 |
|
|
Биогеоценология. Биосфера. Почвы |
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ-90 И ЦЕЗИЯ-1Э7 ПО КОМПОНЕНТАМ БИОГЕОЦЕНОЗА
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Целью настоящей работы является изучение миграции, концентрирования и перераспределения химических элементов в п56риро6д0 ных 6б5 иогео1ц44енозах. В сообщении [1] обсуждались результаты опытов с 56Fe, 60Co, 65Zn и 144Се; данное же сообщение посвящено 90Sr и 137Cs.
Опыты проводились в Ильменском заповеднике на Южном Урале на двух участках: около оз. Таткуль и у оз. Карасиного, кордон Няшево. Участки дренированы озерами и расположены на высоте 3-4 м над уровнем воды в озере. Почвенный покров развился на элювио-делювии гранито-гнейсов. Мощность мелкоземной толщи колеблется от 25 до 50 см. В профиле почв встречаются щебень и крупные обломки гнейса. Почвы на обеих площадках бурые, лесные, супесчаные. Почва Таткульского участка отличается большим содержанием гранулометрической фракции < 0,001 мм. Содержание перегноя значительно и составляет 4,6—4,8% в горизонте А1, но с глубиной резко падает. Величина рН колеблется около 5—6. Степень насыщенности основаниями около 73%. Содержание обменных Са и Mg составляет соответственно 9,8 и 4,4 мг-экв (Няшево) и 13,8 и 5,9 мг-экв на 100 г почвы (Таткуль). Таким образом, используемые почвы сходны по составу и основным свойствам.
Пробная площадь у оз. Таткуль заложена в березово-осиновом лесу. Исследования касались лишь подроста и травяного покрова. Остановимся кратко на их характеристике. Подрост — осина порослевого происхождения — обильный, высота 50—60 см, возраст 2—4 года, распределение равномерное. Травяной покров высотой 25—60 см, общее покрытие 60%. В составе травяного покрова встречаются сныть и злаки (обильно), подмаренник, мышиный горошек, вероника, коровяк, медуница, колокольчик, клевер и другие растения. Пробная площадь у кордона Няшево заложена на просеке в сосновом лесу. Подрост сосны обильный, возраст 4—10 лет, высота до 80 см, распределение равномерное. Береза и лиственница в подросте встречаются редко. Подлесок состоит из ракитника. Травяной покров высотой 20—50 см, общее покрытие 50—70%. В травяном покрове представлены злаки и брусника (обильно), купена, кровохлебка, земляной орешек, герань, кошачья лапка, подмаренник и другие растения. Моховой покров представлен зелеными мхами.
На охарактеризованных выше участках закладывались однометровые площадки с типичной для окружающей местности растительностью. На площадки вносились растворы радиоизотопов 90Sr и 137Cs внутрипочвенным методом. Водные растворы радиоизотопов вносились в почву через отверстия, равномерно расположенные на площадке. Всего на площадке в 1 м было 81 отверстие с чередующейся глубиной 1, 5, 10, 15 см. Этим методом достигалось равномерное распределение активности в слое внесения (0—15 см). Активность стронция, внесенного на одну площадку, равнялась 10 мСи, активность цезия — 15 мСи. По истечении трех вегетационных периодов была проведена разборка опытных площадок и учет веса и активности надземной и корневой биомассы, лесной подстилки и почвы в слоях 0—15 см (слой внесения), 15—20 см, 20—25 см и 25—30 см.
В табл. 1 приведено распределение 90Sr и 137Cs по компонентам биогеоценозов. Как видно из таблицы, несмотря на разницу в видовом составе биоценозов, вынос активности из почвы надземной биомассой и ее корнями в процентах для исследованных биогеоценозов Таткуля и Няшево почти одинаков. Надземная биомасса выносит 0,13—0,19% общего количества стронция, корни надземной биомассы — 0,11 и 0,13% соответственно. Цезий выносится биомассой гораздо меньше, чем стронций надземной: биомассой — тысячные доли процента, а корнями надземной биомассы — в два-три раза больше — десятые доли процента. Хорошо накапливается цезий мхом. На площадке Няшево, где мха было много, в нем содержалось 0,017% всего количества цезия, что в три раза превышало вынос цезия всей остальной надземной биомассой этой площадки. Основное количество элементов, поглощенное биомассой, сосредоточено в корнях слоя внесения (0—15 см) — на площадках Няшево больше, чем на площадках Таткуля, из-за большего количества корней в их почве. В подстилке содержится от 0,5 до 3% всей активности, разницы между цезием и стронцием здесь не наблюдается.
Таблица 1 Распределение Sr90 и Cs137 по компонентам биогеоценозов при внутрипочвенном внесении (активность каждого компонента выражена в процентах от найденной активности во всем биогеоценозе)Компоненты биогеоценоза Стронций Цезий Таткуль Няшево Таткуль Няшево М ох 0,017 Надземная биомасса 0,1 0,1 0,008 0,006 Корни надземной биомассы 0,1 0,11 0,021 0,011 П одстилка 0,38 3,20 103 2,23 Корни: слой внесения о- 1 см 104 3,45 0,023 0,27 слой 35-20 см 0,04 0,02 0,001 0,005 слой 20- 25 см < 0,01 0,31 0,004 0,002 слой 25 - 30 см < 0,01 0,01 < 0,001 < 0,001 П очва: слой внесения 0— ГЪ см 96,2 75,3 92,2 64,6 слой 35-20 см 15 10,9 3,2 172 слой 20- 25 см 0,3 3,1 3,0 1 , 1 слой 25 - 30 см 0,1 3,5 0,5 0,6
Основное количество активности сосредоточено, конечно, в почве, в слое внесения. На Таткуле в этом слое сохранилось 96% стронция и 92% цезия. Вертикальная миграция как стронция, так и цезия в почве Таткульских биогеоценозов незначительна: в слое 15—20 см содержится около 2%, а в слое 25—30 см — десятые доли процента общего количества активности. Такая малая миграция связана, повидимому, с механическим составом почвы. Как уже отмечалось, количество фракции < 0,001 мм в почве таткульских площадок гораздо больше, чем в почве Ня- шевских площадок. В почве Няшевских площадок в слое внесения содержится 75% стронция и 65% цезия, в слое 15—20 см — 11% стронция и 17% цезия, а в слое 25— 30 см — 3,5% стронция и 0,6% цезия. В обоих случаях мы не наблюдаем разницы в вертикальной миграции в почве между цезием и стронцием. Это обстоятельство кажется удивительным, так как известно, что цезий в почве закрепляется гораздо прочнее стронция [2—8]. Случайна ли эта картина, покажут дальнейшие опыты с площадками с луночным внесением изотопа.
Накопление 90Sr и 137Cs растительностью (средняя активность в слое внесения стронция — 3860, цезия — 5180 имп. на 1 г почвы) В табл. 2 приведены данные о накоплении стронция и цезия отдельными видами растений, отношение концентрации активности в надземной части растения к концентрации активности в корнях, а также отношение активности 1 г сухого веса надземной биомассы или корней к активности 1 г почвы слоя внесения. Следует отметить, что все виды растений приведены в одной таблице без разделения на таткульские и няшевские биогеоценозы. В том случае, когда те или иные виды были представлены на обеих площадках, в таблице приведены средние величины накопления, лишь незначительно отличающиеся в обоих случаях. Как видно из табл. 2, между накоплением стронция и цезия растениями существует большая разница. В среднем накопление стронция на порядок величин больше, чем накопление цезия. Отношение активности 1 г сухого веса растения (листья или корни) к активности 1 г почвы слоя внесения для цезия колеблется от 0,001 до 0,5 (исключение составляет лишь коровяк), а для стронция — от 0,01 до 5, причем для 10 видов из 16 оно больше 1. Меньше всего цезий и стронций накапливаются в сосне и лиственнице: указанное выше отношение для цезия 0,01 и для стронция 0,1 относится именно к этим видам. Осина накапливает тоже очень мало цезия, но стронция значительно больше, чем лиственница и сосна. Береза накапливает стронций в такой же концентрации, как и травянистая растительность. Специфическими накопителями цезия оказались коровяк и мох, а специфическими накопителями стронция — лютик (корни), вероника лекарственная (надземная часть) и корни бобовых. Следует еще отметить, что цезий накапливается преимущественно в корнях, а стронций в надземной части растений (табл. 2). Только лиственница в хвое и коровяк в надземной части концентрируют цезия больше, чем в корнях. С другой стороны, половина изученных растений содержит в надземной части больше стронция, чем в корнях.
Таким образом, установлено, что надземная биомасса выносит десятые доли процента внесенного стронция и только тысячные доли процента цезия; корни концентрируют целые проценты стронция и десятые доли процента цезия. Основное количество внесенной в почву активности закрепляется в слое внесения, и вертикальная миграция обоих элементов незначительна. Полученные нами данные по накоплению растениями из почвы цезия и стронция хорошо согласуются с экспериментальными данными других авторов [4; 9—11] и еще раз указывают на большую опасность заражения биосферы стронцием-90.
Литература
1. Махонина И. и др. ДАН 1960. Т. 133. №2. 2. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В. Изв. ТСХА. 1958. №1. 3. Клечковский В.И., Гулякин И.В. Почвоведение. 1958. №3. 4. Поляков Ю.А. Вопросы физико-химии почв и методы исследования. Изд. АН СССР, 1959. 5. Тимофеева Н.А., Титлянова А.А. Изв. АН СССР. Сер. биол. 1959. №1. 6. Титлянова А.А., Тимофеева Н.А. Почвоведение. 1959. №3. 7. Nishita Н. et al. Soil. Sci. 1956. V. 81, 317. 8. Nishita Н., Stееn A.G., Ьагеоп K.H. Soil. Sci. 1958. V. 86, 195. 9. Гулякин И.В., Юдинцева Е.В. Изв. ТСХА. 1957. №3. 10. Яотпеу Е.М. et al. Soil. Sci. 1957. V. 83. №5.
|
|
К содержанию книги: Статьи Тюрюканова по биогеоценологии
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков