опырақтың органикалық бөлігі.

Топырақтың қатты фазасының біраз бөлігін органикалық заттар құрайды. Олардың ролі топырақта орасан зор. Олар топырақ қасиеттерін қалыптастыруға,оның құнарлылығына әсер етеді.

Органикалық заттардың негізгі көздері-жыл сайын топырақта өсетін өсімдіктер, майда жәндіктер мен микробтар қалдықтары, олар топырақ бетінде,оның қабаттарында жиналады. Өсімдіктердің өсуіне жағдайсыз шөл мен тундра аймақтарында өсімдіктер қалдығы гектарына жыл сайын 5-10 центнер болса, жеткілікті ылғалданған дала аймақтарында ондай қалдықтар мөлшері 100-150, ал күні аса жылы және ылғалы да мол тропикті ормандарда олардың мөлшерлері гектарына 250 центнерге жетеді. Бұл қалдықтардың құрамында май, смола, балауса, клетчатка,көміртегі, сутегі, лигниндер, белокты, азотты заттар, сонымен қатар көптеген күлді элементтер болады. Топыраққа жылма-жыл түсетін өсімдіктер мен өлген жәндіктердің қалдықтары екі екі бағытта өзгеріске ұшірайды. Біріншіден, топырақтағы микрооргавнизмдердің әсерінен ыдырап, шіріп, жай минералды қоысылыстарға ажырайды. Екіншіден, осы организмдерқалдықтары микробтардың әрекетінен күрделі биохимиялық өзгерістерге ұшырап, олардан тұрақты органикалық зат-топырақ қарашіріндісі-гумусты түзеді.

Сонымен органикалық қалдықтардың біразы толық ыдырап минералданса, біразы қайтадан топырақта органикалық заттардың осы жаңа күрделі түріне, биохимиялық синтез арқылы айналады. Минералдану мен гуминдену процестері микроорганизмдер арқылы жүреді.

Гумус заттарының түзілуіне көптеген зерттеушілер көңіл бөлген. Олар химиялық талдау жасап, мәліметтер жинап,түзілу жолдарын анықтаған. Бұл жөнінде ең алғаш көзқарастарын білдірген М.В.Ломоносов, П.А. Костычев, С.П.Кравков, А.Г.Трусов т.б. болды. Гумустың құрылуының жылпы сызбасын қағазға түсірген В.Р.Вильямс еді. Бірақ ол топырақтың тек қана биологиялық жағына көңіл бөледі. Одан кейін топырақтың гумусының көзі лигнин деген көзқарас бойынша гумус ешқандай да ерекше құрылым емес, ол лигнин мен протеин комплексі дегенді айтты. ТМД елдерінің топырақтарындағы органикалық заттарды толық зерттеуде,топырақтағы гумустың мөлшерін анықтауды И.В.Тюриннің үлесі ерекше. Ол бұл процестің күрделілігін көрсетті. Бұл ғалымның зерттеулерін М.М.Кононова жалғастырып, гумус заттары- ароматикалық құрылымдардың жеке молекулалары ферменттерінің қатысуымен өтетін, конденсация арқылы түзілген заттар екенін көрсетті М.М. Кононаваның айтуы бойынша барлық өсімдіктер қалдықтары гумустену кезінде микроорганизмдермен сіңіру жолынан өтеді екен.

Гумификация құбылысын зерттеген белгілі ғалым- Л.Н.Александрова. оның жасаған сызба-нұсқасына қарағанда гумус органикалық қалдықтардың ыдырауы, микробиологиылық синтез, гумификация, топырақтың минералды бөлігімен әрекеттесуі, минерализация процесі және минералдық құрамдас бөліктерінің биологиялық айналымға қосылуы арқылы түзіледі. Л.Н.Александрова бойынша гумификация-органикалық қалдықтардың түзілуі арқасында жоғары молекулярлық қосылыстардың күрделі биофизика- химиялық құбылыстар арқылы органикалық құрамдардың ерекше класы –гумусты түзуі. Бұл процестің белсенділігі: топыраққа түскен өсімдік қалдықтарының мөлшері, химиялық құрамы, топырақтың ылғалы, ауа режимдері, ортаның реакциясы, биологиялық белсенділігі сияқты факторларға байланысты жүреді. Л.Н.Александрова топырақтағы органикалық қалдықтардың гумификациялану типтерін көрсетті: фульватты, гуматты, фульватты-гуматты.

Белгілі ғалым Д.С.Орлов (1977) осы түсініктерге гумифакцияланудың тереңдігі деген ұғым енгізіп, өрнегін құрды:

H=F_(Qit).

Q – жыл сайын топыраққа түсетін өсімдіктер қалдықтарының мөлшері, і-олардың ыдырауының тезділігі, t- топырақтың биологиялық белсенділігінің уақыты. Бұл көрсеткішпен әр түрлі топырақтардағы гумификация процесінің сипаттамасын анықтауға болады.

Гумус құрамындағы ерекше органикалық заттар. Гумус заттары негізінен гумус қышқылдарынан тұрады. Олардың құрамына гумин қышқылдары, фульво қышқылдары және кіреді. Бұл топтарға бөліну себебі, гумусқышқылдарының топырақтан алыну жолдарына байланысты. Гумус қышқылдары – ауыспалы ерекше құрамдар.

Гумин қышқылдары-сілтілерде жақсы еритін гумус қышқылдарының бір тобы. Олар суда аз ериді, қышқылдарда ерімейді. Топырақтың минералды бөлігіндегі кальций катионының әсерінен коагуляцияға ұшырап, шөгінді кальций гуматы күйінде топырақта орнығады. Гумин қышқылдарының молекулалық құрамы өте күрделі. Ядросында бензолполикарбонды қышқылдар, ароматикалық, гетероциклдық бензолдың сақиналары т.б. ал шеткі молекулаларына көптеген функционалдық топтарға байланысты. Гумин қышқылдарының құрамын ароматикалық құрылымдар (50-60%), көмірсутектер (25-30%), функционалдық топтар (10-25%) құрайды.

Фульвоқышқылдар- гумус қышқылдарының гумин қышқылдары тұнғаннан кейін ерітінділерде қалатын тобы. Бұларда жоғарыв молекулалық құрамында азоты бар құрылымдар. Бірақ, гумин қышқылдарынан біраз айырмашылықтары бар. Фульвоқышқылдарының түсі ашық, көміртегі мөлшері төмен, суда ериді әрі қозғалғыш келеді. Сондықтан топырақтың органикалық және минералдық қосылыстарын ерітіп, ондағы катиондармен қосылып, фульват тұздарын құрайды да, су мен топырақ қабаттарында төмен қарай шайылады. Тайгадағы күлгін топырақты, құрғақ даладағы кейбір топырақтың қалыптасуына бұл қышқыл шешуші фактор болып табылады. Далалық қара топырақтарда гумин қышқылдары басым, сондықтан оның химиялық құрамы тұрақты және құндылығы жоғары. Гумин қышқылдары мен фульво қышқылдары молекулярлық салмағы бойынша бірнеше фракцияларға бөлінеді.

Гумус қышқылдарының көп бөлігін гумин құрайды. Бұл минералды бөлікпен тығыз байланысып, сілтілермен гидролизденбейтін шқылдардың қалдығы. Құрамында гумин қышқылдары және фульво қышқылдары бар.

Топырақтың органо-минералдық құрамы. Топырақтағы органикалық заттар оның минералды бөлігімен белсенді арақатынаста болады. Осы арақатынастың түрлеріне байланысты топырақтағы органо-минералдық құрамдар үш топқа бөлінеді.

1. Топыраққа тән емес органикалық сірке, құмырсқа, лимон, қымыздық қышқылдары мен топыраққа тән жоғарыда айтылған гумин қышқылдарының сілтілі (Na) және сілтілі –жерлік метал (Ca,Mq) катиондарымен қосылған тұздары.

2. Айтылған қышқылдардың көп метал элементтерімен (темір, алюминий, цинк т.б.) қосылған комплексті тұздары.

3. Адсорпцияланған органо-минералдық қосылыстар, әғни алюминий және темірлі қара шірінді комплекстері.

Сілтілі металдармен алюминийдің гумат және фульват тұздары суда жақсы еритіндіктен топырақ қабаттарында оңай жылжиды, ал кальций гуматы суда берік болғандықтан, топырақта тұрақты шоғырланады.

Топырақтардың гумус жағдайлары. Топырақтардың гумус жағдайлары- органикалық заттардың барлық морфологиялық белгілерінің, жалпы қорларының қасиеттерінің, олардың түзілу, өзгеру трансформация және топырақ қабаттарында жылжу көрсеткіштерінің жзиынтығы.

Топырақтың гумус көрсеткіштерінің жүйелерін Л. И.Гришина, Д.С.Орлов (1977) ұсынған. Сол көрсеткіштерарқылы топырақтың әр түрінің гумус жағдайларына сипаттама беріледі. Топырақтардың гумус жағдайларын жақсарту үшін органикалық тыңайтқыштар қолдану керек.

 

топырақ ылғалы.

Топырақ ылғалы. Топырақ қопсытылған су сыйымдылығы бар дене болғандықтан, оның құрамында әр уақытта азды-көпті ылғал болады... ылғал топыраққа ауадан түскен жауын- шашын мен жер бетіндегі судан және жер астының ыза суынан келеді. Топырақ ылғалының мөлшері әр әрқилы. Бір жерлерде топырақтың ылғалдылығы мол болса, екінші жерлерде аз. Топырақта кездесетін ылғалдың түрлері де өсімдіктерге сіңімділігі де әр түрлі болып келеді. Ылғалдың кейбір түрлері өсімдіктерге тіпті сіңюбейді. Жалпы топырақтағы ылғалды төмендегідей бірнеше түрге бөледі.

Химиялық байланысқан су. Бұл топырақ минералдарының құрамына енген, өте тығыз байланысқан су. Т сондықтан топырақтағы биологиялық процестерге қатыспайды.

Бу күйіндегі су – топырақ кеуектерінде кезхдесетін, судың жоғары температурада булануынан пайда болады. Бу күйіндегі ол өсімдіктерге сіңбейді, тек тамшыға айналғанда ғана оны өсімдіктер сіңбейді, тек тамшыға айналғанда ғана и оны өсімдіктер жақсы сіңіре алады.

Гигроскопиялық су – топырақтың беткі қабаты арқылы сіңірілген молекула күйінде болады. Ол өсімдіктер пайдасыз. Топырақпен тығыз байланысқан, сондықтан бұл суды тек т100⁰айналдыруға болады.

Қылтүтік суы топырақ қылтүтіктеріндегі су, ол жоғары-төмен жылжи отырып өсімдіктер бойына оңай сіңеді.

Гравитациялық су өз салмағыментопырақтың жоғары бетінен төменгі қабаттарына жылжиды. Өсімдіктерге оңай сіңеді. Бірақ өз салмағымен тез жылжитындықтан, өсімдіктер оны көп пайдалана алмайды, ол су топырақ астындағы жер асты ыза суының қорына қосылып кетеді.

Қатты күйіндегі судың қатарына мұз, қар жатады. Қатты күйінде өсімдіктерге сіңімсіз, ал еріген кезде топыраққа сіңеді,өсімдіктер ол күійінде пайдалана алады. Табиғатта олардың көлемі негізінен суық аймақтарда, Антарктидада түгелдей,терістік мәңгі тоң тараған алқаптарда жыл бойы кездеседі, кейбір аймақтарда тек жылдың қыс айларында ғана болады, ал кейбір аймақтарда тіпті жылдың қыс айларында да болмауы мүмкін. Себебі, әлемде қыс болмайтын жерлер де кездеседі.

Жер асты ыза суы топырақтың, ал көбіне топырақ түзуші тау жыныстарының әр түрлі тереңдіктерінде әдетте, су өткізбейтін қабат үстіне жиналады. Жер асты ыза суы көбіне топырақ қабатынан көп тереңдікте жытытындықтан топыраққа және өсетін өсімдіктерге еш әсері тимейді. Ал керісінше, кей жағдайларда, әдетте, ТМД елдерінің батыс және теріскейде жатқан ылғал мол түсетін аудандарында, өзен бойлары мен сағаларында және суармалы егіс алқаптарында топырақ асытндағы ыза сулар жер бетіне жақын жатып топырақ түзуге, өсімдіктер өміріне өте үлкен әсерін тигізеді. Мұндай жағдайда көбінесе шалғынды топырақтар түзіледі.

Топырақ суын абсолюттік таза су деп түсінбеуіміз керек. Оның құрамында суға еріген әр түрлі заттары бар топырақ ерітінділері. өсімдіктер барлық қоректік заттарды тек осы ерітінділерді бойына сіңіру арқылы алады. Сондықтан да топырақ суы – оның құндылығының негізгі шарттарының бірі. Академик Г.Н.Высоцкий топырақ суының өсімдіктер маңызын айта келіп, оны адамдардың тамырларындағы қанымен салыстырған (Высоцкий г.Н., 1962)

топырақ ауасы.

Топырақ қопсыған кеуекті дене болғандықтан, оның құрамында үнемі ауа болады. Бұл ауаның мөлшері топырақтың ылғалдығына, тығыздығына, өңделу жағдайларына, механикалық құрамына, өсіп-өніп тұрған өсімдіктерге, тағы басқа жағдайларға байланысты.

Егістіктер егілетін, өңделген топырақтарда ауаның мөлшері топырақ көлемінің 30-40 пайызына тең. Мұның біраз бөлігі топырақ бөлшектеріне сіңеді, оны сіңген ауа деп атайды. Ал ауаның қалған мол бөлігі топырақ кеуетерінің арасында болады.

Неғұрлым топырақта су көп болса, соғұрлым онда ауа мөлшері аз, себебі мол су ауаны топырақ құрамынан ығыстырып жібереді. Мысалы күріш егістерінің топырақтарында су жер бетінде көлдеп тұратындықтан, онда ауа мөлшері мүлдем жоқ. Керісінше, ылғалы аз, жиі қопсытылып, жиі өңделетін топырақтарда ауа мол болады.

Топырақ – көптеген өсімдіктер мен микроорганизмдердің тіршілік ететін мекені. Олар тыныс алады, көптеген органикалық заттарды ыдыратып ауаға ұшырады. Осының нәтижесінде топырақ ауасының құрамы, атмосферадағы ауаға қарағанда өзгешелеу. Мысалы, топырақ ауасындағы көмір қышқылының мөлшері 0,15-1,65 пайыз шамасында, ал атмосферадағы мөлшері не бары – 0,03 пайыз ғана. Топырақ ауасындағы оттегі мөлшері атмосферадағыдан анағұрлым аз.

Топырақ ауасы топырақта өсетін өсімдіктер мен микроорганизмдерге көп әсер етеді.топырақтағы ауаның молдығына, аздығына, оның құрамына қарай мұнда әр түрлі микроорганизмдер тіршілік еетеді. Өсімдіктер тамырының тереңдеп немесе көлденең өсуіне топырақтағы ауа режимінің дұрыс болуының пайдасы зор. Сонымен, топырақтың ауа режимі де – топырақ құнарлылығына әсер ететін негізгі факторлардың бірі.