По общей гамма-активности коэффициенты накопления в растительности распределены следующим образом: мхи>гре-чишные, лилейные,сложноцветные> гераниевые> норичниковые> лютиковые> розоцветные > злаковые > ситниковые > папоротники > плауны> брусничные, мареновые > грушанковые > первоцветные, зонтичные.

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]

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.

Существенное снижение (до 2--7 раз) аккумуляции Sr при внесении минерального азота в почву отмечено в монокультурах люцерны и костреца, а также у компонентов люцерно-костре-цовой и люцерно-тимофеечной травосмесей.

В люцерно-ежовой смеси азотные удобрения в 2,0--2,5 раза усилили поступление 90Sr в надземную массу как бобового ком-понента, так и злака.

Как известно, уменьшение загрязнения продуктами радио-активного деления продукции растениеводства с помощью вне-сения мелиорантов достигается через такие основные механиз-мы, как увеличение урожая и тем самым «разбавление» содер-жания радионуклидов на единицу веса урожая; повышение концентрации кальция и калия в почвенном растворе; закрепле-ние микроколичеств радиоизотопов в почве путем внесения соответствующих соединений. И если полученные нами результаты по изменению степени ак-кумуляции 137Cs и 90Sr в сеяных травах под воздействием их совместного произрастания и внесения азотных удобрений мож-но рассматривать как проявление этих механизмов через физиолого-биохимические взаимодействия растений в агроценозах и их влияние на почвенную среду, то исследование миграции плутония в системе почва--растение предполагает разработку подходов, затраги-вающих как почвенную химию, так и механизмы действия биотических и агрохимических факторов на его поступление в корни и аккумуляцию в надземных органах. Существует зави-симость перехода плутония в раствор при снижении его сорбции почвенными частицами от интервала значений рН, механиче-ского состава и водно-воздушного режима почвы.

Сравнительный анализ содержания гамма-излучающих ра-дионуклидов в почве и травах до вспашки (1988 г.) и после, вспашки дернины (1990 г.) позволяет судить об эффективности этого агротехнического приема в снижении миграции радиоизо-топов в растения. Вспашка, заглубление верхнего (0--5 см) слоя почвы и последующая культивация при сохра-нении прежней технологии выращивания трав способствовали «разбавлению» концентрации радионуклидов в корнеобитаемом слое почвы. Суммарное содержание гамма-из-лучателей в почве снизилось в среднем в 1,8 раза за счет двух-кратного уменьшения концентрации 137Cs и 134Cs, поскольку радиоизотопы цезия составляли более 65% суммарной концент-рации. Вторым по значимости радионуклидом был 4аК, участие которого в общей гамма-активности почвы до вспашки состав-ляло 23%, а после обработки -- 32%, т.е. оно не только не из-менилось, но даже увеличилось в результате внесения калий-ных удобрений перед повторным высевом трав, а затем поукосно.

Таким образом, на дерново-подзолистых почвах сельхозуго-дий с плотностью загрязнения 2--5 Ки/км2 гамма-активность сеяных трав определяется в основном 40К, концентрация которо-го в почве сохраняется высокой за счет внесения фосфорных и калийных удобрений, содержание в фосфорных удобрениях составляет 70-- 120 Б к/кг, а с внесением калийных удобрений в дозе 60 кг/га в почву поступает 1,35-10е Бк/кг калия-40.

Эффект от перепахивания почвы для равномерного перемешивания радионуклидов в пахотном горизонте может проявлять-ся в основном в злаках, поскольку поглощающая деятельность корневых систем бобовых трав осуществляется по всему про-филю обработанного слоя.

Анализ распределения радионуклидов цезия в корнях и надземных органах контрастных по свойствам видов (ежи сбор-ной, костреца безостого и лисохвоста лугового) показал, что при внесении азотных удобрений в почву у ежи и костреца уси-ливается миграция радионуклидов цезия из корней в надземные органы: если на безазотном фоне соотношение удельной актив-ности по цезию в корнях и надземной массе составляло у ежи 1:3, а у костреца 5:1, то на азотном фоне -- соответственно 1 : 20 и 1:1 (табл. 4.9). В то же время у лисохвоста лугового эти соотношения составляли на безазотном фоне 6 : 1 и при внесении удобрений -- 16 : 1.

Для более детального исследования особенностей перерас-пределения цезия между подземными и надземными органами был проведен вегетационный опыт с внесением в почву под лу-говые злаки стабильных изотопов цезия. Опыты были заложе-ны в сосудах Митчерлиха на двух типах почвы: торфяно-болот-ной и дерново-глееватой суглинистой, т. е. нами были охвачены наиболее распространенные луговые почвы. Схема опыта: 7 видов луговых злаковых трав на безазотном фоне и на фоне внесения азота. Минеральные удобрения вносили в почву перед набивкой сосудов в виде солей: аммонийной селитры (на мине-ральной почве 1,71 г/сосуд, на торфяной--0,40 г/сосуд). Аккумуляция радиоцезия (Бк/кг) многолетними злаками

Таким образом, радиоэкологический мониторинг в луговых фитоценозах, проведенный в 1986--1990 гг. на пробных площа-дях естественных лугов, в разной степени удаленных от ЧАЭС, и в агроэкосистемах на опытах с сеяными травами, позволяет сделать следующие выводы.

1. Поступление радионуклидов и аккумуляция их в луговой растительности в период наблюдений определялись рядом фак-торов, в том числе количеством и элементным составом после-аварийных радиоактивных выпадений и характером взаимо-действия радионуклидов с почвой, что в значительной мере повлияло на их доступность растениям, поглощение и миграцию в надземные органы луговых трав.

2. В послеаварийный период удельная радиоактивность рас-тений в луговых фитоценозах зоны загрязнения, представлен-ных в основном злаковыми и разнотравно-злаковыми ассоциа-циями, после резкого снижения в 1986--1987 гг. за счет распада короткоживущих радионуклидов стабилизировалась на проб-ных площадях в Гомельской области на уровне 10~8--10~6 Ки/кг, в Могилевской-- 10-9--10-8, в Минской -- 10 -9--10-8 Ки/кг;

4. Для ряда доминантных луговых растений установлены как межвидовые, так и внутривидовые различия в аккумуля-ции радионуклидов. Внутривидовые различия наиболее конт-растно проявляются при сопоставлении уровней накопления гамма-излучателей на торфяных и минеральных почвах. При близких показателях плотности загрязнения удельная гамма-активность надземной фитомассы ценопопуляций одних и тех же видов в среднем на порядок ниже на торфяниках по срав-нению с дерново-подзолистыми почвами вследствие высокой сорбирующей способности торфяной почвы, что обеспечивается присутствием в ней значительного количества гумусовых и низ-комолекулярных кислот.

5. Самые низкие коэффициенты накопления гамма-излучающих радионуклидов, до 70--90% которых составляют радиоизо-топы цезия, отмечены у луговых доминантов на торфяно-глеевых почвах (0,4--1,5). Значительно интенсивнее накопление гамма-излучателей луговой растительностью происходит на минеральных почвах.

6. Коэффициенты накопления радионуклидов на одной и той же почвенной разности могут существенно (до 4--6 раз) разли-чаться не только у представителей разных систематических групп, но и у видов в пределах одного семейства, например мятликовых. Поэтому неправомерно использование в сравни-тельной характеристике накопления радионуклидов луговой растительностью такой таксономической единицы, как семей-ство. В основе анализа аккумулирующей способности луговых трав в отношении отдельных дозообразующих радиоизотопов должны лежать исследования морфофизиологических особен-ностей каждого доминанта лугового сообщества с учетом ценотических отношений компонентов и водно-физических и агро-химических параметров эдафотопа, определяющих концентра-цию обменных форм радионуклидов в почвенном растворе. [3]

-- утрата способности апикальных (верхушечных) почек к росту, усиленное образование и рост новых почек, в том числе спящих;

-- появление гигантской хвои у сосны и ели и гигантских листьев дуба, отличавшихся от обычных по длине в 2--3 раза и по массе в 5--7 раз;

-- осыпание хвои предшествующих лет образования (2-го и 3-го годов) с функционированием хвои только первого года;

-- потеря геотропической чувствительности.

Отмеченные морфозы (гигантизм органов) встречались в 10-километровой зоне довольно часто в 1987--1988 гг. В 1991-- 1992 гг. была отмечена вторая волна гигантизма органов, кото-рая, как полагают, связана с последовавшим после аварии на-коплением радионуклидов в органах растений. Имеются данные о том, что посевы озимой ржи и пшеницы, расположенные в непосредственной близости от реактора и подвергшиеся загрязнению порядка 1000 Ки/км2, ха-рактеризовались замедленным ростом и развитием, имели пони-женный индекс листовой поверхности и площади флагового ли-ста на 40--50%.

Посевы пшеницы, подвергшиеся острому облучению в год аварии, в последующие годы дали новое поколение растений, среди которых встречались мутантные формы, характеризовав-шиеся отсутствием остей, выпадением отдельных колосков, разд-воением колоса и пр. Среди них можно найти и полезные для селекции формы. Отдельные проявления морфологических изменений растений наблюдали и в белорус-ском секторе 30-километровой зоны.

При выращивании сельскохозяйственных растений на почвах, загрязненных радионуклидами до 77 Ки/км2, не отмечали никаких особых изменений в их росте и развитии. Основные фа-зы развития наступали независимо от степени загрязненности почвы, морфологические показатели семян также соответствова-ли норме. Наблюдения, естественно, касались растений, полученных из «чистых» семян.

Действительно, имеются данные, что уровни загрязнения почвы в пределах 86 Ки/км2 не оказывают существенного влия-ния на показатели роста и развития растения. Однако пересев семян подорожника, хронически облучавшихся в течение трех лет, несмотря на стабильность показателей всхожести, массы 1000 семян и т. д., выявил скрытые изменения, заключавшиеся в неодинако-вой реакции растений на дополнительное облучение и неадек-ватной картине хромосомных аберраций в меристеме корешков. Таким образом, при тех плотностях за-грязнений почв, которые были в наших опытах, следовало ожи-дать проявления отдельных количественных изменений в мета-болизме выращиваемых растений. [10]

Таблица 4. Продуктивность люпина желтого в условиях загрязненности почв радионуклидами.