Ќазаќстан республикасыныњ білім жєне ѓылым

Күшті тартылып тұрған су

Физикалық бос байланған су молекулалары

Химиялық байланған су деп – ион күйінде, екіншілік балшықты минералдар немесе металдардың сулы тотықтары құрамындағы конституциялық суды айтады. Мұндай суларды топырақты 150⁰-300⁰ С – та қыздырғанда ғана болып шығаруға болады. Ал минаралдар құрамында кристалдар торындағыны кристалды су деп атайды, яғни ол минералдар құрамына жаралған кезінде кірген. Оны топырақты 150⁰-300⁰ С – та қыздырғанда келтіруге болады. Химиялық байланған су молекулалық күшпен ұсталатындықтан өсімдікке тиімсіз.

Су буы – топырақ бөлшектерімен түйірлері аралығындағы ауа құрамына кіреді. Әдеттегіде топырақ ауасы су буына қаныққан. Сондықтан, бұл ылғал күйі топырақтың жылы жерінен су қабатына қарай жылжып барып, қоюланады – конденсацияланады, яғни бу суға айналады. Бұл құбылыс топырақ беті салқындаған кезде байқалады, мысалы, түнде шөлді аймақтың күз маусымында құмдар бетінде бу қоюланып, кескін бойы жоғарыдан төмен жылжиды. Осылай конденсацияланған судың өсімдіктерге тиімділігі шамалы болса да, пайдасы бар.

Гигроскопиялық ылғал – топырақтың тым майда түрлері бетінде ауадан ұсталып тұратын су молекулалары топырақтың ондай суды сіңіру қабылетін гигроскопиялық ылғал дейді. Түйірлері беті жұқа су қабыршағымен оралған және молекулалық күшпен ұсталатындықтан ерекше қасиеті бар: тығыздығы жоғары болғандықтан ол қатпайды және тұздарды ерітпейді. Бұл судың топырақта сіңірілуі заттар табиғатына, ауа температурасы мен ылғал мөлшеріне байланысты. Атмосфера су буына қаныққан жағдайда топырақ суды өзіне көп сіңіре алады да, ылғалдану дәрежесі максималды гигроскопиялыққа жетеді, оның мөлшерін максималды гигроскопиялық дейді.

Қабыршақты ылғал – топырақтың дисперсті түйірлері бетінде тарту күшімен қабыршақтанып ұсталып тұратын су, ол өсімдіктерге тиімсіз. Жалпы тиімсіз су мөлшері 1,5 максималды гигроскопиялыққа тең. Топырақтағы мұндай ылғал мөлшерінде өсімдіктер сола бастайды. Өсімдіктер тұрақты сола бастайтын топырақтағы судың мөлшерін жансыз қор деп атайды, себебі мұндай ылғалды өсімдік пайдалана алмайды. Жансыз деңгейден жоғары жиналған ылғал қорын өнімдік су деп атайды. Оның қоры – ауылшаруашылық дақылдары өнімді дамуының негізі.

Еркін (сұйық) су – топырақ түйіртпектері ішіндегі және араларындағы кеңістіктерді жайлайды. Бірінші орындағылары қыл түтікшелік, ал екіншілері бос кеңістіктегі гравитациялық суға жатады. Қылтүтікшелік ылғал топырақтың жіңішке қуыстарында сұйық тамшы күйінде жиналады. Мұндай сулар топырақта меникс күші мен әр бағытта, көбінесе жоғары немесе төмен қарай жылжиды. Олар тар қылтүтікшелік тірелген және тар түтікшелік ілінген болып екіге бөлінеді. Қылтүтікшелік тірелген су ыза деңгейінен көтеріледі. Ол тарайтын топырақ қабатын қылтүтікшелік деңгей деп атайды. Қылтүтікшелік тірелген су тараған қабат қалыңдығы топырақытң су көтеру қабілетіне байланысты болса, ілінген сумен қамтамасыз етуге аталған сулардың маңызы өте зор. Олардың ең тиімді түрлері жауын-шашын, суару және ыза суларымен қанады. Топырақ беті бүркелмесе, еркін сулар қылтүтікшелер арқылы буланып кетеді, сондықтан бұл құбылысты тиісті топырақ өңдеу тәсілдермен тежеу керек.

Гравитациялық ылғал – барлық қылтүтікшелері суға толған топырақ, ал одан әрі ылғалданған жағдайда түйіртпектер аралығына толған су. Ол топырақта салмақтың күшпен еркін, жоғарыдан төмен қозғалатын болғандықтан гравитациялық деп аталады. Төмен қарай аққан су топырақтың астыңғы қабаттарын ылғалдандырып, ыза деңгейіне жетуі мүмкін. Бұл су өсімдіктерге тиімді, бірақ топырақтағы барлық қуыстарды толтырып, ауаны ығыстырады да, анаэробты жағдай туғызады.

Негізгі су қасиеттерін топырақтың су өткізу, су ұстау, су сыйымы және су көтеру қабілеті жатады.

Су сыйымына топырақтың суды сіңіріп, ұстап тұру қабілеті жатады. Оның толық, далалық, қылтүтікшелік және гигроскопиялық түрлері бар.

Толық су сыйымы деп топырақтың барлық қуыстары гравитациялық суға толған кездегі ылғалдылықты айтады. Мұндай жағдайда топырақтың ауа алмастыру қабілеті бәсеңдеп, өсімдік тамырлары тұншығады.

Далалық су сыйымы деп топырақтың гравитация суы төмен ағып кеткенннен кейінгі ұсталған судан құралған ылғалдылығын айтады. Оның мөлшері топырақтың механикалық, минаралдық және химиялық құрамына, көлемдік тығыздығына байланысты. Далалық, сусыйымдылықтың құм топырақтардағы мөлшері 3 – 5, құмбалшықты және балшықты топырақтарда 18 – 23 процентке тең, оның ең жоғары мөлшері (35%) берік түйіртпекті құмбалшықты қара топырақтарда болады.

Қылтүтікшелік сусыйымы деп топырақ қыл түтіктерінің ыза суына қанып, су ұстап тұру қабілетін айтады. Ол топырақтың механикалық құрамына және кескін қалыңдығына байланысты: құм мен түйіртпекті топырақтарда аз, топырақтарда жоғары болады.

Су көтеру деп топырақтың қыл түтіктері арқылы ыза деңгейінен меникс күшімен су көтеру қабілетін айтады. Судың топырақта көтерілу жылдамдығы мен биіктігін қылтүтікшелер диаметрі анықтайды, яғни қылтүтіктер диаметрі жіңішкерген сайын олардың су көтеру қабілеті артады. Бұл құбылыс керісінше де білінеді. Мысалы, қылтүтікшелермен су көтерілу құм топырақта 30 – 60 см болса, ләсті құмбалшықта 3 – 4 м тең, ал балшықта 6 – 7 м жетеді. Шаңды бытыранды топырақта, түйіртпекті топыраққа қарағанда қылтүтікшелік су көтеру қабілеті жақсы жетілген.

Сусіңіру – топырақтың жоғарғы қабаттан төмен қарай су өткізу қабілеті. Су топыраққа үш ретті құбылыспен сіңеді: сіңу, ылғалдану, өту.

Сіңу мен ылғалдану деп, топырақтың бос кеңістіктерінің бірте-бірте суға толуын айтады. Бұл топырақтың су сіңіру қабілетінің бірінші сатысы. Ылғалдану құбылысы топырақ, массасы толық суға толғанша жүреді. Өту деп, гравитациялық судың өз салмағы мен топырақ қуыстары арқылы төмен жылжуын айтады. Егер топырақ бірінші сағатта суды 15 см тереңдікке сіңірсе – жақсы, 5 – 15 см орташа, ал 5 см дейін ғана сіңірсе – аз сіңіретін болып саналады.

Булану деп, сұйық судың қызған топырақ бетінен буға айналу құбылысын айтады. Ол топырақтың механикалық құрамына, түйіртпектілігіне, беткі жанды өсімдік жамылғысы, жансыз органикалық қалдықтарымен бүркелуіне және құрлық бедеріне, ылғалдануына және климатқа байланысты өзгереді. Аса жоғару булану түйіртпексіз, түсі қара, қылтүтіктері ылғалға толған топырақта, ал аз мөлшердегі булану ірі дәнді, құмды және өсімдік жамылғысы бар топырақтар бетінде байқалады.

Өсімдіктер топырақ ылғалының тек тиімді бөлігін ғана тіршілігіне жаратады. Тиімді немесе өнімдік су органикалық зат түзуге - өнімділікке жұмсалады. Өсімдіктер топырақтағы суды тамырларының сору күші арқылы сіңіреді, сондықтан сору күшінен асқан су өсімдіктерге тиімсіз. Ауылшаруашылық дақылдар тамырларының сору күші 1,5 х 10³ КПА немесе 15 атмосферадан аспайды. Өнімдік ылғалды пайдаланғаннан соң, өсімдіктер сола бастайды. Өсімдіктердің тұрақты солуы басталатын ылғал деңгейінің белгілі бір мөлшерін солу ылғалдылығы дейді. Одан жоғары ылғалдылықта өнім құрала бастайды.

Агрономиялық тәжірибеде мынандай топырақ – гидрологиялық су константылары қолданылады: максималды гигроскопиялық, солу ылғалдылығы, қылтүтіктердегі үзілмелі ылғал, кіші сусыйымдылық, толық сусыйымдылық.

Құрғақ топырақ деп аталғанымен, онда берік байланған, адсорбцияланған, өсімдік тамырларының сору күші жетпейтін су болады. Мұндай су диффузиялы күшпен жылжиды. Бұл өсімдіктерге тиімсіз.

Максималды адсорбциялық және қылтүтіктердегі үзілмелі ылғалдылық арасында осал байланған қабыршақты су болады. Ол топырақтан сорбциялық күшпен ұсталады, сәл жылжымалы өсімдіктерге тиімсіз, ал су ылғалдылығы мен қылтүтіктердегі үзілмелі ылғал арасындағы судың өнімділігі аз, яғни оған қараған өсімдіктер нашар өніп-өседі. Қылтүтіктердегі үзілмелі ылғал – кіші сусыйымдылық арасындағы су қылтүтікшелерге толған судан тұрады: ұстап тұратын күш осал болғандықтан, оның өсімдікке тиімділігі жақсы, өнімділігі жоғары болады.

ДСС пен ТСС арасында гравитациялық су тұрады, ол өсімдікке өте тиімді, бірақ артық мөлшерде болғандықтан өнімділігі нашар қуыстылық азаюынан, тіпті оның жоғалуынан, топырақта ауа алмасу нашарлап, өсімдіктердің өніп-өсуі төмендейді. Топырақ суға толық көктемде, қар еріген кезде немесе ұзақ суарудан соң қанады. Бірақ топырақ кескінінен гравитациялық су тез өтіп кететіндіктен, бұл сумен ылғалдану уақыты қысқа болдады. Толық сусыйымдылық пен кіші сусыйымдылықтың ара қашықтығын максималды су беру жүйесі деп атайды. Сонымен, өнімді ылғалдылық СЫ-пен ДСС аралығында байқалғанымен, ең қолайлы, жоғары өнімді ылғалдылық ҚҮЫ мен ДСС арасында жатыр. Өнімді ылғалдылықтың төменгі деңгейі – СЫ, оның мөлшерін вегетациялық тәсілмен және есептеу арқылы, яғни максималдық гигроскопиялық арқылы шығарады. Ал жоғары өнімді ылғалдылықтың төменгі деңгейі – қылтүтіктердегі үзілмелі ылғал. Суару алдындағы топырақ ылғалдылығы қылтүтіктердегі үзілмелі ылғалдан төмен болмағаны керек, яғни құмбалшықты, балшықты топырақтар үшін ол ДСС –тің 60 - 70%.

Топырақтағы су құбылымын да білу керек, ондағы су қорының кірісі мен шығысын су балансы, кірісі мен шығысының тепе-теңдігі дейді.