Лекция №8 Табиғаттағы топырақтың жалпы ерекшеліктері.

Лекция мақсаты мен міндеттері:Табиғаттағы топырақтың жалпы ерекшеліктері, топырақтың химиялық құрамы және оның ластануы, химиялық заттардың топырақтың беткі қабатындағы миграциясы жөнінде білімдер қалыптастыру.

Лекция мазмұны:Топырақ – барлық материалдық игіліктердің көзі. Ол азық-түлік, малға жем, киім үшін талшық, құрылыс материалдарын береді. Топырақтың ең маңызды байлық екенін айта отырып, К.Маркс, еңбек – байлықтың әкесі болса, топырақ – анасы деген. Топырақтың физикалық касиеттері су, ауа өткізгіштігі, су сақтағыштығы, құрамы мен құрылым ерекшелігіне байланысты. Топырақтың негізгі бөлігін бастапқы топырақ түзуші аналық жыныстан бастау алатын минералды құрамы анықтаса (85 — 99%), біршама бөлігін топырақ түзілу процесінде, негізінен осында өскен өсімдіктер қалдықтары (шіріген тамыр, түскен жапырақ, т.б.) ыдыраған кезде синтезделіп түзілетін органикалық (қара-шірінді) заттар құрайды (1 — 15%). Жануарлар дүниесі (негізінен омыртқасыздар) тіршілігінің әрекетінен органикалық заттардың ыдырауы жылдамдайды. Адамның шаруашылық әрекеті (орманды кесу, шөп егу, жер жырту, мелиорация, органикалық минералды тыңайтқыштар қолдану) топырақ түзуші кейбір факторларға (мыс, өсімдікке) әсер етіп, топырақ түзілу процесінің бағытына тез өзгертеді.

Топырақтың қатты, сұйық, газ құрамды және тірі организмдерде бөліктерден тұрады. Олардың арақатынасы әр түрлі, топырақта ғана емес, тіпті бір топырақтың әр қабаттарында әр түрлі болады. Топырақтың жоғары қабатынан төмен қабатына қарай органикалық заттар мен тірі организмдер азая түседі, ал жыныстардьң түзілу қарқьндылығы төмен қабатынан жоғарғы қабатына қарай арта түседі.

Топырақтың қатты бөлігінде алғашқы (кварц, дала шпаты, слюда, т.б.) және екінші ретті минералдар (гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, т.б.) басым келеді. Топырақ борпылдақтығының қалыптасуы осы қатты бөлігінің құрамы мен оның құрылымының ерекшеліктеріне байланысты. Топырақтың негізгі массасын, негізінен түйірлері 1 мм-ден кіші болатын ұсақ топырақтар құрайды. Табиғи түрінде топырақ массасы көлемінің бір бөлігін — қатты бөлігі, ал қалған бөліктерін топырақ ерітіндісі мен топырақ ауасынан тұратын бөлігі құрайды. Топырақтың қатты бөлігінің минералды және химиялық құрамына қарай көбіне оның құнарлылығын анықтауға болады. Органикалық заттар ыдыраған кезде оның құрамындағы азот өсімдіктерді сіңіре алатындай түрге айналады.

Топырақтың сапасы морфологиялық, генетикалық, химиялық және физикалық қасиеттеріне байланысты болады. Осы қасиеттерге сәйкес топырақтың сапасын анықтауға қажетті негізгі табиғи диагностикалық белгілерге мыналар жатады: қарашірік қабатының қуаты (қалыңдығы); қарашіріктің, тұнбаның және саз балшықтың проценттік мөлшері; топырақтың қарашірінділігі; топырақтағы қозғалмалы қоректік элементтердің (фосфордың және калцийдің) қоры (запасы); топырақтың механикалық құрамы, қышқылдығы және тағы басқалары.
Адамның жерді өңдеуінің нәтижесінде, топырақ құрғақта, ылғалды да құнарлы не құнарсыз да болуы мүмкін. Бірақ, қандай жағдайда да тегі әр түрлі минералды және органикалық бөлшектерден тұрады. Қабат-қабат болып жатқан бөлшектердің аралығында ауа, су және көптеген организмдер толы саңылаулар болады. Осы бөлшектердің үлкен-кішілігіне қарай ірі және ұсақ түйірлі топырақ деп бөлінеді. Ұсақ түйірлі топырақтар саңылаулығы ірі түйірлі топыраққа қарағанда жоғары болады. Егер ұсақ түйірлі топырақ саңылаулығы 85 пайызға жетсе, ірі түйірлі топырақ саңылаулығы 30 пайыздан кем. Саңылаулықтың санитариялық мәні зор. Мәселен, жекелеген саңылау көлемі мен топырақ бөлшектерінің көлемі үлкен болған сайын ауа және су жақсы өтеді. Дәлірек айтқанда, ірі түйірлі құмдақ топырақтың су өткізгіштігі ұсақ түйірлі сазды топыраққа қарағанда көп есе артық. Ірі түйірлі топырақтан белгілі бір уақыт өлшемінде ұсақ түйірлі топыраққа қарағанда ауа көптеген есе көп өтеді. Топырақ саңылауы 60-65 пайыз болса онда биологиялық және химиялық ластанудан өздігінен тазару процестері үшін қолайлы жағдай туады.

Топырақ құнарлылығы – топырақтың өсімдіктер дүниесін қажетті қоректік заттармен және сумен, ал тамыр жүйесін оттекпен, жылумен және қолайлы физика-химиялық ортамен қамтамасыз ету қасиеті. Бұл топырақтың ең басты қасиеті. Топырақ құнарлылығы биоценоздың жалпы өнімділігі мен ауыл шаруашылық дақылдарының түсім мөлшерін анықтайды. Топырақ құнарлылығын екіге бөледі: табиғи және жасанды. Табиғи топырақ құнарлылығы топырақ түзілу процесі нәтижесінде пайда болған топырақтың табиғи күйіндегі құнарлылығы. Ол қарашірінді қабатының қалыңдығына, қарашірінді құрамына, қоректік элементтердің жеткілікті болуына, топырақтың түйіршікті, минералдық және химиялық құрамына, микробиологиялық процестердің қарқындылығына тәуелді. Жасанды топырақ құнарлылығы сол табиғи құнарлылықты арттыру мақсатында қолдан жасалған көптеген әрекеттердің нәтижесінде (өңдеу, тыңайтқыштар қолдану, дақылдарды егіп өсіру, мелиорация, т.б.) алынады және егілген ауыл шаруашылық дақылдарының түсім мөлшеріне қарай бағаланады.

Топырақтың ылғал тартқыштық қасиеті. Топырақ түйірлерінің беткейі ауадағы су буын, яғни ылғалдылығын тартатын әрі топырақ саңылауларында кептіретін қабілеті бар үлкен жазықтықты құрайды. Топырақ қаншалықты ұсақ түйірлі болса, оның ылғал тартқыштығы соншалықты жоғары болады. Сондай-ақ, топырақта шірінді және коллоидты заттар көп болса да және ауаның атмосфералық ылғалдылығы жоғары болса да өседі. Органикалық заттармен ластанған сазды топырақтың да ылғал тартқыштықтары жоғары келеді. Топырақтың коллоидты заттары суды өзіне ең көп сіңіреді. Фермалардың ластанбаған территориялары мен шаруашылықтардың жайылымдық учаскелерінің ірі түйірлі топырақтарының ылғал тартқыштығы өте аз. Топырақтың булану қабілеті қаншалықты нашар болса, оның құрамындағы ылғал да соншалықты көп ұсталады. Сөйтіп, ол анағұрлым сызды болады. Мысалы, ұсақ түйірлі өсімдік аз шығатын, күн сәулесі нашарлау түсетін сұр (боз) топырақта ірі түйірлі топыраққа қарағанда ылғал тартқыш қабілетін арттыратын еріген тұздар болса, ауа ылғалды келсе, жауын-шашын және қар суы топырақты шайып жатса топырақ бетінде ылғалдың булану деңгейі төмендейді.

Топырақтың ауа өткізгіштігі деп — топырақтың өз бойынан ауа өткізу қабілетін айтады. Ауа топырақтың су болмаған саңылауында, ал сіңірілген күйінде топырақ бөлшектерінің құрамында болады. Сонымен, жер асты суында ауа еріген күйінде болатыны белгілі. Құрамы жағынан топырақ ауасы атмосфералық ауадан біраз айырмашылығы бар: мысалы топыраққа тереңдеген сайын оттегі мөлшері азаяды, органикалық заттарды тотықтыруға көп жұмсалады, ал көмір қышқылы құрамы керісінше көбейеді.
Органикалық заттарға бай топырақтарда оттегі мөлшері 10 пайызға дейін, тіпті одан да азаяды да, көмір қышқылы құрамы 15 пайызға дейін және одан да артық көбейеді. Ластанған топырақтарда газ тәрізді қоспалар (СН₄), сондай-ақ, май қышқылдары т.б. болуы мүмкін.

Топырақтың ауа өткізгіштігі барометрлік қысымның өсуіне байланысты артып, топырақтың үстіңгі қабатының қалыңдығы және ылғалдылығы ұлғайған сайын кемиді. Саңылауларды толтыратын су олардан ауаны сығып шығарады да, ауаның топыраққа енуіне кедергі жасайды. Топырақ ауасының құрамыңда шаң да, микроорганизмдер де болмайды. Олар ауа топырақта сүзілген кезде ұсталып қалады да, топырақ бөлшектері ыдыратып жібереді.

Топырақтың ауа өткізгіштігінің және оның оттегімен баюының топырақта өтетін тотығу және оны адам мен жануарлар енгізетін органикалық лас затгардан босату тәрізді биохимиялық процестерге байланысты гигиеналық маңызы зор. Тағы топырақ түйірлі ірі және құрғақ болуға тиіс. Өйткені, ылғал және ұсақ түйірлі топырақ өте нашар желдетіледі. Сондықтан да онда өздігінен тазару процесі айтарлықтай жүрмейді.

Топырақтың жылулық қасиеттері -топырақ негізінде күннен қызуы. Бұл процесс топырақтың жылу сыйымдылығына, жылу өткізгіштігіне және радиациялау қабілетіне көп байланысты болады. Сыртқы ауа температурасынан топырақ температурасының едәуір айырмашылығы бар. Тәулік және жыл бойында онша көп ауытқымайды және топырақ тереңдеген сайын бірте-бірте азая береді. Тереңдеген сайын топырақтың тәуліктік және жылдық ең жоғары температурасы ауа температурасынан едәуір төмен. Қыстыкүні топырақ температурасы ауа температурасынан жоғары, ал жаздыкүні керісінше салқын болады.

Топырақтың жылу өткізгіштігі нашар болады. Әсіресе, борпылдақ, ұсақ түйірлі, ылғалды шірінді заттары көп, ақ шағыл, шөп өспейтін түсті топырақтар аз қызады. Ірі түйірлі, құрғақ, қоңыр түсті және шөп жақсы өсетін топырақтар, сондай-ақ тасты, тығыз топырақ нағыз жылу аккумуляторы болып табылатын таулы жер топырақтары жылуды тым-тәуір өткізеді. Борпылдақ топыраққа қарағанда тығыз топырақта жылу тереңге енеді. Топырақ саңылауларын толтыратын су сол саңылауларды толықтыратын ауаға қарағанда жылуды 21-26 есе көп өткізеді екен. Жылуды ылғал топырақтың оңай да терең өткізетіні сондықтан.
Топырақ температурасының өте үлкен маңызы бар. Ол жергілікті жердің климатына, ал жергілікті климат-микроклиматқа әсер етеді. Топырақ температурасы ерекшеліктерінің өсімдік тіршілігі үшін маңызы зор. Олардың тамырлары қыстыгүні топырақтың жылы қабатында жатады да, суықтан сақталады. Ол, яғни топырақ температурасы сол топырақтың өзінде жүрілетін физико-химиялық және биологиялық процестеріне де әсер етеді.
Топырақ минералды және органо-минералдық заттардан тұрады. Минералдық заттардың көзі жер қабатының қатты қабығын (литосфера) құрайтын таулы породалар. Минералдық бөлік топырақтың 80-90 пайызын құрайды, ал органикалық заттар топырақта 10 пайыздан кем болады. Топырақтың органикалық бөлігі өсімдік пен жануарлар тектес заттардың ыдырауынан және осы процесс кезінде жүретін реакциялар арқасында пайда болатын заттардың өнімдерінен тұрады. Топырақтың құрамында барлық белгілі химиялық элементтер анықталған.