СТЕПНОЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРА КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА
Биогеохимические исследования по степному разнообразию ландшафтов проводились автором в пределах Кокчетавской возвышенности, для которой характерна сложность и разнообразие природных территориальных комплексов (ландшафтов) и условий миграции и аккумуляции химических элементов.
Кокчетавская возвышенность сложена архейскими и протерозойскими породами, представленными кварцитами, гнейсами, сланцами. Здесь также широко распространены интрузии кислых пород (гранитов). Мощность кайнозойских отложений колеблется от 50 до 85 м. Важную роль в строении степных ландшафтов играют геолого-геоморфологические условия. Климат изученных степных ландшафтов резко-континентальный. Развитие современных ландшафтов степей проходило в условиях резко континентального климата с небольшим (до 310 мм) количеством атмосферных осадков, с сухим летом и малоснежной холодной зимой.
Исследования велись методом сопряженного ландшафтно-геохимического анализа, когда профиля закладывались в направлении от автономных позиций к подчиненным с отбором проб компонентов ландшафта и последующим химическим анализом их.
Остановимся на характеристике степных ландшафтов, приуроченных к метаморфическому комплексу протерозоя, и неоэлювиальных — четвертичного и частично неогенового возраста.
Рельеф степных ландшафтов на метаморфическом комплексе протерозоя мелкосопочный с плоскими мелкосопочными равнинами и колебанием высот от 433 (на западе) до 559 (на востоке) м. Растительность представлена разнотравно-овсецово-красноковыльными ассоциациями с господством ковылей: красного, волосатика, а также овсеца пустынного, типчака, тонконога гребенчатого, полыней: австрийской, холодной, широколистной, шалфея степного, зопника клубневидного, гвоздики. Биопродуктивность травостоя составляла 10-12 ц/га. Важную роль в миграции элементов в ландшафте наряду с аэральной и водной играет биологический круговорот, который обусловливает взаимосвязь между растениями и почвами. Анализ золы укосов разнотравно-овсецовой ассоциации указывает на обогащение растений K2O, CaO, MgO, SO3, Na2O, SiO2. Заметим, что содержание в золе SiO2, K2O, MgO, Na2O превышает их значения в почвах.
Почвы этих степей представлены черноземами обыкновенными малоразвитыми. Для них характерен укороченный профиль и развитие на щебне протерозоя. На основании данных валового анализа можно сделать вывод, что почвы изученных ландшафтов обогащены SiO2 в величинах, уступающих таковым в породах. Накопление в почвах SO3, MgO, по-видимому, обусловлено биогенной аккумуляцией. Черноземы отличаются щебнистостью и содержанием больше всего (48%) фракций меньше 0,01 мм. По механическому составу эти почвы относятся к тяжелосуглинистым. Почвы степных ландшафтов на кварцитах обогащены такими микроэлементами, как: Sr, Cu, Ti и обеднены Ba. В автономных ландшафтах распространены подчиненные гидроморфные, приуроченные в основном к поймам речек бывших древних долин, аккумулятивно-элювиальные ландшафты западин с торфяными и луговыми почвами — на местах бывшего заболачивания. Для пойм рек характерна мелкобугристость, луговая растительность на луговых и лугово-черноземных почвах. Почвы низких террас рек луговые болотные, а террас озерных котловин — луговые с различной степенью засоления. Примером трансаквальных ландшафтов является р.Сарымсакты, химический состав вод которой гидрокарбонатно-хлоридно- и гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевый с рН 7,73. Минерализация поверхностных вод изменялась в пределах от 950 до 1002 мг/л. Необходимо отметить, что в результате исследований компонентов на задернованных участках ландшафтов можно сделать выводы о характере и составе развития глубинных пород. На основании данных химического анализа состава растений и почв. выявлены в них большие концентрации никеля в районе Черноярского, Котур-Куля, Базарбека и др, что указывает на наличие здесь рудопроявления.
Распространены в северной части Кокчетавской возвышенности степные неоэлювиальные ландшафты, сложенные неогеновыми отложениями павлодарских глин, мощностью 25 м и серо-зеленых глин аральской свиты с мощностью последних 22 м. Четвертичные отложения представлены покровными суглинками пролювиально-аллювиального иногда делювиального генезиса, накопление которых обусловлено отсутствием до четвертичного периода хорошо развитой речной сети. Неогеновые степные ландшафты занимают значительные площади в пределах Кокчетавской возвышенности. Они приурочены к межгорным депрессиям четвертичного (мощностью 65-70 м) и частично неогенового возраста.
В неоэлювиальных степных ландшафтах в прошлом были широко распространены разнотравно-красноковыльные ассоциации, где основные виды растений представлены ковылем красным, овсяницей и др. с урожайностью (14-16 ц/га). Степи в значительной мере в настоящее время распаханы. Они заняты зерновыми культурами, которые имеют небольшой (6,5-7,5 ц/га) урожай в связи с обеднением почв биогенными элементами и замедлением поступления последних в растения, что обусловлено наличием в почвах легкорастворимых солей. Растения в процессе роста и развития для построения своего организма захватывают из почвы элементы в иных количествах, чем они содержатся в почвах. Наши данные анализа укосов золы разнотравно-красноковыльных ассоциаций указывают на большую (до 8,9) зольность укосов, а также обогащение их SiO2, CaO, SO3, MgO и обеднение P2O5, K2O. Концентрации CaO, MgO, FeO в золе укосов превышают их величины в почвах и почвообразующих породах.
В неоэлювиальных степных ландшафтах развиты черноземы обыкновенные. .Характерной особенностью черноземов является языковатость генетических горизонтов почв, которая обусловлена сухим резко-континентальным климатом. Растрескивание почв происходит в результате пересыхания их летом и промерзания зимой. Для этих почв характерна малая мощность гумусового горизонта, резко выраженная языковатость с признаками солонцеватости. Солонцеватость почв связана с засолением почвообразующих пород. Слабая солонцеватость черноземов индицируется наличием в растительном покрове полыни сизой, а появление солодки уральской свидетельствует о распространении столбчатых солонцов, что обусловливает малопригодность почв для распашки. Величины рНводн. почв изменялись от 7,3 — в гумусовом горизонте до 8,5 — в иллювиальном и почвообразующей породе. Содержание гумуса в изученных почвах составляет 6-9%. Верхние горизонты почв обогащены SiO2, что обусловлено произрастанием злаковой растительности. Распределение микроэлементов по почвенному профилю черноземов таково: для гумусового горизонта характерна биогенная аккумуляция Pb, Cu, Zn, а для иллювиального карбонатного горизонта — некоторое повышение содержания Cu, Ni, Cr.
Поверхностные воды неоэлювиальных ландшафтов имеют хлоридно-гидрокарбонатно-натриево-магниевый состав с рН 7,65 и минерализацией 1031,28 мг/л, а грунтовые — хлоридно-гидрокарбонатно-магниево-натриевый с рН 7,72 и минерализацией 1424,21 мг/л.
Итак, сравнительный анализ двух типов ландшафтов указывает на специфику биогеохимического круговорота и разнообразие изучаемых ландшафтов.
М.А. Хрусталева