 %, но наибольший вынос ими радионуклида (кБк/га) составляет до 50 % от выноса 137Cs доминантами (рис. 127). Таким образом, содоминанты напрямую влияют на загрязнение сена. Одним из направлений по снижению содержания радионуклидов в продукции естественных пойменных сенокосов и пастбищ, путём уменьшения доли содоминантов в травостое, может являться внесение минеральных удобрений, особенно азотных (389).

Рис. 127. Доля доминантов и содоминантов в выносе 137Cs травостоями
из различных пойменных экологических подсистем (1998 г., 389)


По данным Новгородской опытной станции дозы N120P60K90 способны не только увеличивать урожайность с 26,7 до 60,7 ц/га сена (среднее за 5 лет), но и коренным образом изменить осоковый травостой на злаковый, содержание осок снизилось с 30-40 % до 5-10 %, а злаков увеличилось с 35 до 85 %. На природном травостое с преобладанием малоценных трав систематическое внесение азота способствовало распространению канареечника тростниковидного. Минеральные удобрения, в данном случае, не только повышали урожайность, изменяя ботанический состав травостоя, но и значительно изменяли в растениях количество некоторых питательных веществ, необходимых животным (382).


Научная стратегия экологически безопасного и доступного в настоящее время использования естественных луговых кормовых угодий, загрязнённых 137Cs, должна основываться на приспособлении к агроэкологическим условиям различных участков поймы. Для получения сельскохозяйственной продукции, соответствующей существующим нормативам, необходимо выделить, нанести на карту пойменные экологические подсистемы данной поймы и использовать каждую из них конкретно.


При плотности загрязнения 137Cs до 5 Ки/км2 любые естественные пойменные кормовые угодья можно использовать без ограничения.
При плотности загрязнения 137Cs 5 - 15 Ки/км2 допустимо использовать только травостои центральных частей пойм для заготовки сена. Выпас скота по отаве в центральной пойме приведёт к дополнительному поступлению радиоцезия в организм животных.


При плотности загрязнения 137Cs более 15 Ки/км2 использование травостоев любых участков естественных пойм приведёт к получению сельскохозяйственной продукции, не соответствующей нормативу. Безопасное использование таких участков пойм под сенокосы и пастбища возможно только после проведения специальных мероприятий, включающих коренное улучшение этих угодий, культуртехнические работы, заглублённую вспашку, внесение специальных видов и доз минеральных удобрений, извести, глин и др.