Имя материала: Основы биогеохимии

Автор: В.В.ДОБРОВОЛЬСКИЙ

14.2. биогеохимические особенности тропических почв

 

Характерной чертой тропических экогеосистем является высокая интенсивность почвенно-биологических процессов. В дождевых лесах Африки на поверхность почвы в течение года поступает около 1200— 1500 т/га сухой массы растительных остатков. Несмотря на столь значительный спад, большая его часть быстро разрушается благодаря деятельности беспозвоночных и микроорганизмов, населяющих почву. Сплошной лесной подстилки нет, тонкий слой мертвых листьев перемежается с участками оголенной земли. Поступающие с спадом элементы захватываются сложной корневой системой многоярусного дождевого леса и вновь вовлекаются в биологический круговорот.

Рыхлые покровные отложения тропической суши — минеральный субстрат современных почв — в значительной мере состоят из сильно выщелоченных продуктов древнего выветривания, содержащих ограниченное количество форм элементов, доступных для растений. Основным источником таких форм являются разлагающиеся растительные остатки. В связи с необходимостью захватывать элементы минерального питания из продуктов разрушения опада корневая система деревьев тропического дождевого леса расположена в приповерхностной части почвы (до 50 — 70 см). В лесах Амазонии корни деревьев находятся еще ближе к поверхности — на глубине 10-—20 см (Вальтер Г., 1968).

В результате микробиологических процессов трансформация органического вещества опада в почвах дождевого леса сопровождается образованием легкорастворимых фульвокислот. Их в 5 — 6 раз больше, чем гуминовых кислот. В том случае, когда почвы образованы на хорошо промываемых продуктах выветривания кварц-содержащих кристаллических пород, рН гумусового горизонта составляет около 5. Верхняя часть профиля таких почв сильно выщелочена. Если же дождевой лес находится в вулканическом регионе и почвы формируются на продуктах выветривания молодых вулканических пород, богатых щелочами и кальцием, то значительная часть гумусовых кислот нейтрализуется и конденсируется в более крупные и менее растворимые соединения. В результате в верхней части профиля почв происходит накопление гумуса до 6 \% и более, значение рН приближается к 6, фульвокислоты преобладают над гуминовыми.

В областях с коротким сухим сезоном распространены светлые тропические леса и парковые саванны. В таких условиях образуются периодически промываемые дождями почвы с нейтральной реакцией. Пышный травяной покров способствует формированию дернового и гумусового горизонтов. Иная обстановка на территории с длительными сухими сезонами и количеством атмосферных осадков от 600 до 400 мм/год и менее. В этих условиях распространены засушливые саванны, сухие листопадные леса, заросли кустарников. Полное промывание почвы не обеспечивается, микробиологическая деятельность в засушливые сезоны подавляется, степень покрытия поверхности растительностью менее 50 \%. В почвах засушливых саванн и зарослей кустарников содержание гумуса незначительно, почвы имеют щелочную реакцию рН около 7 — 8.

Характерная черта тропической суши — хорошо выраженная геохимическая провинциальность почвенного покрова. Это обусловлено, во-первых, тем, что значительная часть тропической суши лишена мощного покрова аллохтонных (ледниковых или лессовых) отложений, широко распространенных на территории бореальной и суббореальной зон. Почвы тропических стран образованы преимущественно на переотложенных продуктах выветривания, претерпевших непротяженное перемещение. Во-вторых, тропические территории представляют собой фрагменты древнего суперконтинента Гондваны, поверхность которого последние полмиллиарда лет не покрывалась морем. В результате геохимические особенности состава разных пород, выходящих на поверхность, унаследованы почвами. Это способствует неодинаковым уровням содержания рассеянных элементов в растительности разных районов, находящихся в одинаковых климатических условиях.

В качестве примера приведем данные о содержании рассеянных элементов в однотипных почвах саванн Уганды и Северной Танзании. Почвы Уганды покрывают докембрийские кристаллические породы, почвы Танзании находятся в районе распространения кайнозойских вулканических пород Восточно-Африканского рифта. Они обогащены теми элементами, которые в повышенном количестве находятся в щелочных базальтах и фонолитах Восточно-Африканского рифта: цирконием, титаном, бериллием, ниобием, стронцием и др. Как следует из данных табл. 14.6, в почвах саванн Танзании по сравнению со средним содержанием в земной коре ниобия больше в 11, бериллия и молибдена — в 6, титана и циркония — в 4 раза. В свою очередь, в почвах саванн Уганды концентрация хрома выше кларкового значения в 7, меди — в 5 раз. Столь большая разница концентраций элементов в почвах отражается на соотношении масс этих элементов, захватываемых в биологический круговорот в саваннах двух соседних регионов Восточной Африки.

 

Таблица 14.6

Концентрация рассеянных элементов в почвах саванн Восточной Африки (по В.В.Добровольскому, 1975)

 

 

Химический

элемент

Концентрация в гумусовом

горизонте почв, мкг/г

Кларк концентрации

Уганда

Танзания

Уганда

Танзания

Ti

5820

14900

1,8

4,5

Мn

1520

2140

2,2

3,1

V

153

271

2,0

3,6

Сг

234

160

6,9

4,7

Ni

75

93

2,9

3,6

Со

48

70

6,6

9,6

Сu

104

72

4,7

3,3

Рb

52

35

3,2

2,2

Zn

125

190

2,5

3,7

Mo

5

8

3,8

6,2

Be

6

16

2,4

6,4

Sc

24

16

2,2

1,5

Y

58

64

1,6

1,8

La

85

96

1,8

Nb

59

224

2,9

11,2

Zr

215

670

1,3

3,9

Ga

16

20

0,8

1,1

Sr

129

510

0,6

2,2

Ba

274

590

0,4

0,9

 

С биогеохимическими процессами, происходящими в почвах, тесно связана миграция химических элементов в поверхностных водах тропической суши. Их геохимия изучена недостаточно, но имеющиеся данные указывают на то, что концентрация многих элементов в воде тропических рек ниже средних значений для рек мира. По-видимому, это объясняется двумя причинами. Во-первых, фитоценозы тропических лесов прочно удерживают необходимые им химические элементы и слабо выпускают их из системы биологического круговорота. Во-вторых, некоторые элементы, особенно тяжелые металлы, более прочно закреплены в красноцветных продуктах выветривания и развитых на них почвах, чем в отложениях четвертичного возраста, на которых образованы почвы бореального и суббореального поясов.

Установлено, что в сухие сезоны в воде тропических рек повышается концентрация солей, а также таких элементов, как бор, фтор, стронций. Исследования, проведенные А.И.Обуховым (1968) в Бирме, показали, что в сезоны дождей слабо, но отчетливо повышается концентрация металлов. Можно предположить, что это явление обусловлено не только вымыванием растворимых соединений металлов из растений и почв, но и активизацией микробиологической деятельности в почве. Значительные массы металлов переносятся тропическими реками в виде комплексных соединений с растворимыми фульвокислотами.

Наибольшее количество химических элементов мигрирует в составе взвесей. Речные взвеси в основном представляют продукты плоскостного смыва почв. Большая часть этих продуктов, энергично смываемых в сезоны дождей, не достигает речных долин и переносится в относительно пониженные участки поверхности. Одновременно в понижениях в дождливые периоды сильно поднимается уровень грунтовых вод или образуется горизонт сезонной верховодки. На участках сезонного заболачивания формируются вертисоли — серые и черные слитые тропические почвы с сообществами злаковников (грэсслендов). В экосистемах сезонных болот аккумулируются химические элементы, мигрирующие с более высокой территории, поэтому в почвах и растениях повышается концентрация рассеянных элементов вплоть до образования биогеохимических аномалий (рис. 14.1).

 

 

Рис. 14.1. Аккумуляция меди в почвах сезоннозаболачиваемой депрессии рельефа за счет выноса металлов из залежи руд, Замбия (по Дж.Уэббу и Дж.Тумсу, 1959)

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 |