CC BY
57
БІЯЛОГІЯ
3
Б І Я Л О Г І Я
УДК 630*237:630*945.4:630*116
Н. И. Булко, М. А. Шабалева, А. К. Козлов
ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ 137Cs В СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ РАЗНЫХ ТИПОВ ЛЕСА НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОГО СЛЕДА АВАРИИ НА ЧАЭС
В статье анализируются особенности поведения I37Cs в насаждениях сосновой формации на территории Западного следа чернобыльских выпадений южного Полесья Республики Беларусь.
Введение
За два десятилетия после аварии на ЧАЭС было установлено, что интенсивность включения чернобыльских радионуклидов в процессы, идущие в лесных экосистемах, зависит от огромного числа факторов [1], [2], [3]. В сформировавшихся к настоящему времени циклах биологического круговорота 137Cs и 90Sr в лесных биогеоценозах определяющими оказались изначальные характеристики и типы чернобыльских выпадений и почвенно-экологические характеристики регионов, подвергшихся загрязнению.
Особенности метеоусловий в момент аварии на ЧАЭС с 26.04 по 30.04 и 04-05.05.1986 г. условили максимум радиоактивного загрязнения территории Беларуси по сравнению с территорией Украины и России [4], [5]. Выпадения крупнодисперсных частиц определили границы «ближнего» Северного следа выпадений (нынешняя территория ПГРЭЗ). Мелкодисперсные частицы были отнесены воздушными течениями значительно дальше и образовали «дальний» Северный след радиоактивных выпадений на расстоянии свыше 30 км от ЧАЭС (север Гомельской, юг Могилевской областей). Западный след сформировался мелкодисперсными частицами в первые дни после аварии. Он характеризуется зонально-убывающим характером выпадений. Этот след вплотную примыкает к центральному пятну загрязнения вокруг ЧАЭС [4], [5], [6], [7].
Среди всех регионов Беларуси, загрязненных в результате аварии на ЧАЭС, особое место занимает южное Полесье, характеризующееся преобладанием дерново-подзолистых, легких по механическому составу песчаных и супесчаных почв (около 60% от общей площади) в сочетании с крупными массивами низинных торфяников [7], аномально высокими коэффициентами перехода радионуклидов в сельскохозяйственные и лесные растения и весьма высоким загрязнением компонентов биомассы растительности даже при низких уровнях поверхностного загрязнения 137Cs [8].
Высокая интенсивность поступления 137Cs в сельскохозяйственные и лесные угодья на территории южно-Полесского региона, находящегося в пределах Западного следа аварии на ЧАЭС, создает существенные проблемы для отраслей, связанных с выращиванием растениеводческой продукции. Возникают также трудности в принятии управленческих решений в области лесного хозяйства в связи с достаточно частым превышением контрольных уровней содержания 137Cs в древесном сырье [9].
Поскольку среди лесных насаждений этого региона Полесья преобладают насаждения сосновой формации, целью данной работы было изучение особенностей поведения 137Cs чернобыльского происхождения в подстилочно-почвенном комплексе и особенностей поступления 137Cs в основные компоненты фитомассы сосны в различных лесорастительных условиях на территории Западного следа.
4
ВЕСНІК МДПУ імя І. П. ШАМЯКІНА
Методы и объекты исследований. Проведение исследований осуществлялось в 2006-2008 гг. на территории Ельского лесхоза Гомельского ГПЛХО в соответствии со специальной методикой, разработанной совместно с ГУ «Беллесрад» Министерства лесного хозяйства Республики Беларусь. Основные требования к подбору объектов, к проведению почвенного обследования, к отбору почвенных и растительных образцов, к измерениям и обработке результатов измерений соответствуют действующим в Беларуси нормативным документам [10], [11], [12], [13].
Координаты объектов фиксировались с помощью приемника дистанционного позиционирования в системе GPS.
Размеры пробных площадей (ПП) определялись в зависимости от количества деревьев на них, но их площадь была не менее 0,25 га. Методической особенностью выполнения работы был подбор объектов таким образом, чтобы процессы трансформации и накопления 137Cs в древостоях сосновой формации изучались на почвах, различных как по водно-воздушным свойствам, так и по агрохимическим показателям.
Второй особенностью полевых исследований был отбор образцов подстилочно-почвенного комплекса пробоотборниками разных конструкций и диаметров в зависимости от вида нижеуказанных определений поверхностного
137 137
загрязнения почвы Cs (плотности загрязнения почвы Cs):
- пробоотборником стандартным d - 40 мм - на запас радионуклида в 20-сантиметровом слое подстилочно-почвенного комплекса;
- пробоотборником стандартным d - 50 мм - на вертикальную миграцию 137Cs по 1 -сантиметровым слоям почвы до глубины 20 см;
- пробоотборником d - 140 мм - для определения содержания форм радионуклида в почве и на вертикальную миграцию по 5 -сантиметровым слоям до глубины 50-55 см на торфяно-глеевых и торфяных почвах.
В двух последних случаях на месте отбора почвы предварительно отбиралась подстилка квадратом 20 х 20 см.
Третья особенность - на каждой пробной площади объектов исследований выбиралось по 3 модели I-II классов роста и развития по Крафту. Из них отбирались кора, древесина без коры (напиливанием опилок), древесина с корой деловая (напиливанием опилок), древесина дровяная (напиливанием опилок), хвоя однолетняя, однолетние побеги. Оценка интенсивности поступления 137Cs в биомассу растений производилась по следующим показателям: удельная активность, Бк/кг; коэффициенты значимости поступления радионуклида: коэффициент перехода (КП), представляющий собой соотношение удельной активности 137Cs в растительном образце к плотности загрязнении почвы или коэффициенту накопления (КН) - соотношению удельной активности в растительном образце к удельной активности 137Cs в подстилочнопочвенном комплексе.
Исследования выполнялись на объектах, таксационная характеристика насаждений на которых приведена в таблице 1.
БІЯЛОГІЯ
5
Таблица 1 - Таксационная характеристика насаждений на объектах исследований
Шифр* объекта Координаты центра объекта Состав Тип леса Ярус ТЛУ Бонитет Полнота Запас, м3/га Возраст, лет Ср. НМОд., м Ср. ®мод.і СМ
БГ-З^ЗЭ^З7
9/54 Сл Е-28°47,554/ ЮС МШИСТЫЙ I Аг II 0,8 220 65 19,0 24,3
БГ-Зі'ЧОДТ ЗС(65) 7С(30) I IV 0,2 60
9/8 Сл лишайн. II -A-i IV 0,1 70 30 14,8 22,0
9/9 Сл N-51°37,425/ Е-28°54,958/ 9С1Б едС(90) черн. I В3 I 0,8 280 75 21,6 24,0
БГ-ЗіЧі^ЗО7
110/12 Коч e^s^sis7 ЮС пуш.-сфагн. I ^5 V 0,8 100 60(70) 11,5 13,4
110/17 Коч N-51°40,824/ ЮС багульн. I А4_5 IV 0,8 210 70 15,6 20,3
Е-28°58,775/
Примечание - *- цифра над дробью - номер квартала, под дробью - номер выдела; Сл - Словеченское лесничество, Коч. - Кочищанское лесничество.
6
ВЕСНІК МДПУ імя І. П. ШАМЯКІНА
Формула почв в исследуемых сосняках приведена в таблице 2. Таблица 2 - Характеристика почв в исследуемых сосновых насаждениях
Тип леса Эдафотоп Почва
С. лш. А1 Дерново-подзолистая, слабооподзоленная, развивающаяся на песке среднем, подстилаемом песком рыхлым с глубины 0,8 м
С. мш. А2 Дерново-подзолистая, слабооглееная, развивающаяся на песке среднем, подстилаемом песком рыхлым с глубины 0,8 м
С. чер. Вз Торфянисто-глеевая, верховая, развивающаяся на песке рыхлом с глубины 30 см
С. пуш.-сф. А5 Торфянисто-глеевая, верховая, на среднеразложившихся древесносфагновых торфах, подстилаемых песком рыхлым с глубины 15-55 см
С. баг. А4-5 Торфянисто-глеевая, верховая, на среднеразложившихся древесносфагновых торфах, подстилаемых песком рыхлым с глубины 25-50 см
Из таблиц 1, 2 видно, что исследования выполнялись в сосновых древостоях IV класса возраста, произрастающих в различных условиях почвенного плодородия, имеющих разную влагообеспеченность и, как следствие, разную производительность.
Радиационная характеристика объектов приведена в таблице 3.
Таблица 3 - Радиационная характеристика объектов
Объект, тип леса Мощность эквивалентной дозы у-излучения, мкЗв/час Средняя плотность загрязнения почвы 137Cs
на высоте 1 м на поверхности почвы различие между экв. дозой на высоте 1 м и на поверхности почвы, % Ки/км2 кБк/м2
9/54 Сл, С. лш. 0,42 0,49 16,7 8,64 320,13
9/8 Сл, С. мш.. 0,41 0,54 31,7 9,04 334,51
9/9 Сл, С. чер. 0,35 0,41 17,1 7,43 274,91
110/12 Коч, С. баг. 0,36 0,33 -8,3 6,96 257,07
110/17 Коч, С. пуш.-сф. 0,44 0,41 -6,8 7,90 294,22
Как следует из таблицы 3, мощность эквивалентной дозы излучения на поверхности минеральных по генезису почв на 17-31% (сосняки лишайниковый, мшистый, черничный) выше, чем на высоте 1 м от поверхности почвы. В то же время в насаждениях, произрастающих на верховых торфах, в силу высокой поглощающей способности сильно обводненной почвы эквивалентная доза у-излучения на поверхности почвы ниже на 7-9%, чем на высоте 1 м от поверхности почвы. Средняя плотность загрязнения (уровень поверхностного загрязнения) почвы 137Cs на всех участках 7-9 Ки/км2.
Результаты исследования и их обсуждение
Оценка характера и роли отдельных факторов, в том числе и эдафических, в процессах биологического круговорота 137Cs в лесных экосистемах неоднозначна. Тем более достаточно сложной выглядит ситуация для территорий Западного следа аварии на ЧАЭС, где исследований проводилось крайне мало. Как правило, интересы исследователей были сосредоточены либо в ближней зоне, либо на территории Северного следа аварии на ЧАЭС, где не составляло труда подобрать объекты с достаточно высоким уровнем поверхностного загрязнения. Лесам южной части Полесья Республики Беларусь, где, в основном, уровень поверхностного загрязнения почвы 137Cs не превышал 15 Ки/км2, особого внимания не уделялось, поэтому выявившиеся к концу второго десятилетия чернобыльской аварии проблемы интенсивного перехода радиоцезия в растительность, высокие уровни ее загрязнения в этом регионе были в определенной мере неожиданными.
БІЯЛОГІЯ
7
Об особенностях поверхностного загрязнения почвы I37Cs
Существенной проблемой выпадений чернобыльского радиоцезия на территории Западного следа аварии на ЧАЭС является их высокая дискретность, обусловливающая в каждом насаждении, даже на 1111 площадью всего 0,25 га, наличие существенных различий в величине поверхностного загрязнения почвы в точках, отстоящих друг от друга порой на 5-10 м. Это хорошо видно из результатов оценки поверхностного загрязнения почв 137Cs при ее отборе различными методами. Как видно из таблицы 4, в сосняках лишайниковых различия в плотности загрязнения почвы на участках площадью 0,25 га достигают 213%, в сосняках пушице-сфагновом и багульниковом - 200-225%.
Таблица 4 - Особенности поверхностного загрязнения почвы 137Cs на объектах
Тип леса Объект Плотность загрязнения почвы 137Cs (Ки/км2) при отборе:
из 4 точек по углам ПП пробоотборником d - 40 мм на глубину 20 см из 6 точек на глубину 20 см по 1-см слоям пробоотборником d - 50 мм из каждой из 3 точек отдельно, по 5-см слоям на глубину 40(55) см пробоотборником d-140 мм
С. лш. 9/8 Сл. 19,3 9,04 -
С. мш. 9/54 Сл. 7,8 9,48 -
С. чер. 9/9 Сл. 7,2 7,05 -
С. баг. 109/17 Коч. 7,6 - 8,29; 10,39; 5,31
С. пуш.-сф. 110/12 Коч. 8,0 - 4,12; 9,28; 6,97; 6,36
Столь же существенные различия по содержанию 137Cs в слоях почвы на одном и том же участке выявляются и при изучении интенсивности вертикальной миграции радионуклидов, например, в сосняке пушицево-сфагновом. При этом размещение центра запаса радионуклида в мохово-торфяном почвенном образовании различается также существенно (таблица 5).
Таблица 5 - Интенсивность вертикальной миграции 137Cs в почве в разных точках сосняка пушицево-сфагнового, %
Слой, см Точки отбора почвы
I 2 3
0-5 26,9 32,9 4,6
5-10 24,6 22,6 5,3
10-15 8,5 11,1 6,3
15-20 7,5 11,8 3,1
20-25 9,2 7,3 17,0
25-30 4,6 4,0 16,4
30-35 4,3 3,0 15,5
35-40 3,7 2,0 16,5
40-45 6,1 1,7 9,0
45-50 3,0 1,4 4,1
50-55 1,8 2,3 2,2
Центр запаса в почве 13,23 12,66 14,30
Особенности вертикальной миграции I37Cs в подстилочно-почвенном комплексе сосняков Исследования, выполненные нами в насаждениях сосны различных типов леса с плотностью загрязнения почвы 137Cs до 10 Ки/км2, показали, что процессы вертикального перемещения 137Cs в почвенном профиле идут достаточно интенсивно, о чем можно судить по характеру распределения 137Cs в подстилочно-почвенном комплексе.
Особенности распределения запасов 137Cs по вертикальному профилю подстилочнопочвенного комплекса в исследуемых лишайниковом, мшистом, черничном, пушице-сфагновом и багульниковом сосняках представлены в таблицах 6 и 7, на рисунках 1 и 2.
8
ВЕСНІК МДПУ імя I. П. ШАМЯКІНА
Таблица 6 - Загрязнение слоев подстилочно-почвенного комплекса 137Cs в сосняках лишайниковом, мшистом и черничном
Объект Тип леса Показатели Подстилка Слои почвы, см
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-15 15-20 в т. ч.
0-5 5-10
9/8 Сл. С. лш. А, кБк/м2 123,77 76,68 63,92 14,04 10,58 8,65 6,40 4,94 4,67 3,95 3,47 10,82 2,63 173,87 23,42
% от запаса 37,0 22,9 19,1 4,2 3,2 2,6 1,9 1,5 1,4 1,2 1,0 3,2 0,8 52,0 7,0
9/54 Сл. С. мш. А, кБк/м2 166,51 43,59 28,59 25,39 18,31 13,78 8,46 6,20 5,54 4,33 4,70 17,09 8,37 129,66 29,23
% от запаса 47,5 12,4 8,1 7,2 5,2 3,9 2,4 1,8 1,6 1,2 1,3 4,9 2,4 37,0 8,3
9/9 Сл. С. чер. А, кБк/м2 192,34 16,89 11,67 7,49 8,16 6,55 4,30 4,78 4,25 3,11 3,38 12,01 8,23 50,76 19,83
% от запаса 67,9 6,0 4,1 2,6 2,9 2,3 1,5 1,7 1,5 1,1 1,2 4,2 2,9 17,9 7,0
Таблица 7 - Загрязнение слоев по дстилочно-почвенного комплекса 137Cs в сосняках пушицево-сфагновом и багульниковом
Объект Тип леса Показатели Слои почвы, см
0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50 50-55
110/12 Коч. С. пуш.-сф. А, кБк/м2 61,12 47,88 25,35 15,33 19,82 14,47 13,00 12,56 10,52 5,27 3,21
% от запаса 26,7 21,0 11,1 6,7 8,7 6,3 5,7 5,5 4,6 2,3 1,4
109/17 Коч. С. баг. А, кБк/м2 55,66 63,97 55,82 53,31 29,06 13,67 8,94 6,74 2,95 2,95 2,82
% от запаса 18,8 21,6 18,9 18,0 9,8 4,6 3,0 2,3 1,0 1,0 1,0
Слои почвы, см
БІЯЛОГІЯ
9
л
«
В
о
в
S
о
ч
о
Пд
0-1
1-2
2- 3
3- 4
4- 5
5- 6
6- 7
7- 8
8- 9
9- 10
10-15 15-20
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Запас 137 Cs,%
-<>- С. мшистый -О- С. лишайниковый С.черничный
Рисунок 1 - Распределение 137Cs по вертикальному профилю почвы в сосняках мшистом,
лишайниковом, черничном
—:,е- С.багульниковый —о— С.пушице-сфагновый
Рисунок 2 - Распределение 137Cs по вертикальному профилю почвы в сосняках багульниковом
и пушицево-сфагновом
10
ВЕСНІК МДПУ імя І. П. ШАМЯКІНА
Доля запаса 137Cs в подстилке в исследуемых сосняках возрастает в последовательности типов леса: лишайниковый < мшистый < черничный - в соотношении 1:1,2:1,8 (соответственно в процентах - 37,0; 47,5; 67,9). В почве оставшаяся часть нуклидов в сосняке лишайниковом сосредоточена, в основном, в слое 0-5 см. Глубже 5 см проникло 11% запаса 137Cs. В сосняке мшистом доля запаса радионуклида глубже 5 см составляет 15,6%, а в сосняке черничном - 14,1%.
Существенно отличаются процессы миграции 137Cs в сосняках пушицево-сфагновом и багульниковом, где практически весь ежегодный опад равномерно распределяется в толще ежегодно нарастающего мха, толщина слоя которого колеблется от 1-2 см на кочках до 10-15 см -(между кочек). Как отдельное образование подсилочно-почвенного комплекса подстилка в этих типах леса не образуется, и выделить ее не представляется возможным. Нижние, за живым мхом, слои почвенного комплекса представляют собой очес - неразложившийся отмерший мох сфагновый толщиной 10-20 см.
В слое 0-5 см мха сфагнового в сосняке багульниковом содержится 18,8% запаса 137Cs, а в пущицево-сфагновом - 20,7%. В то же время в толще очеса в сосняке пушицево-сфагновом среднее содержание 137Cs в слое 5-10 см в обоих сосняках одинаково, но, в отличие от сосняка сфагнового, в сосняке багульниковом с глубины 10 см содержание нуклида начинает возрастать до глубины 20 см. Такие особенности поведения 137Cs в болотных типах соснового леса обусловливаются скорее всего возрастной приуроченностью слоев 10-25 см почвенных образований на верховике к периоду возникновения загрязнения территории радионуклидом. С глубины же 25 см и более интенсивная миграция радионуклида отмечается до глубины 55 см в сосняке пушицево-сфагновом. При большей увлажненности верховика (ТЛУ - А5) в сосняке пушицево-сфагновом глубже 20 см проникло 137Cs в 1,7 раза больше, чем в сосняке багульниковом (ТЛУ - А4). Таким образом, по миграционной активности 137Cs в глубь почвы сосновые насаждения распределяются следующим образом: С. лш. < С. чер. < С. мш. < С. баг. < С. пуш.-сф.
Учитывая характеристику почв в насаждениях сосны (таблица 2), наиболее активно миграция 137Cs происходит в почвах, в основе генезиса которых лежит маломощный торф, имеющий очень высокую степень обводненности (индекс «5» показателя эдафотопа). В то же время в сухих условиях произрастание на дерново-подзолистых почвах в сосняке лишайниковом (индекс «1» показателя эдафотопа) интенсивность вертикальной миграции низка. Полученные результаты хорошо иллюстрируются расчетами размещения центра запаса 137Cs в подстилочно-почвенном комплексе и в почве (таблица 8) спустя 23 года после его поступления на поверхность почвы.
Таблица 8 - Размещение центра запаса 137Cs в подстилочно-почвенном комплексе и в почве насаждений сосновой формации
Тип леса Глубина расположения центра запаса 137Cs, см
в подстилочно-почвенном комплексе в почве
С. лш. 2,91 2,60
С. мш. 3,14 3,65
С. чер. 3,32 3,39
С. баг. 12,07 -
С. п.-сф. 14,3 -
Поступление I37Cs в компоненты фитомассы насаждений сосновой формации Аномально высокая подвижность 137Cs в лесных экосистемах на территории Западного следа Чернобыльских загрязнений обусловливает достаточно высокий уровень загрязнения компонентов фитомассы древостоев во всех древесных формациях на этой территории (таблица 9). Определяющим интегральным фактором, обеспечивающим аномально высокое загрязнение биомассы насаждений, по нашему мнению, является комплексное воздействие эдафических факторов, действующих в конкретных лесорастительных условиях насаждений, и специфических особенностей трансформации выпадений с течением времени.
БІЯЛОГІЯ
11
Таблица 9 - Удельная активность 137Cs в компонентах фитомассы деревьев сосны в насаждениях сосновой формации (Бк/кг)
Тип леса Средняя плотность загрязнения, Ки/км2 Модель Компоненты фитомассы
кора древесина без коры древесина в коре древесина дровяная хвоя однолетняя побеги однолетние
С. лш. 9,04 1 7 267 2 883 3 566 3 320 22 860 17 820
2 6 285 2 991 3 611 4 627 26 110 19 030
3 9 237 3 702 3 979 4 656 22 550 14 150
сред. 7 596,3 3 192,0 3 636,7 4 201,0 23 840,0 17 000,0
С. мш. 8,64 1 9 066 4 362 5 032 5 622 28 010 23 010
2 7 861 3 952 5 280 4 728 21 270 15 460
3 9 630 4 918 5 885 6 167 39 240 25 230
сред. 8 852,3 4 410,7 5 399,0 5 505,7 29 506,7 21 233,3
С. чер. 7,43 1 5 877 3 071 3 611 3 604 14 890 13 230
2 6 648 3 114 3 700 3 589 25 560 11 990
3 6 490 2 892 3 499 3 304 14 800 11 070
сред. 6 338,3 3 025,7 3 603,3 3 499,0 18 416,7 12 096,7
С. баг. 8,07 1 4 616 2 808 2 962 3 432 16 430 14 200
2 2 289 2 092 2 586 1 959 12 920 11 150
3 5 667 3 011 4 157 3 959 17 410 13 170
сред. 4 190,7 2 637,0 3 235,0 3 116,7 15 586,7 12 840,0
С. пуш.-сф. 6,95 1 4 551 2 306 2 804 3 192 17 160 10 080
2 5 525 2 769 3 406 3 849 24 110 17 570
3 6 104 2 480 3 110 3 667 13 470 11 810
сред. 5 393,3 2 518,3 3 106,7 3 569,3 18 246,7 13 153,3
Как видно из таблицы 9, при примерно одинаковой средней загрязненности почвы 137Cs менее всего содержится его в древесине сосны без коры. При этом минимальная удельная активность 137Cs в ней отмечается в сосняках, произрастающих в условиях высокой обводненности почв (пушицево-сфагновый и багульниковый типы леса) в ксероморфных условиях (лишайниковый тип леса) и в полугидроморфных условиях сосняка черничного. В последнем случае вследствие высокой производительности насаждения (I бонитет) определенную роль в более низком, по сравнению с сосняком мшистым, загрязнении древесины играет эффект разбавления радионуклида в большей биомассе. По степени загрязненности древесины без коры древостои по типам леса выстраиваются в такую последовательность: С. пуш.-сф. < С. баг. < С. чер. < С. мш. < С. лш.
Наиболее загрязнены во всех типах соснового леса хвоя и побеги однолетние.
В целом же наибольшее содержание 137Cs во всех компонентах фитомассы сосны отмечается в сосняке мшистом, произрастающем в условиях, практически соответствующих экологическому оптимуму для сосны. Важно отметить также, что в сравнении с Северным следом [5] удельная активность биомассы и отдельных ее компонентов на территории Западного следа очень высока. Высока и вариабельность в накоплении радионуклида отдельными деревьями в насаждении.
Таким образом, хотя в каждом типе леса прослеживаются свои соотношения в содержании 137Cs между компонентами фитомассы деревьев сосны (таблица 10), однако соотношения между содержанием радионуклида в древесине без коры и в коре, в древесине с корой, в дровяной древесине примерно одинаковы.
12 ВЕСНІК МДПУ імя І. П. ШАМЯКІНА
Таблица 10 - Загрязненность 137Cs компонентов фитомассы сосны, нормированная относительно древесины без коры
Тип леса Компоненты фитомассы
кора древесина без коры древесина в коре древесина дровяная хвоя однолетняя побеги однолетние
С. лш. 2,4 1 1,2 1,3 7,4 5,3
С. мш. 2,0 1 1,2 1,2 6,7 4,8
С. чер. 2,1 1 1,2 1,2 6,1 4,0
С. баг. 1,6 1 1,2 1,2 5,9 4,9
С. пуш.-сф. 2,1 1 1,2 1,4 7,2 5,2
Для хвои и побегов однолетних различия в соотношениях с древесиной без коры по типам леса более существенны.
Для получения сопоставимых результатов исследований накопления 137Cs компонентами биомассы растительности при разной плотности загрязнения почвы 137Cs принято использовать различия в коэффициентах значимости поступления радионуклида. В настоящей работе интенсивность поступления радионуклида оценивалась по коэффициентам перехода и накопления.
Как видно из таблицы 11, при почти одинаковой плотности загрязнения почвы 137Cs во всех исследуемых типах леса самые низкие КП 137Cs в сосняках багульниковом и пушицево-сфагновом и, напротив, наиболее высокие КН 137Cs в этих же типах леса.
Таблица 11 - Средние коэффициенты значимости поступления 137Cs в компоненты биомассы деревьев сосны
Тип леса С. лш. С. мш. С. чер. С. баг. С. пуш.-сф.
Кора КН 1,04 1 0,67 5,62 9,65
КП* 22,7 25,23 22,38 16,61 15,1
Древесина без коры КН 0,44 0,5 0,32 3,71 4,81
КП* 9,54 12,57 10,69 9,97 7,2
Древесина в коре КН 0,51 0,61 0,38 4,27 5,88
КП* 11,12 15,39 12,73 12,51 8,85
Древесина дровяная КН 0,52 0,62 0,37 4,27 6,69
КП* 11,35 15,69 12,36 12,14 10,14
Хвоя однолетняя КН 3,08 3,26 2,07 15,51 36,77
КП* 67,36 8,6 69,66 39,19 53,23
Побеги однолетние КН 2,42 2,59 1,27 22,29 23,46
КП* 52,99 65,7 43,72 58,05 37,04
Примечание - * - м2/кг, е 3
Статистический анализ коэффициентов перехода и накопления 137Cs в компонентах биомассы древостоев сосны в различных типах соснового леса показывает, что имеются достоверные различия (Р - 95-99%) в процессах поступления радиоцезия в отдельные компоненты фитомассы (древесина, кора, побеги) между сосняками лишайниковым и черничным, сосняками черничным и пушицево-сфагновым, мшистым и пущицо-сфагновым, черничным и мшистым (таблица 12).
БІЯЛОГІЯ
13
Таблица 12 - Статистические показатели различий в накоплении 137Cs компонентами фитомассы различных типов леса
Сравниваемые типы леса С. лш. С. чер С. чер. С. пуш.-сф. С. мш. С. пуш.-сф. С. мш. С. чер.
t p, % t p, % t p, % t p, %
Кора КН 3,1 96,3 -1,7 83,1 -1,6 81,8 5,18 99,3
КП 0,1 8,9 4,4 98,9 4,9 99,2 5,52 99,5
Древесина без коры КН 3,3 97 -1,6 82 -1,6 80,6 7,85 99,9
КП -1,4 77,1 3,1 96,4 4 98,3 5,21 99,4
Древесина в коре КН 6,9 99,8 -1,6 82,3 -1,6 80,9 1,5 79,3
КП -3,6 97,8 3 96 4,5 98,9 2,97 95,9
Древесина дров. КН 1,3 73,7 -1,7 82,7 -1,6 81,3 1,67 83
КП -0,4 28,7 1,6 80,8 3,1 96,2 2,26 91,4
Хвоя 1-лет. КН 1,7 83,9 -1,7 83,1 -1,6 81,9 3,55 97,6
КП -0,1 9,4 0,8 51,6 1,5 78,9 2,68 94,5
Побеги 1-лет. КН 4,5 98,9 -1,9 86,9 -1,8 85,1 0,56 39,6
КП 1,8 84,6 0,8 53,7 2,2 90,8 2,02 88,7
Выводы
В лесных насаждениях на территории Западного следа аварии на ЧАЭС (южное Полесье) отмечается высокая неоднородность поверхностного загрязнения почв 137Cs.
По интенсивности проникновения чернобыльского 137Cs в глубь почвы автоморфные почвы существенно отличаются от гидроморфных. Интенсивность вертикальной миграции 137Cs в подстилочно-почвенном комплексе насаждений сосновой формации наиболее высока в сосняке пушицево-сфагновом в условиях очень высокой обводненности почв; наиболее низка в сосняке лишайниковом в ксероморфных условиях.
Глубина размещения центра запаса 137Cs в подстилочно-почвенном комплексе и в почве насаждений сосновой формации наименьшая в сосняке лишайниковом, произрастающем на ксероморфной песчаной почве, наибольшая - в сосняке пушицево-сфагновом, растущем на гидроморфной торфянистой почве. Различия в глубине расположения центра запаса 137Cs в почвах этих сосняков составляют 490%.
Уровень загрязнения 137Cs компонентов биомассы деревьев сосны во всех изучаемых типах соснового леса очень высок при сравнительно невысокой средней плотности загрязнения почвы Cs (7-9 Ки/км ). Наименьшее содержание Cs отмечается в древесине без коры (2,1-5,9 тыс. Бк/кг), наибольшее - в хвое (12,9-39,2 тыс. Бк/кг). При этом содержание 137Cs в древесине существенно превышает предельно допустимые уровни загрязнения лесной продукции радиоцезием (1 480 Бк/кг) во всех типах леса.
По степени загрязненности древесины 137 Cs древостои составляют такую последовательность: С. пушицево-сфагновый < С. багульниковый < С. черничный < С. мшистый < С. лишайниковый. Соотношение содержания 137Cs в древесине этой последовательности 1:1:1,2:1,3:1,75.
Статистический анализ коэффициентов значимости поступления 137Cs в отдельные компоненты биомассы деревьев сосны показал наличие достоверных (р = 95 - 99%) различий в интенсивности поступления 137Cs между типами леса, относящимися к разным гигротопам: лишайниковым и черничным, черничным и пушицево-сфагновым, мшистым и пушицево-сфагновым, черничным и мшистым.
14
ВЕСНІК МДПУ імя І. П. ШАМЯКІНА
Перечень принятых обозначений и сокращений
ПП - пробная площадь КП - коэффициент перехода КН - коэффициент накопления ТЛУ - тип лесорастительных условий
ПГРЭЗ - Полесский государственный радиационно-экологический заповедник ГПЛХО - Государственное производственное лесохозяйственное объединение t - критерий Стьюдента p - уровень значимости
Литература
1. Основи лісовой радіоекологй / Мин-во Украины по вопр. чрезвычайных ситаций и в делах защиты населения от последствий Чернобльской катастрофы, Гос. ком. лесного хоз-ва Украины, Украинский ордена «Знак почета» науч.-исслед. ин-т лесного хоз-ва и агролесомелиорации им. Г. М. Высоцкого ; редкол.: М. М. Калетник [и др.]. - Киев : Ярмарок, 1999. - 252 с.
2. Переволоцкий, А. Н. Распределение 137Cs и 90Sr в лесных биогеоценозах / А. Н. Переволоцкий. -Гомель : РНИУП «Ин-т радиологии», 2006. - 255 с.
3. Щеглов, А. И. Биогеохимия техногенных радионуклидов в лесных экосистемах: По материалам 10-летних исследований в зоне влияния аварии на ЧАЭС / А. И. Щеглов. - М. : Наука, 1999. - 268 с.
4. Авария на Чернобыльской АЭС и ее последствия. Информация, подготовленная для совещания экспертов МАГАТЭ, 25-29 авг. 1986 г., Вена / Гос. ком. по использованию атомной энергии СССР. - М. : Атомная энергетика, 1986. - Т. 61. - Вып. 5. - С. 301-320.
5. Авария на Чернобыльской АЭС и ее последствия. Информация, подготовленная для совещания экспертов МАГАТЭ, 25-29 авг. 1986 г., Вена / Гос. ком. по использованию атомной энергии СССР. - М. : Атомная энергетика, 1986. - Часть II : Приложения. - Приложение 5. - С. 350-360.
6. Метеорологические условия дальнейшего переноса радионуклидов, поступивших в атмосферу в результате аварии на ЧАЭС / В. А. Борзилов [и др.] // Радиационные аспекты Чернобыльской аварии : тр. 1-ой всесоюзной конф., Обнинск, 22-25 июля 1988 г. - СПб., 1993. - Т. 1. - С. 68-75.
7. Чернобыль: Радиоактивное загрязнение природных сред / Ю. А. Израэль [и др.] ; под ред. Ю. А. Израэля. - Л. : Гидрометеоиздат, 1990. - 294 с.
8. Булко, Н. И. К вопросу о различиях в накоплении 137Cs древесными растениями на территории Западного и Северного следов аварии на ЧАЭС / Н. И. Булко, Н. В. Веремеенко / Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. - Гомель, 2007. - Вып. 67 : Проблемы лесоведения и лесоводства. - С. 350-360.
9. Республиканские допустимые уровни содержания цезия-137 в древесине, продукции из древесины и древесных материалов и прочей непищевой продукции лесного хозяйства (РДУ/ЛХ-2001) : ГН 2.6.1.10-1-01-2001, 11 нояб. 2001 г., № 4 // Нац. реестр правовых актов Респ. Беларусь. - 2001. -№ 20. - 8/4739.
10. Инструкция по проведению обследования участков заготовки продукции лесного сырья, отбору и подготовке проб для контроля радиоактивного загрязнения : утв. МЛХ Респ. Беларусь 21.07.1998. -Минск, 1998. - 21 с.
11. Инструкция по проведению радиационного обследования земель государственного лесного фонда : утв. КЛХ при СМ РБ 21.01.2003. - Минск, 2003. - 10 с.
12. Методика организации и ведения радиационного мониторинга в лесах : утв. МЛХ РБ 24.05.2006. -Минск, 2006. - 56 с.
13. Полевые исследования и картографирование почв БССР : методические указания
/ Западное региональное отд-ние ВАСХНИЛ, НИИ почвоведения и агрохимии, Респ. проектный ин-т по землеустройству «Белгипрозем» ; под ред. Н. И. Смеяна, Т. Н. Пучковой, Г. А. Ржеутской. - Минск : Ураджай, 1990. - 222 с.
Summary
The author of the article analyses the features of 137Cs behavior in a pine formation plantings on the territory of the Western trace of Chernobyl failure in southern Polesye in Belarus.
Поступила в редакцию 10.03.09.
