Основной элемент, определяющий геохимические процессы в степных ландшафтах - кальций.

В целинных степях практически вся чистая продукция поступает в почву и используется для накопления запасов мертвого органического вещества. Поэтому они обладают наиболее закрытым круговоротом среди всех типов наземных ландшафтов.

Степные ландшафты.

Геохимия аридных ландшафтов

Для гумидных ландшафтов характерна аккумуляция химических элементов на тех геохимических барьерах, которые связаны с образованием нерастворимых соединений - окислительных, сульфидных, щелочных, сорбционных, а также на биогеохимических барьерах (концентрирование и накопление элементов в фитомассе растений).

 

Степные ландшафты получают годовое количество солнечной энергии в пределах 35 - 50 ккал/см2 и осадков от 200 до 300 мм/год. По величине солнечной энергии они соответствуют ландшафтам широколиственных лесов, но из-за меньшего количества выпадающих осадков состав фитоценоза совершенно иной. Фитоценоз степей - это сообщества травянистых растений (злаков, многолетних трав).

Валовое количество фитомассы в степях - 10 - 40 т/га, что примерно в десять раз меньше, чем в тайге или смешанных лесах. Но если в лесах деревья живут многие десятки лет и их мортомасса связана, главным образом, с лиственным опадом, то в степях количество мортомассы связано с основной массой травянистых растений (практически вся надземная часть).

Вследствие этого элементы питания растений в лесных ландшафтах надолго задерживаются в фитомассе, а в степях ежегодно из-за минерализации отмершей фитомассы обратно возвращается большое количество элементов питания. Отсутствие избытка влаги исключает наличие постоянного промывного режима ландшафта, что приводит к сохранению и накоплению в ландшафте химических элементов, степные ландшафты характеризуются высокой удельной продуктивностью - 42 - 55 %.

Содержание золы в степных растениях выше, чем в лесных, и нередко достигает 10%. Разложение растительных остатков также приводит к появлению соединений кислого характера (СО₂, органические кислоты, гуминовые вещества), но вследствие достаточного количества минеральных веществ происходит их нейтрализация катионами Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺ и др.

В опаде большую роль играют основания, полностью нейтрализующие органические кислоты. Это определяет насыщенность поглощающего комплекса почв кальцием и магнием, нейтральную и слабощелочную реакцию почв. Выделяются два основных процесса разложения органических веществ в степях и пустынях (А.И. Перельман):

· кальциевое разложение — Са преобладает над Nа в поглощающем комплексе почв;

· кальциево-натриевое разложение — наряду с Са и Мg в поглощающий комплекс входит Nа, обуславливая солонцеватость почв.

 

Нейтральная и слабощелочная среда, слабая растворимость гуминовых кислот и

отсутствие свободных агрессивных фульвокислот, обилие органических коллоидов и высокая емкость поглощения черноземных почв, непромывной водный режим определяют низкую интенсивность миграции многих химических элементов.

В автономных ландшафтах бореальных (северных) степей формируются черноземные и каштановые почвы. Биогенная аккумуляция в них, как правило, сильнее, чем в лесах, а выщелачивание слабее, что объясняется щелочной средой, менее благоприятной для миграции большинства металлов (кислое выщелачивание отсутствует), а также слабым промачиванием в условиях сухого климата.

Характерная особенность степных почв — накопление гумуса, количество которого постепенно убывает с глубиной. В верхней части гумусового горизонта в связи с энергичным разложением органических остатков почвенный воздух содержит много СО₂, а в растворе устойчива система Са²⁺ + 2НСО₃^-.

В нижней части гумусового горизонта СО₂ меньше и из раствора осаждается

СаСО₃, образуя иллювиальный карбонатный горизонт.

В степных ландшафтах формируются самые плодородные почвы на Земле - черноземы, содержащие большое количество питательных веществ и обогащенные химической энергией из-за наличия в них высокого содержания гуминовых веществ. Степные ландшафты - зоны интенсивного ведения сельского хозяйства.