5.3 Топырақтың сіңіру сиымдылығын К.К.Гедройц былай түсінген:
топырақтың алмасу-сіңіру күйінда ұстап тұра алатын катиондардың
47
максималды мөлшері. Қазіргі уақытта бұл өлшемді катиондық алмасу
сиымдылығы (ЕКО) деп атайды, мг. экв/100 г. топырақта есептеледі.
Алмаспалы катиондар құрамы әртүрлі топырақтарда бірдей емес және
топырақтың түзілу түріне байланысты болады. Барлық топырақтардың сіңіру
кешенінде кальций және магний болады. Кебірлерде натрий, ал қышқыл
топырақтарда сутегі және алюминий болады. Қара топырақтарда кальций және
магний өте басым болады.
К.К.Гедройц алмаспалы катиондар құрамына қарай барлық топырақтарды
екі топқа бөлді: негіздермен қаныққан топырақтар (құрамында кальций,
магний және натрий ) және негіздермен қанықпаған топырақтар (кальций,
магний мен қатар сутегі және алюминий катиондары бар).
Алмаспалы катиондар құрамы топырақтардың барлық қасиеттеріне үлкен
әсер етеді (реакциясы, коллоидтардың коагуляциялану түрі, физикалық
қасиеттері, құрылым түзу қабілеті). Кальций және магниймен қаныққан
топырақтардың реакциясы бейтарапқа жақын, құрылымы жақсы, физикалық
қасиеттері оңтайлы келеді (қара топырақтар, шымды топырақтар).
Сонымен топырақтардың көптеген қасиеттері алмаспалы катиондардың
құрамына байланысты болады.
5.4 Топырақтың сіңіру қабілеті оның ең бір негізгі қасиеті болып саналады.
Ол
топырақтың
құнарлылығын
қалыптастырады,
өсімдіктер
мен
микроорганизмдердің қоректік заттар режимін реттейді, сонымен қатар
топырақтың реакциясын, буферлік дәрежесін және су-физикалық қасиеттерін
де реттейді. Топырақтың сіңіру қабілетінің жекеленген топырақ процестерінде
де рөлі маңызды. Мысалы, топырақ түзілу өнімдерінің жиналу қарқындылығы,
гумусты-аккумулятивтік қабатының қалыптасуы және т. б.
5.5 Топырақтың сипатты қасиеті оның реакциясы, немесе топырақ
ерітіндісінің реакциясы, ол Н және ОН
1
иондар концентрациясынын теріс
(мөлшер) арасалмағы, оны рН мөлшерімен белгілейді: рН = 3-4-ке тең болса
тым қышқыл, 4-5 қышқыл, 5-6 сәл қышқыл, 7- бейтарап, 7-8 сәл сілтілі, 8-9 аса
сілтілі топырақтар деп саналады.
Топырақтың
қышқылдылығы
–
оның
топырақ
ерітіндісін
қышқылдандыру қабілеті.
Топырақ қышқылдығын актуалды және потенциалды деп ажыратады.
Потенциалды қышқылдық топырақтың қатты фазасына тән.
Топырақ ерітіндісінің актуалды қышқылдығы онда бос қышқылдардың
болуына, қышқылды тұздар және олардың диссоциалану дәрежесіне
байланысты.
Потенциалды қышқылдық табиғаты күрделі келеді, оны тасушылар
топырақ коллоидтарының сутегі және алюминийдің алмаспалы катиондары.
Гумусты қабаттарда қышқылдықты қалыптастыру сутегі иондарына, ал
минералдықтарда алюминийге байланысты болады.
Ығыстыру жағына байланысты потенциалды қышқылдықты екі түрге
бөледі – алмасу және гидролитикалық.
48
Алмасу қышқылдылығы топырақты бейтарап тұздармен өңдегенде
байқалады:
Са
2+
Са
2+
ТСК) Мg
2+
+ 4KCl → ТСК) Мg
2+
+НСl +АlCl
2
H
+
4К
+
Al
3+
Алмасу қышқылдылығы күлгін және қызыл топырақтарда айқын көрінеді.
Гидролитикалық қышқылдық топырақты гидролитикалық негіздердің
тұздарымен өңдегенде байқалады, мысалы СН
3
СООNa.
ТСК) Н
+
+ СН
3
СООNa→ТСК) Na
+
+ СН
3
СООН
Гидролитикалық
қышқылдық
актуалды
және
потенциалды
қышқылдықтардың
қосындысы
ретінде
қарастырылады.
Топырақтың
қышқылдылығы оның теріс қасиеттерінің бірі болып саналады, ол мәдени
өсімдіктердің көбінің өсіп-дамуын тежейді және минералдардың бұзылуын
күшейтеді де күлгіндіру процесін дамытады. Сонымен қатар топырақ
ерітіндісіндегі алюминий катионы өсімдіктерге улы зат болып саналады.
Қышқылдықты жою үшін топырақты әктейді:
Н
2
О
ТСК)3Н
+
+СаСО
3
→ ТСК) Са
2+
+ Н
2
СО
3
СО
2
Топырақтың сілтілігі – топырақ құрамының сілті тарту қабілеті, оны
актуалды және потенциалды деп ажыратады. Актуалды сілтілік топырақ
ерітіндісінде гидролитикалы сілті тұздары (Na
2
СО
3
, NaНСО
3
, Са(НСО
3
)
2
)
болғанда байқалады, сонымен қатар ол жалпы сілтілік және нормальды
карбонатов және бикарбонаттар сілтілігі деп бөлінеді.
Потенциалды сілтілік топырақта сіңірілген натрий болған жағдайда
байқалады. Оны келесі реакциямен сипаттауға болады:
ТСК)2Na
+
+Н
2
СО
3
→ТСК)2Н
+
+ Na
2
СО
3
Топырақтың сілтілігі оның теріс қасиеттерінің бірі болып саналады, ол
өсімдіктер мен микроорганизмдердің дамуын тежейді, коллоидтардың
пептизациялануын арттырады және топырақтың қасиеттерін нашарлатады.
Сілтізденген топырақтарға кебірлер, қара қоңыр топырақтар, боз немесе
құба топырақтар, тақырлап, шөлейттің қоңыр топырақтары жатады.
Сілтілікті жою үшін топырақты гипстейді:
ТСК)2Na
+
+СаSО
4
→ТСК) Са
2+
+ Na
2
SО
4
49
5.6 Топырақ ерітіндісінің реакциясы өсімдіктер тамырларының көмір
қышқылы мен сутегі иондарын органикалық қалдықтарды ыдырату кезінде
бөлуі, сонымен қатар микроорганизмдердің нитрификациялық іс-әрекеті
барысында азот қышқылының пайда болуынан өзгеруі мүмкін. Сонымен қатар
топырақ реакциясы физиологиялық қышқыл және сілтілі тыңайтқыштарды
енгізгенде де байқалады. Сонымен бірге реакцияның өзгеруі әртүрлі
топырақтарда бірдей емес және бұл топырақтың буферлік қабілетіне
байланысты.
Топырақтың буферлігі – топырақтың ортасын қышқыл немесе сілтімен
өзгертуге қарсы тұру қабілеті, былайша айтқанда реакцияның өзгеруіне қарсы
тұруы.
Топырақтың буферлігі оның химиялық құрамына, сіңіру және алмаспалы
катиондар сиымдылығына, топырақ ерітіндісінің қасиеттеріне, органикалық
заттардың мөлшеріне және топырақтың механикалық құрамына байланысты
болады.
Әдебиет:
1, с.98-119; 2, с. 120-143; 9, с.73-94; 22, с. 275-279; 10, с. 227-278; 11, 200б.
Бақылау сұрақтары:
1 Қандай бөлшектерді коллоидтар деп атайды?
2 Коллоидтардың негізгі қасиеттерін атаңыз.
3 Коллоидтық бөлшектің құрылысы қандай?
4 Сіңіру қабілеті дегеніміз не? К.К.Гедройц сіңіру қабілетін қандай
түрлерге бөлді?
5 ТСК дегенімз не?
6 Әртүрлі топырақтардың алмаспалы катиондар құрамын атаңыз.
7 Негіздермен қаныққан және қанықпаған топырақтарды атаңыз.
8 Топырақтың қышқылдылығы мен сілтілігін сипаттаңыз және олар неге
байланысты.
9 Ортаның реакциясын нейтралдау үшін қандай шаралар қолданылады?
10 Буферлік дегеніміз не және ол неге байланысты?
6 Тақырып
Топырақтың су, ауа, жылу қасиеттері және режимдері
Мақсаты: Топырақтың су, ауа, жылу қасиеттері мен режимдері оқып білу.
Дәріс сұрақтары:
6.1 Топырақ ылғалының маңызы. Топырақ ылғалының категориялары
6.2 Топырақтың су қасиеттері: су ұстау қабілеті, су өткіштілігі, су көтеруі
6.3 Су режимі және оның түрлері
6.4 Топырақта ылғал жию және сақтау шаралары
6.5 Топырақ ауасы, оның құрамы, агрономиялық маңызы
6.6 Топырақтың ауа қасиеттері
6.7 Топырақтың жылу қасиеттері
6.8 Топырақтың жылу режимі және оны реттеу шаралары
50
6.1 Топырақ суы организмдердің тіршілігінде және топырақ түзілуде үлкен
маңызы бар. Топырақтағы су оның бойында өтіп жататын биологиялық,
химиялық, физико-химиялық құбылыстардың белсенділігіне, заттардың
жылжуына, ауа, қоректік заттар, жылу режимдеріне және топырақтың
физикалы-механикалық қасиеттеріне үлкен ықпалын тигізеді. Топырақ суы
органикалық заттардың ыдырау процестерінің қарқындылығын анықтайды.
Топырақ суымен жиналған заттардың шығару, жылжу және жиналу процестері,
генетикалық қабаттар мен жалпы топырақ кескінің қалыптасуы байланысты.
Топырақ ылғалы оның жылу балансына да ықпал етеді. Топырақтың үстіңгі
қабатында су жылжу кепзінде оны эрозияға шалдықтырады. Топырақта су
шамадан тыс болғанда күлгіндену, батпақтану, ал капиллярлар бойынша
көтерілуі судың булануына әкеліп соғады, тұзды сулар тұздану және кебірлену
процестерін болдырады.
Топырақ ылғалдылығы оның агрофизикалық қасиеттеріне (тығыздығы,
жабысқақтығы, ұсақтану және агрегаттар құру қабілеті – топырақтың пісіп
жетілуі) әсер етеді.
Топырақ ылғалын зерттеген және топырақ ылғалдылығы туралы ілімнің
дамуына үлкен үлес қосқан ұлы ғалымдар: А.А.Измаильский, Г.Н.Высоцкий,
П.С.Коссович, А.Ф. Лебедев, А.Г.Дояренко, А.А.Роде, Н.А.Качинский.
А.А. Роде топырақ ылғалының бес категорияның ажыратады:
1 Химиялық байланысқан су – жылжымайтын және заттарды ерітуге
қатыспайтын су, топырақтың қатты фаза құрамына кіреді, конституциялық
(құрылдық) және кристалдық болып бөлінеді.
Конституциялық су – бұл гидроксильдік топ (ОН), топырақта темір,
алюминий, титан, марганец гидроксидтері, коллоидті-дисперсті балшық
минералдары, органикалық және органикалы-минералдық қосылыстар
құрамында болады.
Кристалдық су - бұлар тұтас су молекулалары, гипс (СаSО
4
* 2Н
2
О),
миробилит (NаSО
4
* 10Н
2
О) және басқа да минералдар кристалдарына кіреді.
Химиялық байланысқан суға өсімдіктердің қолы жетпейді (пайдалануы
мүмкін емес ).
1
Қатқан су – топырақта су қатқан кезде мұз түрінде қалыптасады.
2
Буланған су – топырақта бу түрінде ауа құрамында болады, өсімдіктерді
сумен қамтамасыз етуде қатысы жоқ, топырақ сәл салқындаған жағдайда
конденсацияланы да сұйық суға айналады.
3
Физикалық байланысқан су (сорбцияланған) тығызбайланысқан және
әлсізбайланысқан болып ажыратылады.
Тығызбайланысқан суды гигроскопиялық деп атайды. Ол топырақтың
қатты түйірлеріне (көбінесе коллоидты) сырттық тарту күшпен ауадан
ұсталған су буының молекулалары, ал бұл қабілетті топырақтың
гигроскопиялылығы деп атайды.
Гигроскопиялық су түйірлерді 1-3 молекуладан тұратын жұқа пленкамен
жабады. Гигроскопиялық судың ерекше қасиеттері бар: 78
0
С қатады,
электролиттерді ерітпейді, тығыздығы (1,5-1,8 г/см
3
) және тұтқырлығы
(вязкость) жоғары, өсімдіктерге тиімсіз.
51
Тығызбайланысқан судың мөлшері ауаның ылғалдылығына және топырақ
коллоидтарының саны мен сапасына байланысты болады.
Топырақтың буланған сулармен қаныққан атмосферадан (шамамен 90-98
%)
сіңіріп
алатын
гигроскопиялық
судың
максималды
мөлшерін
гигроскопиялық максималды ылғал деп атайды (МГ). МГ – бұл топырақтағы
судың өлі қоры.
Әлсіз немесе осал байланған су – су қабығы, топырақтың коллоидті
түйірлер бетінде сұйық сумен жұғысқан жағдайда су молекулаларын қосымша
(МГ-ға қоса) сіңіруден пайда болады, жылжымалығы шамалы, өсімдіктерге
тиімсіз.
4
Еркін немесе бос су – топырақ бөлшектерімен сорбциялық күштермен
байланысы жоқ және капиллярлық (қылтүтікті) және гравитациялық күштермен
жылжиды, екі түрге бөлінеді: капиллярлық нем есе қылтүтіктік және
гравитациялық.
Капиллярлық су – топырақтың қылтүтіктерінде болады және өсімдіктерге
тиімді, ең қолайлы ылғал. Бұл ылғалдың екі түрі бар: капиллярлы-ілінген және
капиллярлы-тірелген.
Капиллярлы-ілінген
ылғал
топырақты
үстінен
ылғалдандырғанда, ал капиллярлы-тірелген жер асты суларымен ылғалданғанда
немесе грунттық сулар көтерілгенде пайда болады.
Капиллярлық су заттарды еріту қабілеті бар, жылжымалы.
Капиллярлы-тірелген судың грунттық сулар жақын болғанда артық су
аққаннан кейін қалған максималды мөлшерін төменгі немесе ең аз су
сиымдылығы (НВ). НВ топырақтың механикалық құрамы, гумустылығы,
құрылымдылығы және жайласуына (сложение) байланысты болады.
Топырақтың оптималды ылғалдылығы НВ-ның 70-100%-на сәйкесті.
НВ мен топырақтың нақтылы ылғалдылығының айырмасын ылғал
тапшылығы (дефицит) деп атайды.
Гравитациялық су – топырақ агрегаттары арасында оның ірі қылтүтік
емес кеуектері немесе куыстарында (поры) суды ығыстыра орналасады, жердің
тарту күші арқылы топырақтың кескіні бойынша төмен қарай қозғалады. Ол
топырақ кескіні бойынша өсімдіктерге тиімді тұздар, коллоидтар,
тұндырмаларды (суспензия) ерітеді және жылжытады, бірақ анаэробты жағдай
жасағанда өсімдіктерге қолайсыз жағдайлар жасайды, соңынан олардың
жойылуына әкеліп соғады.
6.2 Топырақтың су қасиеттеріне жатады: су тұтқыш немесе су ұстау, су
сиымдылығы, су өткізгіштігі, су көтеруі немесе көтергіштігі.
Топырақтың су тұтқыштығы – бұл топырақтың өзінің кескінінде суды
сіңіру және ұстап тұру қабілеті, жердің тартылыс күшінің әсерінен ағып кетпей.
Топырақтың су тұтқыштығын санды түрде су сиымдылығы сипаттайды.
Топырақтың су сиымдылығы – бұл топырақтың суды (әртүрлі түрлерін)
максималды мөлшерде сіңіріп топырақтағы сәйкесті күштермен ұстай алатын
қасиеті.
52
Ұсталған су түрлеріне қарай су сиымдылығы ажыратылады: максималды
адсорбциялық (МАВ), максималды молекулалық (ММВ), капиллярлық (КВ),
төменгі немесе ең аз (НВ) және толық су сиымдылығы (ПВ).
Су өткізгіштігі – бұл топырақтың суды өзіне сіңіріп және төмен қарай
өткізу қасиеті.
Топырақтың су өткізгіштігі шаршы аудан бірлігінде белгілі бір уақыт
бірлігінде фильтрацияланатын су көлемін өлшеу арқылы анықтайды.
Топырақтың су өткізгіштігі оның механикалық құрамы, құрылымы және
алмаспалы катиондар құрамына байланысты болады.
Су көтеруі немесе көтергіштігі – капиллярлық немесе қылтүтік күштері
арқылы астыңғы қабаттардан жоғары қарай суды көтеруін сипаттайды. Суды
көтеру биіктігі мен жылдамдылығы топырақтың механикалық құрамы,
құрылымы, қуыстылығына байланысты болады. Капиллярлар бойымен суды
көтеру биіктігі 0,5-0,8 м-ден ( құмды топырақтар) 3-6 м-ге дейін (құмбалшық
және балшықты топырақтар) құбылады..
Құмды топырақтар суды биікке көтермейді, бірақ тез, ал балшықты
топырақтарда баяу көтеріледі.
6.3 Топырақтың су режимі – топыраққа ылғал түсуі, оның таралуы,
әртүрлі физикалық өзгерістерге ұшырауы және ылғалдың топырақтан
шығындалу құбылыстарының жиынтығы.
Су режимін сандық өлшеммен сипаттау су балансы, ал су режимінің санды
түрде көрсетілген элементтерін су режимінің элементтері деп атайды. Су
балансының жалпы теңдеуі:
В
О
+ В
ОС
+ В
ОР
+ В
Г
+ В
К
+ В
ПР
+ В
Б
= В
ИСП
+ В
Т
+ В
И
+ В
ПС
+ В
БС
+ В
1
,
мұнда В
О
– судың бастапқы қоры;
В
ОС
- атмосфералық жауын-шашынның қосындысы;
В
ОР
– суару кезінде түскен судың мөлшері;
В
Г
– груннтық судан түскен су мөлшері;
В
К
- конденсацияланған судың мөлшері;
В
ПР
– жер үстінен келген судың мөлшері;
В
Б
– топырақ ішінде қапталдан (қабырғадан, жақтан) келген су мөлшері;
В
ИСП
-топырақтың үстіңгі қабатынан буланған су мөлшері;
В
Т
– десукция;
В
И
- грунт астына инфильтрация;
В
ПС
–жер бетіндегі ағын;
В
БС
– топырақ ішінде қапталдық ағын;
В
1
– зерттеу соңындағы соңғы су қоры.
Су балансын есептегенде топырақтағы су қорын әр генетикалық қабатқа
есептейді, содан кейін қосады. Су қорын келесі теңдеумен есептейді:
ЗВ (т/га) = W
*
dV
*
h, (2)
53
мұнда ЗВ – h қабатындағы су қоры
W – салмақталған ылғал ,%
d
V
– топырақ тығыздығы, г/см
3
h – қабатың қалыңдығы, см.
Топырақтағы су қорын су бағанасының мм айналдыру үшін, м
3
/га-ғы су
мөлшерін 0,1 көбейту керек.
Г.Н.Высоцкий ылғалдану коэффицентіне қарай су режимін 4 түрге бөледі:
шайылымды, мерзімді шайылымды, шайылымсыз, тершу түрі.
Бұл су режим түрлеріне Роденің ұсынысы бойынша екі түр қосылды –
тоңды түрі және ирригациялық.
Шайылымды
түрі
–
жылдық
жауын-шашынның
мөлшері
буланушылығынаң артық болатын аудандарда (күлгіндер, шымды-күлгіндер,
қызыл және сары топырақтар).
Мерзімді
шайылымды
түрі
-
жылдық
жауын-шашынның
және
буланғыштықтың мөлшері шамамен бірдей жерлерге тән. Ылғалды және құрғақ
жылдардың ауысып отыруы шайылымды және мерзімді шайылымды су
режимдерін тудырады (сұр ормандық топырақтар, орманды дала аймағының
күлгінденген және сілтісізденген қара топырақтар).
Шайылмайтын түрі – жылдық жауын-шашынның мөлшері топырақтың
булануынан аз болатын аумақтарға тән, атмосфералық жауын-шашын грунтты
суларға жетпейді (дала қара топырақтары, қара қоңыр топырақтар, шөлейттің
қоңыр топырақтары, шөл топырақтары).
Тершу түрі – су режимінің шайылмайтын түрінде грунттық немесе жер
асты сулары жақын орналасқанда кездеседі (гидроморфты сортаңдар).
Тоңды түрі – көпжылдар бойы (мәңгі) тоңданған аудандарда кездеседі.
Жердің тоңданған қабаты әрі қарай суды жібермейді, үстінде артық ылғал
байқалады, соңынан топырақ глейленеді (топырақ кескіні көкжасыл түсті,
кейде қызғылт дақты шұбарлау болады), сондықтан барлық топырақтар глейлі
болады.
Ирригациялық түрі суармалы топырақтарға тән.
6.4 Су режимін реттеу тәжірибесі егіншіліктің өзіндегідей ертеден келе
жатқан тарихы бар, ол аумақтардың топырақ-климаттық жағдайлары мен
дақылдардың биологиялық ерекшеліктеріне негізделген. Сонымен бірге
агротехникалық,
агромелиоративтік,
гидромелиоративтік,
ормандымелиоративтік және басқа да шаралар қолданылады.
Құрғақ дала және шөлді аймақтарда негізі шара – суару, ал ылғалдануы
тұрақсыз аймақтарда өте аса қажетті шара – ылғал жинау және сақтау. Оларға
қар тоқтату және қар суларын ұстау (ықтырма себу, беткейлерге көлденең
өңдеу, үзбелі қарық (борозда) жүргізу. Сонымен қатар су режимін реттеуде егін
қорғау орманды жолақтары, таза парды енгізу және топырақты тығыздау және
т. б. шаралар қолданылады.
Ылдалдылығы жеткілікті және шамадан тыс болатын аймақтарда негізі шара –
артық суды әкету, ол үшін дренаждар құру және т.б.
54
6.5 Топырақ ауасы құрамы жағынан атмосфералықтан айырмашылығ бар,
оның негізгі құрауыштары - азот, оттегі, аргон, көмір қышқыл газы, ал
қалғандарының үлесі көлемінен тек 0,01 %. Атмосфералық ауаның құрамы
тұрақты деуге болады. Топырақ ауасында атмосфералықпен салыстырғанда
оттегінің мөлшері азырақ (үстіңгі қабатында 10-19%, ал төменгі қабаттарында
10-11% дейін кемиді) және көмір қышқыл газы көбірек (0,3%) болады, сонымен
қатар онда азоттың мөлшері де өзгеруі мүмкін. Батпақты және батпақтанған
топырақтардың ауасында NH
3
, CH
4
, H
2
байқалатын мөлшерлері болуы мүмкін.
Топырақ ауасында ондағы микроорганизмдер тіршілігіне байланысты аздаған
мөлшерде
ұшпайтын
органикалық
қосылыстар
тұрақты
болады
(көмірсутектердің майлы және ароматты қатары, күрделі альдегидтер, спирттер
және б.).
Топырақ ауасындағы газдар ішінде ең өзгермелісі оттегі және көмір
қышқыл газы, олардың топырақтың және ондағы микроорганизмдердің
тіршілінде рөлі зор.
Топырақ ауасындағы оттегі мен көмір қышқыл газының мөлшері өте
құбылады. Мысалы, жақсы аэрациясы бар топырақтың үстіңгі қабатындағы
мөлшері атмосфералық ауадағы мөлшерге жақын, ал ауыр топырақтардағы
мөлшері он және жүз есеге дейін азаюы мүмкін, ал көмір қышқыл газының
мөлшері 20% дейін жетеді.
Топырақтағы ауа үш күйде болады. Олар еркін ауа, сіңірілген
(адсорбциялаған) және еріген ауа. Еркін ауа топырақтың қылтүтікті және
қылтүтікті емес қуыстарында болып қозғалмалы келеді және атмосфера
ауасымен алмасып тұрады. Адсорбцияланған ауа топырақтың қатты бөлігінің
бетіне сіңген түрлі газдар. Оның мөлшері топырақтың гранулометриялық
құрамына, гумус мөлшерінежәне ылғалдылығына байланысты. Гумусы мол,
ауыр гранулометриялық құрамды құрғақ топырақта адсорбцияланған ауа мол
болады.
Еріген ауа топырақ ылғалы құрамында кездесетін түрлі газдар. Олар көмір
қышықыл газы, аммиак, оттегі, күкіртті газ.
Достарыңызбен бөлісу: |