Степные ландшафты характеризуются водным режимом

Геохимия степных, пустынных и тундровых ландшафтов (СУРС)

Геохимия степных, пустынных и тундровых ландшафтов (СУРС)

Степные ландшафты распространены в тропическом субтропическом и суббореальном поясах северного и юж­ного полушарий.

Степные ландшафты от лесных резко отличаются многими показателями биологического круговорота и гео­химическими особенностями. Биомасса в степях в 10 раз меньше. В структуре биомассы трав 70-90 % приходится на корневую систему и лишь 10-30 % на надземную часть. Ежегодный прирост практически близок к биомассе, которая ежегодно полностью отмирает у однолетних растений. Опад в степных ландшафтах составляет около 4-50 % биомассы, в лесных – 1-2 %. Зольность растений в степных ландшафтах пример­но в 2 раза выше, чем зольность в лесных ландшафтах умеренного пояса. В разложении органического вещества в степных ландшафтах участвует больше бактерий и меньше грибной микрофлоры, поэтому при минерализации органического вещества образуется меньше кислых агрессивных соединений. Кальция и магния с опадом поступает достаточно, чтобы нейтрализовать избыточные кислоты и поддерживать реакцию среды, близкую к нейтральной. Миграция органического вещества и коллоидов тормозится коагулирующим действием кальция.

В группе степных ландшафтов выделяются следующие типы: в тропическом поясе – саванны, в субтропическом – сухие степи, в суббореальном – луговые и сухие степи.

В саваннах выделяется два сезона: сухой и влажный; по мере удаления от эква­тора продолжительность сухого сезона увеличивается от 2 до 10 месяцев. В соответствии со сменой сухого перио­да влажным выпотной водный режим заменяется про­мывным. В течение сухого сезона в почвах и коре вывет­ривания миграция элементов направлена снизу вверх, а во время влажного – сверху вниз.

В связи с меньшей длитель­ностью промывного режима в саваннах кора выветрива­ния слабее выщелочена, содержит больше карбонатов и легкорастворимых солей (хлоридов и сульфатов). Это создает условия для формирования слабощелочной или щелочной реакция среды.

В су­хой сезон у красно-коричневых почв появляются призна­ки легкого засоления. Во влажный сезон из верхней ча­сти профиля выносятся легкорастворимые соли. Близко или на поверхности местами залегает латеритный панцирь, который служит водоупором.

Воды имеют различную минерализацию: во влажных саваннах она ниже, чем в сухих. Химический состав вод во влажных саваннах гидрокарбонатно-кремниевый, в сухих и опустыненных — гидрокарбонатно-кальциевый с повышенным содержанием магния, натрия, хлора, суль­фатов. Минерализация и химический состав озерных вод зависит от окружающих ландшафтов и источников пита­ния.

В структуре биомассы преобладает многолетняя надземная часть (82 %); зеленая часть составляет 12; корни – 6 %. Подстилка почти не накапливается (13 ц/га). Интенсивность биологического круговорота 0,1-0,3, что в несколько ниже, чем в тропических лесах.

В сухих саваннах слабо мигри­рует Fe, Аl, активно – Na, Са, Sr, Mg, Na.

Геохимические процессы активизируются в период выпадения осадков.

В местах максимального выпадения осадков почвенные горизонты содержат мало легкораст­воримых солей и гипса.

Биогеохимические эндемии в ландшафтах сухих субтропических степей не изучены. Поиски полезных ископаемых можно проводить с использованием всех ландшафтно-геохимических методов.

Гидротермический режим ландшафтов луговых сте­пей способствует созданию более высокой биологической продуктивности растений, чем в сухих субтропических степях. Благоприятное сочетание тепла и влаги обеспечи­вает слабую водную миграцию химических элементов по профилю почв и коры выветривания и их высокую биогенную аккумуляцию, а также накопление гумуса. Характерна интенсив­ная аккумуляция элементов биогенным путем в пере­гнойном и иллювиальном горизонте. Реакция в почве нейтральная, поэтому в растворимой форме содержится мало Р, Мn, Zn, Сu, В, Fe, Со.

Сре­ди донных озерных отложений встречаются сапропелиты, сода, гипс. Илы силикатно-карбонатные, иногда с за­пахом сероводорода, содержат до 60-80 % кремния и кальция, до 3 % гидротроилита, 4-15 % органического вещества.

Поскольку в условиях интенсифика­ции земледелия ежегодно с урожаем отчуждаются пита­тельные вещества, для поддержания плодородия почвы на высоком уровне дефицитные элементы необходимо вносить в виде удобрений.

В семействах элювиальных элементарных ландшаф­тов преобладает кальциевый класс водной миграции. К супераквальным ландшафтам приурочены карбонат­ный глеевый и карбонатно-натриево-глеевый классы.

Территория аридных пустынь занимает около 22 % площади суши. Наибольшую площадь пустыни занимают в тропиках (17 млн. км2), в субтропи­ческом и суббореальном поясе ландшафты пустынь за­нимают примерно одинаковые площади (по 7 млн. км2). На обширной территории пустынь проживает только 4 % населения. Под орошаемое земледелие можно использо­вать лишь 3 % площади пустынь. В группе ландшафтов пустынь выделяются следующие типы: пустыни субтропического и тропического пояса, пустыни суббореального пояса, пустыни холодного пояса, высокогорные пус­тыни.

Средние температуры само­го холодного месяца в тропической пустыне 7-35°, в суб­тропической – 3-19°. Средняя температура самого теп­лого месяца в тропической пустыне колеблется от 35 до 45°, в субтропической пустыне – от 25 до 35°. Макси­мальное количество осадков – 200-250 мм в год. Господствует выпотной водный режим, с которым связана миграция элементов с грунтовыми водами вверх по профилю почв и коры выветривания. Промачивание почвогрунтов в период выпадения осад­ков незначительное, поэтому миграция элементов вниз по профилю почвы и коры выветривания отсутствует. Основные формы миграции элементов в пустыне – био­генная, атмосферная и эоловая. Резкий контраст температуры в течение суток, недостаток или отсутствие влаги замедляют геохимические и биохимиче­ские процессы и активизируют физические процессы (растрескивание пород, механическое дробление). Ос­новным фактором, тормозящим прогрессивное развитие ландшафтов пустынь, является острый дефицит влаги.

Изоморфизм, гидролиз, хи­мическая денудация, гипергенный метасоматоз не выра­жены. Пески пустынь тропического пояса имеют красный цвет, что обусловле­но высоким содержанием оксидов железа (до 10 %), пес­ки пустынь суббореального и отчасти субтропического поясов окрашены в желтый цвет, поскольку содержат меньше оксидов железа.

Реакция почв щелочная (рН 8,6-8,9). Гумуса содержится 0,5-1,0 %.

Химиче­ские элементы за исключением кальция, железа и натрия более или менее равномерно распределены по профилю, что говорит о слабой их миграции. В период кратковременного увлажнения поверхность такыров по­крывается водорослями.

Воды в пустынях сильно засолены. Речные воды экстрааридных континентальных пустынь имеют минера­лизацию до 3-9 г/л, грунтовые воды до 200-250, озер и почвенных растворов до 350-450 г/л.

Растительность пустынь представлена следующими экологическими типами: ксерофиты, суккуленты, галофи­ты, мезофиты (эфемеры и эфемероиды). Интенсивность биологического круговорота высокая.

В рассматриваемых ландшафтах перспективны все виды геохимических поисков полезных ископаемых.

Классы водной миграции выделяются по типоморфным элементам и соединениям: Са, Na, Cl, SO4, ОН. Наиболее часто встречаются следующие классы: каль­циево-натриевый, гипсовый. В каждом из ука­занных классов может быть восстановительная глеевая обстановка.

Ландшафты пустынь и полупустынь суббореального пояса. В отличие от ландшафтов пустынь субтропиков и тропиков здесь выделяется холодное время года с отрицательными средними температурами (0 – -15°).

При гипергенном преобразовании породы освобождают­ся легкоподвижные элементы (Na, Cl, S), которые пере­ходят в водный раствор. Выпотной водный режим спо­собствует аккумуляции их в верхней толще породы. Основным источником засоления ландшафтов являются древние морские и озерные отложения; второстепенные источники засоления – атмосферные осадки, пыль, био­генная аккумуляция и возвращение элементов с опадом.

Воды в ландшафтах пустынь имеют контрастную минерализацию. По мере удаления от источника пресных вод минерализация их в ландшафтах увеличивается, хи­мический состав изменяется.

По вертикальному профилю ландшафта ближе к уровню грунтовых вод глубокого залегания осаждаются менее растворимые соли, выше – более растворимые.

Биогенная аккумуляция химических элементов в гумусовом гори­зонте не выражена.

В структуре био­массы преобладает корневая система (60-90 %). В опад ежегодно посту­пает 30-60 % от биомассы органического вещества, что сближает пустыни со степями (45-60 %) и резко отли­чает от лесов (1-4 %).

Миграция элементов в сельскохозяйственных ланд­шафтах пустынь тесно связана с активным изменением химического состава почвы путем освобождения ее от избыточных элементов.

В ландшафтах пустынь и полупустынь суббореального пояса повышено содержание бора, цинка, часто строн­ция, относительно высокое содержание молибдена, низ­кое – иода, меди, иногда кобальта.

Воды слабо за­солены, чаще имеют минерализацию 1-3 г/л.

В ландшафтах холодного пояса в течение года господствует отрицательная темпе­ратура, а короткий летний период характеризуется рез­ким колебанием температур в течение суток. Почвогрунты, если они не покрыты льдом, оттаивают у поверхности. Миграция химических элементов незначи­тельна, поскольку вода находится преимущественно в твердом состоянии. На ровных участках ландшафта во­да застаивается, образуя мелкие озера или заболочен­ные массивы.

Низкие температуры с высокой амплитудой колебания и вечная мерзлота соз­дают условия для физического разрушения пород с об­разованием рухляка вследствие частых превращений воды. В пустынях разных поя­сов геохимические процессы с участием воды и углекислого газа протекают медленно и оставляют следы в виде корочек, налетов («пустынного загара») на скалах и камнях. Геохимические процессы активизируются участием биохимических (деятельность лишайников и водорослей).

Геохимическая обстановка в полярных пусты­нях слабоокислительная. Миграция химических элемен­тов задерживается на механическом и биогенном барь­ерах.

Все водотоки временные и образуются при положительных температурах, поэтому водная миграция химических элементов выражена сла­бо. Озера разнообразны по концентрации солей и терми­ческому режиму: пресные, слабосолоноватые и соленые.

Продуктивность растительных сообществ в ландшаф­тах полярных пустынь самая низкая и по величине мо­жет быть сравнима с водорослево-лишайниковыми сооб­ществами жарких пустынь. Биомасса растений обычно не превышает 1 ц/га. Преобладает азот, магний, кальций, крем­ний, калий. У некоторых видов отмечено накопление алю­миния (1,3) и железа (до 0,2 %).

В пределах тундровых ландшафтов встречаем сход­ство по одним показателям с северной тайгой, по дру­гим – со степями и пустынями. Как в тундре, так и в ландшафтах аридного климата гидротермические пока­затели неблагоприятны для роста и развития растений: в тундре лимитирующим показателем является низкая температура, в аридных ландшафтах – низкое количе­ство осадков.

Низкие температуры тормозят геохимические и биохимические процессы по преобразованию природных соединений.

В тундровых ландшафтах почвенный профиль практически совмещен с корой выветривания. Химическую основу коры выветривания образуют кремний и алюминий. Промывной водный режим создает условия для выноса освобождающихся химических элементов.

Почвенно-грунтовые и речные воды имеют низкую минерализацию и относятся к ультрапресным. Химический состав воды гидрокарбонатный, местами гидрокарбонатно-кальциевый, гидрокарбонатно-кальциево-магниевый. В речной воде по сравнению с речными водами таежных ландшафтов повышено содер­жание кремния и железа.

В профиле почв совмещаются две геохимические обстановки: в перегнойном горизонте окислительная, в иллювиальном глеевом – восстановительная глеевая.

В тундровых глеевых почвах накапливаются полу­разложившиеся растительные остатки, представляющие собой, грубый гумус, содержание его может достигать 10 % и более. При слабо выраженном вертикальном промывании происходит преимуществен­ное развитие бокового стока.

Преобладает корневая система, которая составляет 70-80 % биомассы, на зеленую часть приходится 10-20 %.

Основная часть опада приходится на корневые остатки (59-72 %) и только 1 % составляет многолетняя надземная часть. Из-за медленного разложения остатков накапливается боль­шая масса подстилки (35-830 ц/га), поэтому интен­сивность биологического круговорота замедленная (20-50).

Таким образом, для ландшафтов тундры характерен азотный тип химизма растений с низкой зольностью и малой продуктивностью. Биологический круговорот за­стойный.

Тундровые ландшафты используются как пастбища. Перелет­ные птицы ускоряют биологический круговорот химиче­ских элементов, помет служит дополнительным источни­ком органического вещества в почве и элементов пита­ния для растений.

В условиях открытого грунта в лесотундре и южной тундре возможно выращивание сельскохозяйственных культур особой агротехникой на песчаных и супесчаных породах.

В пределах ландшафтов тундры биогеохимические эндемии не выявлены вследствие слабой изученности ре­гиона. С пищей поступает недостаточно витамина С, что приводит к заболеванию цингой. Травоядные животные испытывают недостаток белковой пищи.

Господствующим классом водной миграции равнин­ной тундры является кислый глеевый класс, анализ ко­торого дан в общей геохимической характеристике тунд­ровых ландшафтов. Для горных тундр характерен кис­лый класс водной миграции. Среди редко встречающих­ся классов водной миграции в тундре могут быть выде­лены: кальциевый класс, кислый переходный к кальцие­вому, сернокислый, соленосный класс.

Источник статьи: http://pandia.ru/text/82/062/46731.php

Эта статья перенесена сюда!

Преобладание испаряемости над осадками ведет к снижению в зоне поверхностного стока до 50- 15 мм в год. Собственная речная сеть здесь поэтому немногочисленна и маловодна. Крупные реки в большинстве своем транзитные: область питания их лежит за пределами степной зоны. При недостатке поверхностных вод большое значение приобретает в степях строительство прудов, вода которых используется для хозяйственных и бытовых целей.

Как и лесостепь, степная зона не покрывалась ледником. Подпочвами в ней служат лёсс и лёссовидные суглинки, а в рельефе преобладают эрозионные формы – долины рек, балки и. овраги. Для плоских междуречий характерны степные западины (блюдца) суффозионно-просадочного происхождения. Плоские, реже волнисто-балочные междуречья, преобладающие в зоне, удобны для создания крупных пахотных массивов, для машинной обработки земли. По водоразделам же и плоским надпойменным террасам рек проложены основные железнодорожные и автогужевые магистрали. Балки широко используются для строительства прудов.

Сильно снижают хозяйственную ценность земель овраги. Они не только изымают из сельскохозяйственного использования плодородные земли, но и своими выносами засоряют луга и загромождают русла рек, сильно удорожают дорожное строительство. На некоторых возвышенностях (Калачская, юго-восток Среднерусской) длина овражной сети достигает 0,5- 1,2 км на 1 км 2 площади. Развитию оврагов в степях, как и в лесостепи, способствует целый комплекс факторов: легко размываемые лёссовые грунты, ливневый характер летних осадков, безлесье, деятельность человека (распашка целины на склонах, неумеренная пастьба скота). Борьба с оврагами ведется путем регулирования (рассредоточения) поверхностного стока на водосборах, залужения и облесения крутых склонов, закрепления действующих оврагов.

В связи с отрицательным балансом влаги и хорошо выраженным эрозионным рельефом грунтовые воды в степной зоне залегают еще глубже и еще сильнее минерализованы, чем в лесостепной зоне. Преобладающая глубина их залегания на возвышенностях составляет более 20 м , на низменностях – 10- 20 м . В гидрохимическом отношении это сульфатные и хлоридно-сульфатные воды, степень минерализации которых колеблется на Русской равнине от 1-3 до 3-10 г/л. Во многих случаях грунтовые воды залегают так глубоко и настолько сильно минерализованы, что использовать их для водоснабжения населения не представляется возможным. Именно по этой причине в степной зоне преобладает долинно-балочный тип расселения, где для питьевых целей используются как речные, так и грунтовые воды, лежащие вблизи поверхности.

1. Мильков Ф.Н. Природные зоны СССР / Ф.Н. Мильков. — М. : Мысль, 1977. – 296 с.

Источник статьи: http://www.geo-site.ru/index.php/2011-01-09-16-50-20/125-2011-09-23-19-30-06/637-step-voda.html