Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1585

Примечание. В числителе — массы, связанные в растительных тканях; в знаменателе — массы водорастворимых форм.

Большая часть тяжелых металлов в автономных экогеосистемах захватывается растительностью в количестве 1 — 4 г/км2 в год, масса железа близка к 100 г/км2. Масса натрия не превышает 4000 г/км2, магния — 1000 г/км2. В геохимически подчиненных элементарных экосистемах сайров, которые за счет перераспределения атмосферных осадков получают дополнительное количество влаги и химических элементов, биологический круговорот возрастает. В этом случае захватываемые массы металлов измеряются десятками граммов на 1 км2 в год, а массы натрия и магния — единицами килограммов на 1 км2 в год. На периферии зоны пустынь при общем возрастании масс, захватываемых в биологический круговорот, происходит изменение в соотношении захватываемых элементов по причине иной геохимической специализации растений-цено-зообразователей. Поэтому массы одних элементов (магния, ванадия, хрома) слабо увеличиваются по сравнению с кругооборотом в экстрааридных пустынях, в то время как массы других (стронция, цинка, меди) возрастают в несколько раз.

Как следует из полученных данных, массы тяжелых металлов,выделяемые зелеными органами растений в водорастворимой форме, весьма невелики и в автономных ландшафтах крайне засушливых пустынь измеряются десятыми долями грамма на 1 км2 в год. В условиях геохимически подчиненного режима сайров массы водорастворимых соединений железа и марганца достигают 100 — 300 г/км2, цинка — более 20 г/км2, стронция — единицы граммов на 1 км2, других металлов — десятые доли грамма на 1 км2 в год. Избыточные массы натрия, выделяемые сообществами автономных ландшафтов экстрааридных пустынь, не превышают 1 — 2 кг/км2 в год. В геохимически подчиненных элементарных ландшафтах сайров выделяемые массы более значительны, до 100 кг/км2 и более, причем иногда превышают содержание натрия, связанного в годовом приросте фитомассы.

13.3. Биогеохимические особенности

почв аридных ландшафтов

Почвы аридных ландшафтов с относительно высоким атмосферным увлажнением, соответствующим луговым и слабозасушливым разнотравно-ковыльным степям, характеризуются высокой биогенностъю. Огромное количество беспозвоночных быстро измельчает и перерабатывает растительные остатки и перемешивает их с минеральным веществом почвы. Распределение органического детрита в почве не затруднено, так как значительная часть продуктов отмирания травянистой растительности остается в почве, а не накапливается на ее поверхности, как это имеет место в лесах.

В почвах аридных ландшафтов существенно меняется соотношение групп микроорганизмов. Грибы, играющие в лесных ландшафтах ведущую роль в преобразовании растительных остатков, в почвах степей уступают место бактериям. Микробиологическая и биохимическая трансформация органического вещества в почвах степей происходит с образованием преимущественно труднорастворимых и поэтому слабоподвижных гуминовых кислот. Гуминовые кислоты создают комплексные соединения с катионами, препятствуя их удалению из почвы. Затрудненность миграции усугубляется непромывным водным режимом степных почв и их насыщенностью ионами кальция. Все это обусловливает прочную скоагулиро-ванностъ не только сгустков и пленок гуминовых кислот, но также высокодисперсных минеральных частиц, которые образуют прочные органоминеральные микроагрегаты (педы). Благодаря многочисленным и разнообразным биологическим и физико-химическим факторам биокосная система степных почв способствует не мобилизации и выносу, а связыванию и аккумуляции тяжелых металлов и других элементов с переменной валентностью в верхнем гумусовом горизонте профиля. Концентрация химических элементов в почве слабо и постепенно уменьшается сверху вниз одновременно с уменьшением численности бактерий и содержания гумуса.

Большая часть рассеянных элементов в степных почвах связана с высокодисперсными минеральными частицами, меньшая — с органическим веществом; содержание обменных и водорастворимых форм менее 1 % от общего содержания элемента в почве. Особые формы рассеянных элементов, существующие только в почвах аридных ландшафтов, связаны с карбонатными, гипсовыми, хлоридно-сулъфатными водорастворимыми новообразованиями.

В табл. 13.6 показано, как меняется по профилю черноземов и темно-каштановых почв не только общая концентрация кобальта, но и концентрация его главных форм. Изученные почвы расположены на заповедных участках степной зоны Восточно-Европейской равнины и никогда не подвергались земледельческому использованию. Мощный чернозем взят на территории Центрально-Черноземного заповедника «Стрелецкая степь», темно-каштановая почва — на территории заповедника «Аскания-Нова».

Таблица 13.6

Распределение кобальта и его главных форм по профилю степных почв (по данным Н.Г.Зырина и А.А.Титовой, 1979)