Державна агроекологічна академія України

На правах рукопису

Малярчук Петро Михайлович

УДК 633.2/.3.03:546.36

ОСОБЛИВОСТІ РАДІОАКТИВНОГО ЗАБРУДНЕННЯ ТРАВОСТОЮ ПРИРОДНИХ ПАСОВИЩ, ЇХ ВНЕСОК У ФОРМУВАННЯ ПОТОКІВ 137Cs В КОЛЕКТИВНИХ ТА ІНДИВІДУАЛЬНИХ ГОСПОДАРСТВАХ

03.00.16 - екологія

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Житомир-2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державній агроекологічній академії України, Міністерства аграрної політики.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук член-

кореспондент УААН, професор СЛАВОВ

Володимир Петрович, Державна агроекологічна

академія України, завідувач кафедри годівлі с.-г.

тварин.

Офіційні опоненти: 1. Доктор біологічних наук, академік

УААН, професор ПРІСТЕР Борис Самуїлович,

Інститут сільськогосподарської радіології

Міністерства аграрної політики,

провідний науковий співробітник.

2. Кандидат біологічних наук, доцент

ПЕРЕПЕЛЯТНИКОВ Георгій Петрович,

Український радіологічний учбовий центр, м. Київ.

Провідна установа: Інститут агроекології і біотехнології УААН.

Захист відбувся 15 вересня 2000 р. о _14 годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради К 14.083.01 при Державній агроекологічній академії України за адресою: 10008 м.Житомир, Старий Бульвар 7, корпус №1, аудиторія 72.

Просимо взяти участь в обговоренні дисертації під час її захисту або вислати відгук на автореферат у 2-х примірниках, завірених печаткою, за адресою 10008, м.Житомир Старий Бульвар 7, спеціалізована рада по захисту дисертацій.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державної агроекологічної академії України.

Автореферат розісланий 14 серпня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради,кандидат біологічних наук,

доцент ПОБІРСЬКИЙ М.М.

1.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останні роки в області радіоекології накопичено значну кількість даних про фактори, які визначають перехід радіоцезію в системі грунт – рослина – тварина – продукція тваринництва. В більшій мірі вивчені такі обєкти біосфери як сільськогосподарські ландшафти і в меншій – природні і напівприродні екосистеми, які є критичними в радіологічному відношенні. Вони характеризуються високими показниками міграції радiонуклiдiв по харчовим ланцюгам, але є важливим резервом у збільшенні виробництва дешевих і повноцінних кормів (Алексахін Р.М. та ін., 1991, Анненков Б.Н. та ін., 1991, Прістер Б.С., Перепелятников Г.П. та ін., 1992, Павловська Л.Д., Славов В.П. 1999).

Прийняті в Україні більш жорсткі допустимі рівні забруднення продуктів харчування радіоцезієм (ДР-97) загострили проблему одержання екологічно чистої продукції тваринництва, особливо в приватному секторі північних областей України. Населення цих районів широко використовує природні сінокоси і пасовища для випасу худоби в літній період, заготівлі кормів на зиму, які є основними джерелами надходження радіонуклідів в організм тварин і далі, через продукцію, в організм людини (Богданов Г.О., Прістер Б.С., 1997, Бондар П.Ф., та ін., 1996).

Раціональне використання значного потенціалу природних кормових угідь потребує глибокого знання їх екологічних і продуктивних характеристик. Вивчення цих проблем, кількісне визначення параметрів переносу радіоактивності в ланцюгу грунт-рацiон-органiзм тварин з урахуванням грунтово–кліматичних особливостей, типів природних угідь, біологічних особливостей травостоїв, дасть можливість прогнозувати забруднення тварин i продукції в конкретних умовах та значно розширить можливості використання різних технологічних прийомів для покращання радіологічного стану.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планами науково–дослідних робіт ДААУ і є складовою частиною комплексної теми: “Розробити і впровадити рекомендації і методики по веденню сільськогосподарського виробництва на радіоактивно забруднених територіях”, що входила в державну науково-технічну програму “Сільгоспрадіологія” 1994-1999 років (№ держреєстрації 019600118644).

Мета та завдання досліджень. Головною метою досліджень є вивчення закономірностей міграції 137Cs в системі грунт-рослина - молоко корів при використанні напівприродних кормових угідь та радіоекологічна оцінка їх вкладу у формування потоків 137Cs у розрізі колективних та індивідуальних господарств зони радіоактивного забруднення.

Для досягнення поставленої мети ставились слідуючі завдання:

- дослідити вертикальний розподіл 137Cs в поверхневому, продуктивному шарі грунтів різних типів природних угідь;

- вивчити особливості міграції 137Cs в трофічних ланцюгах: грунт–пасовищна трава, грунт–молоко, раціон-молоко з урахуванням типу природних угідь, фази вегетації та умов стравлювання травостоїв;

- визначити коефіцієнти переходу (КП) 137Cs в окремі види пасовищних рослин;

- визначити рівень вторинного забруднення пасовищної трави 137Cs в залежності від інтенсивності використання і фази вегетації травостою;

- вивчити продуктивність, ботанічний склад, поживність пасовищної трави та забезпеченість нею потреб корів приватного сектору в поживних речовинах;

- вивчити динаміку вивільнення 137Cs з пасовищної трави та перетравність сухої речовини в рубці великої рогатої худоби;

- провести радіоекологічний аналіз внеску природних угідь в потоки 137Cs та обгрунтувати їх використання на прикладі КСП “Перемога” і господарств приватного сектору Коростенського району.

Наукова новизна. На основі комплексного дослідження зони радіоактивного забруднення Українського Полісся визначені та кількісно оцінені основні фактори, які обумовлюють міграцію радіонуклідів в трофічному ланцюгу грунт-пасовищна трава напівприродних угідь – тварина –молоко. Показано значну міграцію 137Cs в грунтовому профілі з поверхневого шару на глибину 25 см на гідроморфних грунтах. Одержані експериментальні дані по переходу 137Cs з грунту в рослини природних угідь в залежності від виду рослин, фази вегетації травостою та інтенсивності його використання. Встановлені КП 137Cs з грунту в рослини 17 видів та ієрархічний ряд рослин різних родин за КП 137Cs. Оцінено вклад вторинного забруднення в загальну концентрацію 137Cs в пасовищній траві. Дана оцінка забезпеченості потреб корів приватного сектору в поживних речовинах в залежності від періоду використання пасовищної трави природних угідь. Визначена динаміка перетравності сухої речовини та вивільнення 137Cs з пасовищної трави природних угідь в рубці великої рогатої худоби протягом пасовищного періоду.

Практичне значення одержаних результатів. На основі отриманих експериментальних даних та аналізу фактичного стану сільськогосподарського виробництва обгрунтовані шляхи використання природних угідь на прикладі конкретного колективного сільгосппідприємства та приватних господарств Коростенського району Житомирської області. Вивчення впливу природних кормових угідь у формування потоків радіонуклідів в межах певної території дає можливість оцінити ефективність контрзаходів.

Положення, що виносяться на захист:

- особливості міграції 137Cs в трофічних ланцюгах: грунт–трава, грунт–молоко, раціон–молоко, з урахуванням типу природних угідь, фази вегетації, циклу стравлювання та інтенсивності використання травостоїв;

- оцінка вкладу вторинного забруднення в загальну концентрацію 137Cs в пасовищній траві природних угідь;

- показники продуктивності пасовищної трави природних угідь, забезпеченість потреб корів приватного сектору її поживними речовинами та вклад у формування потоків 137Cs по періодам використання;

- експериментальні дані по динаміці перетравності сухої речовини та вивільнення 137Cs з пасовищної трави природних угідь в рубці жуйних в залежності від циклу стравлювання.

Декларація конкретного особистого внеску дисертанта. Всі експериментальні дослідження, проведення науково-господарських, фізіологічних дослідів, статистична обробка, аналіз та теоретичне обгрунтування результатів досліджень виконані автором особисто. Польові дослідження на 90% виконано особисто, частка автора у спільних публікаціях 80%.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на: науково-практичній конференції “Наука. Чорнобиль-96”, 1997 р., Київ; засіданні Ради молодих вчених ДААУ, Житомир,1998 р.; засіданні Ради Житомирської молодіжної екологічної ліги, Житомир,1998 р.; засіданні науково-технічної ради ДААУ та засіданнях кафедри годівлі сільськогосподарських тварин та кормовиробництва в 1996-1998 рр.,Житомир; міжнародній конференції "Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения", Брянськ, 1999 р.

Реалізація результатів досліджень. За висновками і пропозиціями виробництву розроблені еколого-економічні проекти використання природних кормових угідь на прикладі КСП “Перемога” та ім. Шевченка і господарств приватного сектору Коростенського району.

Публікації. Основні положення і результати досліджень опубліковано в 7 працях, в тому числі в 3 статтях в провідних наукових фахових виданнях.

Структура та обєм роботи. Дисертація викладена на 146 сторінках компютерного тексту, ілюстрована 36 таблицями і 3 рисунками, включає такі розділи: вступ, огляд літератури, матеріал і методи досліджень, результати досліджень, висновки, пропозиції виробництву, список використаних джерел (184 джерела), додатки.

2. МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1. Дослідження на природних ландшафтах

В період 1995-1998 роки проводили роботи з екологічного і радіоекологічного моніторингу в різних зонах радіоактивного забруднення Коростенського та Народицького районів Житомирської області. У 1995 році було закладено довголітні екосистемні стаціонари на природних та культурних пасовищах.

Стаціонар 1. Природні угіддя, розташовані в заплавній частині р.Уж с. Христинівка Народицького району. Угіддя характеризуються короткотривалим періодом затоплення у весняний паводковий період тривалістю менше 20 діб. Грунти дернові, глибокі, глеєві, супіщані на прісноводних суглинках. Травостій використовується для випасу тварин і представлений рослинами різних сімейств. Врожайність зеленої маси 100-120 ц/га. Середня щільність забруднення грунту 137Cs становить 1700 кБк/м2. Методикою передбачено вивчення на цьому стаціонарі вертикального розподілу 137Cs в грунтовому профілі, динаміки радіонукліду в трофічному ланцюгу грунт–трава-молоко.
Стаціонар 2. Природні угіддя, розташовані в заплавній частині р.Уж с. Христинівка Народицького району. Характеризуються більшим періодом затоплення у весняний та літній паводковий період тривалістю до 50 діб. Грунти гідроморфні, дернові, глибокі, глеєві, легкосуглинкові на алювіальних відкладах. Травостій використовується для випасу тварин і представлений рослинами сімейств злакових, бобових, розоцвітих та ін. Врожайність зеленої маси 50-75 ц/га. Середня щільність забруднення грунту 137Cs становить 350 кБк/м2. Методикою передбачено вивчення на цьому стаціонарі вертикального розподілу 137Cs в грунтовому профілі, вторинного забруднення трави по періодам її використання, динаміки радіонукліду в трофічному ланцюгу грунт–трава–молоко.
Стаціонар 3. Природні угіддя, суходільні, нормального зволоження, розташовані в с.Вороневе Коростенського району. Підйом грунтових вод вище 80 см не спостерігається. Тип грунту дерново–підзолистий, оглеєний, супіщаний. Травостій представлений рослинами багатьох сімейств і використовується для випасу тварин приватного сектору. Врожайність зеленої маси 50-70 ц/га. Середня щільність забруднення грунту 137Cs становить 390 кБк/м2. Методикою передбачено вивчення на цьому стаціонарі вертикального розподілу 137Cs в грунтовому профілі, динаміки радіонукліду в трофічному ланцюгу грунт-трава-молоко.
Стаціонар 4. Культурне пасовище КСП “Перемога”, с. Бехи Коростенського району. Тип грунту дерново-підзолистий, супіщаний. Суходіл нормального зволоження. Травостій представлений рослинами сімейств злакових, бобових, складноцвітих та ін. Використовується для випасу худоби КСП “Перемога”. Врожайність зеленої маси 100-125 ц/га. Середня щільність забруднення грунту 137Cs становить 190 кБк/м2.

Зразки грунтів відбирались за загальноприйнятими методиками польових дослідів. Грунтові профілі складались з 8 окремих шарів, які характеризують вертикальний розподіл 137Cs на глибину 40 см: 0-2 (дернина), 2-3, 3-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-40.

Результати агрохімічного аналізу грунтів свідчать про низький вміст гумусу (1,2-1,4 % ), обмінного калію (6,8-9,7 мг/100 г) та фосфору (7,2 -12,0 мг/100г), кислотність складала 5,2-5,8.

Вивчення міграції 137Cs з грунту в різні види рослин та травостій природних угідь в залежності від фази вегетації злакових, циклів стравлювання, висоти зрізу (5-7 см і 12-15 см), показників продуктивності, ботанічного складу та поживності пасовищної трави проводили протягом 1995-1998 років. На стаціонарах 1 і 2 були закладені ділянки розміром 300 м2. Кожна ділянка розбивалась на 50 мікроділянок розміром 2х3 м. Відбір середніх зразків грунту та рослинності проводився за 6 варіантами. Варіантом 1 передбачалось взяття зразків грунту і трави 4 рази: 1-й у фазі виходу в трубку, 2-й, 3-й і 4-й (відповідно 1-а, 2-а, 3-я отава) при досягненні стадії пасовищної зрілості. (моделювання циклів стравлювання). У варіанті 2 – трьохразове взяття зразків: перше у фазі цвітіння, а далі 2-а і 3-я отава, у варіанті 3 – дворазове взяття –перше у фазу плодоношення, у варіанті 4 – одноразове - у фазі повного дозрівання рослин, у варіанті 5 – трьохразове, але перше у фазі виходу в трубку, а друге через 50-60 днів у фазу цвітіння отави, у варіанті 6 – дворазове, але перше у фазі цвітіння трав, а друге через 60-65 днів у фазі цвітіння отави.

В зразках трави за загальноприйнятими методиками зоохімічного аналізу визначали: суху речовину, сирий протеїн, сирий жир, сиру клітковину, сиру золу, БЕР (безазотисті екстрактивні речовини), калій, натрій, кальцій, магній, фосфор, мідь, кобальт, цинк, йод, 137Cs - спектрометром на базі детектора БДЕГ – 21- Р;

Для визначення коефіцієнтів переходу радіонуклідів в окремі види рослин на досліджуваних пасовищах відбирались 3-5 середніх зразків окремих видів рослин, домінуючих в травостої стаціонару 1 в період цвітіння (червень) в об’ємі не менше 0,5 кг. Одночасно відбирали і зразки грунту за загальноприйнятими методиками.

Дослідження по визначенню вторинного забруднення пасовищної трави проводили на стаціонарі 2 протягом 1997-1998 років. Зразки пасовищної трави відбирались з дослідних ділянок на висоті від поверхні землі 5-7 см (імітація випасу та захвату тваринами частинок дернини). Відібрану пробу масою 1 кг розділяли на дві частини, одну з яких промивали дистильованою водою для видалення частинок грунту та пилу, а інша виконувала функцію контрольного зразка. З досліджуваних зразків видалялась також стара трава з метою визначення в ній активності радіонукліду. Після висушування за різницею вмісту 137Cs у відмитому та контрольному зразках визначали внесок радіонукліду поверхневого походження в загальну забрудненість трави.

2.2. Дослідження на дійних коровах приватного сектору та бичках з фістулою рубця

В даних дослідженнях вивчали продуктивність і ботанічний склад травостою пасовищ різного типу (стаціонари 1 і 2 ). Забезпеченість потреб дійних корів приватного сектору поживними речовинами протягом пасовищного періоду встановлювали порівнянням поживної цінності сухої речовини трави з стаціонару 2, відібраної за циклами стравлювання з нормативними показниками потреб корів при їх даній продуктивності і фізіологічному стані. Проведено чотири досліди на дійних коровах приватного сектору (по 8 в кожному), які довільно випасались на пасовищах (стаціонари 1,2,3). Перший дослід проводився в 1995, другий –1996, третій і четвертий– 1997 роках. Середня продуктивність корів складала 3000 л молока в рік. Тварини одержували концентрати в межах 10%, а 90% за поживністю складала трава. Кількість спожитої трави тваринами за циклами стравлювання визначалась методом пробного снопа за врожайністю травостою до та після випасання корів, а також обліковим методом з урахуванням їх продуктивності. Рослинні та грунтові зразки відбирали в місцях випасу корів за циклами стравлювання.

В дослідах вивчали продуктивність тварин, динаміку міграції 137Cs в трофічному ланцюзі грунт–пасовищна трава–молоко шляхом визначення КП радіонукліду в трофічних ланцюгах: грунт–трава, грунт–молоко, раціон–молоко.

КП радіонуклідів у фітомасу рослин розраховували як відношення питомої активності сухої речовини рослини до щільності забруднення радіонуклідом грунту: КП= (Бк/кг) / (кБк/м2).

КП радіонуклідів у ланцюгу грунт–молоко розраховували як відношення питомої активності молока до щільності забруднення радіонуклідом грунту: КП=(Бк/кг) / (кБк/м2).

КП 137Cs з раціону в молоко розраховували як відношення концентрації нукліду в молоці (Бк/кг) до його денного надходження в складі раціону (Бк/день): КП= (Бк/кг) / (Бк/день).

Для вивчення переходу 137Cs з корму в рубці великої рогатої худоби проведено фізіологічний дослід на двох бичках поліського м’ясного типу живою масою 500 кг з великою фістулою рубця. Дослідні тварини утримувались на учбовій фермі ДААУ, одержували стандартний раціон. З радіологічної точки зору годівля була на “чистих” кормах. Зразки трави відбирали згідно з методикою на стаціонарах 1 і 2, привозили в лабораторію і готували для дослідження методом нейлонових мішечків (Даниленко Й.А. та інші, 1970). Сутність методу полягає в тому, що тваринам через фістулу в рубець вводили нейлонові мішечки, наповнені досліджуваним кормом, і інкубували протягом 3, 6, 9, 12, 24 годин. Після цього їх виймали з рубця, очищали від кормових залишків, промивали водою і висушували до постійної ваги при температурі 1050С. Різниця ваги мішечка до і після інкубації служила сумарним показником перетравності сухої речовини в рубці. Ступінь вивільнення 137Cs визначали по різниці активності 137Cs вмістимого мішечка до і після експозиції в рубці.

2.3. Методика визначення внеску природних пасовищ у формування потоків 137Cs

Розрахунки внеску природних пасовищ у формування потоків 137Cs в межах певної території та ступінь їх радіаційної небезпеки в розрізі колективних та індивідуальних господарств, ефективності заходів, спрямованих на поліпшення природних сіножатей та пасовищ виконано на основі матеріалів власних радіологічних досліджень, аналізу бухгалтерської та статистичної звітності, матеріалів зоотехнічного обліку в КСП “Перемога”, опитування жителів приватного сектору с.Бехи та с.Вороневе Коростенського району Житомирської області. Розрахунки грунтувались також на даних про структуру землекористування, врожайність, об’єми виробництва продукції рослинництва та тваринництва, ступінь її радіоактивного забруднення та особливості формування кормового фонду в розрізі колективних та індивідуальних господарств. Оцінка вмісту енергії в кормах для тварин розраховувалась за таблицями поживності кормів та продуктів харчування. Результати досліджень у вигляді цифрових даних оброблялись статистично на ПЕОМ з використанням стандартних програм.

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

3.1. Особливості поведінки 137Cs в природних ландшафтах

Вертикальний розподіл 137Cs по грунтовому профілю різнотипових природних угідь. На автоморфних, суходільних, нормального зволоження грунтах (стаціонари 1 і 3) в 5-ти см шарі грунту сконцентровано відповідно 97 і 90% від загального запасу 137Cs. Гідроморфні грунти (стаціонар 2), що характеризується низьким рівнем залягання грунтових вод, частими затопленнями повеневими та паводковими водами, відзначаються більш інтенсивними процесами вертикальної міграції 137Cs та рівномірним вертикальним розподілом його на глибину до 25 см (більше 90%, в межах від 12% в шарі 2-3 см до 11% в шарі 20-25 см).

КП 137Cs в різні види рослин природних кормових угідь. Різниця в значеннях КП в окремі види рослин досягала від 2,2 до 12,6 разів. Найбільш високі КП 137Cs серед трав стаціонару 1 були у куколиці білої - 1,010,08 кг/м2; конюшини повзучої-0,870,08 кг/м2; перстача - 0,750,06 кг/м2, трохи нижчі - у вики мишачої - 0,530,04 кг/м2; люцерни хмелевидної - 0,510,04 кг/м2; деревія звичайного - 0,410,03 кг/м2; будяка колючого - 0,400,03 кг/м2. Самі низькі значення КП були у грястиці збірної - 0,090,01 кг/м2; моркви дикої- 0,080,01 кг/м2.

Порівняння КП рослин різних сімейств показує чітку закономірність. Найвищий КП мають бобові - в середньому 0,540,05, а далі в порядку зниження > розоцвіті - 0,440,05 > складноцвіті - 0,310,03 > злакові - 0,180,02 > зонтикові - 0,140,01 кг/м2. В межах одного сімейства різниця в значеннях КП окремих рослин складала для злакових 3 рази, бобових - до 4 раз, розоцвітих - 6, зонтичних - 2,2 і складноцвітих - 3,2 рази.

Вплив фази вегетації на вміст 137Cs та КП з грунту в рослини природних кормових угідь. Фаза вегетації трав природних угідь впливає на активність в ній радіонукліду і КП його з грунту в рослини (табл. 1). Так, на угіддях стаціонару 1 найвищий вміст 137Cs в траві і КП відзначались протягом 2 років у фазі виходу в трубку (587112,3 Бк/кг і 0,330,06 кг/м2). По мірі дозрівання ці показники зменшуються. Вірогідно, що питома активність 137Cs у фазі виходу в трубку вища в 1,46 рази порівняно з фазою цвітіння (р0,05), в 1,67 порівняно з фазою плодоношення та 2,54 з фазою повного відмирання наземних пагонів (р0,01).

На угіддях стаціонару 2 по роках спостерігалась дещо інша картина. Так, у 1997 році найвища питома активність 137Cs в траві була у фазі виходу в трубку, а в 1998 році у фазі цвітіння. В середньому за 2 роки питома активність 137Cs в траві була найвищою у фазі цвітіння (40529,9 Бк/кг).

Таблиця 1. Питома активність 137Cs в траві та КП із грунту в рослини природних угідь за фазами вегетації, (Mm,n=10)

Фаза вегетації, злаків | 1997 рік | 1998 рік | Середнє за 2 роки-

137Cs , Бк/кг | КП

кг/м2- | 137Cs , Бк/кг | КП

кг/м2- | 137Cs , Бк/кг | КП

кг/м2

Стаціонар 1 (автоморфний грунт)

1* | 490 88,9 | 0,280,03 | 683219,2 | 0,380,13 | 587112,3 | 0,330,06

2 | 33047,2 | 0,200,02 | 47183,2 | 0,260,04 | 40147,6 | 0,230,03

3 | 461115,5 | 0,290,06 | 19913,0 | 0,120,01 | 35078,6 | 0,230,05

4 | 29482,9 | 0,180,06 | 10514,0 | 0,070,01 | 23156,5 | 0,150,04

Стаціонар 2 (гідроморфний грунт)

1 | 39934,2 | 1,170,03 | 29319,5 | 0,840,07 | 34622.7 | 1,010,07

2 | 35846,8 | 1,030,02 | 45234,9 | 1,300,12 | 40529,9 | 1,170,10

3 | 28327,5 | 0,810,06 | 20636,4 | 0,530,09 | 25823,4 | 0,720,07

4 | 26831,6 | 0,810,06 | 16126,8 | 0,430,04 | 23226,4 | 0,690,08

*1-вихід в трубку, 2-цвітіння, 3-плодоношення, 4- повне відмирання наземних пагонів

Ці відмінності можна пояснити меншими періодом затоплення цих угідь, кількістю опадів та більш посушливою погодою. Найвищими КП 137Cs в середньому за 2 роки спостерігались на угіддях стаціонару 2 - 1,170,10 кг/м2 у фазі цвітіння. На угіддях стаціонару 1 ці показники були в декілька разів меншими і найвищий становив 0,330,06 кг/м2 у фазі виходу в трубку.

КП 137Cs із грунту в рослини в залежності від циклу стравлювання суттєво не змінюється. В середньому за 2 роки на угіддях стаціонару 1 вірогідно (р0,05) найвища питома активність радіонукліду відзначається у 3-му циклі. Найвищим в цей період був і КП 137Cs з грунту в рослини (0,480,14 кг/м2). На угіддях стаціонару 2 абсолютні показники вмісту 137Cs в траві були нижчими ніж на стаціонарі 1. Більш високі КП 137Cs по всіх циклах стравлювання як по рокам, так і в середньому за 2 роки досліджень були на стаціонарі 2. Різниця складає від 3,6 до 2 разів (табл.2).

Таблиця 2. Питома активність 137Cs в траві та КП із грунту в рослини за циклами стравлювання , (Mm,n=10)

Цик

ли | 1997 рік | 1998 рік | Середнє за 2 роки-

137Cs , Бк/кг | КП

кг/м2- | 137Cs , Бк/кг | КП

кг/м2- | 137Cs , Бк/кг | КП

кг/м2

Стаціонар 1(автоморфний грунт)

1 | 49088,9 | 0,280,03 | 683219,2 | 0,380,13 | 587112,3 | 0,330,06

2 | 16938,6 | 0,110,03 | 928314,8 | 0,570,16 | 549195,5 | 0,340,12

3 | 892372,4 | 0,540,23 | 695329,5 | 0,420,17 | 794248,8 | 0,480,14

4 | 498148,8 | 0,300,08 | 851440,0 | 0,500,23 | 675238,4 | 0,400,18

Стаціонар 2 (гідроморфний грунт)

1 | 39934,2 | 1,170,03 | 29319,5 | 0,840,07 | 34622,7 | 1,010,07

2 | 35955,8 | 1,030,18 | 50521,1 | 1,360,11 | 43237,1 | 1,200,12

3 | 52289,6 | 1,490,27 | 25830,6 | 0,690,08 | 39065,9 | 1,090,19

4 | 37143,3 | 1,060,13 | 31217,3 | 0,850,09 | 34125,3 | 0,960,09

Активність 90Sr в пасовищній траві. Дані питомої активності 90Sr в траві та КП за циклами стравлювання свідчать, що на угіддях стаціонару 1 найменший вміст 90Sr в траві (3087,5 Бк/кг) спостерігався у 1-му циклі і був меншим порівняно з іншими циклами від 1,22 до 1,85 раз. КП самим низьким (10,270,26 кг/м2) був у 1-му циклі, а найбільшим у 4-му циклі - 18,971,78 кг/м2. У травостої стаціонару 2 одержані майже аналогічні показники. Ландшафтні умови суттєво не впливають на КП 90Sr за циклами стравлювання, але впливають на показники КП його порівняно з 137Cs. КП 90Sr були в 10 разів вищими порівняно з КП 137Cs для трави угідь стаціонару 2 і в 50 разів для угідь стаціонару 1.

Питома активність 137Cs в траві в залежності від висоти зрізу. Питома активність 137Cs в траві природного пасовища (стаціонар 3) перевищує аналогічні показники травостою культурного пасовища (стаціонар 4) при майже однаковій щільності забруднення грунтів в 2 рази. На природному пасовищі при скошуванні трави на висоті 12-15 см від поверхні землі вміст 137Cs в ній був на 28% менше порівняно з традиційною висотою скошування (5-7 см). Показано, що збільшення висоти зрізу знижує урожайність травостою на 37% для природного та на 48 % для культурного пасовища.

Внесок вторинного забруднення в концентрацію 137Cs в пасовищній траві залежить від інтенсивності використання та фази вегетації травостою (табл. 3).

Таблиця 3. Внесок вторинного забруднення в концентрацію 137Cs в пасовищній траві, % (Mm, n=5)

Варіант | Відбір зразків (кількість, місяць) | В серед-ньому

Травень | Червень | Липень | Серпень

1 | 1 | 30,39,49 | 2 | 53,32,93 | 3 | 51,97,55 | 4 | 47,81,27 | 45,85,31

2 | 1 | 55,33,02 | 2 | 63,45,54 | 3 | 59,83,03 | 56,23,86

3 | - | 1 | 39,87,41 | 2 | 31,81,43 | 35,84,42

4 | - | - | 1 | 12,90,95 | 12,90,95

5 | 1 | 30,39,49 | - | 2 | 65,13,08 | 3 | 49,81,71 | 48,44,76

6 | 1 | 55,33,02 | - | 2 | 22,70,77 | 39,01,89

Так, найменшим (12,90,95%) цей показник був при використанні травостою один раз у фазу повного відмирання наземних пагонів (варіант 4). Він в 3,55 рази достовірно менше (р0,001) порівняно з травою, яку скошували чотири рази (варіант 1), в 4,35 рази (р0,001) від травостою, що скошувався тричі (варіант 2). На підставі одержаних даних можна констатувати, що чим частіше використовується травостій на початкових стадіях вегетації, тим більшим є внесок грунтових частинок та пилу в загальну забрудненість трави.

3.2. Вивчення особливостей міграції 137Cs з грунту в корми та продукцію тваринництва

Продуктивність, ботанічний та хімічний склад і поживність трави за фазами вегетації і циклами стравлювання. Угіддя стаціонару 1 на автоморфних грунтах були більш високопродуктивними у всі фази вегетації, порівняно до стаціонару 2 на гідроморфних грунтах. Різниця по фазам вегетації складала 1,5-2 рази (табл. 4).

В залежності від циклу стравлювання продуктивність і ботанічний склад травостоїв відрізнялись, як по рокам в межах типу угіддя, так і між собою.

Кількість сирого і перетравного протеїну від початку до кінця пасовищного періоду зменшується в 1,6 - 1,8 рази, цукру - в 1,8 рази, БЕР - в 1,1 рази, підвищується вміст сирої клітковини в 1,5 рази. Зміни вмісту інших поживних речовин і елементів живлення несуттєві.

В кожному циклі стравлювання потреби корів не задовольняються за 4-7 показниками з 14 досліджуваних. При цьому тільки на 17-25% задовільняються потреби в крохмалі, на 27-64% в ЛПВ і 45-60% в фосфорі у всіх циклах стравлювання. Не відповідає нормативам у всіх циклах співвідношення цукру і крохмалю, ЛПВ і перетравного протеїну, кальцію і фосфору, БЕР та сирої клітковини. В 3-му циклі не витримується цукро-протеїнове, а в 3-му та 4-му - співвідношення калію до кальцію і магнію, в 4-му - енергії і перетравного протеїну.

Таблиця 4. Урожайність та ботанічний склад травостоїв різнотипових угідь в середньому за 2 роки

Показники | Стаціонар 1

(автоморфний грунт) | Стаціонар 2

(гідроморний грунт)

Урожайність, ц/га | Злако

ві,% | Бобо

ві,% | Різно

травя,

% | Урожайність,

ц/га | Злакові,% | Бобо

ві,% | Різно

травя,

%

Цикли стравлювання

1 | 101 | 26 | 25 | 49 | 48,5 | 76,5 | 8 | 15,5

2 | 67,5 | 29 | 25 | 46 | 32 | 68 | 14 | 23

3 | 62,5 | 31 | 23,5 | 45,5 | 32,5 | 58 | 17,5 | 24,5

4 | 48 | 13,5 | 44,5 | 42 | 23 | 70 | 9 | 21

Фази вегетації злаків

1* | 101 | 26 | 25 | 49 | 48,5 | 76,5 | 8 | 15,5

2 | 127,5 | 46 | 10 | 44 | 83 | 75,5 | 8 | 16,5

3 | 139 | 42 | 25,5 | 32,5 | 95,5 | 68 | 17 | 15

4 | 113,5 | 49 | 25 | 26 | 96 | 91 | 5 | 4

1-вихід в трубку; 2-цвітіння; 3- плодоношення; 4-повне відмирання наземних пагонів

Умови годівлі корів приватного сектору. Раціони корів у літній період за поживністю задовільняються пасовищною травою на 81-91% та незначною кількістю концентрованих кормів. У всіх дослідах за рахунок пасовищної трави надходження 137Cs в організм корів складало від 91 до 98%.

Динаміка 137Cs в молоці та КП в трофічному ланцюгу раціон-молоко. Спостерігаються коливання значень КП від початку до кінця пасовищного періоду - максимум в 1-му циклі, потім зниження в 2-му та 3-му та збільшення в 4-му циклі стравлювання. В 1-му досліді у всіх циклах максимальні значення питомої активності перевищували ДР-97, хоч середні показники (594,7–847,6 Бк/кг) відповідали нормативам. КП (1,23-2,32 кг/м2) були вище загальноприйнятих. У 2-му досліді максимальні і мінімальні значення вмісту 137Cs були низькими, а КП були 0,8-1,6 кг/м2. У 3-му досліді також показники були в межах ДР-97 за всіма циклами. КП максимальний - 1,19 кг/м2 у 1-му циклі і 0,18 - 0,30 кг/м2 у інших. У 4-му досліді максимальні показники перевищували ДР-97 у 1-му циклі (141 Бк/кг), 3-му (203 Бк/кг), 4-му (103 Бк/кг), хоча середні значення відповідали ДР-97. КП були в межах 0,91- 1,57 кг/м2.

КП 137Cs в трофічних ланцюгах грунт-трава, грунт-молоко. Встановлено, що КП 137Cs залежить від типу угідь, циклу стравлювання травостоїв, погодних умов та інших факторів. (табл. 5). Дані показники характеризуються значною мінливістю - до 10 раз, як між угіддями, так і по роках в межах одного угіддя. Це пояснюється головним чином видовим складом травостоїв та їх зміною протягом пасовищного періоду.

Вивчення особливостей засвоєння 137Cs з кормів в фізіологічних дослідах. Встановлено, що перетравність сухої речовини трави залежить від типу угідь, циклу стравлювання трави і експозиції корму в рубці. Так, на обох типах угідь при експозиції корму в рубці 3, 6, 9, 12, 24 години чітко видно, що в 2-му і 3-му циклах абсолютні показники перетравності сухої речовини знижуються порівняно до 1-го циклу, а в 4-му знову зростають. В середньому за 24 години трава стаціонару 1 в рубці перетравлюється на 93% у 1-му циклі, 95% у 2-му, 81% у 3-му і 90% у 4-му циклі стравлювання.

Найвища інтенсивність розщеплення сухої речовини трави обох типів угідь у всіх циклах відмічається в перші і другі 3 години (через 6 годин) перебування корму в рубці, а потім поступово знижується.

Встановлено, що вивільнення 137Cs з трави природних угідь залежить від типу угідь, циклу стравлювання і експозиції корму в рубці (табл. 6). Порівняння абсолютних показників вивільнення 137Cs з трави обох стаціонарів за циклами стравлювання показує, що в 2-му і 3-му циклах вони нижчі, ніж у 1-му, а в 4-му він зростає. Найнижчі показники вивільнення 137Cs з трави спостерігаються в 3-му циклі. Найінтенсивніша швидкість вивільнення 137Cs в перші 3 години перебування корму в рубці. Через 6 годин вона зменшується, а всього за цей проміжок часу в рубці вивільняється максимально - 78,2% з травостою стаціонару 1 і 70,6% - з травостою стаціонару 2.

Наші дані не відрізняються від отриманих раніше в дослідах Славова В.П. та інших, 1991,1996,1997 та Романчук Л.Д., 1996.

Встановлена кореляційна залежність між швидкістю розщеплення сухої речовини і вивільненням 137Cs (рис 1). Рівняння залежності має лінійний характер, при r=0,73

Таблиця 5. КП 137Cs в трофічних ланцюгах грунт- трава, грунт-молоко за циклами стравлювання

Цикли | Питома активність 137Cs | КП, кг/м2

В грунті,

кБк/м2 | В траві, Бк/кг | В молоці, Бк/кг | Грунт-трава | Грунт-молоко

Дослід 1. Стаціонар 3, 1995 рік

1 | 33633 | 32631 | 847.6 | 0,970,08 | 0,250,02

2 | 36234 | 45043 | 796.4 | 1,240,09 | 0,220,02

3 | 37636 | 30029 | 594.7 | 0,800,07 | 0,160,02

4 | 34833 | 45344 | 675.9 | 1,300,11 | 0,190,01

Дослід 2. Стаціонар 2, 1996 рік

1 | 1831 | 18713,4 | 171,9 | 1,020,07 | 0,090,01

2 | 20123 | 10510,9 | 93,2 | 0,530,11 | 0,050,01

3 | 23838 | 1270,25 | 175,7 | 0,560,09 | 0,070,01

Дослід 3. Стаціонар 2, 1997 рік

1 | 3488 | 39930 | 6117 | 1,170,09 | 0,180,02

2 | 35410 | 35935 | 141 | 1,030,12 | 0,040,003

3 | 36616 | 40132 | 81 | 1,140,09 | 0,020,001

4 | 35110 | 33720 | 103 | 0,960,06 | 0,030,004

Дослід 4. Стаціонар 1, 1997 рік

1 | 170658 | 49078 | 6128 | 0,280,03 | 0,040,004

2 | 171667 | 24140 | 5910 | 0,150,02 | 0,030,004

3 | 171667 | 610101 | 8645 | 0,360,05 | 0,050,006

4 | 169489 | 52885 | 4620 | 0,320,05 | 0,030,002

Таблиця 6. Динаміка вивільнення 137Cs з корму (% від загального вмісту) та швидкості вивільнення 137Cs в рубці (% за годину) в залежності від типу угідь і циклу стравлювання

Експо

зиція в рубці, год | Цикли стравлювання

1 | 2 | 3 | 4

вивіль

нення | швид

кість | вивіль

нення | швид

кість | вивіль

нення | швид

кість | вивіль

нення | швид

кість

Стаціонар 1

3 | 48,32,4 | 16,0 | 50,62,6 | 16,8 | 26,91,9 | 8,97 | 53,31,4 | 17,7

6 | 70,51,3 | 7,40 | 78,21,3 | 9,20 | 50,31,6 | 7,80 | 77,61,8 | 8,10

9 | 78,51,9 | 2,60 | 82,91,4 | 1,56 | 77,71,1 | 9,13 | 84,10,8 | 2,16

12 | 82,11,6 | 1,20 | 86,71,0 | 1,26 | 82,21,3 | 1,50 | 94,01,3 | 3,30

24 | 93,31,1 | 0,93 | 90,71,2 | 0,33 | 84,40,9 | 0,18 | 96,20,9 | 0,16

Стаціонар 2

3 | 62,01,1 | 20,6 | 64,31,1 | 21,4 | 40,41,5 | 13,4 | 45,51,5 | 15,1

6 | 68,41,1 | 2,13 | 70,60,9 | 2,10 | 56,61,5 | 5,40 | 64,31,6 | 6,27

9 | 78,21,1 | 3,26 | 78,81,5 | 2,73 | 64,31,3 | 2,56 | 74,21,9 | 2,97

12 | 84,61,2 | 2,13 | 90,13,3 | 3,77 | 73,21,5 | 2,96 | 78,41,2 | 1,73

24 | 93,31,1 | 0,74 | 90,41,2 | 0,03 | 78,51,3 | 0,44 | 84,01,9 | 0,47

Таким чином, швидкість вивільнення 137Cs з пасовищної трави в рубці великої рогатої худоби залежить, в першу чергу від швидкості перетравності сухої речовини. Ця закономірність може використовуватись для прогнозування біодоступності різних травостоїв при організації пасовищного господарства.

Рис.1. Залежність між швидкістю вивільнення 137Cs та розщепленням сухої речовини в рубці бичків

3.3. Оцінка внеску природних угідь у формування потоків 137Cs та обгрунтування проекту їх використання

Встановлено, що рівень забруднення продукції в колективному господарстві в 2-3 рази нижче, ніж в індивідуальному секторі. Порівняння потоків 137Cs в цих обєктах показує, що при однаковій щільності забруднення грунту по 137Cs найбільший внесок в активність кормового фонду вносять природні сіножаті та пасовища, які на 81% обумовлюють активність раціону худоби власників індивідуального сектору і на 55% - колективного сільгосппідприємства.

Встановлено, що впровадження контрзаходів дозволить поліпшити урожайність культур, знизити в 2,5 рази радіоактивне забруднення одиниці урожаю. Витрати на впровадження контрзаходів окуплюються в колективному господарстві за 4,5 роки, а в індивідуальному секторі за 5,7. Впровадження даного проекту сприяє покращанню умов праці, підвищенню зайнятості населення, зменшенню соціальної напруги і зростанню рівня життя.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено, що через 11 років після аварії на ЧАЕС на в 5-ти см шарі автотрофних, суходільних, нормального зволоження грунтах знаходиться до 97 % від загального запасу 137Cs, з них біля 56 % в 2-х см шарі. Вміст 137Cs в 5-ти см шарі гідроморфних грунтів значно менший, і на цих грунтах більше 90% знаходиться в шарі