Вопросы радиочувствительности растений к хроническому облучению, создаваемому в результате радиоактивного загрязнения почвы и накопления радиоизотопов в тканях растений, изучены к настоящему времени в меньшей степени, чем чувствительность растений к облучению от внешних источников.
Особенности биологического действия загрязняющих почву радиоизотопов связаны с неравномерным распределением дозовых нагрузок на отдельные части и органы растений в течение всей его жизни, определяемым процессами миграции, накопления и перераспределения излучателей как в почве, так и в самом растении.
Некоторые виды культурных растений (пшеница, овес, горох) проявляют признаки лучевого поражения при достаточно высоких уровнях радиоактивного загрязнения почвы (до 0,5—1,0 мкюри/кг). При этом отмечено, что ранние стадии развития растений — более радиочувствительны, чем поздние.
Интересные исследования проведены с группой хвойных растений. Авторы показали, что частичное подавление грунтовой всхожести семян сосны, ели и лиственницы происходит при таких уровнях загрязнения почвы стронцием-90, при которых суммарная доза облучения семян за период их прорастания достигает 1000 рад, а полная потеря всхожести — при дозах около 2500 рад. В первом случае это соответствует плотности радиоактивного загрязнения почвы 10 мкюри/м2, а во втором — 40 мкюри/м2. Заметное угнетение роста и повышение смертности сеянцев на второй год после посева отмечали при уровне загрязнения почвы около 2 мкюри/м2, когда суммарная доза облучения верхушечной почки достигла 600—800 рад (при мощности дозы 4 рад/сутки). Необратимое повреждение сеянцев происходило при загрязнении почвы стронцием-90 от 6 до 10 мкюри/м2 и суммарной дозе облучения верхушечной почки свыше 3000 рад (мощность дозы 10—15 рад/сутки). Самым критическим периодом в жизни сеянцев на радиоактивно-загрязненных участках — начальные стадии развития, пока сеянцы находятся в пределах верхнего, наиболее загрязненного слоя почвы и примыкающего к нему слоя воздуха. По мере удаления корневой системы и верхушечных побегов сеянцев от наиболее радиоактивного слоя почвы опасность лучевого поражения снижается.
Аналогичные опыты были проведены в нашей лаборатории П. И. Юшковым и С. В. Тарчевской с сеянцами сосны обыкновенной. В этих опытах наклюнувшиеся семена сосны высевали весной в вегетационные сосуды с дерново-луговой почвой, смешанной с промытым озерным песком при соотношении 1 : 1. Во все сосуды предварительно вносили одинаковые количества стронция-90 в виде хлорида из расчета 0,6 мкюри на один сосуд. При этом в первом варианте опыта весь стронций размещали в поверхностном слое почвы 0—2 см, во втором — в слое 0—5 см, в третьем — в слое — 0—10 см и в четвертом варианте все количество стронция-90 равномерно перемешивали с почвой в полном объеме вегетационного сосуда высотой 20 см. Исходная концентрация стронция-90 при таком его размещении составляла в первом варианте опыта 1 мкюри/кг, во втором — 0,4 мкюри/кг, в третьем — 0,2 мкюри/кг и в четвертом — 0,1 мкюри/кг сухой почвы. Таким образом была создана экспериментальная модель радиоактивно-загрязненных участков, где исходное количество стронция-90 на единицу поверхности было во всех случаях одинаковым, а распределение его по профилю почвы — разным. В этих условиях семена и сеянцы сосны с самого начала развития находились в разных условиях облучения.
Как показали наблюдения, во всех вариантах опыта появились нормальные всходы, за исключением варианта с самым поверхностным внесением стронция-90 в почву, где были отмечены лишь единичные всходы, появившиеся с запозданием на 5-7 дней. В дальнейшем эти растения, примерно через два месяца после появления всходов, полностью погибли.
Через 90 дней после появления всходов наиболее угнетенными по сравнению с контролем были сеянцы, произраставшие в варианте с внесением стронция-90 на глубину 0—5 см. Из оставшихся двух вариантов несколько более угнетенными по ряду показателей были сеянцы при внесении излучателя на всю глубину почвенного слоя в вегетационном сосуде (0—20 см), чем в варианте с внесением его на глубину 0—10 см. Последнее обстоятельство свидетельствует о том, что на определенных стадиях развития сеянцам легче перенести радиоактивное загрязнение почвы в том случае, если некоторая часть корневой системы развивается за пределами радиоактивного слоя почвы.
Концентрация стронция-90 в надземных частях сеянцев несколько выше при внесении его в поверхностный слой почвы, а коэффициенты накопления заметно возрастают с увеличением радиоактивного слоя почвы в корневой системе. Это объясняется тем, что при поверхностном внесении излучателя значительная часть корней сеянцев находится вне радиоактивного слоя почвы.
Изложенные экспериментальные данные подтверждают, что лучевое поражение растений при радиоактивном загрязнении земной поверхности зависит от вертикального распределения радиоизотопов в почве, что в свою очередь определяется их миграционной способностью в ней.
При одинаковых уровнях радиоактивного загрязнения в расчете на единицу площади лучевое повреждение растений тем вероятнее, чем большая часть радиоактивных веществ будет длительное время удерживаться в самых поверхностных слоях почвы и подстилки. Особенно это должно касаться семенного возобновления радиочувствительных форм растений, какими, например, являются представители рода Pinus.