R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E Т. Х Х Х Г Х N R 3 W A R S Z A W A 1988 S. 105-119
B O R Y S H R Y Ń C Z U K
NAGROM ADZENIE SIĘ STRONTU-90 I CEZU-137 W PLONACH STOKŁOSY BE ZO ST N EJ W UPRA W IE W IE LO LET N IEJ NA RÓŻNYCH GLEBACH SKAŻONYCH TYMI RA DION UK LID AM I
Z a k ła d U p ra w y R oli IU N G w Je lc z u -L a s k o w ic a c h
W S T Ę P
W bogatej lite ra tu rz e poświęconej m igracji w glebach 90Sr i 137Cs i pobierania ich przez rośliny u p raw ne stosunkow o m ało jest danych dotyczących u p raw w ieloletnich. Jednocześnie przem ieszczanie się tych p ierw iastków w części łańcucha troficznego: gleba — użytki zielone — zw ierzęta — człowiek uznaw ane jest za bardzo niebezpieczne, zwłaszcza dla dzieci i m łodzieży [6, 15]. O dm ienny sposób u p ra w y i użytkow ania spraw ia, że dane uzyskane dla roślin jednorocznych z g atu n k u tra w nie mogą się bezpośrednio odnosić do trw ały c h użytków zielonych. W n ie których p rzypadkach (podmokłe łąki, silnie zadarnione pastw iska) istn ie je możliwość pobierania tych radionuklidów w sposób odm ienny od do listnego i korzeniow ego z gleby. Ten typ pobierania odnosi się do gro m adzenia radionuklidów w strefie węzłów krzew ienia [17]. Istn ieją przy puszczenia, że znaczny procent 90Sr i 137Cs skażających tra w y pastw isk nagrom adza się w ty ch częściach rosnących roślin i pozostaje tam w fo r mie p rzy sw ajaln ej dla nich przez dłuższy czas. Przypuszcza się naw et, że w ielkość pobrania 137Cs z tego źródła może być 40-krotnie w iększa niż z części m in eraln ej kom pleksu sorpcyjnego gleb [21].
Celem naszej p racy było określenie, w jakim stopniu skażenie plonów tra w 90Sr i 137Cs u w arun k ow an e jest w łaściw ościam i gleb oraz w ielkością nagrom adzonych w nich nuklidów . W przeprow adzonych dośw iadczeniach badano rów nież zależności zw iązane z w ielo kro tny m użytkow aniem sto kłosy w sezonie w eg etacy jn y m oraz z czasem inokulacji radionuklidów .
Tabela 1 Charakterystyka gleb użytych w badaniach
Characteristics of the soils under study
Grabów Laskowice I Antopol Miejsce pobrania Sampling place Rodzaj gleby Soil kind Kompleks przy datności rolniczej i bonitacyjnej A gricultural and valuation complex Procentowy udział frakcji Percentual share of fraction < 0,02 mm pHk c i gleba pseudobielico- wa — glina lekka pseudopodzolic soil — light loam
gleba brunatna — pia sek gliniasty mocny brown soil — heavy loamy sand gleba brunatna na pszenna wadliwa IV a defective wheatland IV a żytnia bardzo d obra — IV a very good ryeland IV a pszenna dobra i
lessie — utwór pyłowy j
zwykły i
brown soil on loess — j typical silty formation !
good wheatland III b
Dobrogostów czarna ziemia — glina
średnia |
black earth medium medium loam pszenna bardzo dobra R II very good wheatland R II 40 5,5 3,52 1 Zagaje 1 rędzina czarnoziemna — j
I glina średnia pylasta
j czernozemic rendzina — ;
1 medium silty loam j
pszenna bardzo dobra R II very good w heatland R I I i 47 ! 6 , 7
i
! 3,02j
i ! 16 21 35 4,9 4,6 5,8 1,31 0,96 1,10 K ationy С org. ! wymienne % Exchangeable cations meq/100 g 9,2 12,8 14,4 17,9 19,6 К wymienny Exchangeable К m g/100 g 12,1 16,0 18,8 17,2 50,8 Ca wymienny Exchangeable Ca meq/100 g I 4.8 3.8 8,6 10,8 37,6G rom adzenie się strontu-90 i cezu-137 w sto k ło sie Ю7
M A T E R IA Ł I M E T O D Y B A D A Ń
Do doświadczeń użyto w ierzchniej w a rstw y u p raw n ej głębokości 0- 20 cm z pól Z akładów D ośw iadczalnych IUNG, zn ajd u jący ch się n a W y żynie L ubelskiej, Nizinie Środkow ej, w M ałopolsce i K otlinie Śląskiej (tab. 1).
B adania prow adzono w hali w eg etacy jn ej w w azonach W agnera 0 średnicy 20 cm m ieszczących 6 kg gleby. Rośliną testow ą była stokłosa bezostna odm. U nilow ata, w ysian a w pierw szej dekadzie czerw ca w ilości 15 roślin n a wazon. K ażd y obiekt m iał 4 pow tórzenia. T raw ę u p raw iano przez 5 lat. N aw ozy w ilości 0,50 g N, 0,33 g P i 1,91 g К na' w azon w pierw szym roku w ym ieszano z glebą, w latach n astęp n y ch w szystkie naw ozy w raz z m agnezem i m ik roelem en tam i dodaw ano w postaci roz tw orów przez dreny. Naw ożenie pogłów ne azotem w ilości 0,5 g N n a wazon w postaci roztw oru w odnego N H 4N 0 3 stosow ano w 20 dniu po roz poczęciu w egetacji oraz w 7 dniu po każdym z ko lejnych pokosów. Ska żenia gleb dokonano przez dokładne w ym ieszanie ich z w odnym i roztw o ram i 90SrC l2 i 137CsCl. Stosow ano dwa poziom y skażenia: 0,185 i 1,85 MBq 90S r n a 1 m 2 oraz 1,11 i 11,10 MBq 137Cs n a 1 m 2, co w przeliczeniu na wazon w ynosiło 5,8 i 58 K B q 90Sr i 34,8 i 348 K B q 137Cs. R ośliny w w a zonach z rędziną podlew ano do 70% m ak sy m alnej k ap ilarn ej pojem ności w odnej, a n a pozostałych glebach do 60%.
S kład g ran u lo m etry czn y gleb określano m etodą Bouyoucosa w m o dyfikacji C asagrand e’a i Prószyńskiego, m ak sym alną k a p ila rn ą pojem ność w odną — w procentach w agow ych przez podsiąkanie, С org. — m etodą T iu rina, a zasobność w składniki pokarm ow e — m etodam i p rzy jętym i w stacjach chem iczno-rolniczych. W m ateriale roślinn ym oznaczo no zaw artość Ca i К m etodą płom ieniow ą w edług Johnson a-U lrich a. Ze w zględu n a to, że gleby skażono m ieszaniną obu radio nu klid ów oznaczano zaw artość 137Cs przez w ych w y ty w an ie na złożu AM P [10], a 90S r oznaczo no w przesączu m etodą szczaw ianow o-itrow ą [14]. P o m ia ry rad io m etry cz ne próbek w ykonano przy użyciu u k ład u zliczającego ty p u ZM-701, w spół pracującego z licznikiem scy n ty lacy jn y m N aJT I (dla oznaczeń 137Cs), oraz cienkościennym i licznikam i okienkow ym i GM lub gazow ym licznikiem proporcjonalnym (dla oznaczeń 90Sr). Ze w zględu na znaczną ilość doko nyw an y ch pom iarów , a przede w szystkim dobrą m ierzalność p reparatów , p rzy jęto jeden czas pom iaru ró w n y 20 m inu t, co p rzy n ajm n iejszy ch zli czeniach daw ało błąd sta ty sty c z n y pom iaru nie przek raczający 7% . Za rów no dla celów porów naw czych, jak i prognostycznych bezpośrednie w yniki pom iarów przeliczano n a tzw. w spółczynnik nagrom adzenia (Kn)
1 dy sk ry m in acji (DF). W spółczynnik K n obrazuje stopień nagrom adzenia
radionuklidów w jednostce suchej m asy plonu w stosunku do jednostko wego skażenia gleby:
В. H ryńczuk
W spółczynnik Df w y raża zm ianę relacji m iędzy radionuklidem a sta
bilnym pierw iastk iem o zbliżonych w łaściw ościach chem icznych (Ca dla (J0Sr i К dla 137Cs) po przejściu skażeń z gleb do roślin:
O M Ó W IE N IE W Y N IK Ó W
W artości średnie plonów stokłosy z pięciu gleb w obiektach różnią cych się poziom em skażeń o rząd w ielkości były zbliżone do siebie w po szczególnych sezonach w eg etacyjn y ch (tab. 2). Nie w ystąpiło rów nież w iększe zróżnicow anie w plonow aniu stokłosy na obiektach z różnym i glebam i. Znaczne natom iast różnice w plonow aniu stw ierdzono w ko
lej-T a b e la 2 Wpływ rodzaju gleby i poziomu jej radioaktywnego skażenia na wysokość sumarycznych plonów
(z 3 pokosów) stokłosy bezostnej w g s.m. z wazonu
Effect of soil type and of horizon of its radioactive contam ination on the height of total yield (from 3 cuts) of awnless bromegrass in g of d.m. from pot
Plony — Yields |
Plon średni z 5 gleb Mean yield from 5 soils
I poziom — 1st level 11 poziom — Und level N IR
LSD ^ ° ’05^
Plony średnie z 2 poziomów skażeń M ean yields from 2 level of contam ina
tion gleby —soils
Sezony wegetacyjne — Growing seasons
1*
i
2f
: _ 3” Г4
1
!L_L_
28,5 77,4 1 52,3 i 56,2 ! 63,3 28,3 75,5 50,4 57,6 66,4 2,7 4,2 4,2 3,6 3,9 pseudobielicowa — pseudopodzolic ! 25,0 71,0 53,6 57,3 64,7 brunatna — brown 30,8 80,2 51,8 57,8 63,3brunatna-less — brown on loess 27,4 79.2 54,2 59,6 !I 62,77
czarna ziemia — black earth 31,7 69,3 46,2 56,5 I 65,2
rędzina — rendzina 27,2 82,1 50,9 53,4 68,0
M IR - LSD (p - 0,05)
4,8
6,4
6,9
7,1 ! 6,4i * W pierwszym sezonie wegetacyjnym zebrano tylko 2 pokosy
Only 2 cuts were harvested in the first growing season Uwaga - R em ark: I - 0,18 MBq 90Sr 1,11 MBq 137Cs; II MBq 137Cs.
G rom adzenie się strontu-90 i cezu-137 w sto k ło sie 109
n y ch sezonach w egetacyjnych. N ajm niejsze plony (porów nyw ano tylko I i II pokos) zebrano w p ierw szym rok u dośw iadczenia, zbliżone do siebie plony w d rugim i p iąty m ro k u doświadczeń były większe, a plony w trz e cim i czw artym roku m iały w artości pośrednie.
B ezpośrednie p orów nania nagrom adzania radionuklidów w plonach na obiektach różniących się skażeniem gleb o rząd w ielkości (tab. 3)
T a b e l a 3 W ielokrotność wzrostu stężeń 90Sr i 137Cs w sianie stokłosy bezostnej pod wpływem dziesięcio
krotnego zwiększenia skażeń gleb. W artości średnie za okres pięcioletni
Growth multiplicity of yoSr and i37Cs concentrations in awnless bromegrass hay under the effect o f tenfold increase of soil contam ination. Mean values for the 5-year period
Gleba — Soil
Stężenie 90Sr w pokosie 90Sr concentration in the cut
Stężenie 137Cs w pokosie j 137Cs concentration in the cut ;
I 1 11 1 111 I 1 II j III Pseudobielicowa — 6,7 7,9 i j 7,1 i 8,2 7,4 5,6 Pseudopodzolic B runatna — Brown 6,8 7,4 ! 6,8 7,2 ! 6,4 4,5 Brunatna-less — 6,4 8,2 7,3 8,0 5,6 5,6 Brown on loess C zarna ziemia — 6,9 7,5 7,0 6,7 5,8 5,0 Black earth Rędzina — Rendzina 7,1 7,2 6,9 5,6 j 5,1 3,1 Średnio pokosy — 6,8 7,2 7,0 7,1 6,1 4,8
Mean for cuts !
Ogółem — Total , — I
1
7,0 _ 6,0 ;[ —
w ykazało, że w artości stężeń 90S r w plonach siana stokłosy zależą w spo sób pro p o rcjo n aln y od stopnia skażenia gleb. W arunki glebow e nie m iały w pływ u n a w ielokrotność w zrostu stężeń w plonach. Zauw ażyć można, że jedynie w II pokosie w ielokrotność w zrostu stężeń była nieco w yższa niż w pozostałych pokosach. D ziesięciokrotny w zrost skażenia gleb da w ał w efekcie około 7 -k ro tn y w zrost stężeń 90S r w plonach.
Zależność stężeń 137Cs w plonach od skażeń gleb była w w iększym stopniu, niż jak stw ierdzono to dla 90Sr, pow iązana z pokosam i i w a ru n kam i glebow ym i. Oznaczony w zrost stężeń plonów cezem-137 n a sk u tek 10-krotnego w zro stu skażeń gleb m alał w n a stę p u jąc y c h po sobie poko sach. W plonach stokłosy u p raw ian ej n a rędzinie 10-krotn y w zrost sk a żeń gleby pow odow ał zaledw ie około 3-5,5-krotny w zrost skażeń 137Cs plonu, a n a glebach pozostałych stw ierdzono 4,5-8-krotny w zrost tych w artości.
M ając n a w zględzie podane zależności w skażeniu plonów w zw iązku z w ielkościam i skażeń gleb, w p rzed staw ian iu pozostałych zależności po służono się danym i w y stępujący m i p rzy w iększym poziom ie skażeń.
1 1 0
Skażenia 90S r w poszczególnych pokosach, z w y ją tk ie m pierw szego roku doświadczeń, b y ły zróżnicow ane (rys. la). Stw ierdzono, że w m ia rę upływ u czasu w każdym sezonie w eg etacyjnym stężenie om aw ianego
Lata u p r a w y — Cu l t iv a t io n y e a r s Lata u p r a w y — C u lt iv at io n y e a r s
R y s. 1. S tę ż e n ie fl0S r i 157Cs w p lo n a c h tr z e c h p o k o só w z p ię c iu l a t d o św ia d c z e ń ze s to k ło są b e z o stn ą . W a rto ś c i ś r e d n ie z 5 g leb : 1 — p ie rw s z y p o k o s, 2 — d ru g i p o k o s,
3 — tr z e c i p o k o s, a — 90S r, b — ia7Cs
Fig. 1. T h e 90S r a n d 187Cs c o n c e n tra tio n in th r e e c u ts of a w n le ss b ro m e g ra s s in th e 5 -y e a rs e x p e rim e n t. M e a n v a lu e s f o r 5 so ils: 1 — f i r s t c u t, 2 — se c o n d c u t, 3 —
t h i r d c u t; a — 90S r, b — 187Cs
radio n u k lid u n a ra stało w plonach niezależnie od ich wysokości. T ak więc najw yższe (około 2-k ro tn ie w iększe) stężenie w sto sunku do stw ierdzo nego w I pokosie odnotow ano w trzecim pokosie traw y . W pierw szym sezonie w eg etacy jn y m stężenia 90S r w dwóch zebran ych pokosach były podobne lub różniły się w niew ielkim stopniu. Zróżnicow anie w ielkości stężeń 90Sr w ystąpiło rów nież w plonach z poszczególnych sezonów w e getacyjnych. N ajw iększe stężenie w plonach I pokosu stw ierdzono w pierw szym roku doświadczeń. W drugim i trzecim roku n a stą p ił znacz n y spadek stężenia strontu-9 0 . W czw arty m roku w artości stężeń nie uleg ły zm ianie, w p iąty m ich w ielkość w zrosła do poziom u stw ierdzonego w drugim ro k u po w prow adzeniu skażeń do gleb. W m niejszym sto pn iu niż w plonie I pokosu zróżnicow ane b y ły stężenia w II pokosie. N ajw ięk sze w artości stężeń, podobnie jak w I pokosie, odnotow ano w pierw szym roku doświadczeń, w n astę p n y c h lata ch w artości stężeń by ły m iędzy po kosam i stosunkow o m ało zróżnicow ane. W III pokosie, zb ieran ym po cząw szy od drugiego ro k u doświadczeń, w artości stężeń stron tu-90 , z w y jątk iem czw artego roku, gdzie w y stąp ił znaczny ich spadek, by ły zróż nicow ane w niew ielk im stopniu.
W iększe zróżnicow anie stężeń 90S r w plonach stokłosy stw ierdzono przy uw zględnieniu w p ływ u b adanych w aru n k ó w glebow ych niż w pływ u
G rom adzenie się stron tu -90 i cezu-137 w sto k ło sie 111
term in u koszenia te j tra w y w k o lejn ych sezonach w eg etacy jn y ch (rys. 2a). N ajm niejsze stężenie 90S r odnotow ano w plonie stokłosy u p raw ia n e j n a rędzinie. P lo n y stokłosy b yły skażone n a jsiln ie j w przy p ad k u u p raw y tej tra w y n a glebie pseudobielicow ej, przeciętnie około 4 -k ro tn ie w ięcej niż plony u zyskane n a rędzinie. Na glebach b ru n a tn y c h w artości stężeń
Lùta u p r a w y — C u l t iv a t io n y t a r s Lata u p r a w y — C u l t iv a t io n y e a r s
R ys. 2. S to s u n e k s tę ż e ń ®°Sr i 187Cs w p lo n a c h n a p o sz c z e g ó ln y c h g le b a c h do s tę ż e ń w p lo n a c h s to k ło sy b e z o s tn e j u p r a w ia n e j n a rę d z in ie . W a rto ś c i ś r e d n ie z tr z e c h p o k o só w : 1 — g le b a p s e u d o b ie lic o w a , 2 — b r u n a t n a , 3 — b r u n a t n a n a le ssie , 4 —
c z a rn a z ie m ia ; a — 90S r, b — 187Cs
Fig. 2. R a tio of 90S r a n d 187Cs c o n c e n tra tio n in a w n le s s b ro m e g ra s s y ie ld s o n d if fe r e n t so ils to c o n c e n tra tio n of th e s e ra d io n u c lid e s on r e n d z in a soil. M e a n v a lu e s of th e t h r e e c u ts of th e a w n le ss b ro m e g ra s s y ie ld on: 1 — p se u d o p o d z o lic , 2 —
b ro w n , 3 — b r o w n on lo ess so ils, 4 — b la c k e a r t h ; a — 90S r, b — 187Cs
w większości przypadków b y ły zbliżone do siebie i około 3 -k ro tn ie w ięk sze niż n a rędzinie. P lo n y stokłosy n a czarnej ziem i b y ły skażone ponad 1,5-krotnie w ięcej niż n a rędzinie. N ajw iększe zróżnicow anie stężeń w plonach n a poszczególnych glebach w ystąpiło w drug im sezonie w ege tacyjny m .
W nagro m ad zaniu 137Cs w poszczególnych pokosach tra w y (rys. Ib) stw ierdzono odm ienne praw idłow ości jak w nagrom adzeniu 90Sr. Zróżni cowanie stężeń cezu-137 w kolejny ch pokosach było m niejsze i częściej w I pokosie w ystępow ało w iększe stężenie niż w pokosach II i III. W pię cioletnim okresie trw an ia dośw iadczenia m ożna było zaobserw ow ać pew ną cykliczność pod w zględem wysokości stężeń 137Cs w plonach stokłosy z poszczególnych pokosów. W odróżnieniu od skażeń 90S r w p ierw szy m
T a b e la 4
Wartości współczynników nagromadzenia (K„) 90Sr i 137Cs w stokłosie bezostnej zależnie od pokosu i rodzaju gleby Values of the coefficients of accumulation (K n) of 90Sr and 137Cs in awnless bromegrass depending on cut and soil type
Pseudo bielicowa Brunatna Brunatna-less Czarna ziemia Rędzina
R ok zbioru Pokosy Pseudopodzolic Brown Brown on loess Black earth Rendzina
Harvest year Cuts rodzaj skażenia -— contam ination kind
90Sr 1 l37Cs 1 90Sr
Г
[37Cs " 1 90Sr 1 137Cs 1 t,0Sr j 137Cs 1 90Sr ‘ 1 l37Cs 1 27,8 0,6 31,6 1,0 18,3 0,3 10,4 0,2 j 10,5 0,2 II 34,1 1,6 31,6 1,0 18,7 0,3 10,5 0,4 ! 6,6 0,2 2 i 1 28,6 3,1 16,0 1,6 15,3 2,3 8,3 1,1 4,3 0,6i
II 23,5 2,9 17,7 1,2 14,4 1,3 10,3 0,8 4,6 0,2 III 32,5 1,9 31,7 0,5 23,6 1,3 15,6 0,3 7,3 0,2 3i
10,7 0,8 10,4 0,4 9,0 0,6 5,6 0,1 4,1 °,!1
и 17,0 0,2 17,1 0,1 15,7 0,2 9,4 0,0 5,3 0,0 ! i i i ! 31,1 0,3 28,3 0,2 25,2 0,3 11,9 0,1 6,6 ! 0,1 41
i ! 10,3 1,7 8,7 0,5 17,9 0,6 7,8 0,2 4,4 0,2 n 15,0 1,4 13,8 0,8 14,3 0,8 8,6 0,2 5,3 ' 0,1 ! i n 23,3 2,2 18,5 0,8 16,8 1,5 11,3 0,4 ! 6,2 0,3 5 ! n 1 16,7 3,7 13,2 3,0 13,0 2,6 9,0 1,1 ! 4,8 0,6 ; 18,2 3,4 17,4 2,9 14,8 1,2 10,1 2,0 j 6,1 0,8 i h i____j 30,8 2,2 28,1 4,2 25,6 2,2 1 17,3 1,2 i 9,8 0,7T a b e la 5
Współczynniki dyskryminacji (Dp) 90Sr i 137Cs w doświadczeniach ze stokłosą bezostną zależne od rodzaju gleby i pokosu Discrimination coefficient (Dp) of 90Sr and 137Cs in the experiment with awnless bromegrass depending on soil kind and cut
R ok zbioru Harvest year Pokosy Cuts Pseudobielicowa Pseudopodzolic B runatna Brown Brunatna-less Brown on loess Czarna ziemia Black earth Rędzina R endzina D p 90Sr D P- 103 137Cs D F 90Sr D r 103 137Cs Df 90Sr D F' 103 137Cs D F 90Sr D p -103 137Cs D p 90Sr Z V 1 0 3 137Cs 1 I 0,69 0,25 0,88 0,53 1,08 0,21 0,78 0,15 1,86 0,31 II 0,88 0,96 0,88 0,77 1,13 0,33 0,83 ! 0,38 1,22 0,46 2 I 0,69 3,80 0,39 1,24 0,83 2,48 0,59 ! 1,07 0,69 0,07 II 0,54 2,18 0,44 1,09 0,73 1,66 0,69 0,88 0,73 0,47 i n 0,59 2,56 0,64 0,84 0,98 2,70 0,83 0,65 0,93 0,74 3 I 0,29 0,78 0,29 0,47 0,54 1,06 0,39 0,17 0,78 0,38 II 0,44 0,22 0,44 0,11 0,88 0,29 0,69 0,04 0,93 0,08 III 0,49 0,48 0,54 0,33 1,03 0,73 0,64 0,13 0,83 0,31 4 I 0,29 1,35 0,24 0,51 0,49 0,83 0,64 0,22 0,83 0,46 II 0,44 1,29 0,34 0,90 0,93 1,34 0,73 0,23 1,08 0,36 III 0,44 2,97 0,39 1,35 0,73 3,56 0,64 0,75 0,83 1,28 5 I 0,44 2,31 0,39 2,26 0,83 2,72 0,69 0,99 0,93 1,20 П 0,54 2,40 0,49 2,46 0,88 1,46 0,73 2,02 1,08 1,68 III 0,54 2,67 0,54 6,11 1,03 4,42 0,93 2,18 1,22 2,36
114 В. H ryńczuk
roku dośw iadczenia, wysokość stężeń, szczególnie w I pokosie, były w ie lokrotnie niniejsze od stw ierdzonych w d rugim roku doświadczenia. W trzecim sezonie w eg etacy jn y m n a stą p ił gw ałtow ny spadek stężenia 137Cs do w ielkości zbliżonych (lub niższych) do odnotow anych w p ie rw szym roku. W czw artym roku stężenie cezu-137 w plonach nieco wzrosło, a w p iąty m w artości te były k ilk a k ro tn ie w iększe od stw ierdzonych w pierw szym , trzecim i czw arty m roku doświadczeń.
W pływ w aru n k ó w glebow ych n a wysokość stężeń 137Cs był jeszcze w iększy niż stw ierd zony w p rzy p ad ku skażeń 90Sr (rys. 2b). Najw yższe, gdyż przeciętnie 7,5-krotnie w iększe niż w plonach stokłosy n a rędzinie, w artości stężeń 137Cs odnotow ano w plonach tej tra w y n a glebie pseudo- bielicow ej. Na glebach b ru n a tn y c h plo n y n ie różn iły się w w iększym stop niu pod w zględem w artości stężeń; były one przeciętnie ponad 4-kro tnie większe niż stężenia w plonach stokłosy u p raw ia n e j n a rędzinie. N a j m niej, tj. przeciętnie około 2-k ro tn ie, ró żn iły się stężeniam i plony zbie ran e n a czarnej ziemi.
P o ró w n u jąc relacje m iędzy w artościam i w spółczynników n a g ro m a
dzania K n i d y skrym in acji D F (tab. 4 i 5) widać., że w n iek tó ry ch p rzy
-T a b e la 6 W spółczynnik korelacji r między niektórymi właściwościami gleb a średnimi wartościami kon
centracji 90Sr i 137Cs w okresie pięcioletnim w trzech pokosach stokłosy bezostnej Coefficients o f correlation r between some soil properties and m ean values of 9CSr and 137Cs ccncen
tration in the 5-year period for three cuts o f awnless bromegrass
Właściwości glebowe Soil properties Skażenie 90Sr w pokosach C ontam ination with 90Sr in cuts i Zawartość -- Content of I Ca - r dia 90Sr I — r for I К - r dia 137Cs 1 r for Zawartość frakcji * * cc *• < 0 ,0 2 mmi C ontent of fraction ’ j ! Wysycenie kompleksu sorp- I
i cyjnego kationam i wy- !
miennymi !
Saturation of the sorption j
complex with exchangeable j
cations j pHkci ! 0,80 0,93 0,99 0,85 r — istotny dla p - 0,05 = 0,20 r — significant for K * 5 II 0,84 0,94 0,98 0,87 III Skażenie 137Cs w pokosach Contam ination with 137Cs in cuts T й i i i i 0,87 0,72 0,92 i 0,82 0,97 0,86 0,99 0,73 0,74 0,85 0,97 0,82 0,72 0.8 0,96 0,76
G rom adzenie się strontu-90 i cezu-137 w sto k ło sie 115
padkach b rak jest tu w spólnego m ianow nika. D latego też postanow iono określić zależności k o relacy jn e m iędzy w ielkością stężeń radionuklidów w plonach a tak im i w łaściw ościam i u ży ty ch do badań gleb, jak: pH, za w artość Ca i K, stopień w ysycenia kom pleksu sorpcyjnego k atio nam i w y m iennym i oraz zaw artość części sp ław ialnych (tab. 6). J a k w y n ik a z p rzed staw ionych danych, skażenie strontem -90 i cezem-137 siana stokłosy jest n ajsiln iej skorelow ane z w ysyceniem kom pleksu sorpcyjnego katio n am i w ym iennym i. Z aw artość w glebach części spław ialnych m iała w skaże niu stokłosy 90Sr rów nie duże znaczenie jak ilość kationów w ym iennych, a nieco m niejsze w nagro m ad zan iu w plonach 137Cs. N agrom adzające się w plonach 90Sr i 137Cs b y ły w m niejszym stop niu skorelow ane z od czynem gleb i zaw artością w nich Ca i K.
D Y S K U S JA
P rzed staw ione w yniki badań z pięcioletnich dośw iadczeń ze stokłosą bezostną w ykazały, że p rzy ję te poziom y skażeń gleb nie m iały w pływ u na jej plonow anie. U w zględniając zarów no su m ary czny efekt rad ia cy jn y obu źródeł, jak i pięcioletni czas ekspozycji, spostrzeżenia te m ożna uznać za zgodne z w yn ik am i p rac G uliakina i Ju d in cew ej [3], k tó rzy nie stw ie r dzili spadku plonów roślin u p raw n y ch p rzy daw kach m niejszych od 0,5 m C i/kg gleby (18,5 M Bq/kg). W ysokość plonów n a różnych glebach była m ało zróżnicow ana, zwłaszcza w porów naniu z w ahaniam i plonów w y stęp u jący m i zw ykle w w a ru n k a ch prod ukcyjn ych . P raw dopodobnie zadecydow ał o ty m o d m ienny od w aru n k ó w n a tu ra ln y c h zespół u w a ru n kowań, ty po w y dla dośw iadczeń w azonow ych w hali w eg etacy jn ej.
Choć uw aża się powszechnie, że ilość 90Sr i 137Cs nag ro m adzających się w plonach roślin jest p ro p o rcjo n aln a do skażenia gleby [2, 3, 19], istn ieją dane [18] św iadczące o tym , że w n iek tó ry ch w a ru n k a ch zdarza ją się od stępstw a od tej re g u ły i problem te n jest bardziej złożony i jak dotychczas nie w pełni w yjaśniony. M niejszy w porów naniu z 90Sr w zrost skażeń 137Cs w plonach tra w w raz ze w zrostem skażeń gleb stw ierdziła rów nież w swoich badaniach G rzybow ska [5].
Czas p rzebyw ania radion u k lid ów w glebie odgryw a isto tn ą rolę w ich dostępności dla roślin. Susłow a i N ikołajew a [20] w sw ych 10-letnich ba daniach stw ierdziły, że na czarnoziem ie najw ięk szy spadek nagro m ad za nia 90S r w ystępow ał w pierw szych 3-4 latach. K o rniejew i w sp. [12] w 4-letnich badaniach n a glebie bielicow ej i m adzie odnotow ali w końco w ym ro k u 2 -krotnie m niejsze zaw artości 90S r w tra w a c h łąkow ych. Ti- chom irow i M oisjejew [22] w sw ych w ieloletnich badaniach n a d pobie ran ie m 137Cs przez ro śliny u p raw n e zauw ażali silne zróżnicow anie po b ran ia tego rad io n u k lid u zarów no in plus, jak i in m inus, p rzy czym zdarzały się przyp ad k i większego pob ran ia w latach n astę p n y c h w
po-Н О В. H ry ń c z u k
ró w n an iu z pierw szym rokiem , kiedy to skażenia w prow adzono do gleby. A uto rzy fak t ten tłum aczą zm iennością w aru n k ó w agrom eteorologicznych w poszczególnych latach. N atom iast zdaniem Heinego i W iechena [7], zróżnicow anie stężeń 90S r w plonach tra w z różnych lat w 50°/o< w y n ik a z tru d n y c h do u niknięcia błędów popełnionych p rzy pobieraniu próbek traw .
Zauw ażony w przeprow adzonych badaniach spadek pobrania 90Sr oraz cykliczne zm iany w po bieran iu 137Cs w k o lejny ch lata ch p o tw ierd zają spostrzeżenia w ym ienian ych autorów . U w aża się jednak, że w iększa do stępność 137Cs zaw artego w m ate rii organicznej niż 90Sr może być powo dem n a ra stają cy c h stężeń 137Cs w k o lejnych latach w w y nik u pobran ia z obum ierającego i ulegającego hum ifik acji system u korzeniow ego, co stw ierd ziliśm y we w cześniejszych naszych badaniach [9].
W śród w ielu opracow ań, zm ierzających do określenia stopnia zależ ności pobrania przez różne ro ślin y 90S r i 137Cs odpow iednio do zaw artości Ca i К w glebie, spotyka się zarów no stw ierdzenia, że są to czynniki 0 decydującym znaczeniu [1, 13, 16], jak też i zastrzeżenia, że w ysoki stopień zależności ko relacy jn ej odnosi się ty lk o do gleb o zaw artości Ca 1 К w ym iennego < 30 mg/100 g gleby [4, 11]. K o rniejew i wsp. [12], om a w iając w p ły w różnych czynników glebow ych na nagrom adzanie w t r a w ach 90Sr, stw ierdzają, że p rzy obliczaniu w spółczynnika d y sk ry m in acji dla plonów z gleb zasobnych w Ca w y m ien n y n ie n ależy przyjm ow ać w yższych w artości od 25 m eq Ca n a 100 g gleby. G rzybow ska [5] n a pod staw ie badań na glebach m in eraln y ch zauw aża, że stopień w ysycenia kom pleksu sorpcyjnego kationam i w y m ienn y m i m a decydujące znaczenie w skażaniu plonów obu radionuklidam i. Podobny w niosek w yciągnął a u to r [8] z in n y ch badań prow adzonych ze zbożami na ty ch sam ych gle bach. Teza G rzybow skiej z n a jd u je pełne potw ierd zen ie w przedstaw io n ych w ynikach doświadczeń. Poniew aż w ysycenie kom pleksu so rp cy j nego kationam i w y m ien n ym i o bejm u je w iele w łaściwości gleb, a jego o kreślenie nie n astręcza w iększych trudności, m ożna przypuszczać, że uw zględnienie tego czynnika w opracow aniach prognostycznych pozwoli na osiąganie p recyzy jn iejszych w yników .
W N IO S K I
1. N agrom adzanie się 90S r i 137Cs w sianie stokłosy u p raw ian ej na glebach skażonych tym i rad io n u klidam i jest pro porcjonalne do stopnia skażenia. D ziesięciokrotny w zrost skażeń gleb pow oduje w efekcie śred nio 7-k ro tn y w zrost stężeń 90Sr i 6-k ro tn y 137Cs w plonach stokłosy.
2. N ajw iększe ilości 90S r w sianie stokłosy nagro m adzają się w p ierw szym ro k u po skażeniu gleb. Stężenia 90Sr w z ra sta ją w kolejn ych poko
G rom adzenie się strontu-90 i cezu-137 w sto k ło sie Ц 7
sach niezależnie od wielkości zbieranego plonu. W artości stężeń w III pokosie są około 2-krotnie w iększe jak w I pokosie.
3. W ielkości stężeń 137Cs w plonach stokłosy u leg ają cyklicznym zm ianom . N ajw yższe w artości stężeń tego rad io n u k lid u w plonach w y stę p u ją w drug im i czw artym roku po sk ażeniu gleb. W I pokosie w artości stężeń 137Cs są w yższe niż w II i III pokosie.
4. Typ gleby, n a k tó re j u p raw ian o badaną traw ę, w a ru n k u je poziom skażenia siana stokłosy badanym i radion u k lidam i, przy czym w w ięk szym stopniu uzależnione jest n agrom adzanie się 173Cs niż 90Sr. N ajw ięk sze ilości radio nu klidów n agro m ad zają się w plonach n a glebie pseudo- bielicow ej. W sto su n k u do n ajm n iejszy ch skażeń w y stęp u jący ch w plo nach n a rędzinie, stężenia 90S r w plonach n a glebie pseudobielicow ej są przeciętnie 4-k rotn ie w iększe, a 137Cs przeciętnie 7,5-krotnie większe.
5. W ielkości stężeń 90S r i 137Cs w plonach stokłosy są silnie skorelo w ane ze stopniem w ysycenia kom pleksu sorpcyjnego gleb k ation am i w y m iennym i. L IT E R A T U R A [1] A r с h i p o w N. P., F i e d o r o w J. A., B o n d a r P. F. , A l e k s а с h i n R. M. , R o m a n o w G. N., F i e w r a l j e w a Ł. T. P ro g n o z iro w a n ije r a z - m ie ro w n a k o p le n ija S r eo w u ro ż a je s e ls k o c h o z a js tw ie n n y c h r a s tie n i j p r i p o - s tu p le n ii je g o iz poczw y. P o c z w o w ie d e n ije 1974, 7 s. 61-68. [2] B o o t h A. H., S a m u e l s E. R. F a ll - o u t s tro n tiu m - 9 0 le v e ls in C a n a d a . P ro c . S em in . V ie n n a 1969 s. 394-402. [3] G u 1 i a к i n I. W ., J u d i n c e w a J . W . S e ls k o c h o z a js tw ie n n a ja ra d io b io lo g ia . „ K o ło s” 1973 s. 156-170. [4] G u l i a k i n I. W. , J u d i n c e w a J. W. , G o T i n a Ł. I. P o w ie d ie n ije c ezi- ja-137 w p o c z w a c h i p o s tu p le n ije jego w r a s tin ija . P o c z w o w ie d e n ije 1977 11 s. 72-79.
[5] G r z y b o w s k a D. B a d a n ia n a d p rz e c h o d z e n ie m p ie r w ia s tk ó w p ro m ie n io tw ó rc z y c h 187Cs i C0S r do r o ś lin u ż y tk o w y c h . (P r a c a d o k to rsk a ). C e n tr a ln e L a b o r a to r iu m O c h ro n y R a d io lo g ic z n e j, W a rs z a w a 1976.
[6] H a a к E. L a n d s tig a K o n s e k w e n s e r a v R a c io a c tiv B la g n in g i G o rd b ru k e t. II. T r a n s p o r t a v 187C a och fl0S r f r a n M a r k ti ll jo r d b r u k s p r o d u k te r i o lik a L ä n . R a p p o r t S v e n s k a L a n d b r u k s u n i v e r s i te t I n s t i t u t R a d io e c o lo g ie 1983, 57 s. 66. [7] H e i n e K. , W i e c h e n A. E rg e b n is s e e in e r m e h r jä h r ig e n F e ld s tu d ie zu m S r-9 0 T ra n s f e r. K ie ls c h e M ilc h w irts c h a f t F o r s c h u n g b e r a tu n g , 1984, 36, 1 s. 3-21. [8] H r y ń c z u k В . . W p ły w ró ż n y c h w a r u n k ó w g le b o w y c h n a p o b ie r a n ie s tr o n - tu -9 0 i cezu-137 p rz e z n ie k tó r e ro ś lin y u p ra w n e . (P r a c a d o k to rs k a ). IU N G - - P u ł a w y 1984. [9] H r y ń c z u k B., S i e n k i e w i c z J . P o b ie r a n ie p rz e z z ie m n ia k i i k u k u r y dzę 187Cs i ®°Sr w p ro w a d z o n y c h d o g le b y w sło m ie lu b w o b o rn ik u . P a m . P u ł. 1981 z. 75 s. 169-179.
[10] J a n k o w s k a S. A r a p i d a s s a y of caesiu m -1 3 7 in liq u id m ilk . X V III I n t. D a iry C o n g r. B. 1966 s. 253-259.
[11] J u d i n c e w a J. W. , G u l i a k i n I. W. , P a n o w W. Z. N a k o p le n ije w r a - s tie n ija c h s tro n c ija -9 0 iz ra z lic z n y c h poczw . A g ro c h im ija 1968, 1 s. 75-84.
118
[12] K o r n i e j e w N. A., F i r s a k o w a S. K. , M a ł y s z e w a M. R. P o s tu p le - n ije stro n c ija -9 0 w łu g o w y je tr a w y iz p o czw ra z lic z n y c h tip o w n ie c z ie rn o - z e m n o j zony. P o c z w o w ie d e n ije 1975, 11 s. 53-59.
[13] M i l o s e v i c Z., H o r ś i c E., K l i j a j i ć R. D is tr ib u tio n of Sr-90, Cs-137 a n d R a-226 in th e e co lo g ical cycle of th e C e n tr a l J u g o s la v ia m o u n ta in o u s r e gion. 3rd I n te r . S y m p . P ro c . R a d io lo g ic a l P r o te c tio n — A d v a n ta g e s . T h e o ry a n d P ra c tie s . In v e r n e s s , 6-11 J u n e 1982 B e rk e la y s. 106-109.
[14] P a w ł o c k a j a F. I., F i e d o s j e j e w G. A., B a b i c z e w a E. W. , Z a - c e p i n a L. N. , T j u r j u k a n o w a E. В. К w o p ro s u о m ie to d ie o p rie d ie le - n ij a stro n c ija -9 0 , s ta b iln e g o s tr o n c ija i k a lc i ja w p o c z w a c h i r a s tite ln y c h o s t a t k a c h . P o c z w o w ie d e n ije 1964, 2, s. 105.
[15] P e ń s k o J., N o w i c k i 'К. W sk a ź n ik i d la o cen y ra d io lo g ic z n e g o z a g ro ż e n ia o to c z e n ia w w y p a d k u a w a r ii o b ie k tó w ją d ro w y c h . P o st. T ech . J ą d r . ser. O c h ro n a p rz e d p ro m ie n io w a n ie m 1973, 70(547) s. 17-32.
[16] P r o c h o r o w W. М. , B a r a n o v a Z. A., R y ź i n s k i j M. W., F r i d M .S ., S z i г о к o w W . D. Iz u c z ie n ije sw ia z i m ie ż d u p o d w iż n o s tiju Sr-90, i s w o j- stw a m i p o czw y m e to d a m i m n o g o m e rn o j m a te m a tic z e s k o j s ta tis tik i. A g ro c h i- m ija 1972, 6 s. 101-108.
[17] R u s s e l R. S. D ie ta r y C o n ta m in a tio n — it's sig n ific a n c e in a n e m e rg e n c y : R a d io lo g ic a l p r o te c tio n of th e p u b lic in a n u c le a r m ass d is a s te r. P ro c. S y m p . I n t e r la k e n S w itz. 26 V - l V I 1968. [18] S a l n i k o w B. G., P a w ł o c k a j a F. I., M o i s j e j e w I. Т. О sw ia z i 90S r s k o m p o n e n ta m i o rg a n ic z e sk o g o w ie s z c z e s tw a p o czw p ri w n ie s e n ii iz w ie s ti i to r f a , i ic h r o i w n a k o p le n ii ra d io iz o to p a r a s te n ija m i. P o c z w o w ie d e n ije 1976, 5 s. 87-95. [19] S k i b a T. Z d o ln o ść n ie k tó ry c h g a tu n k ó w i o d m ia n r o ś lin u p ra w n y c h do p o b ie r a n ia i p rz e m ie s z c z a n ia 0OS r i 1S7Cs z u w z g lę d n ie n ie m p o zio m u n a w o ż e n ia (P r a c a d o k to rs k a ). IU N G w P u ła w a c h 1981. [20] S u s ł o w a W. W. , N i k o ł a j e w a I. M. W lija n ije c h im ic z e s k ic h s o je d in e n ij n a r a z m ie r y n a k o p le n ija 90S r je s tie s tw ie n n o j r a s tit e ln o s ti ju i s e ls k o c h o z a j- stw ie n n y m i k u lt u r a m i w d litie ln o m e k s p ie rim e n tie . A g ro c h im ija 1981, 111 s. 125-129.
[21] S q u i r e H. M. E n tr y of s tro n tiu m - 9 0 a n d caesiu m -1 3 7 in to p a s tu r e p la n ts a f t e r a e r i a l c o n ta m in a tio n . A R C L -8 A n n u a l R e p o rt, 1961/1962 s. 64-66. [22] T i с h o m i r o w F . A., M o i s j e j e w I. T. D o łg o żiw u szczije ra d io n u k lid y
jo d a , c e z ija i u g le r o d a w sis tie m ie a tm o s f e r a — p o czw a — ra s tie n ija . A g ro c h im ija 1987, 2 s. 79-85. Б. ХРЫНЬЧУК Н А К А П Л И В А Н И Е С Т Р О Н Ц И Я -90 И Ц ЕЗИ Я -137 В У РО Ж А ЯХ К О С ТРА БЕЗО СТН О ГО В М Н О ГО Л ЕТН ЕМ ВОЗД ЕЛ Ы ВА НИ И НА РА ЗН Ы Х ПОЧВАХ ЗА ГРЯ ЗН ЕН Н Ы Х У К А ЗА Н Н Ы М И Р А Д И О Н У К Л И Д А М И И нститут агротехники, удобрения и почвоведения Отдел обработки почвы в Ельче-Лясковицах Р е з ю м е В 5-летних исследованиях касающихся усвоивания костром безостным 90Sr и 137Cs из пяти разных почв пытались установить, в какой мере концентрации указанных радио нуклидов в урожаях зависят от времени, свойстз почв и степени их загрязнения. Опыты проводились в вегетационном домике в сосудах Вагнера емкостью 6 кг воздуш
G rom adzenie się strontu-90 i cezu-137 w sto k ło sie 1 1 9 но-сухой почвы. Сосуды наполняли пахотным слоем из псевдоподзолистой почвы, двух разных видов бурой почвы, черной почвы и черноземной рендзины. Почву загрязняли смесью изотопов 90Sr и 137Cs в двух дозах разнящихся разрядом величины. Установлено, что 10-кратное увеличение загрязнения почв приводит к в среднем 7-крат ному повышению концентрации загрязнений урожаев 90Sr и к 6-кратному 137Cs. Наивысшие количества 90Sr накапливались в урожаях костра в 1 вегетационном сезоне. Величины кон центраций 137Cs подвергались циклическим изменениям: самые высокие концентрации были установлены во 2-ом и 3-ем вегетационном сезоне. Во втором и третьем укосе концентрации 90Sr повышались, тогда как в случае концентраций 137Cs установлена обратная зависимость. Тип почвы влиял в большей степени на накапливание 137Cs в урожаях, чем 90Sr. П о отно шению к наименьш им концентрациям установленным в урожаях на рендзине, концентрации 90Sr в урожаях на псевдоподзолистой почве были в среднем 4-кратно, а концентрации 137Cs в среднем 7,5-кратно выше. Степень насыщения катионами сорбционного комплекса почв оказалась фактором, с которы м были наиболее тесно отрицательно коррелированы значения концентраций 90Sr и 137Cs в исследуемых урожаях. В . H R Y ttC Z U K S T R O N T IU M -9 0 A N D C ESIU M -137 A C C U M U L A T E D IN Y IE L D S O F A W N L E S S B R O M E G R A S S IN D IF F E R E N T S O IL S C O N T A M IN A T E D W IT H T H E S E R A D IO N U C L ID E S I n s titu te of S o il S cien ce a n d C u ltiv a tio n of P la n ts
D e p a r tm e n t o f S oil T illa g e a t J e lc z -L a s k o w ic e S u m m a r y
T h e £0S r a n d 187Cs u p ta k e b y a w n le ss b ro m e g ra s s fr o m fiv e v a rio u s soils w as in v e s tig a te d . I t w a s tr ie d to d e te r m in e , to w h a t e x te n t th e c o n c e n tra tio n s of th e s e ra d io n u c lid e s in y ie ld s w o u ld d e p e n d o n tim e , soil p ro p e r tie s a n d soil c o n ta m in a tio n d e g re e .
T h e e x p e r im e n ts w e re c a r r ie d o u t in a g la s sh o u se in W a g n e r's p o ts c o n ta in in g 6 k g of a ir - d r y soil. T h e p o ts w e re fille d u p w ith a r a b le la y e r of p se u d o p o d z o lic soil, tw o d if f e r e n t b ro w n soils, b r o w n e a r t h a n d c h e rn o z e m ic r e n d z in a soil. T h e soil w a s c o n ta m in a te d w ith th e m ix tu r e of fl0S r a n d 1S7Cs is o to p e s in tw o doses d if fe rin g b y o n e o r d e r v a lu e .
I t h a s b e e n fo u n d th a t th e 1 Of old in c r e a s e of th e so il c o n ta m in a tio n c a u se s th e 7fold in c r e a s e of eoS r a n d th e 6fold 137Cs c o n c e n tra tio n in y ield s. T h e g r e a te s t a m o u n t of 90S r a c c u m u la te d in th e a w n le ss b ro m e g ra s s y ie ld s f o r 1 g ro w in g seaso n . T h e c o n c e n tra tio n v a lu e s of 1S7Cs u n d e r w e n t c y c lic a l c h a n g e s, th e h ig h e s t b e in g fo u n d in th e 2 nd a n d 3 rd g ro w in g seaso n . I n th e seco n d a n d th i r d c u t th e v a lu e s of 9CS r c o n c e n tra tio n s in c re a s e d , w h ile a r e v e r s e d e p e n d e n c e w a s fo u n d f o r th e 1S7Cs c o n c e n tra tio n s . T h e so il ty p e a ff e c te d to h ig h e r d e g re e th e 1J7Cs th a n th e 90S r c o n c e n tra tio n . T h e 90S r c o n c e n tra tio n in y ie ld s on p se u d o p o d z o lic soil in r e la tio n to th e le a s t c o n c e n tra tio n s in y ie ld s on r e n d z in a soil w as, o n th e a v e ra g e , 4fold w h ile th e 187Cs c o n c e n tr a tio n w a s 7.5fold h ig h e r.
T h e s a t u r a ti o n d e g re e of t h e s o r p tio n c o m p le x w ith c a tio n s a p p e a r e d to b e a fa c to r, in w h ic h th e c o n c e n tr a tio n v a lu e s of 9°Sr a n d 1S7Cs w e re m o s t clo sely n e g a tiv e ly c o r r e la te d in th e y ie ld s u n d e r stu d y . P r a c a w p ł y n ę ł a d o r e d a k c j i w m a j u 1987 D r i n ż . B o r y s H r y ń c z u k Z a k ł a d U p r a w y R o l i I U N G 55-230 J e l c z - L a s k o w i c e w o j . w r o c ł a w s k i e
