3. Широколиственные леса, влажные субтропические, тропические и экваториальные леса

Лесные ландшафты формируются в условиях избыточного увлажнения с промывным водным режимом, т. е. представлены в границах от умеренного до экваториального пояса. В этих ландшафтах хорошо выражена водная миграция элементов, которой противостоит биологический геохимический барьер. В структуре биомассы выделяется многолетняя надземная часть (более 70%), биомасса самая высокая по сравнению с другими группами ландшафтов, зольность на единицу веса растений низкая. Самой высокой продуктивностью характеризуются лесные ландшафты экваториального, субэкваториального и тропического поясов.

Экваториальные, субэкваториальные и тропические леса

* В дальнейшем лесные ландшафты экваториального, субэкваториального и тропического поясов будем называть лесными ландшафтами тропиков.

Территория, расположенная между северным и южным тропиком, характеризуется отсутствием холодного сезона. Постоянная положительная температура воздуха и различные условия увлажнения обусловливают разнообразие растительных сообществ (леса, саванны, пустыни). Лесные ландшафты экваториального, субэкваториального и тропического поясов представляют собой самостоятельные типы ландшафтов, но характеризуются сходными геохимическими условиями.

Гидротермические условия. Среднемесячная температура в течение года изменяется в экваториальном и субэкваториальном лесу от 24 до 28, в тропическом — от 18 до 28° С. Во влажных экваториальных лесах выпадает 1500—10 000 мм осадков в год, в тропических лесах— 1000—2500 мм. Испарение составляет 1000—1250, испаряемость— 1250—1500 мм в год. За исключением районов с сезонно-влажными лесами, осадки в течение года распределяются равномерно и выпадают, регулярно. Такие гидротермические условия ускоряют геохимические процессы, направленные на освобождение химических элементов из породы и миграцию их за пределы ландшафта. Геохимическим барьером являются корневая система растений, суглинистые и глинистые породы. Между элементарными ландшафтами преобладает совершенное сопряжение. Господствует промывной водный режим, который хорошо выражен на рыхлых породах. На плотных породах происходит преимущественно поверхностный перенос элементов в различных формах, хотя частично этому препятствует растительность.

Кора выветривания. Основной источник водных мигрантов в ландшафте — кора выветривания. В лесных ландшафтах жаркого пояса кора выветривания представлена магматическими, метаморфическими и осадочными породами и достигает мощности нескольких десятков и даже сотен метров. Поверхностная часть ее служит основой формирования почвенного покрова. Основные горные породы в процессе гипергенеза дают глинистые продукты, а кислые, содержащие много кварца,— песок. Основу коры выветривания ландшафтов жаркого пояса составляют устойчивые оксиды железа и алюминия, которые определяют тип химизма коры выветривания: ферритная (Fe), ферраллитная (Fe, А1), аллитная (А1). В соответствии с типом химизма коры выветривания в некоторых источниках называются почвы (ферраллитная, ферритная, аллитная).

В результате активно протекающих геохимических процессов (растворения, гидратации, окисления, восстановления, метасоматоза, изоморфизма, сорбции, парагенезиса и др.) из неустойчивых соединений, представленных преимущественно первичными минералами, образуются более устойчивые вторичные или видоизмененные минералы. Среди глинистых (вторичных) минералов наиболее устойчивым к геохимическим условиям явлется каолинит (составляет 70% всех глинистых минералов). При нейтральной реакции, которая характерна для карбонатных пород, устойчив монтмориллонит. Каолинит имеет низкую емкость поглощения ионов (1—24 мг-экв. на 100 г породы), поэтому освобождающиеся и мигрирующие элементы слабо сорбируются им и выносятся водными потоками. Тонкодисперсная часть коры выветривания представлена отчасти метагаллуазитом, гидрослюдой, смешанно-слойными минералами, аллофаноида-ми переменного состава, оксидами железа. Емкость поглощения ионов галлуазитом выше (40—60 мг-экв. на 100 г породы), чем каолинитом.

Оксид железа, сорбированный глинистыми минералами, исключая монтмориллонит, образует пленку, которая придает им красный цвет. Процесс закрепления оксида железа на поверхности каолинитовых коллоидных частиц И. А. Денисов (1971) называет хроматизацией (от греч. хрома — цвет). В горах при понижении температуры процесс хроматизации замедляется. При избытке железа образуются пленки свободного гидроксида железа, которые устойчивы к механическому воздействию. Они цементируют породу в латеритную плиту мощностью до 4—5 м и более. В латеритных панцирях могут аккумулироваться гидроксиды алюминия, марганца, редкие и рассеянные элементы — В.В. Добровольский (1975) относит латеритные панцири к гидроморфным аккумуляциям железа участков сезонного заболачивания, а зарубежные ученые — к остаточным образованиям в элювиальных ландшафтах. Изменение интенсивности окраски коры выветривания зависит от степени гидратации: чем больше гидратированы оксиды железа, тем цвет их ближе к желтому, в противном случае — к красному, бурому, красно-бурому. По сравнению с исходной породой содержание оксида железа в коре выветривания увеличивается с 6—20 до 30%.

Алюминий в коре выветривания ландшафтов жаркого пояса образует гидраты, которые выпадают из раствора с образованием геля. Гель постепенно теряет воду и образует гиббсит (А1₂0₃ • ЗН₂0), бемит (А1₂0₃-Н₂0), диаспор (А10-ОН). В начальных стадиях выветривания породы преобладает гиббсит, который является остаточным образованием и характерен для древних латеритов. Алюминий с кремнием кристаллизуется чаще всего в форме каолинита, на породах с кальцием — в форме монтмориллонита. Содержание оксида алюминия в коре выветривания по сравнению с исходной породой увеличивается с 15—20 до 5.0%. Свободный кремнезем встречается в виде золя, а при дегидратации и кристаллизации образует вторичный кварц, или халцедон. Если аморфная структура сохраняется, то формируется опал. Кремний находится в основном в связанной форме. Растворимость соединений кремния увеличивается при рН больше 10. С ионами алюминия кремний образует распространенные глинистые минералы.

Среди редких и рассеянных элементов в коре выветривания и почвах аккумулируются титан, галлий, цирко­ний, которые образуют устойчивые минералы. Из коры выветривания сравнительно быстро выносятся Na, CI, S, Са, Mg, К, Mn, Sr, Ва, Li и др.

Почвы. На почвенной карте мира, составленной группой советских почвоведов, в пределах лесных ландшафтов жаркого пояса выделены следующие типы почв: а) красно-желтые (ферраллитные и альферритные) постоянно влажных лесов; б) красные (ферраллитные и альферритные) сезонновлажных лесов; в) желтые (аллитные) постоянно влажных лесов.

По-разному складывается миграция основных химических элементов в сочетании с гумусовыми кислотами. Гуминовые кислоты, связанные с кальцием и другими двухвалентными металлами, на поверхности первичных минералов образуют пленки и задерживают их разложение. Однако в почвах лесных ландшафтов тропиков господствуют фульвокислоты. В соединениях с полуторными окислами (Fe₂О₃ +А1₂0₃) они образуют хелаты, растворимость которых определяется величиной рН и концентрацией раствора. Например, в кислой среде фульваты железа и алюминия растворимы при равных соотно­шениях, а при соотношениях полуторных окислов и фульвокислот 6:1—нерастворимы. Последнее соотно­шение более характерно для почв тропиков. Содержание гумуса в почвах невысокое 1—4%. В анаэробных условиях происходит накопление торфа (преимущественно низинного типа, различной мощности), который удерживает химические элементы от выноса.

В почвах лесных ландшафтов поведение элементов определяется реакцией среды (рН<5), составом гумуса (преобладают фульвокислоты), окислительно-восстановительными условиями, промывным водным режимом, водно-физическими свойствами почвы, зольностью опада, емкостью поглощения почв, зарядом коллоидной частицы. Результатом этой сложной взаимосвязи является вынос за пределы почвенного профиля щелочных и щелочноземельных оснований и значительной части кремния. В почвах лесных ландшафтов тропиков преобладают положительно заряженные частицы коллоидов, поэтому характерна аккумуляция анионогенных элементов S, Р, N, Se, Ti, V и др. Мало сорбируется катионов, так как ацидоиды представлены преимущественно гумусовыми соединениями, которых в почве меньше, чем базои-дов (коллоидные частицы гидроксида алюминия и железа).

В минеральной части почвы, как и в коре выветривания, господствуют соединения алюминия и железа. Отношение Si0₂ : R2O3 и Si0₂ : А1₂0₃ меньше 2, а в иле меньше 2,5, что указывает на то, что минеральная часть почвы по составу является ферраллитной. При молекулярных соотношениях Si0₂ : А1₂0₃ меньше 1 почвы относятся к аллитным, приобретают цвет, близкий к желтому. Дифференциация почв на горизонты здесь слабо выражена.

Таким образом, перераспределение химических элементов в системе кора выветривания — почва носит сложный характер. Наблюдается общая тенденция к уменьшению содержания химических элементов в этих составных частях.

Воды. В ландшафтах лесов тропиков почвенно грунтовые, а также речные и озерные воды имеют, как пра­вило, низкую минерализацию и относятся к ультрапреспым, а по химическому составу — к гидрокарбонатным и гидрокарбонатно-кремниевым. Минерализация воды в озерах резко отличается. В мелководном озере Викто­рия среднее содержание растворенных солей менее ОД г/л, Танганьика — 0,4, Эдуард — 0,8, Киву—1 г/л. Содержание свободного кислорода в водах рек и озер изменяется от 0,3 мг/л у дна до 7,8 мг/л у поверхности.

Имеют место случаи накопления в глубинных водах озер метана (Киву) и сероводорода (Эдуард), газы удержи­ваются высоким давлением воды (Д. Е. Хатчинсон, 1969).

Растительность лесных ландшафтов тропиков в гео­химическом плане изучена слабо. Видовой состав леса разнообразен, в результате возникает сложность в выяв­лении закономерностей биологического круговорота. С переходом от экваториального к тропическому лесу в связи с сезонным изменением внешних факторов миг­рации картина биологического круговорота постепенно изменяется.

Рост и развитие растений в тропиках определяются многими условиями. Гиганты экваториального леса обя­заны поступлению достаточного количества света, тепла, влаги, элементов питания для построения органических соединений. Карликовые деревья, как форма приспособ­ления растительных организмов в процессе межвидовой борьбы и за источники питания, довольствуются мень­шим количеством прямой солнечной радиации, потребля­ют меньше питания. В лесах, формирующихся на бедных питательными элементами почвах, достаточное количест­во тепла, влаги и света в течение года не способствует росту пышной растительности.

Образование органического вещества идет активно в течение года, и биомасса тропического леса зависит от особенностей сочетания внешних условий произраста­ния, наличия элементов питания, возраста пород.

Формы и состав растительного мира тропиков в неко­торой степени отличаются от однотипных соединений в растениях умеренного пояса. Например, у злаков груп­пы Graminees sacchariferes (тропики) запасные углево­ды накапливаются в форме крахмала, а у злаков группы Graminees levilferes (умеренный пояс) — в форме фрук-тозана. Растворимость углеводов у растений тропиков ниже (3,5—4,5%), в растениях умеренного пояса выше (8,5—9,5%) (Е. С. Белюченко, 1978). Тропические расте­ния содержат меньше протеина в гумидном климате, но больше клетчатки. У них накапливается больше насы­щенных (твердых) жирных кислот типа стеариновой, а растения умеренного пояса содержат больше ненасы­щенных (жидких) кислот. В растениях лесных ланд­шафтов тропиков накапливается больше углеводов и ма­ло белков. С избытком углеводов в пище местного насе­ления связывают болезнь спру—угнетение функций пищеварительных желез. Дефицит белков животного происхождения приводит к заболеванию квашиоркор. Эта болезнь, которая встречается преимущественно у де­тей, выражается в истощении организма, отставании в росте, общем понижении физического развития. В расте­ниях лесных ландшафтов тропиков образуются органиче­ские соединения, не свойственные растениям умеренного пояса, например углевод маннан в плодах пальм, каучук в гевее.

Биомасса во влажных тропических, субэкваториаль­ных и экваториальных лесах колеблется от 1300 (ман­тры) до 17 000 ц/га (гилей). В структуре биомассы на зеленую часть приходится 9%, многолетнюю надзем­ную — 72, на корни — 19%. Прирост изменяется от 65 до 1000 ц/га, т. е. от среднего до высокого; зеленая и мно­голетняя надземная часть близки и соответственно со­ставляют 47 и 42%. Химические элементы в структуре биомассы распределены неравномерно; около 48% при­ходится на многолетнюю надземную часть и 26%—на зеленую часть и корни. Высокая концентрация элементов в многолетней надземной части говорит о наличии ярко выраженного биологического барьера (Л. Е. Родии, Н. И. Базилевич, 1965).

Содержание зольных элементов в биомассе незначи­тельно и составляет 81,41 ц/га, или 1,5%. Ежегодный прирост аккумулирует в среднем до 16 ц/га зольных элементов, или 4,7%. Содержание азота в приросте меньше суммы зольных элементов в четыре раза. Таким образом, в молодых органах растений на единицу веса аккумулируется больше химических элементов, чем в многолетних. Зольные элементы в биомассе распределя­ются по базипетальному типу: на долю листьев в сред­нем приходится до 3%, корней — 2,23, древесины и ве­ток— 1%. Зольные элементы и азот образуют следую­щий ряд потребления химических элементов: N>Si> >Ca>K>Mg>S>Al>P>Fe>Mn>Na>Cl. Высокое со­держание кремния коррелирует с повышенным содержа­нием его в речных и почвеино-грунтовых водах. По А. И. Перельману, растения усваивают за год в 4— 4,5.раза больше элементов, чем их выносится с ионным стоком. Это обстоятельство способствует удержанию подвижных мигрантов и предохраняет ландшафт от ре­грессивного развития,

Опад зеленой части протекает постепенно в течение всего года; он активно минерализуется микроорганизма­ми, поэтому подстилка не накапливается в большом ко­личестве (20—100 ц/га), гумуса образуется мало. Ин­тенсивность биологического круговорота высокая и со­ставляет около 0,1. Ежегодно опадает 275 ц/га отмираю­щих растительных остатков, что составляет 5% от биомассы. С опадом возвращается на 5 ц/га меньше зольных элементов, чем потребляется приростом, азота в 2 раза меньше; зольные элементы и азот образуют следующий ряд: Si>N>Ca>Mg>Fe>Al>K>S>Mn> >P>Na>Cl. В золе онада на долю кремния приходится 50—60%, азота—17—25, щелочные и щелочноземель­ные основания в сумме составляют всего лишь 20—25%. Такое же примерно соотношение зольных элементов в биомассе древесной растительности, поэтому тип хи­мизма растений лесных ландшафтов жаркого пояса азотно-кремниевый. Освобождающиеся при минерализа­ции опада щелочные и щелочноземельные элементы ак­тивно выносятся из почвы, поэтому образующиеся в из­бытке органические и минеральные кислоты не могут быть полностью нейтрализованы, что приводит к форми­рованию в ландшафте кислой среды.

Химические элементы поступают в почву также в ре­зультате смыва с поверхности листьев атмосферными осадками К, Na, CI, S (до 80%) в большем количестве, сульфаты (до 11%), Са, Mg (около 3—5%), фосфор (меньше 1%) —в меньшем.

Прикладные аспекты геохимии ландшафта

Миграция элементов в сельскохозяйственных ланд­шафтах. Растения лесных ландшафтов тропиков приспо­соблены к росту и развитию в условиях 12-часового све­тового дня в течение всего года. В спектре световых лучей в связи с повышенным содержанием озона преобла­дают тепловые инфракрасные лучи и мало ультрафиоле­товых. Растения делятся на тене- и светолюбивые, по­скольку поток прямой солнечной радиации в тропиках весьма интенсивен. Чтобы вызвать постоянное затенение почвы, в агротехнике используется подсев однолетних культур, проводится выращивание покровных растений в плантациях многолетних культур, а также быстро рас­тущих деревьев; мульчирование, которое препятствует испарению влаги и защищает почву от прямого теплово­го облучения.

При выращивании сельскохозяйственных культур предусматриваются особенности миграции химических элементов в агроценозах как и в любом типе ландшаф­та. Растения тропиков усваивают неодинаковое количе­ство химических элементов. Арахису нужно достаточное количество кальция; рис, просо, сахарный тростник по­требляют много азота; банан, табак, кофейное дерево, сахарный тростник отзывчивы на внесение калийных удобрений. Существуют различия в потреблении элемен­тов питания растениями и по фазам развития. Сахарный тростник усваивает в начале развития много азота и ка­лия, к периоду созревания — фосфора. Масличные куль­туры используют фосфор равномерно в течение всеТо вегетационного периода.

На обрабатываемой почве хорошо развиваются ни­трифицирующие бактерии, они переводят соединения азота в усвояемую нитратную форму. Нитраты перехва­тываются корневой системой, поэтому в круговороте почва — растение — опад — почва потери азота незна­чительны. Однако условия для развития азотфиксирую-hi их бактерий неблагоприятны из-за недостатка в почве кальция. В то же время при сжигании органических остатков азот из органических соединений переходит в золу, частично в газообразное состояние. Это приводит к потере азота из почвы в результате высокой миграци­онной способности соединений в обоих случаях. Запасы азота пополняются за счет сидеральных культур. На один гектар пашни мышей дает 831 кг азота, 861 кг ка­лия, слоновая трава — 775 кг/га азота, 970 кг калия, 186 кг кальция, 108 кг магния. Отсюда следует, что зе­леное удобрение дает меньше азота, чем калия. Запасы азота в почве рекомендуется восстанавливать внесением мочевины, содержащей до 46% азота. При повышенной влажности воздуха она мало гигроскопична. Минераль­ные азотные удобрения вносят в дозах 1—2 ц/га, что обусловлено высокой растворимостью азотных удобре­ний и потерей их из почвы. Такая доза обеспечивает по­требность растений только на один сезон.

Органические и минеральные соединения фосфора в почвах тропиков трудно усваиваются растениями, так как слабо растворяются в воде. Наиболее распростране­ны соединения ортофосфорной кислоты с алюминием, железом, кальцием. Кислая реакция ускоряет растворе­ние фосфатов. Фосфат-ионы, сорбированные коллоидны­ми частицами/становятся доступными для растений. Ис­ключение составляют коллоидные частицы оксидов железа, которые прочно удерживают фосфор при ней­тральной или щелочной реакции. Слоновая трава как зеленое удобрение дает до 22 кг/га фосфора, т. е. в 35 раз меньше, чем азота. В компосте из торфа содер­жится от 0 до 3% фосфора. Как удобрение хорошо за­рекомендовал себя томас-шлак, поскольку фосфор осво­бождается из него постепенно. Фосфоритов вносят в поч­ву 10—30 ц/га, суперфосфата — 5—8 ц/га.

В почвах тропиков калия мало, но его содержание возрастает с увеличением засушливости и с повышени­ем почвенной кислотности, а также в почвах с преобла­данием гидрослюды. В связи с активным гидролизом первичных минералов калий освобождается быстрее, чем в умеренном поясе. Много калия поступает в почву с зелеными сидератами, однако его мало в компосте из торфа (0—0,2%). Эффективно применение негигроско­пического сульфата калия в дозе 1,5—3 ц/га; сильвинита и каинита вносят в почву в дозе до 4—6 ц/га, калийной соли около 1—3 ц/га.

В настоящее время научно обоснованная система внесения основных минеральных удобрений (NPK) на­ходится в стадии разработки. Рекомендации по внесе­нию NPK по разным странам с одинаковыми условиями отличаются в силу традиций. Например, в Сенегале под арахис рекомендуется вносить азотно-фосфорно-калий-ные удобрения в соотношении 14:7:7, в Мали — 6 : 20 : 10, в Западной Африке — 6 : 20 : 0.

Из других химических элементов, необходимых для роста и развития растений, в почвах тропиков с гумид-ным климатом недостает кальция, магния, из микроэле­ментов— бора и серы. Сидеральные культуры дают до 200 кг/га кальция и до 100 кг/га магния. Кальций ис­пользуется как удобрение для арахиса и земляного оре­ха, а также как средство понижения кислотности почвы. Культурные растения хорошо реагируют на внесение се­ры в почву в дозе 25 кг/га. Общее содержание железа в почвах высокое, однако окислительная обстановка препятствует его переходу в подвижную форму. Недо­статок элементов В, Mn, Си, Zn, I, Br, Mo, Со ощущают растения на торфяных, легких минеральных, а также на древних почвах. Учитывая интенсивный промывной ре­жим, удобрения в почву следует вносить часто и не­большими дозами.

В связи с тем, что вегетационный период длится в те­чение года и за это время снимается несколько урожаев сельскохозяйственных культур, отчуждение с урожаем химических элементов достигает значительной величи­ны. Вынос питательных элементов с урожаем дает при­мерное представление о том, какую дозу минеральных удобрений необходимо вносить ежегодно.

Геохимия ландшафта и здравоохранение. Биогеохи­мические эндемии в лесных ландшафтах тропиков изу­чены недостаточно. Имеются сведения о низком содер­жании многих элементов питания растений, что прояв­ляется в изменении цвета листьев, сосудов в стволе и ветвях, анормальном развитии или замедлении роста. Особенно часто страдают от недостатка элементов пита­ния цитрусовые и масличная пальма. Дефицит элемен­тов питания растений отражается на росте и продуктив­ности животных.

Лучше изучено влияние некоторых химических эле­ментов на состояние здоровья человека. Высокая темпе­ратура и влажность способствуют выведению из орга­низма солей калия и натрия, что приводит к мышечной и умственной утомленности, истощению нервной систе­мы. Резко уменьшается содержание соляной кислоты и пепсина в желудочном соке, что, возможно, связано с широко распространенным во влажных тропиках забо­леванием «пониженной кислотности желудочного сока». Однако во влажных тропиках организм адаптировался к пониженному содержанию соляной кислоты, а суточ­ная потребность в соли (NaCl) составляет всего около 10 г в день. Считают, что применение острых приправ к пище (чеснок, лук, перец) способствует улучшению процессов пищеварения. Железо организмом человека усваивается слабо. Основным источником этого элемен­та является мясо, потребление которого среди отдель­ных групп населения весьма низкое. Отсюда распростра­нение малокровия. Возможно, дефицит кальция при сла­бой прямой солнечной радиации был причиной недоста­точного физического развития некоторых африканских племен (пигмеи). Организм человека в ландшафтах влажных тропиков привыкает к некоторому обезвожи­ваыию. Вследствие слабой дегидратации при высоком потреблении воды возможны тепловые судороги.

Геохимические методы поисков полезных ископае­мых. В ландшафтах экваториального, субэкваториаль­ного и тропического лесов при поисках полезных иско­паемых возможно использование всех геохимических методов. Однако методика отбора образцов должна несколько отличаться от отбора образцов в умеренном поясе. Это связано с развитием мощной коры выветри­вания и глубоким выносом элементов-индикаторов. Те обстоятельства, что рудные тела, как правило, залегают на большой глубине, требуют дифференцированного подхода при выборе геохимического метода в конкрет­ных условиях. В горных районах данные методы будут более перспективны и отбор проб почвы возможен с небольшой глубины. На равнине с мощной корой вы­ветривания металлометрический метод мало перспекти­вен, но возможно использование атмогеохимического метода при поисках нефти и газа.

Субтропические леса

■

Ландшафты субтропических лесов по геохимическим условиям близки к ландшафтам экваториальных, суб­экваториальных и тропических лесов. Они представлены разорванными ареалами в северном и южном полушари­ях. По условиям миграции элементов в субтропиках раз­личают два типа лесных ландшафтов: влажные субтро­пические леса и сухие (средиземноморского типа) суб­тропические леса.

Значительные колебания гидротермических условий в течение года приводят к изменению интенсивности ми­грации элементов. В ландшафтах влажных и сухих суб­тропических лесов температура самого холодного меся­ца изменяется от 0 до 19, самого теплого — от 21 до 28°. Во влажных субтропических лесах осадки выпадают в течение года равномерно, составляя 800—1200 мм, что приближает их к ландшафтам влажных тропических ле-иш. В сухих субтропических лесах выпадает 400— ТОО мм осадков, преимущественно зимой.

Кора выветривания имеет меньшую мощность, чем |ю влажных тропиках, и формируется на магматических и метаморфических породах, местами осадочных. По со­отношению Si0₂: R2O3 в иле породы делятся на фер­раллитные и сиаллитные. Преобладают глинистые мине­ралы группы каолинита. Содержание железа и алюми­нии высокое, как в лесных ландшафтах тропиков. На красноцветной коре выветривания в ландшафтах влаж­ных субтропических лесов сумма полуторных окислов I оставляет 40—55%, сухих субтропических лесов — 30— 36%. Химические элементы мигрируют преимуществен­но вниз по профилю, так как господствует промывной йодный режим. В ландшафтах сухих субтропических ле-сов, где увлажнение выражено в сезоны с более низкой температурой, вынос элементов ослаблен, поэтому кора выветривания карбонатная, реакция среды близкая к нейтральной. Состав ила гидрослюдисто-монтморилло-пптовый. Основу коры выветривания составляют сле­дующие соединения: Si0₂ (60—70%), А1₂0₃ (15—25), Ге₂0₃ (6—8), СаО и Na₂0 (1—2), MgO и К₂0 (1,5— 2,5%). Процессы окисления и гидролиза в коре выве­ривания протекают активно. Образование глинистых минералов усиливает сорбцию.

Почвы. Различие в составе и содержании зольных моментов, возвращаемых с опадом, особенности водно­го режима и гидротермических условий приводят к то­му, что в ландшафтах влажных и сухих субтропических лесов формируются разные типы почв: в пределах ланд­шафтов влажных субтропических лесов — красноземы и желтоземы, сухих — коричневые, на карбонатных поро­ли х — рендзины.

Образование красноземов протекает в кислой среде, иго приводит к выносу оснований, оподзоливанию, обед­нению их химическими элементами. Растительные остат­ки при разложении дают 6—9% гумуса, в котором пре­обладают фульвокислоты. Хорошо растворимые фульва-ты железа и алюминия мигрируют по профилю и оса­ждаются в иллювиальном горизонте. Гуминовые кисло­ты с трудом выщелачиваются и в перегнойном горизонте вместе с минеральными коллоидными частицами выпол-ияют роль сорбционного барьера для редких и рассеян­ных элементов. Коэффициент элювиально-аккумулятив­ный, показывающий отношение содержания химического элемента в почвенном горизонте к содержанию того же элемента в почвообразующей (материнской) породе, /С_эа для горизонта Ai больше единицы для оксидов Si, Fe, Ti, Мп, К, P, S, Ca, Mg и меньше единицы — для оксидов алюминия, натрия. В красноземе на галечнике Кэа. больше единицы только для оксидов Si, Na, Р, Са, Mg. Накопление химических элементов в перегнойном горизонте красноземов не существенно по сравнению с породой. Глубокая обработка почвы повышает вымы­вание всех элементов, включая азотные соединения. Из­весткование красноземных почв увеличивает вынос азо­та и кальция, уменьшает вынос марганца (М. К. Дара-селия, 1974).

Желтоземы формируются преимущественно на оса­дочных породах. Водный режим периодически промыв­ной. Преобладают глинистые минералы группы каоли­нита. На глинистых сланцах и глине в желтоземах со­держится оксида кремния до 65%, полуторных окис­лов— до 30—35%, что ниже, чем в красноземах (40— 55%). Среди элементов, составляющих основу почвы и коры выветривания, алюминий в форме оксида выносит­ся из почвы активнее, чем оксид железа. Соотношение СаО : MgO близко к единице и примерно одинаково во всех горизонтах профиля. Гидратация свободного желе­за в желтоземах более высокая, чем в красноземах. Ак­туальная кислотность 4,9—5,2; в составе гумуса незна­чительно преобладают фульвокислоты.

Под переменно влажными лесами образуются корич­невые почвы. Непромывной водный режим способствует формированию нейтральной или слабощелочной реакции почвы. В составе гумуса, содержание которого достига­ет 8%, преобладают гуминовые кислоты (С_г:Сф = = 1,2—1,5). Характерно оглинение по всему профилю и накопление ила в иллювиальном горизонте, что, по И. П. Герасимову, обусловлено внутрипочвенным вывет­риванием, или метаморфизацией. Среди глинистых ми­нералов преобладают монтмориллонит и гидрослюда. Активные окислительные процессы сочетаются с высо­кой биологической активностью. В начале лета коли­чество микроорганизмов в перегнойном горизонте может достигать 45 млн/г, что при достаточном количестве вла­ги способствует ускоренной минерализации органических i'i гатков, освобождению химических элементов, их ре-■ мптезу, аккумуляции зольных элементов. Алюмосили­каты слабо дифференцированы по профилю. Илистая фракция обеднена кремнеземом, железом и алюминием, н значительной степени — кальцием и магнием. Содер-. ишс в почве бора, кобальта и меди выше кларка, мар-ганца, цинка, молибдена — ниже (Э. К. Накаидзе, 1977).

Воды в ландшафтах влажных субтропических лесов ул птрапресные или пресные с минерализацией 0,1 — 0,3 г/л, по химическому составу гидрокарбонатные, ме-I га ми гидрокарбонатно-кремниево-кальциевые. Воды к'шдшафтов сухих субтропических лесов гидрокарбонат-[Ю кальциевые с минерализацией 0,2—0,7 г/л и повышен­ным содержанием сульфат-иона.

Растительность. Ландшафты влажных субтропиче-I к их лесов характеризуются следующими показателями опологического круговорота: биомасса 4100 ц/га, при­рост 245, опад 213, истинный прирост 32 ц/га; lg П : lg Б = 0,65—0,68. В структуре биомассы зеленая часть со­ставляет 3%, многолетняя надземная часть — 77, кор­пи —20%. В приросте и опаде наибольший удельный вес приходится на зеленую часть и составляет соответствен­но 57 и 66%.

Средняя зольность близка к средней зольности влаж­ного тропического леса: листья 3,85, корни 1,39, много­летняя надземная часть 1,39%. С учетом содержания

ильных элементов и азота в приросте, химические эле­менты образуют следующий ряд биологического погло­щения: N>Ca>Si>K>Mg>S>Al, Fe>Mn, CI, Na. От­сюда следует, что тип химизма растений кальциево-азот-пый. Зольные элементы в биомассе составляют 39, азот— [3 ц/га. В зеленой части аккумулируется 14% химиче­ских элементов, в корнях — 28, в многолетней надзем­ной части — 58%, т. е. химические элементы распределя­ются в растениях по базипетальному типу. В ландшаф-гах субтропических лесов с опадом возвращается в поч­ну зольных элементов в 2 раза меньше, а азота столько же, сколько в лесных ландшафтах жаркого пояса. На до­лю органогенов (Ca + K + P + Si) в опаде приходится 61, биогалогенов (Na + Cl + S) — 1,7%. Щелочных и щелоч­ноземельных-элементов в опаде недостаточно для нейт­рализации кислой реакции. Зольные элементы и азот об­разуют следующий ряд возврата: N>Ca>Si>K>Mg>

■S>A1, Fe>Mn, CI, Na. Подстилка во влажных суб­тропических лесах составляет 100, зольных химических элементов и азота в подстилке 6 ц/га. Биологический кру­говорот интенсивный (0,7).

В сухих субтропических лесах по сравнению с влаж­ными биомасса меньше (1200—2500 ц/га), прирост со­ставляет 130—150, опад 60—65 ц/га. По сравнению с влажным субтропическим лесом здесь накапливается больше подстилки, так как опад не успевает разложить­ся в течение года. С опадом возвращается до 510— 520 кг/га азота и зольных элементов. Надземной частью растений в круговорот вовлекается больше магния, под­земной— калия. По всей биомассе кальций, кремний, алюминий распределяются равномерно. Органогены по­ступают в почвы главным образом за счет надземной массы. Основные зольные элементы (Са, К, Р) от общей суммы зольных элементов составляют 45—50%.

Практические аспекты геохимии ландшафта. Все ме­тоды геохимических поисков полезных ископаемых в лес­ных ландшафтах субтропиков перспективны. Однако экономически более эффективны гидрогеохимический и биогеохимический методы. При использовании литохи-мического метода в ландшафтах влажных лесов следует отбирать образцы глубже от поверхности, в ландшаф­тах сухих лесов — у поверхности почвы.

Биогеохимические эндемии во влажных и сухих суб­тропических лесах не выделены, поскольку недостаточно изучена реакция живых организмов в данных условиях на избыток или недостаток тех или иных химических эле­ментов. Возможен избыток некоторых микроэлементов и ультрамикроэлементов в горных районах, что обусловле­но близким залеганием от поверхности рудных тел.