Особенности накопления 137CS в почвенно-растительном покрове прирусловой поймы р. Сож в окрестностях н. п. Шерстин Ветковского района

Особенности накопления ¹³⁷CS в почвенно-растительном покрове прирусловой поймы р. Сож в окрестностях н.п. Шерстин Ветковского района

кормопроизводство радиоцезий травостой почва Центральную часть территории Полесья занимает долина р. Припяти. Преобладающими почвами здесь являются разновидности аллювиальных (пойменных) дерновых заболоченных и аллювиальных (пойменных) торфяно-болотных типов: аллювиальные дерново-глеевые, аллювиальные дерново-глееватые, дерново-болотные, аллювиальные торфяно-болотные низинные. На этих почвах формируются пойменные луга, которые в регионе занимают 11,5% сельскохозяйственных угодий и используется в основном под естественные и улучшенные сенокосы и пастбища.

Главный недостаток этих лугов — их краткосрочное весеннее затопление, которое способствует увеличению в структуре травостоя малоценных в кормовом отношении видов трав, отличающихся высокими переходами радионуклидов. С другой стороны, почвы пойменных лугов характеризуются оптимальными агрохимическими показателями: содержанием гумуса 3−5% (гуматный тип гумуса преобладает над фульватным); обменная кислотность рН_(KCL) — 5,5−6,5; емкость поглощения — 8,3−20,5 мг-экв на 100 г почвы; содержание подвижного К₂0 и Р₂О₅ — 100−180 мг/кг почвы; степень насыщенности основаниями — 90−95%.

Приведенные данные свидетельствуют о высоком потенциальном плодородии почв этого типа, что свидетельствует о возможности и необходимости разработки комплекса защитных мероприятий, обеспечивающих увеличение, как продуктивности, так и снижения поступления радионуклидов в травостой пойменных лугов.

Целью работы является изучение особенностей накопления ¹³⁷Cs в почвенно-растительном покрове прирусловой поймы р. Сож.

Задачи:

1) определение продуктивности травостоя;

2) определение видового состава;

3) работа с картографическими материалами;

4) определение содержания ¹³⁷Cs в травостое и почве;

5) определение качества травяных кормов.

Практическое значение работы заключается в том, что данные, полученные в ходе исследований, могут быть использованы для уменьшения содержания ¹³⁷Cs в почве и травостое пойменного луга, а также уменьшения плотности загрязнения пойменного луга для получения нормативно чистой продукции, несомненный интерес результаты исследований могут вызывать у научных работников, изучающих данный вопрос.

1. Обзор литературы

1.1 Почвенно-географическое районирование Гомельской области

По почвенно-географическому районированию Гомельская область входит в Центральную (Белорусскую) провинцию, Восточный округ, Рогачевско-Славгородско-Климовичский район дерново-подзолистых почв, развивающихся на водноледниковых и моренных супесях, Кировско-Гомельско-Хотимский район дерново-подзолистых и дерново-подзолистых заболоченных суглинистых почв, развивающихся на водноледниковых пеcчанисто-пылеватых лессовидных суглинках, а также в Южную (Полесскую) провинцию, Юго-восточный округ, Любанско-Светлогорско-Калинковичско-Ельский район дерново-подзолистых заболоченных песчаных, супесчаных и торфяно-болотных почв низинного типа и Мозырьско-Хойнинско-Брагинский район дерново-подзолистых почв, развивающихся на лессовидных суглинках (местами лёссах).

1.2 Общее строение пойменных ландшафтов

Часть территории речной долины, периодически заливаемая полыми водами рек, называется поймой. Наиболее обширные поймы расположены в долинах Днепра, Припяти, Сожа, Березины, Немана и их притоков. Значительно меньшие они у Западной Двины и ее притоков.

Главная особенность почвообразования в поймах рек — развитие поемных и аллювиальных процессов. Под поемными процессами понимают затопление той или иной территории поймы полыми водами. Они оказывают разностороннее влияние на почвообразование. Это ежегодное природное орошение — важный дополнительный к атмосферному и грунтовому источнику увлажнения почв. Поёмность способствует поднятию грунтовых вод, смягчает климат, влияет на направление и интенсивность микробиологических процессов в почве, а также на характер природной растительности и ее продуктивность, на солевой режим почв и почвенно-грунтовых вод. Поемные процессы оказывают исключительное влияние на направление и особенности сельскохозяйственного использования пойменных земель.

Под аллювиальными процессами следует понимать принос паводковыми водами взмученного материала, размывание поймы и переотложение на ее поверхности взвешенных в воде частиц в виде слоя наилка, или аллювия. На характер аллювиального процесса, прежде всего, оказывает влияние положение отдельных частей поймы по отношению к руслу реки.

Территория поймы в зависимости от удаленности ее от русла делится на три области (по В.Р. Вильямсу): прирусловую, центральную и притеррасную (рисунок 1).

Рисунок 1 — Схема строения поймы Они различаются по составу аллювиальных отложений, рельефу, гидрологическим условиям и, как следствие, по растительности и почвенному покрову.

Гранулометрический состав аллювия связан со скоростью движения полых вод в пойме: чем больше скорость течения, тем крупнее размер оседающих частиц; по мере замедления скорости выпадают все более мелкие частицы. Скорость потока падает от русла вглубь поймы. В связи с этим большое влияние на характер аллювия оказывает удаленность той или иной части поймы от русла реки. При переходе из русла в пойму резко уменьшается скорость течения воды, что вызывает оседание в прирусловой части поймы большого количества взвешенных частиц, прежде всего песчаных.

В области центральной и притеррасной пойм, где скорость полых вод медленнее и длительность затопления больше, откладывается аллювий, состоящий преимущественно из пылеватых и илистых частиц. Эта закономерность в отложении аллювия определяет и особенности гранулометрического состава почв отдельных областей поймы. По мере удаления от русла меняется гранулометрический состав аллювиальных почв, в них увеличивается содержание пыли и ила и уменьшается количество песчаных частиц.

Поскольку русло реки постепенно мигрирует, скорость полых вод в пойме на одних и тех же участках изменяется. Кроме того, скорость потока и длительность затопления на одних и тех же участках поймы может зависеть от особенностей весеннего паводка. Следовательно, изменяется и гранулометрический состав аллювия: суглинистые отложения сменяются песчаными и наоборот. Поэтому для аллювиальных наносов характерна слоистость, т. е. неоднородность гранулометрического состава.

На гранулометрический и химический состав, а также на количество отлагаемого аллювия влияют состав почв и пород водосборной территории, климатические особенности, облесенность и распаханность бассейна. Так, при сложении водосборного бассейна песчаными почвами и породами в пойме откладываются преимущественно песчаные наносы; при господстве суглинистых почв, развитых на карбонатных породах, преобладают суглинистые и глинистые отложения, обогащенные карбонатами. На территориях с необлесенными бассейнами происходит быстрое таяние снега, бурный паводок, что способствует отложению в пойме аллювия с большим количеством песка и крупно пылеватых частиц. Если бассейны сильно облесены, то паводок более спокоен и растянут во времени, и в этом случае в пойме откладывается аллювий, в котором преобладают пылеватые и илистые частицы.

На гранулометрический состав аллювия оказывает влияние также рельеф поймы. Повышенные элементы рельефа («гривы») сложены более легкими осадками, а понижения — более тяжелыми.

Прирусловая пойма имеет обычно волнистый рельеф с резко выраженными песчаными валами и высокими гривами. По мере перехода к центральной пойме рельеф становится более спокойным. В центральной пойме на общем фоне равнинного рельефа хорошо различаются приподнятые участки — «гривы» и пониженные — «лога», то вытянутые в виде спокойных лощин, то представляющие замкнутые западины.

Характерная черта ландшафта центральной поймы — старицы рек, вытянутые вдоль русла озера, заросшие по берегам кустами ивы, а иногда и окруженные крупными деревьями.

Притеррасная пойма представляет собой пониженную по отношению к центральной пойме территорию, большей частью заболоченную.

Растительность пойм чрезвычайно разнообразна. Здесь господствуют луговые разнотравные — злаковые группировки. Наиболее богатый и ценный травостой на центральной пойме. В травостое здесь преобладают кострец безостый, тимофеевка луговая, лисохвост луговой, овсяница луговая, пырей ползучий, мятлик луговой, чина луговая, клевера, вики, герань луговая, конский щавель, лютики, синюха и другие травы. При этом в зависимости от условий местообитания в центральной пойме хорошо выделяются отдельные ассоциации: заросли канареечника и бекмании, участки, занятые пыреем, лисохвостом и т. п. На повышенных элементах рельефа центральной поймы (гривы) травостой беднее.

Прирусловая пойма характеризуется довольно неоднородным и более бедным травостоем. Здесь выделяются луга трех уровней (по В.Р. Вильямсу) — высокого, среднего и низкого. Луга высокого уровня занимают высокие части грив и наименее продуктивны. Широкие лога заняты лугами низкого уровня. В логах создаются хорошие условия увлажнения и пищевого режима и развиваются пырей, кострец безостый, мятлик луговой, клевер, лядвенец и обильное разнотравье.

На склонах трав расположены луга среднего уровня, состав травостоя которых и продуктивность улучшаются по мере приближения к логам.

Сильно заболоченные участки в центральной и притеррасной пойме заняты щучкой, осоками, канареечником, мхами и другой болотной растительностью.

В пойме произрастают и древесные растения, состав которых определяется природными особенностями зоны. В таежно-лесной зоне в поймах преобладают ель, пихта, береза, осина, ива; в лесостепной и степной — дуб, вяз, клен, ива, тополь, осокорь. В притеррасной пойме таежно-лесной и лесостепной зон часто развиты черноольшаники. В поймах рек полупустынных и пустынных зон встречаются тугайные (приречные) травянистые леса, состоящие из тополя, шелковицы, ивы, лоха, саксаула, тамарикса и других пород.

В зависимости от местных условий отдельные области поймы могут быть слабо выражены или отсутствовать. Например, в долинах горных рек с быстрым течением поймы представлены преимущественно прирусловой областью; в мелких маловодных степных реках с медленным течением более развита притеррасная пойма.

Основы учения о почвообразовании в поймах разработаны В. Р. Вильямсом. Дальнейшее изучение особенностей почвенного покрова в поймах связано с работами С. С. Соболева, В. И. Шрага, Е. В. Шанцера, И. И. Плюснина, Г. В. Добровольского, В. В. Егорова и др.

Поймы являются областью регулярной аккумуляции различных элементов, которые систематически приносятся с водоразделов и склонов водосбора в виде аллювиальных отложений, а также в составе растворенных веществ с грунтовыми и паводковыми водами.

Аллювиальные отложения служат своего рода систематическим естественным удобрением пойменных почв. Чем плодороднее наилок, тем роскошнее развивается природная растительность в пойме. Поскольку основу естественной растительности в пойме представляют луговые травы, то ведущим природным почвообразовательным процессом является дерновый.

Степень выраженности дернового процесса определяется характером аллювиальных отложений, прежде всего их гранулометрическим и химическим составом, в частности богатством элементами питания. Кроме того, на развитие дернового процесса оказывают влияние особенности водного режима в разных частях поймы, а также зональные условия почвообразования и степень проявления других процессов (глеевого, солончакового и др.) при их сочетании с дерновым.

В связи с отмеченными особенностями почвообразования в поймах выделяют три группы аллювиальных почв: дерновые, луговые и болотные.

Общая характеристика пойменных угодий р. Сож

Природные луга в пойме р. Сож пригорода г. Гомеля являются наиболее ценными естественными кормовыми угодьями, растительность которых используется для заготовки сена, сенажа, травяной муки, а также для выпаса сельскохозяйственных животных. Кроме того, луговая растительность является источником лекарственных, эфиромасличных, пищевых, медоносных и декоративных растений. Луга, особенно в условиях пригорода, имеют эстетическое и рекреационное значение, представляют прекрасное место отдыха для человека.

Пойменные луга р. Сож пригорода г. Гомеля довольно разнообразны по флористическому составу, приурочены к различным зонам и высотным уровням, гидрологическим и почвенно-грунтовым условиям, растительному покрову, отличаются мелкоконтурностью. Все это затрудняет их рациональное использование как сенокосов и пастбищ. Однако практика сельскохозяйственного производства требует выделения хозяйственных типов лугов с более-менее однородными почвами, условиями увлажнения и растительным покровом, сходной продуктивностью, хозяйственной ценностью, одинаковым использованием и улучшением.

Согласно геоморфологическому районированию, объект исследований входит в физико-географическую область низины Полесья, геоморфологический район Гомельское Полесье.

Рельеф представляет собой сочетание водноледниковой аллювиальной равнины с участием остаточных озерных котловин. По М. М. Цапенко, изучаемые луговые экосистемы относятся к шестому району — песчаных равнин второй и первой надпойменной террас крупных рек и современных пойм.

По почвенно-географическому районированию, объект исследований входит в Южную (Полесскую) провинцию, Юго-Восточный округ, Любанско-Светлогорско-Калинковичско-Ельский район, Любанско-Светлогорско-Калинковичский подрайон дерново-подзолистых заболоченных песчаных, супесчаных и торфяно-болотных почв низинного типа.

Изучаемый объект входит в Полесский (Южный) флористический район, левобережный восточный подрайон. Это самый богатый по видовому составу район Беларуси.

По данным И. Д. Юркевича и В. С. Гельтмана, объект исследований относится к южной подзоне широколиственно-сосновых лесов, Полесско-Приднепровскому геоботаническому округу и Гомельско-Приднепровскому геоботаническому району. Полесско-Приднепровский геоботанический округ занимает первое место в Беларуси по распространению пойменных лугов.

Пойма реки Сож в районе исследований по классификации Р. А. Еленевского относится к типу равнинно-гривистых развитых пойм. По классификации Б. М. Миркина её следует отнести к типу сегментно-гривистых, подтипу развитых пойм.

По длительности затопления паводковыми водами пойма реки Сож пригорода г. Гомеля относится к средне затопляемым.

Растительный покров поймы довольно разнообразен. Произрастание той или иной ассоциации зависит от характера рельефа, типа почвы, условий увлажнения и т. д. Поэтому для различных частей поймы характерны различные виды растительных ассоциаций.

Центральная пойма выделяется большим разнообразием растительных ассоциаций. Повышения центральной поймы заняты долгопойменными заливными лугами. Здесь выделяются разнотравно-злаково-бобовая и разнотравно-бобово-злаковая ассоциации. Понижения центральной поймы в большинстве своём заболочены. Характеризуются распространением торфяных почв. Основной тип растительности здесь разнотравно-осоковая ассоциация.

Притеррасная пойма характеризуется пониженным рельефом и заболоченностью. Выделяется разнотравно-хвощёво-осоковая ассоциация и кустарник ивняково-ольховый.

Основные типы почв поймы р. Сож

Почва на отмели прирусловой поймы аллювиально-дерновая, слаборазвитая, мелкозернисто-связнопесчаная, кислая, бедная гумусом.

Почва на повышенной равнине центральной поймы аллювиально-дерновая, пылевато-песчанисто-связносупесчаная, средне богатая гумусом, кислая.

Почва на плоской равнине центральной поймы аллювиально-луговая, пылевато-песчанисто-легкосуглинистая, достаточно богатая гумусом, среднекислая.

Почва на пониженной равнине центральной поймы аллювиально-луговая, глееватая, пылевато-песчанисто-легкосуглинистая, средне богатая гумусом, среднекислая.

Почва на понижении центральной поймы аллювиально-луговая, глееватая, пылевато-песчанисто-среднесуглинистая. Она достаточно богата гумусом, среднекислая.

Почва на низине притеррасной поймы аллювиально-болотная, дерново-глеево-пылевато-песчанисто-среднесуглинистая, богатая гумусом, сильнокислая.

Аллювиальные дерновые почвы формируются на возвышенных элементах рельефа поймы, при глубоком залегании грунтовых вод и преимущественно на аллювии легкого механического состава, часто слоистом. Они расположены главным образом в прирусловой части поймы, а также по гривам центральной поймы.

Почвообразовательный процесс развивается без влияния грунтовых вод, в условиях господства окислительной обстановки, на бедном, чаще всего песчаном или супесчаном аллювии. Поэтому гумусовый профиль в таких почвах обычно маломощен и слабо выражен, с невысоким содержанием гумуса и азота.

Содержание зольных элементов питания может сильно колебаться в зависимости от минералогического состава аллювиальных отложений.

Аллювиальные луговые почвы развиваются при относительно неглубоком залегании грунтовых вод (1-2 м), капиллярная кайма которых находится в пределах почвенного профиля. Формируются преимущественно на суглинистом и глинистом аллювии в центральной пойме, а также по понижениям прирусловой поймы.

Богатый элементами питания, основаниями и органическим веществом аллювий, а также хорошие условия увлажнения за счет питания грунтовыми водами создают благоприятную обстановку для произрастания луговой растительности и развития дернового процесса. Поэтому луговые почвы обычно имеют хорошо выраженный гумусовый профиль с отчетливой зернистой или комковато-зернистой структурой, вследствие чего их в литературе часто называют зернистые почвы поймы.

Обычно капиллярная кайма грунтовых вод в аллювиальных луговых почвах достигает почвенных горизонтов. Это обусловливает развитие оглеения в нижней части их профиля, а также процессов гидрогенной аккумуляции соединений железа, карбонатов, а в почвах пойм южных рек - и водорастворимых солей.

Луговые почвы богаты гумусом, имеют значительную мощность гумусового слоя, обладают большим потенциальным запасом элементов питания, высокой емкостью поглощения. Реакция их колеблется в широких пределах (рН от 4 до 6 и выше), что связано с составом аллювия и зональными особенностями почвообразования в поймах.

В понижениях прирусловой поймы, на островах и косах под травянистой растительностью формируются слаборазвитые луговые почвы, близкие по морфологическим признакам и физико-химическим свойствам к слоистым примитивным дерновым почвам, отличаясь от них высоким обводнением и оглеением.

Аллювиальные болотные почвы формируются в условиях длительного паводкового и устойчиво атмосферно-грунтового увлажнения. Для них характерно накопление органических веществ в виде торфа или иловато-перегнойной массы, а также развитие интенсивного оглеения и гидрогенной аккумуляции веществ. Болотные почвы приурочены к территории притеррасной поймы, а также к участкам центральной поймы с близким залеганием грунтовых вод и длительным застоем паводковых вод (блюдцеобразным западинам, лиманам, периферии пойменных озер и стариц).

В зависимости от масштабов аккумуляции органического вещества и степени его разложения среди аллювиальных болотных почв выделяют лугово-болотные, иловато-перегнойно-глеевые и иловато-торфяные.

Лугово-болотные почвы характеризуются наличием одернованного гумусового оглеенного горизонта, сменяющегося гумусированным оглеенным горизонтом,переходящим ниже в минеральные глеевые горизонты.

Эти почвы являются переходными между луговыми и иловато-торфяными, а также иловато-перегнойно-глеевыми почвами.

Профиль иловато-перегнойно-глеевых почв характеризуется сильной оглеенностью и обводненностью. В нем неясно различаются верхний перегнойный горизонт с глеевыми и ярко-ржавыми пятнами и нижележащий грязновато-сизый глеевый горизонт.

Иловато-торфяные почвы образуются преимущественно в притеррасной пойме. Имеют четко выраженный торфяной горизонт различной мощности, сменяемый минеральным глеевым. Притеррасная пойма является областью повышенной аккумуляции веществ за счет выклинивающихся почвенно-грунтовых вод, а также приноса веществ с поверхностными водами со склонов. Поэтому почвы здесь обогащены скоплениями железа, вивианита, извести. Торф притеррасных болот богат азотом, фосфором, кальцием, магнием.

В профиле иловато-болотных почв могут выделяться слои разной степени заиления и встречаться погребенные почвы.

На незатопляемых или редко затопляемых полыми водами участках поймы (высокая пойма) развиваются почвы зонального типа, например, дерново-подзолистые в поймах таежно-лесной зоны, серые лесные почвы и черноземы в лесостепной и черноземной зонах и т. п.

Почвенный покров пойм характеризуется разновозрастностью и динамичностью. Здесь можно встретить почвы, начиная от свежих аллювиальных наносов и примитивных слоистых до хорошо развитых с признаками и свойствами зональных почв. Именно такой постепенный ряд в развитии почв пойм характеризует их эволюцию.

Особенности радиоактивного загрязнения речных долин

Наибольшему радиоактивному загрязнению подверглись реки бассейна Днепра, Сожи, Припяти, в меньшей степени — Немана и Западной Двины.

В доаварийный период концентрация стронция — 90 и цезия — 137 в воде реки Припять составляли соответственно 0,0033−0,0185 и 0,0066 Бк/л. В первые дни после аварии (период первичного аэрозольного загрязнения) суммарная бета-активность воды в р. Припять в районе ЧАЭС превышала ЗООО Бк/л и только к концу мая 1986 года снизилась до 150−200 Бк/л. Максимальные концентрации плутония — 239 в воде р. Припять составили 0,37 Бк/л.

В настоящее время более высокое содержание стронция — 90 (от 1,59 до 2,70 Бк/л) наблюдается в водах рек Брагинка, Желонь, Ротовка, Несвичь, дренирующих территории с высокой плотностью радиоактивного загрязнения, а также в старицах р. Припять на территории зоны отселения. За период 1989;1994 гг. среднегодовые концентрации цезия — 137 также уменьшились, его максимальные активности составляют (0,6−2,45 Бк/л).

В миграции цезия — 137 в составе речного стока исключительно большую роль играет его перенос на твердых взвесях (от 10 до 35−40% общей переносимой активности). Во время паводков происходит увеличение удельной активности воды. Например, в р. Брагинке возле г. п. Брагин она возросла в 1983 году с 0,26 Бк/л до 0,33 Бк/л по цезию — 137 и с 0,09 Бк/л до 0,17 Бк/л по стронцию — 90. Синхронно возрастает и доля активности, связанная с твердыми взвесями.

В отличие от цезия — 137 большая часть стронция — 90 (50−90%) мигрирует в растворенном состоянии.

Способность речных вод к самоочищению объясняется постоянной сменой масс воды, выпадением взвешенных радиоактивных частиц на дно водоемов и, частично, процессами сорбции находящихся в растворенном состоянии радионуклидов мелкодисперсными взвешенными и донными минералами, а также органическими веществами. Во время половодий происходит обратный процесс: перевод высокоактивных донных осадков во взвешенное состояние, что приводит к многократному возрастанию радиоактивности речных вод.

По степени радиоактивного загрязнения компоненты водных экосистем располагаются в следующем порядке: донные отложения> гидробионты> вода.

Если для воды и, в меньшей степени, взвесей характерно со временем уменьшение содержания цезия — 137 и стронция — 90, то в донных отложениях в водной растительности имеют место их концентрации.

Основной вынос цезия — 137 в Днепр происходит с Белорусско-Брянского цезиевого пятна водами р. Сож, причем за период 1987;1994 гг. объем выноса уменьшился в 20 раз. Аналогичные изменения отмечены в отношении других рек, что указывает на несущественный вклад этого процесса в перенос радионуклидов.

Основные факторы, влияющие на продуктивность травостоя и видовое разнообразие

Рациональное использование, внесение минеральных удобрений, орошение способствуют увеличению продуктивности и качеству травостоев, сохранению пойменных лугов.

Продуктивность пойменных лугов зависит от условий увлажнения и особенностей использования. Наиболее продуктивны луга центральной поймы, где урожай сена достигает 30-40 ц/га и болеех.

Урожайность естественных травостоев зависит от состояния почв, слагающих поймы, их влагообеспеченности и, как правило, отличается существенным варьированием и пестротой.

Пойменные луга характеризуются максимальной продуктивностью среди природных кормовых угодий и могут при продолжительности весеннего затопления до 35-40 суток обеспечить без удобрений получение до 2,5 тонн с гектара сена удовлетворительного качества.

Продуктивность растительного покрова пойменных лугов зависит, прежде всего, от уровня почвенного плодородия.

Потенциальное плодородие пойменных почв изменяется от прирусловой части поймы к центральной и притеррасной; в этом направлении в почвах увеличивается общий запас органического вещества и содержание общего азота, растет сумма обменных оснований.

В пойме продуктивность особенно сильно зависит от гидрологического режима и почвенно-грунтовых условий.

На территории Белоруссии в поймах крупных, средних и малых рек, по низинам и суходолам, внепойменных пространств сосредоточены значительные площади луговых угодий. Высокоурожайные луга представлены лишь отдельными массивами, чаще всего в поймах рек и в общей сумме площадей естественных кормовых угодий составляют относительно небольшой удельный вес. Большая же часть лугов (свыше 80%) из-за бесхозяйственного к ним отношения характеризуются низкой продуктивностью, невысоким качеством травостоев и неудовлетворительным культурно-техническим состоянием, что свидетельствует о постепенной, в ряде случаев, деградации естественных лугов.

1.3 Оценка радиоэкологической ситуации на территории Ветковского района

Населённый пункт Шерстин Ветковского района относится к зоне с правом на отселение (рисунок 2).

Рисунок 2 — Радиоэкологическая ситуация Ветковского района Территория с плотностью загрязнения почв цезием — 137 от 5 до 15 Ки/кв. км либо стронцием — 90 от 0,5 до 2 Ки/кв. км или плутонием — 238, 239, 240 от 0,02 до 0,05 Ки/кв. км, на которых среднегодовая эффективная доза облучения населения может превысить (над естественным и техногенным фоном) 1 мів в год.

Начиная с 1986 года в районе, аналогично остальным регионам области, отмечается падение рождаемости (рисунок 3), и только последние пять лет имеется тенденция повышения рождаемости.

Рисунок 3 — Рождаемость населения Гомельской области и Ветковского района, случаев на 1000 чел.

Рисунок 4 — Смертность населения Гомельской области и Ветковского района, случаев на 1000 чел.

В Ветковском районе отмечается более высокий уровень общей смертности по сравнению со среднеобластным (рисунок 4). Это может объясняться, прежде всего, менее благоприятной возрастной структурой населения (значительная доля людей пожилого возраста). Среди сельского населения всей Беларуси, где уровень смертности уже многие годы в несколько раз выше, чем среди городского, в 2011 году этот показатель составил 24,2 человек на 1000 населения против 11,0 в городских поселениях.

Положительная тенденция в увеличении показателя уровня рождаемости (с 10,0 в 2005 году до 12,4 в 2009 году) и уменьшения показателя уровня смертности (с 27,1 в 2005 году до 22,0 в 2009 году) и, в результате, уменьшение естественной убыли населения прослеживается с 2006 по 2009 год (рисунок 5). В 2010;1011 годах естественная убыль имела тенденцию к увеличению.

Рисунок 5 — Распределение населенных пунктов по интервалам средних годовых эффективных доз облучения в 2009 г. жителей Ветковского района За последние 10 лет только в 2009 году число зарегистрированных убывших жителей превысило число прибывших в район. Так же, как и в целом по Гомельской области, уменьшение численности населения происходит в основном за счет естественной убыли, в Гомельской области миграционные потери в составе всех потерь населения сократились с 24% в 2005 году до 0% в 2008;2010 годах (за эти годы регистрировалось положительное сальдо миграции). В 2011 году миграционные потери в составе всех потерь населения Гомельской области опять возросли до 9%.

Согласно «Каталогу средних годовых эффективных доз облучения в 2009 г. жителей населенных пунктов Республики Беларусь, отнесенных к зонам радиоактивного загрязнения» для жителей Ветковского района в 24 населенных пунктах средняя годовая эффективная доза внешнего и внутреннего облучения жителей за счет радиоактивных выпадений вследствие аварии на Чернобыльской АЭС может составить более 1 мів/год (рисунок 5).

Результаты защитных мероприятий в производстве сельскохозяйственной продукции

Сейчас радиационная обстановка на загрязненной радионуклидами территории Республики Беларусь практически стабилизировалась. Дозовые нагрузки на население, связанные с аварийным выбросом радионуклидов, в отдаленные сроки после аварии обусловлены в большинстве случаев поступлением радионуклидов в организм с продуктами питания, производимых в пострадавших районах, и с пищевой продукцией леса.

Радиоактивное загрязнение сельскохозяйственной продукции формируется в основном за счет корневого поступления радионуклидов в растения и далее в животноводческую продукцию. Поэтому проблема снижения дозовых нагрузок на население решается в первую очередь комплексом сельскохозяйственных защитных мер: повышением уровня плодородия почв; оптимизацией землепользования и структуры посевов; переспециализацией; созданием культурных пастбищ и сенокосов; применением цезийсвязывающих препаратов.

Эти задачи решаются в рамках государственных программ по преодолению последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС, финансирование которых составляет значительную часть бюджета республики.

В настоящее время в районе 44,5 тыс. га сельскохозяйственных угодий, на которых ведется сельскохозяйственное производство, имеют плотность загрязнения цезием — 137 выше 1 Ки/км², из них 3,9 тыс. га имеют плотность загрязнения цезием — 137 выше 15 Ки/км². Загрязненные радионуклидами участки располагаются на пахотных и кормовых угодьях 8 хозяйств: КСУП «Искра-Ветка», ОАО «Хальч», СПП «Светиловичи», СХФ «Агро-Ветка», КСУП «Гомельский Конзавод 59», КСУП «Дружба», КСУП «Яново».

Кроме этого 11 548 га или 26% сельскохозяйственных земель одновременно загрязнены стронцием — 90 с плотностью выше 0,3 Ки/км².

Попадание радионуклидов в урожай резко уменьшается на высокоплодородных почвах, характеризующихся оптимальными значениями агрохимических свойств (кислотность, содержание гумуса, макрои микроэлементов).

В целях снижения поступления радионуклидов в растениеводческую продукцию традиционно применяются повышенные дозы фосфорных и калийных удобрений, поддерживающее известкование. Наряду с ними рекомендуется внесение полных доз медленнодействующих форм азотных и комплексных удобрений, комплексное применение средств защиты растений и микроудобрений в минимальных дозах, подбор культур и сортов с минимальным накоплением радионуклидов (рисунок 6).

Рисунок 6 — Потребности на загрязненных землях и внесение фосфорных (слева) и калийных (справа) удобрений в Ветковском районе за 2001;2011 годы В 2011 году объемы фосфорных и калийных удобрений, внесенных на сельхозугодья Ветковского района, сохранились на достаточно высоком уровне 2009;2010 годов. Причем минеральные удобрения, полученные по чернобыльской программе, составили 62% от общей дозы фосфора, внесенного на все сельскохозяйственные угодья района и на 62% удовлетворили потребности в калийных удобрениях.

Общий объем минеральных удобрений (азотные, фосфорные, калийные), внесенных в 2011 году в районе на 1 га пашни, составил 279 кг д.в., органических удобрений — 9,2 т (для получения продукции с допустимым содержанием радионуклидов и должной окупаемости капиталовложений в сельскохозяйственное производство в Беларуси требуется внесение органических удобрений не менее 8 т/га и применение минеральных удобрений по 200−250 кг/га д.в.).

За время, прошедшее после аварии, в результате природных процессов фиксации в почве цезия — 137 и проведения защитных мероприятий в рамках Государственных программ Республики Беларусь по преодолению последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС, снизился перехода радионуклида в сельскохозяйственную продукцию. Сейчас все зерно, картофель и овощи, произведенные в хозяйствах района, соответствуют требованиям санитарно-гигиенических нормативов по содержанию цезия — 137.

Несмотря на то, что в настоящее время приоритетными остаются мероприятия, направленные на снижение содержания радионуклидов в продукции сельского хозяйства, для некоторых хозяйств Ветковского района остается проблемой получение нормативно — чистого зерна (рисунок 7) на продовольственные цели по содержанию стронция — 90.

В 2009;2010 годах в 1 хозяйстве района имело место производство зерна, с превышениями РДУ по содержанию стронция — 90.

При одинаковой плотности загрязнения почв цезием — 137 и стронцием — 90 поступление последнего из почвы в растения из-за его более высокой подвижности в среднем в 10 раз выше, чем цезия — 137.

Согласно «Республиканским допустимым уровням содержания цезия-137 и стронция — 90 в сельскохозяйственном сырье и кормах» содержание стронция-90 в зерне на продовольственные цели не должно превышать 11 Бк/кг. Прогнозные расчеты показывают, что предельная плотность загрязнения слабоокультуренных почв для получения нормативно чистого зерна составляет до 11,1 кБк/м² (0,3 Ки/км²) и до 14,1 кБк/м² (0,38 Ки/км²) на хорошо окультуренных почвах.

В Ветковском районе 26% сельскохозяйственных земель загрязнены стронцием — 90 с плотностью выше 0,3 Ки/км², поэтому регулирование уровня содержания стронция — 90 в пределах действующих нормативов в производимой продукции сопряжено с определенными трудностями (рисунок 8).

Рисунок 8 — Содержание ⁹⁰Sr в пробах зерна за период 2000;2011 гг., Ветковский район За счет применения минеральных и известковых удобрений, оптимального размещения культур по полям можно снизить уровень содержания стронция — 90 в растениях в 2−2,5 раза. Но прогнозный расчет показывает, что фактически из-за высокого уровня загрязнения этим радионуклидом сельскохозяйственных угодий района зерно по содержанию стронция — 90 может превышать действующий норматив для зерна на продовольственные цели — 11 Бк/кг. Такое зерно может быть использовано без ограничений на корма, фураж и производство спирта (норматив по содержанию стронция — 90 на фуражное зерно — 100 Бк/кг, на производство спирта не нормируется).

2. Объект, программа и методика исследований

Объектом исследования является пойменный луг р. Сож в окрестностях н.п. Шерстин Ветковского района Гомельской области.

Программой предусматривалось выделение основных элементов пойменного рельефа, определение продуктивности и качества травостоя пойменного луга.

Практическое значение работы состояло в оценке продуктивности и качества травостоя пойменного луга р. Сож в условиях средней поемности.

Для выполнения поставленных задач на пойменном лугу р. Сож использовали метод ландшафтно-экологического профилирования. В фазу бутонизации производили учёт продуктивности трав и определяли видовой состав трав, произрастающих на пойменном лугу р. Сож.

Программа исследований включала следующие этапы:

1) определение продуктивности травостоя;

2) определение видового состава;

3) работа с картографическими материалами;

4) определение содержания ¹³⁷Cs в травостое и почве;

5) определение качества травяных кормов.

Существуют различные методы отбора проб травостоя для определения продуктивности.

а) метод отбора проб при однородном составе травостоя Для отбора точечных проб выделяют 8−10 учётных площадок размером 1−2 м², располагая их по диагонали участка. Травостой срезают на высоте 3−5 см.

б) метод отбора проб при неоднородном составе травостоя На выбранном для отбора точечных проб участке выделяют микрогруппировки растений, в каждой из которых скашивают травостой с не менее 5 учётных площадок размером 1 м², располагая их по диагонали участка. Травостой срезают на высоте 3−5 см и взвешивают. При этом обязательно указывают доминирующие виды растений. Травостой разбирали на агроботанические группы, высушивали до воздушно-сухого состояния и взвешивали растения.

При исследовании нами был использован метод отбора проб как при однородном, так и при неоднородном составе травостоя.

Видовой состав определяли по «Определителю растений Беларуси».

Для выделения элементов рельефа речной долины использовали навигаторы типа «Garmin-72». Для нанесения точек отбора проб на картооснову пересчитывали показания навигатора в градусы, минуты, секунды и сотые доли секунды.

Картографические материалы оформляли в виде векторных и растровых электронных изображений. Растровые изображения в виде картосхем были использованы при экспедиционных работах для ориентации и нанесения соответствующей информации.

Растровые изображения — это картинки, состоящие из большого количества цветных точек (пикселей). Любая цифровая фотография — это растровое изображение. Для обработки таких изображения используют растровые редакторы, такие как Adobe Photoshop или Photo Paint. Основной недостаток растровых изображений — это то, что изображения искажаются при изменении размера.

Векторное изображение — цифровое изображение, которое формируется из геометрических примитивов (точек, линий, сплайны и многоугольники) по указанным формулам. В отличие от растровых картинок, обычно состоящих из множества пикселей (точек), векторные изображения могут быть увеличены без видимой потери качества, а также имеют меньший объем файлов. Как правило, векторная графика используется для простых изображений и отображения некоторых шрифтов.

Основой проведения и отражения результатов исследований являются топооснова, подготовленная на основе электронных топографических карт масштаба 1:50 000 и 1:100 000 и соответствующие тематические карты.

Для построения карт поверхности использовали пакет Golden Software Surfer v12.0.626 (x86×64). GoldenSoftware Surfer — картографический пакетb или трехмерная программа вычерчивания поверхности карт, которая выполняется в среде Microsoft Windows. Она преобразует координаты точек поверхности в контур, поверхность, каркас, вектор, изображение, заштрихованную область. Все параметры были настроены для получения желаемого отображения полученной информации.

Продукт позволяет создавать реалистичные 3D карты с учетом освещенности и теней, использовать изображения местности в различных форматах, экспортировать созданные карты в различные графические форматы и печатать в цвете размером до 50 м по диагонали. Мощные интерполяционные функции позволяют создавать точные поверхности высочайшего качества.

В отобранных почвенно-растительных пробах определяли параметры перехода ¹³⁷Cs в зеленую массу пойменного травостоя при помощи радиометра РКГ-1320, изучали агрохимические и радиологические характеристики различных участков рельефа, а также оценивали качество кормов.

3. Результаты исследований и их обсуждение

3.1 Расположение объекта исследований и его рельеф

Объектом исследований выступала прирусловая пойма р. Сож, населённого пункта Шерстин, Ветковского района. Населённый пункт Шерстин относится к зоне периодического контроля радиационного загрязнения, т.к. после аварии на ЧАЭС этот населённый пункт попал в жёлтую зону радиоактивного загрязнения (рисунок 10).

Рисунок 10 — Общий вид площадки отбора проб почвы и травостоя на прирусловой пойме р. Сож н.п. Шерстин Для преобразования координат из значений данных навигатором, для значений под программу GoldenSoftware Surfer, мы использовали формулу: градус + (минута/60) + (секунда/60) (таблица 1).

Таблица 1 — Координаты пойменного луга р. Сож

В результате обработки координат были построены карта-схема горизонталей рельефа (рисунок 10) и поперечный профиль (рисунок 11).

Рисунок 10 — Горизонтали исследуемого участка пойменного луга р. Сож Рисунок 11 — Поперечный профиль прирусловой поймы р. Сож

Для более полной оценки особенностей рельефа, по полученным координатам была построена модель рельефа пойменного луга (рисунок 12, 13).

Рисунок 12 — Рельеф пойменного луга р. Сож Рисунок 13 — Детализированный рельеф пойменного луга р. Сож

3.2 Распределение радиоцезия по профилю почвы

Для определения распределения радиоцезия по профилю почвы, были отобраны пробы почв в 3 точках на участке прирусловой поймы р. Сож специальным пробоотборником на глубине 0−30 см., и были распределены на 3 группы: 0−10 см., 10−20 см., 20−30 см (таблица 2).

Таблица 2 — Миграция радионуклидов по профилю почвы пойменного луга р. Сож

3.3 Содержание радиоцезия в растительном покрове пойменного луга р. Сож

При определении содержания радиоцезия в растительном покрове пойменного луга р. Сож, были отобраны 12 проб травостоя на прирусловой пойме р. Сож, пробы были разделены на 4 группы: осока, злаки, бобовые, разнотравье, и было измерено содержание радиоцезия (таблица 3).

Таблица 3 — Содержание ¹³⁷Cs в травостое пойменного луга

3.4 Оценка возможности использования травостоя в кормопроизводстве

Для определения коэффициентов пропорциональности для травостоя пойменного луга мы разделили содержание радионуклидов в растениях на плотность загрязнения почвы (таблица 4).

Таблица 4 — Значения коэффициентов пропорциональности для травостоя пойменного луга

В ходе исследований, мы разделили пробы разнотравья на 4 кластера:

1) КП от 0,001 до 0,1 в первую группу входили осоки и разнотравье

2) КП от 0,2 до 0,5 во вторую группу входили осоки, бобовые и разнотравье

3) КП от 0,6 до 1 в третью группу входили осоки, бобовые, злаки и разнотравье

4) КП> 1 в данную группу входил только один образец.

Исходя из полученной информации можно сделать вывод, что величины КП зависят от агроботанического состава травостоя.

Заключение

Результаты исследований свидетельствуют о том, что основное количество цезия — 137 продолжает находиться в верхнем 0−10 см слое почвы. Это не позволяет надеяться на быстрое самоочищение почвы.

Проведёнными исследованиями было выявлено, что превышение норм радиоактивного загрязнение травостоя пойменного луга не обнаружено. При плотности загрязнения 530 кБк/мІ содержание цезия — 137 в травостое в норме.

Из собранных проб травостоя, при распределении на основные группы было выявлено, что на пойменном луге больше всего осоки, после идёт разнотравье, затем бобовые и меньше всего злаков, это обусловлено тем, что пойменный луг подвержен раннему затоплению.

В 2014 году содержание цезия — 137 в травостое пойменного луга достигало 942 кБк/кг.

Значения коэффициентов пропорциональности для травостоя были распределены на следующие группы: КП от 0,001 до 0,1, КП от 0,2 до 0,5, КП от 0,6 до 1, КП> 1.

Величины КП зависят от агроботанического состава травостоя.

Величины КП травостоя пойменного луга составляли от 0,1 887 до 1,777 358 Бк/кг: кБк/мІ.

Список использованных источников

1 Миркин, Б.М., Розенберг, Г. С. Фитоценология. Принципы и методы / Б. М. Миркин, Г. С. Розенберг. — М.: Наука, 1978. — 212 с.

2 Миркин, Б. М. Экология естесственных и сеянных лугов / Б. М. Миркин. — М.: Знание, 1991. — 61 с.

3 Барышников Н. Б. Морфология, гидрология и гидравлика пойм. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 280 с.

4 Алексеенко, Л. Н. Продуктивность луговых растений в зависимости от условий среды / Л. Н. Алексеенко. — Л.: ЛГУ, 1967. — 168 с.

5 Дайнеко, Н. М. Структура и динамика луговых агроэкосистем (на примере сеяных лугов Белорусского Полесья): монография / Н. М. Дайнеко. — Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2006. — 316 с.

6 Иванов, Д. А. Повышение продуктивности сенокосов и пастбищ / Д. А. Иванов. — Л.: Колос, 1975. — 287 с.

7 Ларин, И.В., Работнов, Т. А. Луговодство и пастбищное хозяйство / И. В. Ларин, П. П. Бегучев, Т. А. Работнов, И. П. Леонтьева. — Л.: Колос, 1975. — 527 с.

8 Лашкевич, Г. И. Влияние приемов посева и состава травосмесей на продуктивность многолетних трав / Г. И. Лашкевич. // Ботаника: исследования, вып. 22. — Мн.: Наука и техника, 1980. — с. 115 — 120.

9 ГОСТ 28 168– — 89. Почвы. Отбор проб. — Введ. 01.04.90. — М.: Изд — во стандартов, 1989. — 6 с.

10 Андреев, Н. Г. Луговедение / Н. Г. Андреев. — М.:Агропромиздат, 1989. — 255 с.

11 Биологическая продуктивность травяных экосистем: географические закономерности и экологические особенности / отв. ред. В. Б. Ильин. — Новосибирск: Наука, 1988. — 131 с.

12 ГОСТ 23 637– — 90. Определение сухого вещества. — Введ. 01.07.89. — М.: Изд — во стандартов, 1989. — 5 с.

13 Биологические основы продуктивности с/х растений и животных: Сборник научных трудов докторантов / Коллектив авторов. — Горки: БСХА, 1999. — 88 с.

14 Определитель растений Белоруссии / А. П. Шишкин. — М.: Вышейшая школа, 1967;871 с.

15 Оверчук, В.А., Бушмакина, Г. А. Изменение ботанического состава травосмесей в процессе их жизни и использования / В. А. Оверчук, Г. А. Бушмакина. // Ботаника: исследования, вып. 25. — Мн.: Наука и техника, 1983. — с. 83 — 91.

16 Медведский, А.И., Садовская, М.Л., Синковец, М. А. Влияние продолжительности весеннего затопления на устойчивость луговых трав / А. И. Медведский, М. Л. Садовская, М. А. Синковец. // Ботаника: исследования, вып. 23. — Мн.: Наука и техника, 1981. — с. 45 — 51.

17 Методические указания по почвеным, геоботаническим и агрохимическим крупномасштабным исследованиям в БССР / Под ред. Н. И. Смеяна, И. Н. Соловья. — М.: Ураджай, 1973. — 299 с.

18 Новиков, В. С. Популярный атлас — определитель. Дикорастущие растения / В. С. Новиков, И. А. Губанов. — 3- е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2006. — 415 с.

19 Мееровский, А.С., Касьянчик, С. А. Зависимость продуктивности многолетних трав от режима увлажнения почвы и уровня удобрений / А. С. Мееровский, С. А. Касьянчик. — Минск: Белорус. науч.-исслед. инст почвоведения и агрохимии, 1985. — Вып.21. — С. 41 — 46.

20 Игнатенко, Н.Г., Руденка, В. П. Природно — ресурсный потенциал территории: географический анализ и синтез / Н. Г. Игнатенко, В. П. Руденка — Львов: Выш. Школа, 1986. — 163 с.

21 Комар, И. В. Рациональное использование природных ресурсов и ресурсные циклы / И. В. Комар. — М.: Наука, 1975. — 205 с.

22 Ковшов, В.П., Носонов, А. М. Теория и методология исследования природного агропотенциала территории / В. П. Ковшов, А. М. Носонов. — Саранск: «Референт», 2005. — 144 с.

23 Озерова, Г. Н., Дмитревский, Ю. Д. Картографический метод выявления и оценки природного агропотенциала территории при макроисследовании территории / Г. Н. Озерова, Ю. Д. Дмитревский — Изв. ВГО, 1975. Вып. 3. — С. 357 — 364.