Топырақ құраушы процесс био-физикалық-химиялық процестерге жатады
жүктеу/скачать 29,35 Kb.
|
|
1. Топырақтың пайда болу процестерінің жалпы схемасы Топырақ құралу процесінің негізі- жер бетіндегі тау жыныстарды өсімдіктер, жан-жануарлар және климаттың, бедері әртүрлі жерлерде, белгілі бір шақта, бірлесіп әсер етіп, өзгертуінде. Топырақ құралу процесіндегі жанды және жансыз табиғат арақатынасының екінші жағы- материя яғни таулы жыныстар мен топырақтың ішінде өмір сүретін тірі организмдер арасында жан-жақты заттар алмасуы.Топырақ құралу күрделі процесс. Ол жыныста өтіп жататын жан-жақты физикалық, химиялық және биологиялық құбылыстардан тұрады. Топырақ құраушы процесс био-физикалық-химиялық процестерге жатады. Топырақ түзілу жердің гравитациялық алаңында атмосфера мен гидросфераның белсенді түрде қатысуымен литосфера және биосфераның өзара әрекеттесуінің нәтижесінде пайда болады. Топырақ түзілуде жердің географиялық орны, рельефтің нақты жағдайлары, ауа-райы үлкен роль атқарады. Топырақ түзу немесе топырақ түзу процесі дегеніміз - тәуелсіз био-инертті денені - топырақты құрайтын заттар мен энергияның өзгеру және қозғалу құбылыстарының жиынтығы. 2. Топырақтың минералдық бөлігінің жаралуы мен кұрамы Топырақтың минералдық бөлігі әртүрлі минералдардан тұрады. Ол 1 мм-ге дейін немесе одан үлкен. Топырақ құраушы жыныстар мен топырақ құрамына біріншілік және екіншілік минералдар кіреді. Біріншілік минералдар магмалық жыныстарды түзетін болса, борпылдақ жыныстар мен топырақта бастапқы жыныстардың бұзылуынан қалған материалда кездеседі. Бірінші минералдар көбінесе 0,001 мм-ден ірі, екіншілік минералдар- 0,001 мм-ден майда түйірлер. Біріншілік- минералдарға кварц, дала шпаты, слюда, т.б. жатады. Біріншілік минералдардың бұзылу тұрақтылығы бірдей болғандықтан, жанамалы мөлшері топрақта магмалық жыныстарға қарағанда өзгеше болады. Борпылдақ жыныстарда, бұзылуға тұрақтылығы берік кварц мөлшері басым келеді. Екінші орынды дала шпаты алады. Кең тараған бұл минералдың механикалық бөлігі жоғары болғанымен химиялық бұзылуға тұрақтылығы төмен. Далашпаттарының кең тарағаны біріншілік минерал-ортоклаз. Кварц пен дала шпаттары бұзылуға төзімді болғандықтан ірі келеді, көбінесе құм және шаңды түйірлерді құрайды. Біріншілік минералдар мағынасы - оларға топырақтың агрофизикалық қасиеттері тән - олар күлдік элементтер көзінің қоры - олардан екіншілік минералдар жаралады. Екіншілік минералдар құрамы біріншіліктердей көп емес. Олар арасында қарапайым тұздар, су тотықты және тотықты минералдар мен балшықтар минералдар ажыратылады. 3. Топырақтың гранулометриялық (механикалық) құрамы Топырақтың қатты фазасы біріншілік және екіншілік минералдардың көлемді түйірлерінен құралады. Оларды механикалық элементтер деп атайды. Тегіне орай минералдық, органо-минералдық және органикалық түйірлер болады. Топырақтың механикалық құрамын анықтауда далалық және лабораториялық әдістері бар. . Топырақ бөлшектерінің өлшемдеріне оның физикалық, физикалық-химиялық қасиеттері тәуелді болады. Сондықтан топырақты оның элементар түйіршіктеріне байланысты жіктеу (классификациялау) қажет. Барлық түйіршіктерді олардың өлшемдеріне (размерлеріне) байланысты топтарға немесе фракцияларға біріктіреді. Осы фракциялардың пайыздан үлесі топырақтың механикалық немесе гранулометрлік құрамы деп аталады. Қазіргі кезде Качинскийдің элементар топырақ түйіршіктерінің классификациясы қолданылады Осы ғалымның зерттеуіне сәйкес топырақтар өзінің механикалық құрамына қарай төмендегі топтарға бөлінеді. Құм – (түйіршіктердің диаметрі 1-0,05мм) топырақтың аз жылжитын бөлігі. Ол негізінен кристалды кремний қышқылдарынан құрылады, кейбір жағдайда слюда пластинкалары мен басқа минералдардың сынықтарынан құралады. Химиялық реакцияларға қатыспайды десе де болады, өсімдіктер үшін қоректік зат емес, бірақ топырақтың физикалық қасиеттеріне әсерін тигізеді. Құм-силикаты тау жыныстарының механикалық үгітілуінің нәтижесінде пайда болады. Шаң – (түйіршіктердің диаметрі 0,05-0,001мм) тұрақты кристалды және аморфты кремний қышқылдарынан тұрады. Шаң фракциясы салыстырмалы түрде алғанда топырақтың инертті бөлігі. Химиялық және физикалық процестер бұл фракцияда нашар жүреді. Тұнба – (түйіршіктердің диаметрі <0,001 мм) – бұл топырақтың ең белсенді және жылжымалы сазды бөлшегі. Тұнба құрамына минералдық және аз мөлшерде органикалық заттар кіреді. Бұл фракцияның түйіршіктері бір-бірімен жақсы байланыста болады, серпімді келеді. Топырақтың механикалық құрамы Н. А. Качинскийдің классификациясы бойынша анықталады. Бұл классификацияның негізі топырақ түйіршіктерін физикалық саз (түйіршіктері <0,01) және физикалық құм (түйіршіктері >0,01мм) деп бөлу болып табылады. Бірақ топырақтың механикалық құрамы бойынша оның физикалық қасиеттері жайында жуықтап қана айтуға болады. Топырақтың механикалық элементтерінің (фракцияларының) құрылымы оның қасиеттерінің жиынтығын бермейді. Мысалы, тұнба нашар су өткізгіштігімен және судың капиллярмен жылжуының нашар байқалатындығымен ерекшеленеді. Кальциймен және темірмен қаныққан соң тұнба топырақ құрылымының маңызды факторына айналады. Яғни топырақтың ең қолайлы физикалық қасиеттерін құруға себепші болады. Табиғатта топырақтың механикалық құрамының алуан түрлілігі байқалады, Механикалық құрамы ұқсас немесе бірдей топырақтар физикалық қасиеттері жағынан бір-бірінен едәуір алшақтануы мүмкін. Топырақтың қасиеттеріндегі үлкен алшақтық микроагрегаттық құрамының әртүрлілігімен түсіндіріледі. Микроагрегаттарды микроагрегаттық анализ арқылы фракцияларға бөледі. 4. Топырақтың органикалық бөлігі Топырақта жүретін барлық негізгі процестер органикалық заттардың тікелей немесе қосалқы қатысу нәтижесінде асады.Топырақ органикалық заттарының гумусқа айналуының гумустық топырақ пайда болуы мен оның құнарлығына тигізетін рөлі жөніндегі теориялар жетілдірілуде. Жер бетінде органикалық заттарды өндіретін негізгі кез- жасыл өсімдіктер екені белгілі. Топырақтың барлық органикалық заттары топырақ фаунасы мен микроорганизмдерді қайта өңдеуден өткізеді. Әр типті топырақтарда органикалық заттардың ыдырауы бірдей емес. Топыраққа түскен органикалық қалдықтардың химиялық құрамы негізінен әлі организмдердің типіне байланысты болады. Топыракқа жылма-жыл тусетін өсімдіктер мен өлі жәндіктердің калдыкта-ры екі бағытта өзгеріске ушырайды. Біріншіден, топы-рактағы микроорганизмдердің әсерінен ыдырап, шіріп жай минералды қосылыстарға айналады. Екіншіден осы организмдердің калдыктары микробтардың әрекетімен күрделі бихимнялық өзгерістерге ұшырап, тұракты органикалық зат — топырақ шіріндісі (гумус) немесе карашірік пайда болады. Қарашірік, негізінен, көмірте-гінен, сутегінен, лигниннен, белокты заттардан, азотты қосылыстардан, май мен смолалардан тұрады. Бұлардан қара шіріктің негізгі қосылыстары — гумин, фульво мен ульмин түзіледі. Топырак қарашірігі — топырактың негізгі бөлігі. Қарашіріксіз топырақ жок. Әр аймақтын. табиғи жағдайларына карай топырақтағы қарашірік мөлшері шөлді жоне тундра аймактарында топырак көлемінің тек 0,5— I % болса, өсімдік калдыктарына бай, шалғынды, далалы қара топырақты аймақта 10%-ке, тіпті кейбір таулы, шалғынды жерлерде 15—20%-ке жетеді. Органикалық - зат және оның өзгеру процестері топырақтың негізгі қасиеттері мен белгіеріне және оның қалыптасуына үлкен әсерін тигізеді, Сонымен қатар, өсімдіктердің қоректенуіне, топырақтың жақсы су-физикалық қасиеттерін дамытуға, әртүрлі элементтердің топырақ пен биосферадағы миграциясына (қозғалысына) катысады. Топырақта жүретін барлық негізгі процестер органикалық заттардың тікелей немесе қосалқы катысу нәтижесінде асады. 5. Топырақтың химиялық құрамы Топырақтың химиялық құрамы топырақ ққралатын жыныстардан өзгеше болады.Топырақтың ерекше өзгешелігі химиялық құрамындағы гумин заттарының түрлі элементтер қоспаларының өзгермелі болуына байланысты. Топырақтың химиялық құрамы негізінен таулық жыныстар құрамына байланысты және оған литосферадағы түрлі химиялық элементтер кіреді. Топырақтың химиялық құрамы алуан түрлі, оған, жоғарыда көрсетілгендей, минералды және органикалық қосылыстар түріндегі барлық дерлік белгілі химиялық элементтер кіреді. Судағы, өсімдіктердегі және азық-түлік өнімдеріндегі белгілі бір минералды элементтердің құрамы, демек, адам ағзасының олармен қамтамасыз етілуі топырақтың химиялық құрамына байланысты. Сумен және мал шаруашылығы мен топырақта өсірілген егін шаруашылығы өнімдерімен бірге адам ағзасына күкірт, көміртек, азот, фосфор, кальций, натрий, калий, хлор, т.б. сияқты биогенді макроэлементтер, эссенциалды, салыстырмалы эссенциалды және уытты микроэлементтер, сол сияқты ультрамикроэлементтер түседі. Эссенциалды микроэлементтер ағзаның тіршілігі үшін өте қажет, оларға темір, йод, мыс, хром, кобальт, молибден, марганец, мырыш, селен жатады. Салыстырмалы эссенциалды микроэлементтердің адам мен жоғары сатыдағы жануарлар үшін маңызы мен олардың басқа микроэлементтермен толық алмастырылмайтындығы әлі де толық анықталмаған мәселе. Бұл топқа фтор, никель, ванадий, мышьяк, кремний, литий, бор, бром кіреді. Әр түрлі аймақтардағы топырақтың химиялық құрамы бірдей болмайды, өйткені, бұл көрсеткіштер сол аудандардағы геологиялық және топырақ түзілу үрдістерінің ерекшеліктеріне байланысты қалыптасады. Осыған байланысты, кейбір аудандарда микроэлементтердің белгілі бір түрлері артық мөлшерде болса, ал екіншілерінде керісінше, олардың жетіспеушілігі байқалады. Осындай табиғи биогеохимиялық провинциялардың (IV және VIII тараулар) тұрғындарында топырақта және осыған байланысты қоршаған ортаның басқа да нысандыранда микроэлементтердің жетіспеушілігі немесе артық мөлшерде болуына байланысты туындайтын түрлі эндемиялық аурулар байқалады. Аномалиялық биогеохимиялық провинциялар туралы ілімнің негізін салушы академик А.П.Виноградов болды. Организмдердің химиялық құрамы мен жер қыртысының химиялық құрамы арасындағы тығыз байланысты дәлелдеген В.И.Вернадскийдің еңбектерін негізге ала отырып, ол жер шарының әр түрлі аудандарында химиялық элементтердің біркелкі таралмағандығын және сол территориядағы тұрғындарда спецификалық патологияның дамуында биогеохимиялық провинциялардың элементтік құрамының маңыздылығын анықтады. 6. Топырақ коллоидтары Коллоидтар топырақта золь (коллоидтік ерітінді) және гель (коллоидті қоймалжың тұнба) күйінде кездеседі және олар бір күйден екінші күйге көше береді. Коллоидтардың ерітіндіден (зольдан) тұнбаға көшуін коагуляция, ал керісінше, тұнбадан (гельден) ерітіндіге көшуін пептизация (бытырау) деп атайды. Золь күйінде коллоидтар топырақтың қабаттарында жылжып, жиылады, ал гель күйінде топырақта бекіп қалады. Яғни, коллоидтар құрамындағы қоректік заттар жылжиды және бекиді. Сонымен бірге коллоидтар гель күйіне көшу барысында топырақ түйіршіктілігін қалыптастырады. Сумен әрекетіне қарай коллоидтар гидрофильді және гидрофобты болады. Гидрофильді коллоидтар суды мол сіңіріп тұтады, ал гидрофоботылардың осы қасиеті керісінше, шамалы. Коллоидтардың көлемі 0,001-0,02 мкм болып келеді. Олар топырақ салмағының 1-2%-нан – 30-40%-на дейінгі мөлшерін алуы ықтимал. Коллоидтардың ең басты маңызы топырақтың сіңіру қабілетінің өте жоғары болуына ықпал етуі. Өйткені, біріншіден, топырақтың қатты бөлігінің жалпы бет ауданының негізгі үлесі коллоид бөлшектер арқылы қалыптасады. Екіншіден, коллоид бөлшектерінің физикалық және химиялық қасиеттері олардың бетінде сіңіру құбылыстарының белсенді жүруіне жағдай жасайды. Ірі бөлшектермен салыстырғанда ұнтақ бөлшектердің бет ауданы өте мол болады (16-кесте). Осы кестеде көрсетілген мәліметтер салмағы жағынан кем болып тұрса да, алатын бет ауданының мөлшеріне байланысты ұнтақ бөлшектер топырақта басты орын алатынын дәлелдейді. Топырақ салмағының 4% ғана құрап тұрған коллоид бөлшектер (0,00001мм) оның жалпы бетінің ауданының 81,0% қалыптастыруға қатысты болып келеді. Топырақ коллоидтарының қасиеттері олардың құрамына және құрылысына байланысты. Коллоид бөлшектердің негізін оның өзегі (ядросы) құрайды (31-сурет). Ол аморфты немесе кристаллды құрылымды, күрделі құрамды химиялық қосылыстан түзіледі. Өзектің үстіне коллоидтың потенциялын анықтайтын қозғалмайтын иондар қабаты орналасқан. Өзекпен осы қабат бірігіп коллоид түйіршігін (грануласын) құрайды. Олар топырақ ертіндісінен өзіне потенциалы арқылы қарсы заряды бар иондарды тартып жинақтап, теңгеру иондары қабатын түзейді. Сөйтіп коллоид бөлшектің қос иондар қабаты құрылады. Екінші, соңғы қабат екіге жіктелген болып келеді. Оның ішкісі қозғалмайтын теңгеру иондарынан, ал сыртқысы жылжымалы, қозғалмалы иондардан құралған. Коллоидтың өзегі, потенциал анықтаушы және жылжымайтын теңгеру иондары қабаты коллоид түйірін (частицасын) түзейді. Ал барлық қабаттары бар коллоид бөлшегі - Г.Вигнер ұсынысы бойынша мицелла деп аталады. Коллоидтардың сыртқы жылжымалы иондары топырақ ерітіндісіндегі өзі тектес иондарға эквивалентті түрде ауысуға қабілетті болып келеді. Жоғарыда сипатталған ерекшеліктерінің себебінен коллоидтардың иондарды сіңіру қабілеті өте жоғары болады. Коллоидтар топырақта минералды, органикалық, органикалық- минералды қосылыстар түрінде кездеседі. Коллоидтар топырақта минералды, органикалық, органикалық- минералды қосылыстар түрінде кездеседі. Минералды коллоидтарға балшықты минералдар, кремнийдің, темірдің, алюминийдің тотықтарының коллоидты түрлері жатады. Ал органикалық коллоидтарды қарашірінді және ақуыз тектес қосылыстар құрайды. Қарашірінді коллоидтарының алмаспалы сіңіру қабілеті өте жоғары (400-500м-экв 100г топырақта) және олар көбінесе шөгінді (гель) күйінде болады. Органикалық-минералды коллоидтар қарашіріндінің балшық минералдарымен және үш валентті металл тотықтарының шөгінділерімен қосылыстар түзуі арқылы құралады. Бұл коллоидтардың да сіңіру қабілеті жоғары болып келеді. 7. Топырақтың сіңіру қасиеттері Академик К.К.Гедройц тұжырымдауы бойынша, топырақтың сіңіру қасиеті деп оның топырақ ішіндегі ерітінділірінің кейбір қосылыстарын, майда ұнтақталған минералды және органикалық қосылыстарды, микроорганизьдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалу мүмкіншілігін айтады. Қатты денелердің өзіне газдарды, парларды және еріген заттарды сіңіруін сорбция деп атайды. Сіңіру оның тәсілдеріне қарай бірнеше түрлерге – механикалық, физикалық, химиялық, физика-химиялық немесе алмасулық және биологиялық сіңірулерге бөлінеді (К.К.Гедройц, 1933). жүктеу/скачать 29,35 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|