Практические аспекты геохимии ландшафта

С позиций сельскохозяйственного использования можно заключить, что элементы питания в ландшафтах пустынь имеются в достаточном или избыточном коли­честве. Однако для нормального развития растений не­обходимо оптимальное содержание растворимой формы каждого элемента. Избыточные элементы (CI, SO4, Na, меньше Са, Mg, ОН) удаляются промывкой и гипсова­нием почв. Однако вместе с избыточными элементами выносятся основные элементы питания, микроэлементы, растворимая часть гумуса. Их необходимо вносить в поч-ву в виде органики и минеральных удобрений, часть воз­вращается в почву с пожнивными остатками. Сроки вне­сения минеральных удобрений под орошаемые культуры определяются преимущественно по фазам развития рас­тений с учетом их выноса с водами. Наибольшую опас­ность для агроценозов в поливном земледелии сельско- -хозяйственных ландшафтов субтропических и тропиче­ских пустынь представляет вторичное засоление почв при недостаточно глубокой промывке, что приводит к сниже­нию урожая и качества продукции. В связи с этим необ­ходимо разрабатывать мероприятия, направленные на ликвидацию или существенное ослабление испаритель­ного барьера.

В некоторых районах пустынь избыточными могут быть бор, барий, стронций, фтор и др., что приводит к заболеваниям животных и человека.

В рассматриваемых ландшафтах перспективны все виды геохимических поисков полезных ископаемых.

Пустыни суббореального пояса

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

Гидротермические условия. В отличие от ландшаф- тов пустынь субтропиков и тропиков здесь выделяется холодное время года с отрицательными средними темпе- ратурами (0 15°). Лето сухое и жаркое и менее про- должительное. Средняя температура самого жаркого ме- сяца колеблется от 22 до 30°. Осадков выпадает 75— 250 мм в год, преимущественно зимой, весной и осенью. Испарение составляет до 200 мм в год, испаряемость — около 1500 мм в год, что определяет господство выпотно- го водного режима.

Кора выветривания характеризуется частой сменой в пространстве различных по генезису и химическому со­ставу пород. Из вторичных глинистых минералов преоб­ладает иллит, монтмориллонит, хлорит, реже каолинит. При гипергенном преобразовании породы освобождают­ся легкоподвижные элементы (Na, CI, 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. Например, в мае 1975 г. сумма ионов в воде у истоков Амударьи в горах состави­ла 567 мг/л, в среднем течении у г. Чарджоу 609 мг/л, в дельте—ИЗО мг/л. Химический состав вод изменяется следующим образом: у истоков воды по химическому составу сульфатно-кальциевые с высоким содержанием хлора, гидрокарбонатов и магния, в среднем и нижнем течении — сульфатно-натриевые.

По вертикальному профилю ландшафта ближе к уровню грунтовых вод глубокого залегания осаждаются менее растворимые соли, выше — более растворимые. 11ри залегании вод у поверхности в пределах 1 м при сильном испарении происходит одновременно отложение н тех и других солей. Небольшое поступление химиче­ских элементов в ландшафты (0,55—1,70 ц/га) обуслов­лено малым количеством годовых осадков (128—135 мм) м низкой минерализацией (44—78 мг/л) при высоком со­держании в них ионов хлора, сульфат-иона, натрия (В. М. Боровский, 1978).

Почвы. В пустыне суббореального пояса наиболее широко представлены серо-бурые почвы, такыры, нераз­витые песчаные пустынные почвы, в полупустыне — бу­рые почвы. Пестроту почвенного покрова, как и в пусты­нях тропиков и субтропиков, создают азональные поч­вы — солончаки и солонцы.

Серо-бурые почвы приурочены к элювиальным ланд­шафтам. Профиль почв дифференцирован на горизонты, что указывает на участие почвеино-геохимических про­цессов в перераспределении вещества. В иллювиальном горизонте аккумулируются соединения железа и частич­но накапливается глина, но глинистые минералы не ориентированы во всех горизонтах, что говорит об отсут­ствии передвижения глинистых частиц. Из глинистых минералов преобладают гидрослюдистые и хлоритовые, присутствует монтмориллонит. По сравнению с породой в слабозасоленной со щелочной реакцией почве накапли­ваются Si, Mn, Fe, Al, P, Ti, K, Na. Поглощающий ком­плекс более чем на 90% насыщен щелочноземельными основаниями, из них на долю кальция приходится 60—80%. Содержание гумуса незначительное (0,15— 0,54%), поскольку мало поступает органики, которая в период увлажнения быстро минерализуется до зольных п газообразных соединений. В связи с этим биогенная аккумуляция химических элементов в гумусовом гори­зонте не выражена. Гумус прочно закрепляется мине­ральной частью почвы. Во фракционном составе гумуса преобладают подвижные формы: С_г:Сф = 0,7—0,5.

Неразвитые песчаные пустынные почвы по свойствам ближе к серо-бурым, но профиль развит слабо. Содержа­ние химических элементов в них ниже, они слабее засо­лены, в составе гумуса больше фульвокислот. В ходе преобразования минералов отмечается слабое накопле­ние аморфных полуторных окислов и кремнезема. Ана­лизами установлено присутствие серицита, хлорита, нонтронита, гидромусковита, гидроксидов железа и др. Характерно образование карбонатно-глинистых и желе­зисто-глинистых конкреций.

Растительность. В среднеазиатской пустыне биомас­са колеблется от 1,1 ц/га в крайне разреженных эфемер-никах до 538 ц/га в черносаксаульниках гребенщиковых, а в среднем в пределах 40—140 ц/га. В структуре био­массы преобладает корневая система (60—90%), в от­личие от ландшафтов степей и лесов масса зеленых одно­летних органов незначительна. В опад ежегодно посту­пает 30—60% от биомассы органического вещества, что сближает пустыни со степями (45—60%) и резко отли­чает от лесов (1—4%). В опаде растительности пустынь преобладают корневые остатки (80—90%). Отношение lg П : lg Б зависит от характера растительных сооб­ществ, па солончаках с галофитами это отношение со­ставляет 0,60, в кустарниковых пустынях — 0,68, в полу­пустынях на бурых почвах — 0,77.

Кустарники пустынь имеют разную степень золь­ности, поэтому сумма зольных элементов и азота колеб­лется от 5—7% в гликофитах до 10—16% в галофитах. В химическом составе полукустарников 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 растений в ландшафтах с более влажным клима­том. У галофитного 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 ландшафтов пустынь суббо­реального пояса характерен акропетальный тип распре­деления элементов. Содержание химических элементов в биомассе колеблется от 0,06 ц/га в водорослевых сооб­ществах до 10 ц/га в солянках и более 30 ц/га в черно­саксаульниках. Азота в опаде (1,7%) аккумулируется больше, чем в опаде степных растений (1,2) и растений лесных ландшафтов (0,6%). Доля органогенов (Са + К + + P + S) в растениях по мере засоления ландшафтов уменьшается с 40 до 14% и увеличивается с 8—14 до 79% содержание биогалогенов (Na + Cl + S избыточная). Интенсивность биологического круговорота составляет

ОД, что соответствует ландшафтам влажных тропических лесов.

У растений ландшафтов суббореальных пустынь и полупустынь можно выделить три типа химизма: каль-мпсво-азотный — в полукустарниковых пустынях, азот-по-кремниевый — в эфемерово-полукустарниковых, нат-рпсво-хлоридный— в солончаковой пустыне. Зольность по всех растительных сообществах колеблется от средней и) весьма высокой.