Пустыни суббореального пояса

Ландшафты пустынь и полупустынь суббореального пояса распространены в Средней и Центральной Азии, частично в Северной Америке.

Гидротермические условия. В отличие от пустынь субтропиков и тропиков здесь выделяется холодное время года с отрицательными средними температурами (от 0 до -15°С). Лето сухое и жаркое и менее продолжительное. Средняя температура самого теплого месяца колеблется от 22 до ЗО°С. Осадков выпадает 75-250 мм в год, преимущественно зимой, весной и осенью. Испарение составляет до 200 мм в год, испаряемость — до 1500 мм в год, что определяет господство выпотного водного режима.

Кора выветривания характеризуется сменой в пространстве различных по генезису и составу пород. В них преобладает иллит, реже встречается монтмориллонит, хлорит, каолинит. При гипергенном преобразовании породы освобождаются легкоподвижные химические элементы (Na, Cl, S), которые мигрируют при наличии воды. Более характерна их аккумуляция при выпотном водном режиме. Источником засоления пород являются древние морские и озерные отложения. Второстепенными источниками засоления в пустынях служат атмосферные осадки, пыль, биогенная аккумуляция и возвращение элементов с опадом.

Воды в ландшафтах пустынь с контрастной минерализацией. По мере удаления от источника пресных вод минерализация их увеличивается, химический состав изменяется. Например, в мае сумма в воде у истоков Амударьи в горах составляет около 550 мг/дм3, в среднем течении у г. Чарджоу около 600 мг/дм3, а в дельте реки ИЗО мг/дм3. Химический состав воды в реке изменяется следующим образом: у истоков вода сульфатно-кальциевая с высоким содержанием хлора, гидрокарбонатов и магния, в среднем и нижнем течении — сульфатно-натриевая.

Небольшое поступление химических элементов в ландшафты (0,05-0,17 т/га) обусловлено малым количеством выпадающих осадков (128-135 мм) и низкой их минерализацией (44-78 мг/дм3) при высоком содержании в них С1, SO4, Na.

Почвы. В пустыне суббореального пояса широко распространены серобурые почвы, такыры, неразвитые песчаные, в полупустыне — бурые. Пестроту почвенного покрова создают азональные образования — солонцы и солончаки.

Серо-бурые почвы приурочены к элювиальным ландшафтам. Профиль почв дифференцирован на горизонты. В иллювиальном горизонте аккумулируется железо, частично накапливается глина. Глинистые минералы нс ориентированы по горизонтам, что говорит об образовании их из окружающей породы и отсутствии передвижения по профилю почв. Преобладают гидрослюдистыс и хлоритовые минералы. По сравнению с почвообразующей породой в почве накапливаются Si, Мп, Fe, Al, Р, Ті, К, Na. Содержание гумуса незначительное (0,15-0,54%), поэтому биогенная аккумуляция в гумусовом горизонте не выражена. Гумус прочно закрепляется минеральной частью почвы. Во фракционном составе гумуса преобладают подвижные фульвокислоты (С, : Сф = 0,5 0,7).

Неразвитые песчаные пустынные почвы по свойствам ближе к серобурым, но профиль нс выражен. Содержание химических элементов низкое, они слабозасолены, в гумусе преобладают фульвокислоты. Отмечается слабое накопление аморфных полуторных оксидов и кремнезема. Анализами установлено присутствие серицита, хлорита, нонтронита, гидромусковита, гидроксидов железа и др. Образуются карбонатно-глинистые и железисто-глинистые конкреции.

Растительность. В Средней Азии фитомасса колеблется от 0,11 т/га в разреженных эфемерниках до 53,8 т/га в чсрносаксаульниках гребенщиковых, чаще фитомасса изменяется в пределах 4-14 т/га. В структуре фитомассы преобладает корневая система (60-90%), масса зеленых однолетних органов незначительная.

В опад ежегодно поступает 30-60% от фитомассы органического вещества, что сближает пустыни со степями (45-60%) и резко отличает от лесов (1 -А %). В опаде растительности пустынь преобладают корневые остатки (80-90%). Отношение lg 11 : 1g Б зависит от характера растительных сообществ, на солончаках с галофитами это отношение составляет 0,60, в кустарниковых пустынях — 0,68, в полупустынях 0,77.

Кустарники пустынь имеют разную степень зольности. Сумма зольных элементов и азота колеблется от 5-7% в гликофитах до 10-16% в галофитах. В химическом составе полукустарничков отмечается увеличение зольных элементов и азота от 5-7% в зеленых частях полыни до 22—32% в солянках. Зольность корней ниже и изменяется от 3 до 11%. такое же распределение золы и азота по органам травянистых растений, однако зольность их выше, чем соответствующих видов и семейств в ландшафтах с более влажным климатом. У галофитно-го разнотравья по сравнению с другими сообществами зольность самая высокая (18-20%). Для всех растений пустынь в составе золы отмечается повышенное содержание натрия и хлора, особенно в надземной части.

Для растений пустынь характерен акропетальный тип распределения элементов. Содержание химических элементов в фитомассс колеблется от 0,006 т/га в водорослевых сообществах до 1 т/га в солянках и более 3 т/га в чер-носаксаульниках. Азота в опаде (1,7%) аккумулируется больше, чем в опаде степных растений (1,2) и растений лесных ландшафтов (0,6). Доля органогенов (Са + К + Р +S) в растениях по мере засоления ландшафтов уменьшается с 40 до 14% и увеличивается содержание биогалогенов (Na, Cl, S избыточная) с 8-14 до 79%. Интенсивность биологического круговорота в пустыне составляет 0,1, что соответствует ландшафтам влажных тропических лесов.

У растений ландшафтов суббореальных пустынь и полупустынь можно выделить три типа химизма: кальцисво-азотный в полукустарничковых пустынях, азотно-кремниевый в эфемерово-полукустарничковых, натриево-хлоридный в солончаковой пустыне. Зольность во всех растительных сообществах колеблется от средней до весьма высокой, биологический круговорот весьма интенсивный.

Практические аспекты геохимии ландшафта. Миграция элементов в агроландшафтах пустынь тесно связана с изменением химического состава почвы при орошении. Комплекс агромелиоративных мероприятий предусматривает промывку почвы от легкорастворимых солей, орошение, а также внесение недостающих питательных элементов в виде органических и минеральных удобрений. При орошении происходит изменение в метаболизме веществ иа атомарном, молекулярном, клеточном и экологическом уровне.

На атомарном уровне в почве протекают окислительно-восстановительные процессы, связанные с переменой валентности элементов, перестройкой электронных оболочек атомов и образованием соединений с новыми свойствами. Восстановительная геохимическая обстановка создается, например, в ходе выращивания риса, на стадии прорастания, когда участок затапливается водой на длительное время. Происходит восстановление железа, серы, марганца, азота в соединениях. Восстановление серы в сульфатах и белковых соединениях при щелочной реакции среды приводит к образованию сероводорода, который вступает в реакцию с двухвалентным железом с образованиєм нерастворимого сернистого железа. При этом сероводород в свободном состоянии действует на рис как ингибитор, недостаток железа также приводит к замедлению роста и развития риса. При восстановлении нитратов образуются газообразные соединения, которые улетучиваются и обедняют азотом почву и растения риса.

Изменение водно-солевого режима и солевого баланса почвы происходит на молекулярном уровне. В процессе миграции солей при орошении действуют геохимические барьеры: физико-химический, коллоидный, биологический, термодинамический. Например, прослойка гипса в почвах препятствует проникновению содовых растворов из почвы в грунтовые воды, а при испарении — подъему их в почву. Термодинамический барьер проявляется при существенном колебании температуры, поэтому понижение температуры ускоряет растворимость хлорида натрия, а сульфида натрия снижает. При промывке почв холодными водами хлориды выносятся быстрее, чем сульфаты. Обменные реакции, связанные с коллоидным барьером, приводят к изменению состава и количества в почве легкорастворимых солей.

В процессах, протекающих на клеточном уровне, принимают участие микроорганизмы. При орошении усиливается размножение микроорганизмов, в результате чего ускоряется гумификация растительных остатков и накопление азота. При монокультуре возникает переутомление почвы из-за накопления микрофлорой токсических соединений. Водоросли, обнаруженные на рисовых полях, способствуют подщелачиванию среды. На такырах водоросли в период затопления выделяют слизь, которая закрывает поры, препятствующие проникновению воды и произрастанию высших растений.

В ландшафтах пустынь и полупустынь суббореального пояса повышено содержание В, Zn, часто Sr, относительно высокое содержание Мо, низкое — I. Си, иногда Со. В некоторых районах возможен избыток нитритов и нитратов, поэтому может быть выделена эндемия метгемоглобинемии. В Прикаспийской низменности наблюдается эндемия борного энтерита у человека и животных. Избыток молибдена вызывает симптомы подагры, избыток цинка влияет на морфологическую изменчивость растений. Некоторые горные провинции обогащены литием. Выделены также провинции медной, иодной и цинковой недостаточности.

В ландшафтах пустынь и полупустынь суббореального пояса перспективны все геохимические методы поисков полезных ископаемых. Корневая система некоторых растений на песчаных породах достигает глубины 16-20 м, по этому хорошие результаты может дать биогеохимический метод. В местах тектонических трещин перспективен атмогеохимический метод.

Систематика ландшафтов. Ландшафты пустынь и полупустынь суббореального пояса образуют тип ландшафта. Семейства выделяются по ареалам распространения растительных группировок: водорослево-лишайниковые на такырах (фитомасса 0,5 т/га), поташники однолетне-солянковые на солончаках (1 т/га), биюргуновые полынники на серо-бурых почвах (5), эфемеровые и эфе-мероидные полынники на серо-бурых почвах (10 15), чсрносаксаульники (20 55 т/га) на такырных иловато-болотных и древнеорошаемых почвах и т. д.

Господствующим классом водной миграции является карбонатно-натриевый класс, приуроченный к бурым и серо-бурым, а также неразвитым песчаным пустынным почвам. Содержание легкорастворимых солей в почве и коре выветривания может достигать 1%. Воды слабозасолены, чаще имеют минерализацию 1-3 г/дм3. По сравнению с аналогичным классом водной миграции в сухих степях засоленность почвогрунтов выражена сильнее.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >