 |
Задание 8.1. Изучение влияния видовых особенностей
|
|
|
|
Растений на накопление цезия-137
На накопление радионуклидов растениями оказывают влияние различные биологические особенности, среди которых выделяют эволюционное происхождение растений или филогенез, тип минерального питания, фаза развития растений и др.
Растения, имеющие раннее происхождение, накапливают больше радионуклидов, чем растения, возникшие в поздние периоды. По накоплению радионуклидов отделы флоры располагаются в следующем убывающем порядке: лишайники > мхи > папоротники > голосеменные > покрытосеменные. Различия по накоплению радионуклидов выявлены в пределах классов, семейств, видов и родов. Межвидовые различия могут достигать 5–100 и более раз. Содержание цезия-137 в расчете на сухое вещество у сельскохозяйственных культур может различаться до 50 раз, а накопление стронция-90 – до 30 раз при одинаковой плотности загрязнения почвы.
Накопление радионуклидов зависит от типа минерального питания, т.е. от потребности культур в калии, кальции и других элементах питания, а также от места расположения, типа и мощности корневой системы. Калиелюбивые культуры (свекла, картофель, овес, капуста) накапливают больше цезия, а кальциелюбивые культуры (люпин, люцерна, клевер, горох) накапливают больше стронция. Растения с мочковатой и корневищной корневой системой, расположенной в верхних слоях почвы, накапливают больше радионуклидов, чем растения со стержневой системой, которая проникает в более глубокие и «чистые» почвенные горизонты.
Значительное влияние на накопление радионуклидов оказывает онтогенез или фаза развития растений. Максимальное накопление радионуклидов наблюдается в ранних фазах развития, когда происходит интенсивный рост, сопровождающийся активным всасыванием питательных веществ, радионуклидов и переносом их в наземные органы. Например, у зерновых культур максимальное накопление в наземной массе происходит в фазе кущения и в фазе выхода в трубку. В фазах молочной и восковой спелости происходит отток питательных веществ и радионуклидов из листьев в зерно, где содержание цезия может возрастать до четырех раз.
|
|
|
Цель работы: изучить видовые различия сельскохозяйственных культур по накоплению цезия-137.
Материалы и оборудование: справочные значения коэффициентов перехода цезия-137 и стронция-90 из почвы в растения (приложения 4–7).
Выполнение работы
1. Составьте убывающие ряды по накоплению цезия-137 зерном и соломой для следующих культур: озимая рожь, рапс, горох, ячмень, люпин, просо, пшеница, вика, овес (значения Кп для указанных культур взять из приложения 4 для дерново-подзолистой супесчаной почвы при содержании обменного калия 141–200 мг/кг почвы).
2. Составьте убывающий ряд по накоплению цезия-137 в зеленой массе, корнеплодах, клубнях для следующих культур: рапс, горох, многолетние злаковые травы, горохо-овсяная смесь, люпин, многолетние бобово-злаковые смеси, вико-овсяная смесь, клевер, кормовая свекла, кукуруза, картофель.
3. Составьте аналогичные убывающие ряды по накоплению стронция-90 (значения Кп для указанных культур взять из приложения 5 для дерново-подзолистой супесчаной почвы при рН, равном 5,1–5,5).
4. Сделайте выводы, какие культуры накапливают радионуклиды в минимальных, а какие в максимальных количествах.
Задание 8.2. Изучение влияния сортовых особенностей
Растений на накопление цезия-137
К настоящему времени экспериментально установлено, что не только культуры различаются по способности накапливать радионуклиды, но и сорта одной и той же культуры могут значительно различаться по накоплению радионуклидов. Сортовые различия могут составлять 1,5-3 раза. У сортов выявлен внутрисортовой полиморфизм, т.е. неоднородность растений (линий), входящих в сортовую популяцию по способности накапливать радионуклиды. Это связано с физиологическими особенностями питания, роста и развития отдельных растений и сортов. Доказано, что сорта интенсивного типа накапливают больше радионуклидов, чем обычные сорта, потому что для формирования урожая им необходимо повышенное содержание доступных элементов питания в почве, особенно калия, фосфора и азота. При незначительном дефиците их в почвенном растворе недостаток в элементах питания растения восполняют за счет более активного поглощения ионов радионуклидов цезия и стронция, а также других химических элементов.
|
|
|
Цель работы: изучить сортовые различия сельскохозяйственных культур по накоплению цезия-137 (на примере клевера лугового).
Материалы и оборудование: гамма-радиометр РКГ-AT1320 (РКГ-01), сопряженные пробы сена клевера лугового и почвы, весы лабораторные.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Подготовьте гамма-радиометр к работе.
2. Определите содержание цезия-137 в растительных пробах (Аm, раст.) и сопряженных пробах почвы (Аm, почвы). Результаты занесите в отчет по работе (табл. 8.1).
Таблица 8.1. Влияние сортовых особенностей клевера лугового
На накопление цезия-137 в сене
| Сорта клевера | Содержание цезия-137, Бк/кг | Аs | Кп | |
| Аm, раст. | Аm, почвы | |||
| Яскравы Цудоуны ВИК-7 Дымковский Тетравик Долина Мерея Ренова Слуцкий |
3. Рассчитайте поверхностную активность почвы As (см. задание 6.2.).
4. Рассчитайте значения коэффициентов перехода цезия-137 из почвы в продукцию растениеводства.
5. Рассчитайте, во сколько раз отличаются максимальное и минимальное значения Кп у разных сортов клевера.
Задание 8.3. Изучение распределения цезия-137
В органах растений
В органах растений радионуклиды распределяются неравномерно. Известно, что 90–99% радионуклидов рутения, церия и кобальта концентрируется в корнях. Концентрация цезия и стронция в корнях может составлять 20–40%, а 60–80% этих радионуклидов поступает в наземные органы, где они распределяются неравномерно. Из них около 80% накапливается в листьях и стеблях. Наименьшая концентрация радионуклидов отмечается в генеративных органах, т.е. в семенах, при максимальном накоплении в оболочках, кроющих чешуях, створках бобов и стручков. В корнеплодах высокое накопление радионуклидов отличается в головке, в кожице и в сердцевине. В клубнях картофеля максимальное накопление радионуклидов происходит в кожуре. Следует отметить, что при одинаковой плотности загрязнения почв в картофеле содержание цезия-137 и стронция-90 значительно ниже, чем в корнеплодах. Это связано с тем, что клубень – это видоизмененный побег, в который питательные вещества и радионуклиды поступают из наземных органов. Корнеплод – это видоизмененный корень, активно поглощающий и накапливающий радионуклиды.
|
|
|
Цель работы: изучить закономерности распределения цезия-137 и калия-40 в органах растений (на примере фасоли и свеклы).
Материалы и оборудование: гамма-радиометр РКГ-AT1320 (РКГ-01), пробы органов растений фасоли и свеклы, весы лабораторные.
Выполнение работы
1. Подготовьте гамма-радиометр к работе.
2. Измерьте содержание цезия-137 и калия-40 в различных органах растений фасоли и свеклы. Результаты занесите в отчет по работе (табл. 8.2.).
Т а б л и ц а 8.2. Содержание цезия-137 и калия-40 в различных органах растений
| Культура, орган растения | Цезий-137 | Калий-40 | ||
| Бк/кг | % | Бк/кг | % | |
| Фасоль (овощная): корни стебель листья створки бобов бобы(семена) | ||||
| Свекла (столовая): корнеплод черешки листьев листья семена |
3. На основании полученных результатов выделите органы культур с максимальным и минимальным содержанием радионуклидов. Рассчитайте разницу содержания радионуклидов в товарной и нетоварной частях анализируемых растений. У фасоли товарная часть растения - семена, у свеклы – корнеплод.
Контрольные вопросы
1. Какие естественные и искусственные радионуклиды содержатся в почвах агроценозов?
2. Какой искусственный радионуклид преобладает в почве агроценозов Беларуси? Дайте его характеристику.
|
|
|
3. Какие радионуклиды из почвы активно поступают в корни растений?
4. Чем можно объяснить повышенную способность сельскохозяйственных культур к накоплению цезия-137 и стронция-90?
5. Почему поступление стронция-90 из почвы в корневые системы растений выше, чем цезия-137?
6. В какой преимущественно форме находится в почве цезий-137 в настоящее время? Почему?
7. Какие факторы оказывают влияние на поступление радионуклидов из почвы в корни растений?
8. Назовите основные почвенные характеристики, влияющие на поступление радионуклидов в растения.
9. Как поступление радионуклидов в растения связано с их биологическими особенностями?
10. Расположите отделы флоры в убывающем порядке по накоплению радионуклидов.
11. Во сколько раз по накоплению радионуклидов различаются виды и сорта сельскохозяйственных культур?
12. Почему растения с мочковатой и корневищной корневой системой накапливают больше радионуклидов, чем растения со стержневой системой?
13. В каких фазах развития растения накапливают больше радионуклидов и с чем это связано?
14. Как зерновые культуры ранжируются по накоплению цезия-137 в зерне?
15. Как зерновые культуры ранжируются по накоплению стронция-90 в зерне?
16. Почему в зерне у озимых культур концентрация радионуклидов меньше, чем у яровых?
17. Почему сорта интенсивного типа накапливают больше радионуклидов?
18. Назовите закономерности распределения радионуклидов в растениях.
19. Какое влияние на миграцию по растению радионуклидов оказывает валентность радионуклида?
20. Как распределяются в органах растений цезий-137 и стронций-90?
21. Как радионуклиды распределяются в семенах и корнеплодах?
22. Почему накопление радионуклидов в свекле выше, чем в картофеле?
23. Как цезий-137 и калий-40 распределяются по органам растений фасоли и свеклы?
24. Назовите основные приемы, снижающие поступление радионуклидов в растения.
|
|
|
