Отложения радиоактивных веществ вв клубнях картофеля при экологической возделывании

Миграция техногенных радионуклидов в системе «почва-растение» является определяющей в процессах их распределения в наземных экологических системах.

Поступление радионуклидов из почв в растения является первым звеном в пищевой цепочке их перехода из адиабатических компонентов экосистем в биотические, в том числе в организм человека. Попадая из почвы в растение, радиоактивные вещества в зависимости от своих химических свойств проникают в наземные части или же задерживаются в корневой системе. Содержание естественных радионуклидов в растениях зависит от их концентрации в окружающей среде, вида растений, функционального состояния растительности, вида экосистемы и т. д.

Возможны два пути попадания в наземные растения радионуклидов: адсорбция радиоактивных аэрозолей, оседающих из атмосферы, и усвоение (в основном с водой) радионуклидов из почвы. Первый путь представляет собой усвоение радиоактивных аэрозолей надземными органами растений. Так происходит накопление Х*С в процессе фотосинтеза из атмосферного, 4С02. Вторая составляющая связана с корневой системой, которая вместе с восходящими токами воды выносит из почвы растворимые формы радионуклидов. Поэтому степень активности тканей растений определяется не только их видовыми особенностями и концентрацией радионуклидов в питающих горизонтах почвы, но и соотношением в этих горизонтах растворимых обменных фракций с фракциями, находящимися в прочных соединениях с компонентами почвы. На усвоение радионуклидов оказывают влияние возрастные изменения растения, т.к. каждому периоду развития растения отвечает определенный тип физиологических процессов и, следовательно, свой тип питания [7].

Основными факторами, определяющими уровни накопления радионуклидов в растениях, являются: физико-химические формы радионуклидов, пути поступления и вертикальное распределение радионуклида в почве, агрохимические свойства почв (минеральный состав, кислотность, содержание ионов, вступающих в конкурирующие реакции, ионообменная ёмкость, содержание гуминовых веществ, влажность), особенности метаболизма растений, агротехника выращивания культур.

Коэффициент накопления Кп, Бк/кг/Бк/кг – отношение удельной активности радионуклида в сухом растении Бк/кг к удельной активности 20-см пахотного сухого слоя почвы Бк/кг, на которой выращено растение.

Коэффициент перехода, Кп, Бк/кг/кБк/м2 – отношение удельной активности радионуклида в сухом растении (например, зерне) Бк/кг к плотности загрязнения почвы, на которой выращено растении кБк/м2.

Картофель является культурой, весьма требовательной к почвенным условиям, что определяется его физиологическими особенностями: слаборазвитой корневой системой и ее высокой потребностью в кислороде в период интенсивного клубнеобразования. Система удобрения картофеля должна обеспечить не только высокую урожайность, но и хорошее качество клубней, сбалансированных по химическому составу, с низким содержанием нитратов.

Для картофеля наиболее подходят структурированные, плодородные, водопроницаемые, легкого или среднего гранулометрического состава (с содержанием физической глины от 10 до 40%), достаточно прогреваемые почвы. Оптимальный уровень плотности среднесуглинистых почв - 1,0 – 1,2 г/см3, супесчаных - 1,3–1,4 г/см3. При плотности среднесуглинистой почвы 1,4 г/см3 урожайность снижается на 35–40%. Плотность почвы определяет не только урожайность, но и товарный вид картофеля - величину, форму и сохранность клубней [1].

При возделывании картофеля возможно поверхностное и структурное загрязнение клубней. Поверхностное загрязнение происходит в результате прилипания частиц почвы, содержащих цезий-137 и стронций-90, к поверхности клубня, поэтому картофель перед закладкой на хранение должен тщательно просушиваться и очищаться от почвы. Поверхностное загрязнение легко устраняется при промывании клубней в проточной воде перед очисткой клубня от кожуры и при промывании клубней после очистки кожуры. Структурное загрязнение происходит в результате включения радионуклидов в ткани клубней картофеля. Поступление цезия-137 и стронция-90 в клубни картофеля непосредственно из почвы не происходит. Из почвенного раствора и почвенных частиц ионы радионуклидов первоначально всасываются корневой системой растения по механизму ионно-обменных реакций. Затем из корней аналогично элементам питания, т.е. с восходящим током, радионуклиды переносятся в стебли и листья, из которых с нисходящим током частично переносятся в клубни, где накапливаются в течение всего периода вегетации. В связи с этим для снижения перехода и содержания радионуклидов в клубнях ботва картофеля должна скашиваться за 2–3 недели до уборки урожая [5].

Удельная активность цезия-137 в картофеле в среднем составляет 2±1 Бк/кг, а максимальное значение – 6 Бк/кг, что значительно ниже допустимого уровня 80 Бк/кг. Значения КП цезия-137 для картофеля, варьирующие от 0,002 до 0,095, свидетельствуют об отсутствии риска получения картофеля с превышением допустимых уровней на минеральных почвах, где разрешено ведение сельскохозяйственного производства (до 40 Ки/км цезия-137) [4].

После чернобыльской катастрофы для получения сельскохозяйственной продукции с допустимыми уровнями содержания радионуклидов проводились защитные агрохимические мероприятия: известкование кислых почв, применение органических, повышенных доз калийных и фосфорных удобрений, ограниченных доз азотных удобрений, микроудобрений. Увеличение концентрации обменных катионов в почве приводит к повышению биомассы растений за счет оптимального минерального питания и к уменьшению подвижности радионуклидов. Известкование оказывает многостороннее влияние на улучшение агрохимических, агрофизических и биологических свойств почв, обеспечение растений кальцием и магнием, что обеспечивает получение экологически безопасной продукции.

В то же время высокие дозы извести и удобрений приводят к обеднению урожая микроэлементами. Повышенные дозы фосфора снижают доступность растениям цинка, азота – меди и молибдена. Под влиянием карбонатов содержание марганца, меди, цинка в растениях может уменьшиться, что оказывает негативное влияние на качество урожая.

Пестициды и гумистим на фоне применяемых систем удобрения способствовать снижению концентрации 137Cs в клубнях картофеля, что можно объяснить биологическим разбавлением при повышении урожайности. наибольший эффект получен, в варианте с повышением дозыN220P90K270.