Investigation of the factors affecting 137Cs biological mobility in the agro-ecosystemat at soddy-podzolic sandy soil

Russian. В районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС, широко распространены дерново-подзолистые почвы легкого гранулометрического состава. Такое сочетание почвенных свойств предопределяет высокие риски получения с.-х. продукции со значительным содержанием радионуклидов, наибольшую опасность из которых представляет долгоживущий изотоп Cs-137. В условиях полевого и лабораторного опытов изучено влияние различных факторов на биологическую подвижность Cs-137 в агроценозе на дерново-подзолистой песчаной почве на территории Брянской области. Опыты проводились в 2007-2010 гг. в длительном стационарном опыте, заложенном в 1993 г. Исследовали модифицирующее действие органической, органо-минеральной и минеральной систем удобрения на соотношение форм Cs-137 в почве, коэффициент распределения Cs-137 между твердой и жидкой фазами (Kd), коэффициент перехода из почвы в растения (КП). Установлено, что при внесении полного минерального удобрения (N55-150 P20-60 K40-180) содержание Cs-137 в обменной форме в среднем снизилось на 3% от общего содержания в почве. При возрастании доз NPK может происходить замедление процессов фиксации радионуклида. Органические удобрения оказывали влияние на подвижность Cs-137 в почве в течение 2-3 лет после внесения. Применение минеральной системы удобрения увеличивало Kd в 1,9 раза, органической – в 2,4 раза, а их совместное внесение обеспечило повышение значений Kd в 3,7 раза относительно контрольного варианта. Применение многофакторного регрессионного анализа продемонстрировало, что на значения КП Cs-137 значимо повлияло содержание обменного калия и подвижного фосфора, а также содержание гумуса. По мере усиления влияния на переход Cs-137 из почвы в продукцию агрохимические показатели располагаются в ряд: pH – гидролитическая кислотность – сумма обменных оснований - емкость катионного обмена – гумус – фосфор – калий.

English. Soddy-podzolic soils of light granulometric composition are widely spread in areas subjected to radioactive contamination as a result of the Chernobyl nuclear power station accident. This combination of soil properties determines the high risk of agricultural production with a significant content of radionuclides, the greatest danger of which is long-living isotope Cs-137. The influence of various factors on Cs-137 biological mobility in the agrocoenosis at soddy-podzolic sandy soil was studied under conditions of the field and laboratory experiments in the Bryansk region. Experiments were done in 2007-2010 in the long stationary research formed in 1993. The modifying effect of organic, organo-mineral and mineral fertilizing systems on the ratios of Cs-137 forms in the soil, the Cs-137 distribution ratio between the solid and liquid phases (Kd), transfer factor from soil to plant (TF) were studied. The exchangeable Cs-137 content reduced by 3% of total content in the soil with introduction of full mineral fertilizer (N55-150 P20-60 K40-180). The inhibition of radionuclide fixation processes may occur when increasing NPK rates. Organic fertilizes influenced the Cs-137 mobility in the soil for 2–3 years after application. The Kd increased by 1.9 times at mineral fertilization system application, by 2.4 times - at mineral one, whereas their combined application provided the increase by 3.7 times compared to the control variant. Multivariate analysis of variance showed that the TF values of Cs-137 were significantly affected by the exchangeable potassium and mobile phosphorus content, as well as by humus level. While strengthening the influence on transition of Cs-137 from the soil into products the agrochemical indicators are in the following order: pH – hydrolytic acidity - total exchangeable bases - base exchange capacity – humus – phosphorus – potassium.