Ќазаќстан республикасыныѕ білім жјне єылым министрлігі


Дәріс 11. Топырақтың физикалық қаситеттері және оның экологиялық маңызы



жүктеу 4.12 Mb.
бет16/22
Дата19.09.2017
өлшемі4.12 Mb.
түріЖұмыс бағдарламасы
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   22

Дәріс 11.

Топырақтың физикалық қаситеттері және оның экологиялық маңызы.

Топырақтың физика-механикалық қасиеттері.



Топырақ пен ауаның температуралық ережесі. Жер бетіне сіңген күн радиациясы жылуға ауысады. Сол жылудың бір бөлігі жер бетіне жақын әуенің жылуына, судың булануына жұмсалады, ал басқа бөлігі топырақтың төменгі қабатына сіңеді. Тәулік бойы күн радиациясының жерге түсу мөлшері әртүрлі болатындықтан, топырақтың тампературасы өте кең аралықта өзгеріп отырады. Топырақта жылудың ауысуы молекулярлық жылу өткізгіштігі арқылы жүреді. Жердің бетімен сіңірілген күн радиациясы жылуға айналады. Сол жылудың бір бөлігі жер маңайындағы әуенің жылуына, судың булануына, ал басқа бөлігі топырақтың төменгі қабаттарына ауысады. Жыл және тәулік бойы күн радиациясы әртүрлі болады, сондықтан топырақтың температурасы да кең аралықта өзгереді. Топырақтың температуралық жағдайы радиациямен байланысты болады. Топырақтың үстіңгі қабаты салқындаған кезде, жылу астыңғы қабаттардан жоғарыға көтеріледі. Осындай жағдайда теріс радиациялық баланс қалыптасады. Жер бетіне жылудың келуі және жұмсалуы жылулық балансының теңдігі бойынша сипатталады, оған кіретін көрсеткішер: L – су буының пайда болуына жұмсалған елеусіз жылулық, E – буланудың жылдамдылығы, P – жер бетімен әуе арасындағы турбуленттік жылудың ағымы, A – топырақ бетімен төменгі қабаттардың арасындағы жылудың молекулалық ағымы.

B = LE + P +A

Топырақтың төменгі қабатына қарағанда оның беткі жылуы жоғары болған кезде (күндіз, жазда), жылу ағымы жер бетінен топырақтың төменгі қабаттарына қарай бағытталады. Топырақтағы температураның осындай жайласуы инсоляция типі деп аталады.

Топырақтың үстіңгі қабатының температурасы астыңғы қабаттан төмен болған кезде (түнде, қыста), жылудың ағымы үстіңгі қабатқа қарай бағытталады. Топырақтағы температураның осындай жайласуын сәулелену типі деп атайды.

Топырақтың физикалық жылу көрсеткіштеріне топырақтың жылу сыймдылығы, жылу өткізгіштігі жатады. Топырақтың физикалық жылу көрсеткіштері көбінесе, топырақтың ылғалдылығына, түсіне, тығыздығына және құрылымына байланысты өзгереді.

Өсімдіктердің тіршілігі белгілі бір ауа тампературалары аралығында өтеді. Ауыл шаруашылығы өндірісінде температуралық ереженің қолданбалы көрсеткіштері: орташа, тәуліктік, айлық, жылдық температуралар; ең төменгі (минималды), ең жоғары (максималды) температуралар; температураның өзгеру амплитудасы; белсенді температура жиынтығы.



Топырақтың жылу физикалық көрсеткіштері. Топырақтың жылу режимі келесі көрсеткіштерге байланысты:

1. Топырақтың жылу сыймдылығы. Оның екі түрін айырады: көлемдік және меншікті жылу сыймдылықтар. Көлемдік жылу сыймдылығы Скөл деп топырақтың 1 м 3 10 С жылытуға жұмсалған жылу (Дж) көлемін атайды. Оның өлшем бірлігі Дж/ (м3 К). Меншікті жылу сыймдылығы деп 1 кг топырақты 10С жылытуға қажетті жылу көлемін атайды. Оның өлшем бірлігі Дж/ (кг К). Көлемдік және меншікті жылу сыймдылықтар арасында  келесі қатынас болады:

Скөл = С менш. d.

D – топырақтың тығыздығы кг/м3

2. Жылу өткізгіштігі. Топырақтың бір қабаттан басқа қабатқа жылуды өткізу қабілетін жылу өткізгіштігі деп атайды. Жылу өткізгіштігі топырақтың минералдық құрамына, оның ылғалдылығына және оның қуыстарындағы ауаның мөлшеріне байланысты болады. Сонымен қатар топырақтың жылулық көрсеткіштері оның түсіне қоңыр топырақтар ақшылдарға қарағанда тезірек қызады, тығыздығына және құрылымына байланысты болады.

Топырақ пен ауаның жылу ережесін сипаттайтын көрсеткіштері сынап, спирт, биметалл, электрлік термометрлердің көмегімен анықталады.

Топырақтың температурасын өлшейтін термометрлер:  топырақтың бетінде жылдам өлшейтін ТМ-3, максималды термометр ТМ-1, минималды ТМ-2. Топырақтың жыртылатын қабатын өлшейтін Савиновтың ТМ-5 термометрі, ол 5, 10, 15, 20 см қабаттарында бір мезгілде өлшеуге мүмкіндік береді. Топырақтың тереңгі қабаттарында ТПВ-50 сынап термометр арқылы температураны анықтайды. Оның құрамына мына 20, 40,60, 80, 120, 160, 240, 320 см термометр кіреді. Қазіргі кезде тік ұшақ, ұшақ және спутниктегі орнатылған аспаптары арқылы топырақтың температурасын өлшейтін әдістер дамытылуда.

Температураның тәулік бойы өзгеруін тәуліктік ағымы деп атайды. Оның минимумы және максимумы болады. Минимум күн жаңа шығудың алдында және аспан ашық болған кезде болады Максимум сағат 13-те байқалады. Жыл бойы топырақ температурасының өзгеруін жылдық ағымы деп атайды. Минимумы қаңтар ақпан, ал максимум шілде айларында байқалады. Минимум және максимум аралығында айырмашылығын температура ағымының амплитудасы деп аталады. Оған әсер ететін: жыл мерзімі (ең жоғарғы амплитуда жаз кезеңде, ал кіші ауытқуы қыста болады); жағрапиялық ендік, жер бедері; өсімдік және қар жамылғысы; топырақтың жылу сыйымдылығы және өткізгіштігі; топырақтың реңі; бұлттану.

Топырақтың температуралық ережесін келесі тәсілдер арқылы реттейді: топырақтың жылу қасиеттерін реттеу арқылы (қопсыту, түсін өзгерту және т.б.); жерді суару және құрғату. Топырақты 2-4 см қопсытқанда оның температурасы 1-3 С төмендейді, ал тығыздаған кезде 1-2 С жоғарылайды.

Ауаның температуралық ережесі. Жер беті мен әуенің арасындағы жылудың ауысуы келесі: жылу конвекциясы әртүрлі жер учаскелерінің біркелкі емес қызған кезде ауаның вертикаль бағытындағы ауысуы.

–турбуленттілік ауаның кішігірім көлемдерінің жалпы жел ағымындағы құйын тәрізді астан кестең ауысуы;

–молекулалық жылу алмасуы қозғалмайтын ауаның молекулалық жылу өткізгіштігі арқылы жер бетімен және әуе арасындағы жылу ағымы;

–радиациялық жылу өткізгіштігі – жер беті мен әуенің ұзын толқынды радиация ағымдары арқылы жылудың ауысуы;

–конденсация (сублимация) – жер бетінен әуеге су буының ауысуы, үрдістер арқылы жүреді;

Ауаның температурасын әртүрлі:

1) психрометрлік; 2) максималды; 3) минималды термометрлер арқылы өлшейді. Термомтрлерді психрометрлік күркенің ішіне орнатады, ол оларды тура, шағылысқан радиациядан, сонымен қатар жауын-шашындардан, желден қорғайды.

Температураның орташа тәуліктік, айлық және жылдық түрлерін ажыратады. Тәуліктік температураны анықтау үшін оны үш сағат сайын 8 рет тәулік бойынша термометрмен өлшейді. Осы мәліметтердің қосындысын сегізге бөледі. Бұл орташа тәуліктік температурасы болып табылады. Орташа айлық температураны білу үшін ай бойынша барлық температураларын қосып күндердің санына бөледі. Орташа жылдық температурасы – бұл жыл бойы орташа тәуліктіктердің немесе айлықтардың орташа мәліметтері. Әрбір айда минималды және максималды температуралар болады. Солтүстік Қазақстан жағдайында ең төмен (минималды) температуралары  желтоқсан-қаңтар айларында байқалады, ал ең жоғарғы (максималды) температура шілде айында болады. Тәуліктік және жылдық температураның амплитудасы климаттың континенттігін сипаттайды. Мысалы, Ирландияда температураның жылдық амплитудасы 7,9 С болса, Нерчинск (Сібір) жағдайында 53С -на тең. Белгілі бір жерде және кезең аралығында жылудың мөлшерін сипаттау үшін температура жиынтығын кең қолданады. Алғашқы рет Г. Т. Селянинов климаттың жылу қорларын бағалау үшін активті температураларының жиынтығын ұсынды. Активті температураларының жиынтығын есептеу үшін 10С жоғары температураларын қосады. Олар ауылшаруашылық дақылдардың вегетация кезеңінде жылумен қамтамасыз етілуін бағалайтын көрсеткіші ретінде қолданады. Өсімдіктердің жылуға талаптарын сипаттау үшін тиімді температуралар жиынтығын қолданады. Бұл–белгілі бір дақылдың (сорт, будан) биологиялық минимумынан жоғары орташа тәуліктік температураларының жиынтығы. Әртүрлі дақылдардың биологиялық минималды температуралар бірдей емес (өзгеше). Мысалы, жаздық бидайда  5С, жүгеріде 10С, мақтада 13С-қа тең.


Топырақтың жылулық режимі және оның экологиялық маңызы

Топырақтардың дамуы мен өсімдіктердің өмірі үшін жылу керек. Топырақтың жылулық қасиеті де оның қажетті қасиеттерінің бірі. Топырақ жылуы белгілі бір мөлшерге жеткен кезде ғана онда өсімдіктер тамыры өсе бастайды. Жылу әсерінен микробиологиялық және химиялық процестердің қарқыны өзгереді. Топырақ жылуды негізінен күн сәулесінен, оған қоса топырақтың жоғарғы қабатынан, жердің ішкі қызған қабаттарынан да, сонымен бірге топырақтағы микробиологиялық процестерден, тірі жәндіктердің тыныс алуынан, өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарының шіруінен, топырақтың құрамындағы кейбір заттардың өзара қосылысқа түсуінен, су буларының суға айналуынан, судың булануынан алады. Сонымен топырақтағы жылу режимі – жылулық күн сәулесінің топыраққа түсіп, оның қабаттарына еніп, жоғарыдан төмен қозғалып, қайтадан ауаға оралу процесі.

Топырақтың жылулығы топырақтың температурасымен белгіленеді. Температура тәуліктік, апталық, айлық, маусымдық және жылдық  көрсеткіштермен ажыратылады.

Топырақтың жылулық режимінеи ауа райы, өсімдік, жер бедері, қар жамылғысы, топырақтың механикалық құрамы, ылғалдылық пен түсі әсер етеді. Әр түрлі топырақ күн сәулесінен әртүрлі қызады. Ашық-түсті топырақтарға қарағанда, қара шіріндіге бай қара топырақ пен қара қоңыр топырақ анағұрлым тез жылынады. Ал құмдақ топырақтар балшықты топырақтарға қарағанда тез жылынады. Дегенмен, ол топырақтар тез арада суиды.  Ылғал топырақтармен  салыстырғанда  құрғақ  топырақтар тез жылынады. ЬІлғал топырақтар баяу жылынады, өйткені ондағы суды жылытып, буландыру үшін көп жылу жұмсалады. Құм топырақтар саз топырақтардан құрғақтау болғандықтан, анағұрлым тезірек жылынады. Топырақтың жылулығына оның орналасқан жері де әсер етеді Мысалы, оңтүстік баурайдағы топырақтар солттүстік жағымен салыстырғанда жақсырақ жылынады.

Топыраққа берілген жылу оның бөлшектерімен, су және ауа арқылы төменгі қабаттарға тарайды. Топырақтың қатты бөлшектері су, жылуды жақсы өткізеді. Ал ауа жылуды нашар өткізеді.

Түнде топырақ бетінен бастап салқындайды, ал күндізгі жылу толқыны тереңірек қабатқа өтеді. Жылудың толқындары осылайша күнбе-күн тереңірек қабаттарға өтіп отырады. Топырақ бөлшектері жылудан біресе ұлғайып, біресе суықтан кішірейіп отырады. Бұл олардың тез және толық үгілуіне көмектеседі. Жылы топырақ өсімдіктермен бірге тірі жәндіктердің дамуы үшін де қолайлы.

Қыста топырақты қар басып, ондағы су қатқан кезде және жылу толқындарының орнын суық толқындар басқанда топырақтағы тіршілік едәуір бәсеңдейді.

Топырақтың жоғарғы сипатталған физикалық қасиеттерінен басқа кейбір топырақтарға тән және оның құнарлылығына едәуір нұқсан келтіретін жағдайлар да болады. Мысалы, топырақтардың сортаң немесе сорланған болып келетін жағдайлары. Мұндай топырақтар оңтүстік және кейбір солтүстік зоналарда кездеседі. Ол топырақтарды тиімді пайдалану оларды алдын ала мелиорациялау қажет.

  Топырақтың сіңіру қасиеті. Топырақ қопсыған кеуекті дене болғандықтан, оның түйірлерінің арасында әр уақытта бос кеңістіктер болады. Топырақтың сіңіру қасиеттерінің қалыптасуына топырақ құрамындағы ең майда ұнтақталған, көлемі 0,0001 мм-ден төмен коллоидты бөлшектер шешуші рөл атқарады. Бұл бөлшектер топырақтың әртүрлі органикалық және минералдық қосылыстарынан тұрады.

Топырақтың сіңіру қасиеті деп, оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарды, майда ұнтақталған минералдарды және органикалық қосылыстарды, микро-организмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалуын айтады. Топырақтың сіңіру құбылысы жалпы топырақтың дамуымен және топырақта өсетін өсімдіктерде күлді элементтердің (азот, т.б. қоректік заттардың) жиналуымен қатар жүреді. Әсіресе, өсімдіктердің қоректік элементтерінің жиналуы топырақтың сініру қасиетімен тығыз байланысты. Осы қасиеті арқылы топырақта өсімдіктерге керекті элементтер жиналады. Бұл салада орыстың ірі ғалымдары К. К. Гедройц, Д. И. Прянишников, А. И. Соколовский, И. Н. Антипов-Каратаев, В. А. Чернов, И. И. Горбунов, т.б.көп еңбек сіңірген.

Әртүрлі топырақтардың сіңіру қасиеттері әр деңгейде болады. Ол көбінесе, топырақтағы өте жоғары бөлшектерге (дисперсті), түйірлерге, коллоидты бөлшектердің мөлшеріне байланысты. Топырақ неғұрлым қарашіріндіге бай және механикалық құрамы ауырлау балшықты болса, соғұрлым онын сініру қасиеті де мол, ал топырақта қара шірінді аз, құрамы жеңіл құм немесе құмдақ болса, оның сіңіру мүмкіндігі де шамалы болады.

Топырақ коллоидтарының диаметрлері шамамен микронмен есептелетін әр текті заттардың бөлшектерін құрайды: 1 мкр - 0,01 мм тең, оны миллимикрон дейді. Коллоидты бөлшектердің ірілігі 0,1 мкр - 1 ммкр.



В. Оствальдің тұжырымы бойынша коллоидтердің пайда болуының жолы бар: 1) бөліну арқылы, яғни топырақтың бөлініп жатқан бөлшектерінен шығуы; 2) конденсация арқылы, яғни заттардың бірнеше молекулаларынан қосылып үлкейіп шығуы. Сонымен топырақ коллоидтарының бір бөлігі минералдардан физикалық үгілу арқылы бөлініп, тозаңданып құралады да, екінші бөлігі конденсация арқылы органикалық қалдықтардан өзгеріп, химиялық үгілу нәтижесінде түзіледі. Топырақта коллоидтар екі түрде коллоидтік ерітінді және коллоидты қоймалжың, тұнба күйлерінде кездеседі. Коллоидтар бір күйден екінші күйге көше береді. Олардың ерітіндіден тұнбаға көшуін коагуляция (жиырылу), керісініше тұнбадан ерітіндіге көшуін пептизация (бытырау) дейді. Коллоидтардың бір күйден екінішісіне көшуі қайталанатын немесе қайталанбайтын болады. Топырақтың қалыптасуына коллоидтар коагуляциясының маңызы үлкен, өйткені коллоидтар топырақта тек золь (ерітінді) күйінде жылжып, жиыла алады да, гель (тұнба) күйінде топырақта бекиді. Коллоидтар топырақтың қандай жағдайы болса да, топырақтың температурасы жоғары немесе төмен болса да, қызғанына немесе кепкеніме, суығына қарамай коагуляцияланады. Бірақ коагуляция процесінде электролиттердің де (тұздар, қышқылдар, негіздер) әсері зор. Электролит дегеніміз – заттар суға ерігенде оң немесе теріс зарядты иондарға бөлінуі. Коагуляция электролиттердің ең аз "коагуляция босағасы" деп аталатын қоюлауында өтеді. Топырақтары коллоидты бөлшектер электр зарядты (көбнесе, олар теріс зарядты). Коагуляция процесі негізінен коллоидтардың зарядтарын жоғалтуына байланысты өтеді. Теріс зарядты коллойдтар оң зарядты каллоидармен, ал темір мен алюминий коллоидтері теріс зарядты аниондармен кездескенде коагуляцияланады. Коагуляциялану қасиеті катиондардың валенттілігіне, оның атомдық салмағына байланысты. Белсенді коагулянттарға үш валентті темір мен алюминий, содан кейін екі валентті кальций мен магний катиондары жатады. Ал бір валентті катиондар калий, аммоний, натрий аз коагуляцияланады, кейде керісінше, коллоидтарды бытыратады (пептизациялайды). Тек сутегі катионы коагуляциялау қабілеті жағынан екі валентті катиондарға жақын. Коллоидтар коагуляциясында топырақта кең тараған кальций катионының рөлі өте үлкен. Ол коллоидтарды қайталанбайтындай етіп берік коагуляциялайды. Коллоидтар негізі тау жыныстарынан және органикалық заттардан шығатын болғандықтан, олардың құрамында органикалық және минералды заттар бар. Органикалық заттар топырақ шіріндісінің құрамында, ал минералды заттар балшық құрамында болады. Топырақта катиондардың және коагуляцияның пайда болуына байланысты коллоидтар көбінесе, тұрақты тұнба-гель, күйінде кездеседі. Ал коллойдтардың золь (ерітінді) күйінде болуы – уақытша, тұрақсыз. Катиондардың гель түрінен зольге айналдыру үшін, оларды байланыстырып тұрған катиондарды басқа катиондармен ығыстыру керек. Мысалы, К. К. Гедройц топыраққа сіңірілген катиондарды ығыстыру үшін ас тұзын қолдануды ұсыған. Сіңірілген катиондарды ығыстыру кезінде топырақ коллоидтары  пептизацияланып, ерітінді  күйіне айналады. Жоғарыда айтылғандай, коллоидтарға өте майда күйіндегі заттар жатады және соның әр бөлшегі көп молекула жинағы болып саналалы. Казіргі көзқарастар бойынша (проф. Н. И. Горбунов) коллоидті бөлшектің немесе мицелланың құрылысы күрделі, ол төрт құрамды қабаттан:  1) коллоидты күйдегі заттың ішкі ядросынан; 2) ішкі ядросы тығыз байланысып тұратын сол коллоидты бөлшектің зарядын анықтайтын ионды немесе ішкі қос электр қабатшадан; 3) сыртқы қарама-қарсы зарядты иондар қабатшасынан; 4) диффузиялық иондар қабатшасынан тұрады. Сонымен, коллоидтар заряды деген түсінік түгел мицеллаға жатпайды. Мысалы, кремний қышқылының мицелласының ядросы SiO3 молекулаларының агрегаттарынан, яғни зарядты анықтайтын иондардан SiOтұрады. Коллоидты бөлшектің заряды теріс, оның сыртында оң зарядты теңгеру Н иондары орналасады. Теріс қабатты диффузды қабатында Н иондары бар коллоиттарды ацидоидтер дейді. Гумин қышқылы - СОО-, кремний қышқылы SiO2, Оң зарятты, диффузды қабатында ОН иондары  бар коллоидтарды базоидтер дейді (А1 және  Fe гидрокситтері Al (ОН) 3, Fe(ОН) 3).

Академик К. К. Гедройцтың тұжырымдамасында топырақтың сіңіру қасиеті деп, оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарын, майда ұнтақталған минералды және оргалникалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалу мүмкіншілігін айтады. Сіңіру оның тәсілдеріне қарай, бірнеше түрге: механикалық, физикалық, физика-химиялық, химиялық және биологиялық сіңірулерге бөлінеді (К. К. Гедройц. 1933).


Топырақ жылу режимін реттеу шаралары

Жылу – өсімдік тіршілігіне қажетті бес фактордың бірі. Өсімдіктердің жер бетіндегі бөлігі мен тамырлары үшін температураның маңызы зор. Топырақ қабатында температура төмендеген кезде тамырлар жүйесі, ал көтерілген кезде өсімдіктің топырақ бетіндегі бөлігі жақсы дамиды. Өсімдік тамырларының белсенділігі мен тіршілік әрекеті топырақ қабатындағы температураға байланысты. Дәннің өне бастауы мен көктің пайда болуы үшін оптималды температура қажет.

Көптеген егіншілік аймақтарда дән түсетін тереңдіктегі топырақтың белгілі бір температураға дейінге жылуын тұқым себуге қолайлы мерзім ретінде пайдаланады.

Жылу топырақтың қажетті қасиеттерінің бірі. Жылу әсерінен микробиологиялық және химиялық процестердің қарқыны өзгереді, өсімдіктердің өсуіне, дамуына қолайлы жағдай туады. Топырақ жылуды негізінен күн сәулесінен алады. Сонымен қатар жылу топырақтағы микробиологиялық процестерден, өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарының шіруінен, топырақ құрамындағы кейбір заттардың өзара қосылысқа түсуінен, су буының қоюланып суға айналуынан да пайда болады.

Күн нұрының әсерінен әрқилы топырақ түрліше жылынады. Ылғалы мол ашық түсті топыраққа қарағанда, қарашірікке бай, құрғақ топырақ анағұрлым тез жылынады. Құмдақ топырақ сазды топырақтан оңай жылынады. Температураның әсерінен топырақ бөлшектері әрдайым бұзылып отырады. Ауа райының жағдайларына қарай топырақтың жылу тәртіптері де өзгереді. Топырақ қабатының жылынуы күн сәулесіне байланысты болады. Осы энергия көзінің әсерінен ондағы микробиологиялық процестер де жақсы жүреді. Күн сәулесінің, әсіресе, ультракүлгін сәулесі микроорганизмдерге жойқын әсер етеді. Ғылыми деректерге қарағанда, өсімдіктер суды өздері салқындау үшін буға айналдырады екен. Ал булану үшін көп жылу қажет. Топырақтағы пайдалы микрорганизмдер жоғары және төменгі температураға мейлінше төзімді, әйтсе де олардың тіршілігі үшін ең қолайлы температура 25-300 С болып саналады.Топырақтың бұл температурасы мәдени өсімдіктер үшін де қолайлы. Топырақтың температурасы төмендегенде, олар өзінің тіршілік әрекетін күрт тежейді, ал көктемде топырақ қайта жылынғанда олар бұрынғы қалпына келеді.

Топырақтың күн сәулесі әсерінен жылынуы оның қай жерде орналасқанына да байланысты болады. Мысалы, таулы жерлерде, оңтүстік баурайда кездесетін топырақтар басқаларға қарағанда жақсы жылынады, шығыс және батыс баурайдағылар орташалау, ал солтүстік баурайдағылар бәрінен де солғын жылынады.

Топырақтың жылуы су және ондағы ауа арқылы төменгі қабаттарға тарайды. Топырақ бөлшектері жылудан біресе ұлғайып (қызғанда), біресе кішірейіп (суығанда) отырады, ал мұның өзі оның тез үгілуіне себепкер болады.

Топырақтың қыс кезеңдерінде жылы сақталуына, оның бетінде қардың көп жиналуы септігін тигізеді, ал қардың көп жиналуына өсімдіктер әсер етеді.

Кейбір жағдайларда топырақтағы жылуды сақтау үшін оның беткі қабатын торфпен және де басқа қопсыған құрғақ затпен (қалыңдығы 1,0-1,5 см шамасында) жабады. Бұл үшін солтүстіктің қара топырақтарын және жылуды көбейту үшін торф қолданылады, ал оңтүстікте топырақ өте қызатындықтан, оларды біршама салқындату үшін астық бастырудан қалған қалдықтармен жабады, бұл тиімді.



Дәріс 12.

Топырақ түзуші экологиялық факторлар және олардың зоналдығына әсері.

Топырақтың физикалық қасиеттері. Топырақтың физикалық қасиеттеріне оның құнарлылығын сипаттайтын маңызды көрсеткіштер: топырақ құрылымы, су – ауа режимі, жылылық, меншікті және көлемдік салмағы, сонымен қатар өндірістік құрылыс жол салуға топырақтың қаттылығы, иленгіштігі, жабысқақтығы сияқты қасиеттері жатады

Топырақ құрылымы. Топырақ үгілу нәтижесінен пайда болғандығы, әр түрлі механикалық бөлшектерден тұратыны жайында жоғарыда айтылды. Осы механикалық бөлшектер топырақ түзуші және оның әрі қарай даму процестерінде топырақ шіріндісі, өсімдік тамырлары, топырақтағы жәндіктер әрекеттері арқылы бір-біріне желімденіп, жабысып, әртүрлі топырақ түйіртпектерін – агрегаттарын құрады. Топырақ құрылымы (структурасы) дегеніміз осы. Топырақ құрылымы оның су – ауа алмасуына, т.б, көптеген физикалық қасиеттеріне әсер етіп, оның құнарлылығына өте үлкен септігін тигізеді. Топырақ құрылымы төмендегідей болады:

1. Құрылымы жоқ, шаң-тозаңды, борпылдақ;

2. Құрылымы майда түйіртпекті, оқ дәрісіндей, мөлшері 0,5-1 мм;

3. Дәнді түйіртпекті, диаметрі 1-5 мм;

4. Жанғақты құрылым, бөлшектері 5-10 мм;

5. Майда кесекті құрылым 10 мм-ден ірі;

6. Ірі  кесек құрылым, топырақ бөлшектерінің көлемі бірнеше см-ге жетеді.

Сонымен, шамалы ылғалданбаған топырақтар өздері орналасқан табиғи жағдайларына қарай осы жоғарыда айтылған құрылымдардың біреуіне ыңғайлана бастайды. Игерілген жерлерде топырақ құрылымы адам әрекетіне, яғни өңдеу, қандай егістіктерге пайдалану жағдайларына тікелей байланысты. Топырақ құнарлылығына, ондағы ылғал ауа режиміне майда-түйіртпекті, дәнді-түйіртпекті құрылым жақсы әсер етеді. Топырақтардың мұндай құрылымдары топырақ қара шіріндісіне бай, топырақ сіңіру кешені (комллексі), негізінен, кальций катионына қаныққан қара топырақ пен қара қоңыр топырақтарға тән. Ал толырақ сіңіру кешені натрий катионына қаныққан сортаң топырақ қара шіріндісі аз, құрғақ және шөлейтті топыраққа тән. Топырақ құрылымы оның құнарлылығының бір шарты болғандықтан, игерілген жерлерде оны қолдан жасау шаралары да қарастырылады. Мәселен, академик Р. В. Вильямс топырақ құрылымын жақсарту үшін егіншіліктің шөптанапты жүйесін енгізді. Бұл әдіс еліміздің көптеген жерлерінде қолдау тапты. Оның мәні: егісті жерлерге шөптанапты емес бір дақылды жылма-жыл егіп, оны өңдеген кездерде, топырақтың құрылымы бұзылып, егістік өнімі кемиді. Мұны болдырмас үшін негізгі дақылды міндетті түрде шөптанапты егістіктермен ауыстырып, кезектестіріп егу қажеттігін (мәселен, шөптанапты егістіктер үшін, бұршақ тұқымды дақылдар мен дәнді шөптерді араластырып егуді) ұсынды. Сонда топырақтың әрі құрылымы жақсарып, әрі оның құрамына азот көп жиналады.

Топырақ құнарына және ондағы болатын процестерге топырақтың құрылымы мен оның физикалық қасиеттерінің әсері көп. Топырақтың үйлесімді су – ауа режимі да, оның көп физикалық қасиеттеріне тікелей байланысты. Топырақта қоректік заттар жеткілікті болғанымен, онда ауа немесе су тапшы болса, өсімдіктердің нашар өсетіні, ал кейде тіршілігі тіптен тежелетіні мәлім. Топырақта ауаның және судың үйлесімді мөлшерде болуы оның кеуектілік дәрежесімен анықталады. Ал кеуектілік топырақтың түріне карай әртүрлі болады. Адамдар топырақты кеуектілігін жасау үшін оны қолдан өңдейді. Топырақтың қопсыған, жыртылған қабатындағы топырақта, оның жартысына дейігі кеуектер болады да, қалғаны топырақтың қатты бөлігінің үлесіне тиеді. Шымтезекті топырақтарда кеуектілік одан артық, ал құм топырақтарда 30-40%-дай болады. Өсімдіктер тамырлары кеуекті топырақтарда жақсы өсіп, оңай таралады.

Топырақтың су өткізгіштігі де оның кеуектілігіне тікелей байланысты. Құрылымы (структурасы) жақсы топырақтарға су оңай сіңіп, өсімдік тамырларына тез жетеді. Мұндай топырақтарда сумен қатар жеткілікті мөлшерде ауа да сақталады. Сондықтан да бұл топырақтарда судың булануы төмендейді де, топырақ сіңірген ылғал ысырап болмай біраз уақытқа шейін дұрыс сақталады.

Топырақтың суды өз денесіне сіңіріп, ұстап қалу қасиетін оның су сыйымдылығы дел атайды. Әртүрлі топырақтың су сыйымдылығы әртүрлі болады.

Топырактың  су сыйымдылығына оның  кеуектігімен  қатар механикалык құрамы, топырақтары қара шіріктің  мөлшері де әсер етеді. Мысалы, қара шірікке бай 100 грамм балшықты топырақ 50 грамдай суды бойына ұстаса, 100 грамм құмдақ топырақ  не бары 5-25 грамм суды ғана ұстай алады. Ал органикалық заттарға өте бай шымтезекті топырақтардың 100 граммы өзінен екі-үш есе артық көлемдегі суды сіңіре алады.

Топырақтың дұрыс құрылымы бұзылып,  қажетті кеуектілігі сақталмаған жағдайда топырақ нығыздалып, ондағы қылтүтіктер бір-бірімен жалғасып, топырақ ішіндегі сулар осы қылтүтіктер арқылы тез буланып кетеді. Мұны болдырмас үшін топырақты дер кезінде өңдеу  қажет. Ал суармалы жерлерде топырақты суару шаралары қалай болса, солай жүргізілмей, мұнда оның су сыйымдылығы, су өткізгіштігі, т.б. сияқты қасиеттері ескеріледі.

Топырақтың суды көтергіш қасиеті де оның механикалық құрамына тікелей байланысты. Мәселен, құрамы ірі құмдақ топырақтар жерасты ыза суларынан ылғалды не бары 50-60 см-ге ғана көтереді. Ал механикалық құрамы ауырлау саз балшықты топырақтар өздерінің майда қылтүтіктері арқылы жерасты ыза суларының ылғалын 3-3,5 метрге шейін көтере алады.



Топырақ суы – топырақ қыртысындағы әртүрлi минералдық тұздарға бай сұйық. Топырақ суын ауыз су ретiнде, не шаруашылық мақсаттарға пайдалануға болмайды. Топырақ суы – өсiмдiктер әлемінің негiзгi қорегi, өсiп етуiне қажеттi су көзi. Құм топырақтарда салмағының 4-10 пайызын, құмайт, құмды саздардың 10-30 пайызын, саз топырақтардың 25-30 пайызындан астамы топырақ суы құрайды. Топырақ суының мөлшерi ауа райына, жыл маусымдарына сәйкес өзгерiп отырады. Топырақ ылғалдылығы өсiмдiктерге екi түрлі әсер етедi: бiрiншiден, тамырдың өсуi мен тармақталуы топырақ ылғалдылығына байланысты; екiншiден, өсiмдiктің ылғалды қабылдауы топырақтағы судың мөлшерiне де байланысты. Топыраққа су жаңбыр, қар, бұршақ, не шық түрiнде түсiп отырады. Кейде ол топырақтың беткi қабаттарына төменнен көтерiледi. Бұл жер астындағы су немесе ыза суы топырақтың беткi қабатына таяу орналасқанда кездеседi. Қандай топырақта болмасын азды көптi ылғал болатыны белгiлi. Топырақта кездесетiн су түрлi құрамда болады, ол жыл мезгiлiне, ауа температурасының өзгеруiне қарай түрлiше күйге ауысып отырады. Мысалы, топырақ кесектерiнің арасындағы ауада кездесетiн су топырақ температурасы жоғары болса, көбiне, бу күйiнде болады, ал температура төмендесе, ол су тамшысына айналады. Топырақта кездесетiн бу күйiндегi суды өсiмдiктер пайдалана алмайды, оны топырақтағы судың пайдасыз қоры деп атайды. Аталған су өсiмдiктерге тиiмдi болу үшiн, топырақ түйiршiктерiнiң сыртын толығымен қапталдап мөлшерi өскенде ғана, ол топырақ түйiршiктерiнiң аралықтарындағы қылтүтiкке енедi де, өсімдіктердің қоректік минимумынан қолайлы режимiн реттеуге көмектеседi. Құбылыстар жиынтығы арқылы анықталатын топырақ ылғалының жиналуы, жылжуы, жұмсалуы және оның физикалық жағдайын өзгерту топырақтың су режимi деп аталады. Топырақтың су тәртiбi топырақтың құралуындағы ең маңызды фактордың бiрi, ал оның құнарлылығын арттыратын басты жағдайлардың бiрi болып саналады. Топырақтың су тәртібінің мөлшер көрсеткiшi, яғни ылғалдың жиналуы мен жұмсалуы жиынтығының барлық шамасын және белгiлi бiр кезең аралығында оның қорының өзгеруін су тепе-теңдігі деп атайды. Су тепе теңдігінің көпжылдық орташа мөлшерi, топырақтың су тәртiбiнiң түрлерін сипаттайды. Су – табиғатта ең көп таралған, сонымен бiрге нағыз ерекше зат. Өсiмдiк тiршiлігiне қажеттi су қорын негiзiнен топырақтан алады. Топырақ ылғалды жинайтын, сақтайтын және өсімдіктерді барлық даму кезеңдерiнде 20 ылғалмен қамтамасыз ететiн орын болып табылады. Су өсiмдiкте өсетiн барлық тiршiлiк процестерiне мiндеттi түрде қатысады. Көптеген өсімдіктердің клеткаларында 80-90 пайыз, ал тұқымдарында 10-15 пайыз су кездеседi. Өсiмдiк табиғатында су айналымы да елеулi рөл атқарады. Топырақтағы судың мөлшерi оның құнарлылық тиiмдiлiгiн анықтайтын судың технологиялық қасиетiне, химиялық, физикалық-химиялық және микробиологиялық процестердiң қарқынды өтуiне байланысты.

Топырақтағы судың түрлері. Топырақ ылғалы әртүрлi күйде болады. Олардың барлығы бiрдей өсiмдiкке сіңе бермейдi. Жалпы топырақ суларын төмендегі түрлерге бөлуге болады.

Химиялық байланыс күйіндегі су. Су көбiнесе әртүрлі минерал кристалдарымен байланысты болады. Бұл су заттың молекуласына гидроксил (ОН) ион тобымен кiредi. Мысалы, Fe2O3+ НО=2Ее (ОН)3. Ол топырақтан 400-800 0С градуста ажыратылады, сондықтан топырақтағы биологиялық процестерге тiкелей қатыса алады.

Гравитациялык су деп топырақтың түйірлерінің аралықтарын жайлап өз салмағымен (гравитация аралық) көбiнесе төмен қарай жылжитын суды айтамыз. Мұны өсiмдiктер оңай сіңіре алады. Дегенмен, оның ағысы қылтүтік судан гөрi шапшаңырақ болғандықтан, өсiмдiктердi ылғалмен қамтамасыз етуге тiкелей қатыспайды.

Қылтүтiк (капилляр) суы. Топырақ түйірлерінің iшiндегi су барлық бағытта қозғалады. Соның iшiнде, топырақтың төменгi қабатынан жоғары қарай түйiршiк қуыстарындағы сорғыштық (мениск) күштер арқылы ылғалданған жерден құрғаққа қарай жылжиды. Сондықтан бұл судың өсiмдiктер үшiн маңызы зор. Бұл суды өсiмдiктер оңай сіңіре алады.

Жарғақты су. Топырақтың қатты бөлшектерінің сыртын молекулалық тартылыс күшiмен, жарғақты қабат күйiнде қоршап тұрады. Ол молекулалық тартылыс күшінің көмегiмен қалың жарғақтанған күйiнен жұқа жарғағына қарай жылжиды. Топырақ түйiршiктерiне 6-10 мың атмосфералық күшпен байланысып тұрғандықтан, жарғақты суды өсiмдiктердiң тамырлары сіңіре алмайды. Бұл өсiмдіктерге сіңбейтін күйiндегi су болып табылады. Гигроскопиялық су – гигроскопиялық ылғал топырақ түйiршiктерiнің бетiнде молекулалық тарту күшiмен будан жиналған су, ол қозғалмайды, өсiмдiкке пайдасыз. Ауыр және қарашірікке бай топырақтарда гигроскопиялық су көп болады. Топырақтан оны ажырату үшін оны 105 градус ыстықта 5–6 сағат кептiредi.

Қатты ылғал. Мұз төмен температурада (0° төмен) пайда болады. Ал жарғақты сулар 78 градуста мұзға айналады.



Топырақтың су қасиеттерi мен ылғалдылығы. Топырақтың су қасиеттерiне су сыйымдылығы (топырақ өзінің құрамындағы судың белгiлi бiр мөлшерiн ұстап, сақтап тұруы) жатады. Топырақтың қабатындағы судың осы қасиеттерi түрлі физикалық күйiне және оның түрлерiне тығыз байланысты.

Топырақтың су сыйымдылық шегі – оның өз бойына белгiлi мөлшерде суды сіңіріп ұстай алатын қасиетi. Ұсталған (сақталған) су түрлеріне қарай топырақтың су түрлеріне бiрнеше түрлерiн ажыратады. Ең көп немесе толық су сыйымдылық деп топырақтың табиғи кеңістегі сумен толған жағдайын айтады. Ауылшаруашылық дақылдарының өсiп, өнiм бере алатын топырақ ылғалдылығының шегi егiстiктiң далалық толық су сыйымдылығының 50-ден 80 пайызға дейiнгi аралығында жатады. Дақылдардың әрбiр түрлерi мен сорттарына, алынатын өнiмнің мөлшерiне қарай топырақтың тиімді ылғалдылығы тәжiрибе арқылы белгiленедi. Мысалы, Орта Азияның сұр топырағында өсетiн мақта дақылының суға деген қажеттілігі гүлденгенге дейiнгi кезеңде топырақтың ылғалдылығы – 75 процент, гүлдеу және жемiс түзу кезеңінде – 60 процент болған жағдайда қанағаттандырылады.

Топырақтың барлық қуыстары жаңбыр суымен және көктемде қар суымен толады. Бұл өсiмдiкке зиян су топырақтағы барлық ауаны ығыстырады да, өсімдіктердiң тамырлары ауасыз тұншығады. Далалық су сыйымдылық шегі топырақтың табиғи құрылымында бос су өз салмағымен топырақ қабатына сiңiп кетедi. Осы жағдайда жерасты суы тереңде жатса, ал топырақ қабатындағы су буға айналмайтын болса, топырақ бойында ұсталып қалатын су мөлшерiн далалық су сыйымдылық шегi деп атайды. Капиллярлық су сыйымдылық шегi деп судың топырақ түйiршiктерiнiң iшiнде ұсталып қалатын қабiлетiн айтады. Капиллярлық су сыйымдылық шегi жерасты суының тереңдiк деңгейiне және жоғарыдан келетiн табиғи су мөлшерiне байланысты. Мұндай сулар капилляр түтiктерi арқылы жоғары көтерiледi және керiсiнше, жоғарыдан төмен қарай жылжиды. Соның нәтижесiнде өсімдіктердің әртүрлi тереңдікте орналасқан тамырларына, кезiнде олардың өсiп-дамуына елеулi әсер етедi. Сонымен капиллярлық суды өсімдіктер пайдаланып, оның мөлшерiн азайтады да, топырақта жарғақты су қалады. Бұл – су қорының шегi немесе топырақтың ең аз су сыйымдылық қасиеттi. Ауаның су буымен толық қанған кезiндегi, топырақта ұсталатын ең жоғары гигроскопиялық су мөлшерiн максималдық гигроскопиялық дейдi. Топырақ өзінің құрамындағы судың белгiлi бiр мөлшерiн ұстап тұра алады. Оның бұл қабiлетiн су ұстаушылық күшi деп атайды. Бұл күш топырақтағы коллоидтық бөлшектерінің гидратталуына байланысты. Судың бұл бөлiгi коллоидтың байланысқан су немесе гигроскопиялық су деп аталады. Мұны ылғалдың пайдасыз қоры деп атайды. Кейiнiрек ылғалдың пайдасыз қоры топырақтың екi еселенген максималдық гигроскопиялығына тең болатындығы анықталды. Топырақта өсiмдiктер қабылдай алмайтын белгiлi бiр мөлшерi бар кезде ақ олардың сола бастайтындығы байқалады. Бұл шама солу коэффициентi деп аталған. Бұл ұғым ылғалдың пайдасыз қоры ұғымына ұқсас.

Топырақ коллоидтары өздерi байланыстырып тұрған гидроскопиялық суды атмосфераға дейiнгi күшпен ұстап тұрады. Тамырдың сору күшi топырақтағы бұл суды соруға жеткiлiксiз.

Топырақтың су өткізгіші деп оның жоғарыдан төмен қарай су өткiзу қасиетін айтады. Ол топырақтың түйiртпектігiне, механикалық құрамына, органикалық қорына байланысты және мұның өзi сiңiру, ылғалдану мен өткiзу кезеңдерiнен құралады.

Суды жақсы өткiзгiш топырақтарға құм, құмай, ең аз су өткiзгiш топырақтарға балшықтар жатады. Топырақтың су өткiзгiш қабiлетi деп өзінің капиллярлары (түтiктерi) арқылы оның төменгi қабатынан жоғары қабатына су көтергiштiгiн айтады. Бұл қасиет топырақтың түйіртпектігіне, механикалық құрамына байланысты. Құмдар суды тез, бiрақ аз биіктікке көтерiледi (тәулiгiне 30-60 см-ге дейiн ғана), балшықтар керiсiнше, суды баяу сорып, биiкке (3-4 м дейiн) көтерiледi. Капиллярлы суды көтеру арқылы топырақ құрғақшылық аймақтарда өсімдіктерді өзінің төменгі қабатындағы сумен қамтамасыз етiп тұрады. Ал шөлдi аймақтарда жақын жататын ащы жер суларының буға айналуынан топырақ сортаңдана бастайды. Көптеген ауылшаруашылық дақылдары кұрғақ заттарды құрау үшiн судың орасан көп мөлшерiн жұмсайды. Мәселен, бидай өсiмдiгi, өзінің жер бетiндегi массасымен салыстырғанда тәулiк бойында шамамен, 1,3-1,5 есе артық суды жұмсайды және сіңірілген 90-95 пайыз құрғақ заттың пайда болуы үшiн (транспирация) жұмсалады. Өсімдіктерде бір грамм құрғақ заттардың пайда болуы үшiн жұмсалатын судың үлгiлiк мәнi бірнеше дақылдар үшiн мынадай: жоңышқа – 858, сұлы – 636, мал азықтық бұршақ –372, тары – 287 грамм. Бұл көресеткіштер өсімдік өсетiн топырақ-климат және басқа жағдайларға байланысты едәуiр ауытқып отырады. Өсімдіктер транспирация жолымен өте көп мөлшерде су жұмсайды. Өсiмдiк бойына сiңірген 1000 г судың небары 1-2 грамын ғана пайдаланады, судың 998 грамы өсiмдiк арқылы өзгермей өтедi. Топыраққа тыңайтқыштарды, әсiресе, фосфор тыңайтқышын еңгiзу, су, ауа режимiн ретке келтiруi арқылы және басқа шаралардың көмегiмен, өсімдіктердің қоректену жағдайын жақсарта отырып, 1 грамм құрғақ заттың пайда болуы үшін жұмсалатын су шамасын азайтуға болады. Алайда, құрғақ заттың пайда болуы үшiн жұмсалатын судың азайғанына қарамай, тыңайтылған жердің бiр гектарға жұмсалатын жалпы ылғалдың қоры ұлғаяды, өйткенi оның өнiмi өседi. Мұндай жағдайда ылғал мейлінше, тиімді пайдаланылады.


Каталог: ebook -> umkd
umkd -> Ќазаќстан республикасыныњ білім жєне ѓылым министірлігі
umkd -> Ќазаќстан Республикасы Білім жєне ѓылым министрлігі
umkd -> Бағдарламасы «Мектептегі атыс дайындығы»
umkd -> Семей мемлекеттік педагогикалыќ институты
umkd -> «Кәсіптік қазақ тілі» ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені
umkd -> Ќазаќстан республикасыныѕ білім жјне єылым министірлігі
umkd -> Ќазаќстан республикасы
umkd -> «Инженерлік-технологиялыќ факультеттіњ»
umkd -> Ќазаќстан республикасыныњ білім жєне ѓылым министрлігі
umkd -> «Таңдап алған спорт түрінің техникалық, тактикалық және дене дайындығы» пәні бойынша


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   22


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет