Статья: Продуктивность различных сортов пшеницы и вынос 138Cs на почвах, загрязненных радионуклидами

Институт почвоведения и агрохимии

ПРОДУКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ И ВЫНОС ¹³⁷Cs НА ПОЧВАХ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ

О.М. Таврыкина, И.М. Богдевич, Ю.В. Путятин

ВВЕДЕНИЕ

Производство сельскохозяйственной продукции в загрязнённых после аварии на ЧАЭС районах остается важным фактором как для обеспечения занятости населения, так и для решения проблемы продовольствия в данном регионе. В соответствии с национальными нормами радиационной безопасности в качестве основного дозового предела для населения установлено значение эффективной дозы равное 1 мЗв в год, сверх годовой эффективной эквивалентной дозы от природных источников [1].

Наиболее эффективное снижение суммарной дозы радиоактивного воздействия обеспечивается за счет сведения до минимума дозы внутреннего облучения (через продукты питания и воду). В отличие от устойчивой тенденции снижения дозы внешнего облучения вследствие естественного распада радионуклидов, уменьшение дозы внутреннего облучения достигается применением защитных контрмер. Результаты многолетних измерений содержания радиоцезия в организме людей с помощью счетчиков излучения человека (СИЧ) показывают, что со второй половины 1986 года до 19901991 гг. происходило выраженное снижение показателей, а в последующие годы величины удельной активности изменялись незначительно [2]. На территории южных районов Гомельской и Брестской областей основным дозовым фактором явилось внутреннее облучение, которое составило от 60 до 90 % суммарной дозы. Так как в различных радиологических ситуациях, связанных с выведением радионуклидов в окружающую среду, внутреннее облучение может достигать 50% и выше [3], то очевидна радиологическая значимость проведения защитных мероприятий в сельском хозяйстве. Продолжающееся сейчас радиационное воздействие на жителей республики более чем на 90% обусловлено долгоживущим радионуклидом ¹³⁷Cs.

В настоящее время в Беларуси накоплен значительный объем знаний, касающихся возможностей снижения поступления основных дозообразующих радионуклидов в продукты питания. В 1999 году были установлены государственные предельно допустимые уровни содержания ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в пищевых продуктах и питьевой воде, позволяющие удерживать годовую дозу внутреннего облучения в норме [4]. В регионе аварии на ЧАЭС, где основным дозообразующим радионуклидом является ¹³⁷Cs, выполнен ряд разноплановых контрмер, к которым относятся известкование кислых почв с последующими мероприятиями поддерживающего известкования, внесение органических удобрений, внесение повышенных доз фосфорных и калийных удобрений, оптимизация азотного питания растений на основе почвенно-растительной диагностики, применение сорбентов, увеличивающих прочность сорбции радионуклидов в почве, подбор сельскохозяйственных культур и сортов в зависимости от величины перехода радионуклидов в урожай, и другие [4]. По данным разных авторов, приведен 137Cs от 3-х до 20-ти ные выше мероприятия позволяют в целом снизить накопление радионуклида раз [5-9].

Подбор сортов с учетом особенностей накапливать радионуклиды является долговременной контрмерой при радиоактивном загрязнении сельскохозяйственных угодий. Среди перечисленных мероприятий подбором сортов с минимальными значениями перехода ¹³⁷Cs возможно добиться снижения накопления от 1,5 до 4-х раз [10-13]. За счет введения в севообороты сортов с минимальными 137Cs можно расширить площади возделывания зерновых культур на продоразмерами накопления вольственные цели до 1,6 раза [14].

Яровая и озимая пшеница являются важными продовольственными культурами в нашей республике. Удельный вес посевных площадей зерновых культур достаточно велик и в среднем по республике составляет 39%, пшеница занимает около 6% от площади пашни [15].

Цель исследования - оценка продуктивности и размеров накопления ¹³⁷Cs сортами озимой и яровой пшеницы для повышения эффективности ведения сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения и минимизации доз внутреннего облучения населения.

МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

пшеница сельскохозяйственный радиоактивный загрязнение

Опыты проводились в течение 2002-2005 гг. на дерново-подзолистой супесчаной почве, подстилаемой с глубины 0,7 м моренным суглинком, в экспериментальной базе “Стреличево” Хойникского района Гомельской области.

Агрохимическая характеристика почвы пахотного горизонта следующая: содержание гумуса (0,2 M K₂Cr₂O₇, по Тюрину) - 1,9%, рН_КСl (потенциометрическим методом) - 5,65-5,90, содержание подвижных форм фосфора (P₂O₅) (0,2 М HCl, по Кирсанову) - 188-210 мг/кг, калия (K₂O) - 187-240 мг/кг почвы, обменных форм кальция (Са) (1 М КCl, по Мазаевой, Неугодовой) - 542-650 мг/кг, и Mg - 94-176 мг/кг почвы. Плотность загрязнения почвы радионуклидом ¹³⁷Cs - 250-300 кБк/м², ⁹⁰Sr - 21-28 кБк/м².

Объектами исследований служили районированные и перспективные сорта пшеницы (озимой и яровой) отечественной и зарубежной селекции, представленные в таблице 1.

Таблица 1

Исследуемые сорта озимой и яровой пшеницы

Агротехника на опытном поле общепринятая для данной зоны. Минеральные удобрения в дозе N₉₀P₆₀K₁₂₀ вносили под все культуры в предпосевную культивацию в форме карбамида, аммонизированного суперфосфата, хлористого калия. Повторность в опытах четырехкратная. Учетная площадь 2. делянки 1,5 м

Определение удельной активности ¹³⁷Cs в почве и растениях проводили на г-спектрометре HP GC4019, Canberra. Относительная погрешность измерения составила не более ±15% при доверительной вероятности 0,95.

Урожайность зерна озимой и яровой пшеницы дана в переводе на стандартную влажность - 14%. Сравнение проводилось по отношению к стандартному сорту, являющемуся по результатам сортоиспытательных станций наиболее продуктивным, то есть эталоном, рекомендованным для возделывания. Удельная активность продукции, использующаяся при расчете суммарного выноса радионуклидов, рассчитана при плотности загрязнения почвы ¹³⁷Cs 370 кБк/м², ⁹⁰Sr - 37 кБк/м². Вынос радионуклидов рассчитывали как произведение удельной активности на урожайность с единицы площади (кБк/га). Оценка данного параметра целесообразна для расчетов коллективных доз облучения населения.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

137Cs отмечена у сорта озимой В результате исследований наименьшая удельная активность пшеницы Центос - 5 Бк/кг, и у сортов Былина и Легенда - 6 Бк/кг, сорта Каравай и Капылянка накапливали больше - 8 и 9 Бк/кг соответственно (табл. 2).

137Cs, равную 1,8 раза по сравнению со стандарНаибольшую кратность снижения накопления том, обеспечил сорт немецкой селекции Центос. Кроме этого он оказался одним из наиболее продуктивных сортов с урожайностью 6,68 т/га.

В опытах с почвенными культурами авторами И.В.Гулякиным и Е.В.Юдинцевой показано, что радиоактивные изотопы, поступившие в надземную часть растения, в основном концентрируются в соломе, меньше - в мякине, и относительно небольшое количество их накапливается в зерне [17].

Содержание радионуклида ¹³⁷Cs в соломе сортов озимой пшеницы изменялось от 60 до 68 Бк/кг, наибольшую кратность снижения накопления радионуклида также обеспечил сорт Центос (табл. 2).

По урожайности яровая пшеница практически не уступала озимой, но накопление радионуклида 137 Cs в зерне оказалось выше и составило по сортам от 9 до 14 Бк/кг. Сорт Кваттро характеризовался наименьшим накоплением радионуклида, сорт Дарья - наибольшим. Кратность снижения накопления ¹³⁷Cs составила 1,3 раза. Сорт Кваттро обеспечил наибольшее снижение накопления ¹³⁷Cs и в соломе, равное 1,2 раза по сравнению со стандартом Ростань. Его урожайность была довольно высокой - 4,87 т/га.

Для предотвращения превышения индивидуальной дозы облучения содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции, что вырабатывается на любой территории, не должно превышать допустимые уровни (РДУ-99). Этот принцип реализуется путем осуществления контрмер независимо от стоимости этих мер, а если их проведение экономически нецелесообразно, производство сельскохозяйственной продукции прекращается. Согласно РДУ, содержание ¹³⁷Cs в зерне не должно превышать 90 Бк/кг, в соломе, использующейся на корм, - 330 Бк/кг. По результатам нашего эксперимента содержание радиоцезия не превышает установленные нормативы ни в зерне, ни в соломе зерновых культур. Однако с точки зрения снижения индивидуальной дозы возделывание сорта тем предпочтительней, чем меньше радионуклида он накапливает.

Таблица 2

Урожайность, удельная активность радионуклида ¹³⁷Cs в зависимости от сорта озимой и яровой пшеницы (плотность загрязнения почвы ¹³⁷Cs 370 кБк/м²)

Минимизация коллективной дозы облучения населения реализуется за счет применения защитных контрмер в сельскохозяйственном производстве, способствующих уменьшению выноса радионуклидов с продукцией растениеводства и, соответственно, снижению потоков радионуклидов в рацион населения.

По выносу сорта озимой пшеницы распределились несколько иначе - у сорта Каравай он оказался наибольшим и составил 43 кБк/га, у сортов Капылянка и Былина 40 кБк/га, у сортов Центос и Легенда 33 кБк/га (табл. 3).

Таблица 3

Вынос радионуклида ¹³⁷Cs в зависимости от сорта озимой и яровой пшеницы (плотность загрязнения почвы ¹³⁷Cs 370 кБк/м²)

Сорта Центос и Легенда обусловили снижение выноса в 1,2 раза по сравнению со стандартом Капылянка.