Топырақтың басқа табиғи ерекшелігі- оның құнарлылығы. Құнарлылық деген топырақтың өсімдіктерді өніп-өсуіне қажетті қоректі элементтермен және сумен қамтамасыз ету қасиеті. Жер бетінде адамның, өсімдік пен жануарлардың өмір сүруі топырақтың осы қасиетімен тікелей байланысты. Көне дәуірлердің өзінде топырақтың құнарлылығын отпен, күнмен, сумен теңеп, оған табынған болатын. Көне египетте құнарлылықтың патшасы болып Изида, ал Римде –Прозерпина саналған. Біздің дәуірге дейінгі 4 ғасырда Қытайда топырақтарды «ақ», «көк», «сары» деп, олардың құнарлылығын «аз», «көп», «орта»деп бөлді. Грек философтары Аристотель, Феофраст, Лукреций, Вергилий, Колумелла, Плиний, т.б. топырақ құнарлылығы туралы өз трактаттарында жазған. Сол кезден топырақ құнарлылығының көздері туралы ойланып, топырақ неге тозады, қалай оны дұрыс пайдалануға болады деген ойлар туа бастады. Феодализм мен капитализм кезеңінде әр түрлі топырақтар, құнарлылығына қарай бағаланып, сол бойынша салық салу жолдары іздестірілді. 18-19 ғасырларда топырақ құнарлылығына социолог және экономист ғалымдар да назар аудара бастады.
Топырақ туралы мәліметтер жиналып, табиғат зерттеу ғылымдары дами бастағаннан соң, топырақ құнарлылығына да көзқарастар өзгеребастады. Ерте кезеңдерде топырақ құнарлылығының кему себебі оның ішіндегі «майлар», «тұздар» тағы басқалардың азаюына байланысты деп есептелді, кейінірек құнарлылықтың себептері «су», «қарашірінді», «минералды элементтер» деп саналды. Содан кейін ғана құнарлылықты топырақтың барлық қасиеттерімен байланыстыра бастады. Осы көзқарастармен бірге, топырақ құнарлылығы деген түсініктер де өзгереді. Гумус теориясы дамыған кезде А. Тэер (1830) топырақтың құнарлылығы- топырақтың өсімдіктерді қара шіріндімен қамтамасыз ету, ал Либих (1840) барлық минералдық элементтермен қамтамасыз деген пікірді айтты.
Осы заманның ғылыми әдебиеттерінде топырақ құнарлылығы жөнінде академик В.Р.Вилямстің (1936 ж) анықтамасы жазылған. Оның айтуынша, топырақ құнарлылығы дегеніміз- топырақтың өсімдіктерді бір мезгілде үздіксіз сумен және қоректену элементтермен қамтамасыз ету.
Қазіргі кезде топырақ құнарлылығы кең ауқымды түсінік. Мысалы, борпылдақ тау жыныстарында да ылғал және өсімдіктердің қоректік элементтері бар, бірақ жалаңаш тау жыныстарына өсімдіктердің тұқымын сепсе, ол өспейді. Тек судың өзіне отырғызсақ та солай болады, тұқымдар көгергенмен өсімдік шықпайды.
Өсімдіктерге ылғал мен тамыр арқылы берілетін қоректік элементтерден басқа жарық, жылу, оттегі қажет, ал оның көк бөлімдеріне көміртегі керек.
Топырақ – әрі тірі, әрі өлі дене. Оның құрымында, жоғарыда айтылғандай, көптеген тірі микроорганизмдер бар. Олар құнарлықты қалыптастыруда үлкен рөл атқарады. Күн сәулесітопырақтың жылулық режимін анықтайды., бұл да топыраққа құнарлылық туғызатын элементтердің бірі, өйткені ол ылғалдың булануы барлық физикалық-химиялық процестерге молекулярлық деңгейде әсер етеді. Топырақтағы фотохимиялық реакциялардың пайда болуы олардың белсенділігіне әсер ететін күн сәулесіне байланысты.
Сонымен топырақ аналық организм сияқты күннің энергиясының, қоршаған ортаның қоректік заттары мен элементтерін пайдаланып, оларды күрделі биофизикалық-химиялық процесстер нәтижесінде ыдыратып, өсімдіктерді барлық қажеттілігімен қамтамасыз етеді. Осыған орай топырақтың құнарлылығы-топырақтың өсімдіктердің өніп-өсуіне керекті жағдай туғызу қасиеті. Топырақтың құнарлылығының негізі – өсімдіктің күн сәулесінен өтетін фотосинтез арқылы органикалық заттардың синтездеуі деген сөз.
Топырақ құнарлылығының мынандай катергориялары болады: 1) табиғи құнарлылық 2) жасанды немесе эффективті 3) экономикалық. Бұл түсініктерді өз мағыналарына сәйкес ұғыну қажет. Табиғи құнарлылық табиғи күіндегі ешқандай адам әрекетін қажет етпейтін құнарлылық. Жасанды құнарлылық негізінен адам әрекетінің нәтижесінде (мелиорациялау, тыңайту т.б.) пайда болған құнарлылық. Ал экономикалық құнарлылық жерден алынған өнімді бағалыу.
Сонымен топырақ құнары дегеніміз оның өзінде өсетін өсімдіктерді бүкіл өсу, даму кезеңдерінде барлық қажетті қоректік заттармен, ылғал, күн сәулесі және ауамен қамтамасыз етуі. Жоғарыда топырақтың құнарына әсер ететін көптеген топырақ қасиеттеріне сипаттама бердік. Топырақтардың ол қасиеттерін төменгі топтарға ажыратуға болады:
1. Топырақтардың физикалық қасиеттеріне: оның суға төзгіш құрылымы, ауа өткізгіш кеуектігі, ылғалды жақсы сіңіріп, оны ұстап тұру, оңай өңдеуге болатын жақсы физикалық –механикалық қасиеттері жатады.
2. Топырақтардың химиялық және физико-химиялық қасиеттеріне: топырақта қара шіріндінің молдығы, өсімдіктерге сіңімді азот, фосфор, калий және микроэлементтердің неғұрлым жеткілікті болуы, топырақ ортасы реакциясының ыңғайлылығы, топырақ сіңіру кешенінің кальций катионына қанық болуы, топырақтың ауамен қамтамасыз етіліп, оның тотығу-тотықсыздану мүмкіндігінің мол болуы, зиянды суға еритін тұздардың неғұрлым аз болуы немесе аз болмауы жатады.
3. Топырақтың биологиялық қасиеттеріне: микробиологиялық белсенділіктің жоғарылығы негізінен бактериялардың басым, сонымен қатар ауадан азот жинаушы микроорганизмдердің, биологиялық бнлсенді ферменттерді шығаратын микроорганизмдердің, топырақ құрылымына және оны қопсытуға әсер ететін төменгі сатылы жәндіктердің болуы.
4. Бүкіл өсімдіктердің өсіп-өнуі мезгілінде гидротермикалық режимнің болуы, яғни өсімдіктерді қажетті ылғал мен жылумен қамтамасыз ету.
Осы көрсеткіштердің қосындысы топырақтың құнарлығын анықтайды. Көп жағдайларда топырақ құнарлылығы табиғи жағдайдың өзінде-ақ қамтамасыз етілген. Алайда топырақтардың әр түрлі табиғи зоналарда орналасуына қарай олардың жоғарыда келтірілген топырақ құнарына әсер ететін қасиеттері әр түрлі. Мәселен, бір зоналарда ылғал жетіспейтін болса, керісінше, кейбір зоналарда күн сәулесі жетіспейді. Ал кейбір зоналарда топырақ құрамында зиянды тұздар қосындысы тым мол. Осы жағдайларға байланысты әр түрлі табиға зоналарда топырақ құнарлылығының әр түрлілігі заңды құбылыс. Табиғи күйінде кейбір топырақтар құнарлылығының өте жоғарылығымен көзге түседі. Мұндай топырақтар қатарына В.В.Докучаев «топырақ патшас» деп атаған қаратопырақтар жатады. Топырақтың табиғи құнарлығының өлшеміне: оның биологиялық өнімділігінің деңгейі, яғни белгілі бір өлшемдегі жерден алынған өсімдіктер өнімі, көлемі есептелінеді. Бұл көрсеткіштер өсімдіктердің әр түрлі табиғи жағдайларда өніп-өсуіне байланысты әр түрлі. Олардың өнімдері гектарына бірнеше ондаған центрден бастап бірнеше жүздеген, тіпті мыңдаған центрлерге жетеді.
Бұл өнім тотырақтардың табиғи немесе мүмкіндік құнарлығы жағдайында алынған өнімдер. Топырақтың табиғи күйіндегі құнарлығымен қатар оның тиімділік немесе экономикалық құнарлығы болады. Топырақ құнарлылығы адам қоғамының белсенді араласуының нәтижесінде іске асады. Адам қоғамының топырақты егістікке пайдалануы бірнеше ғасарларға созылып келеді. Егіншілік өнімін арттыру мақсатында топырақты өңдеп, тыңайтқыштар енгізіп, әр түрлі жақсарту шараларын қолданып, топырақтардың қажетті қасиеттерін өз мұхтаждығына қарай өзгерту – адам қоғамының ғасырлар бойы келе жатқан іс-әрекеттері. Игерілген топырақтар бұрынғы табиғи дене ғана емес, бұл енді адам қоғамының өндіргіш күші арқылы өзгерген денеге айналады. Осыған байланысты топырақтардың табиғи құнарлылығы деген түсінік орнына енді адам әрекетіне байланысты өзгерген тиімділік немесе экономикалық құнарлылық түсінігі пайда болады.
Адам қоғамының іс-әрекеті нәтижесінде қоғамның табиғи-тарихи жағдайларында пайда болған топырақтың тиімділік ққұнарлылығы дәрежесі қоғамның дамуының өндірістік күштері мен оның өндірістік қатынастар дәрежесінде тікелей байланысты. Бұл салада адам қоғамының алғашқы дамыған қарапайым тіршіліктерінен бастап, қазіргі ғылыми-техникалық прогреске жеткенше қаншама кезеңдер өткені белгілі. Бұл уақыттар ішінде топырақты егіншілікке пайдалану жүйелері де қоғамның даму құбылыстарына сай, агрономия ғылымының бірте-бірте өрістеуіне жетеді. Алғашқы кезеңдерде, адам қоғамы топырақты тек өңдеу арқылы оның табиғи құнарын пайдаланып, бір жерлердің құнары азайса, оны тастап, басқа жерлерді игерді. Дегенмен келе-келе бұл жағдайлардың тиімсіз екендігін түсінген адам қоғамы, өңдеген жерлерді оларға әр түрлі минералдық және органикалық тыңайтқыштар енгізу арқылы тұрақты пайдалану мүмкіндігін түсінді. Бұл салада әлемде агрохимия деген ғылым пайда болып, оның дамығанына да ғасырлар өтті.
Адам қоғамы дамып, халық санының әлемде өсуі топырақты тиімді пайдаланудың басқа жолдарын қарастыруға мәжбүр етті. Осы бағытта топырақты тек қоректік заттармен (минералды және органикалық тыңайтқыштар) қамтамасыз етумен қатар олардың топырақ құнарының бір негізі – ылғал режимін реттеу жолын іздестіруге келтірді. Бұл салада құрғақ және шөлді топырақтарды қолдан суару әдістері қолданылса, ылғалы мен батпақты топырақтарды қолдан құрғату жолдары жүзеге асырылуда. Жалпы бұл бағыттағы іс-әрекеттерді су мелиорациясы деп атайды.
Топырақ құнарына олардың химиялық құрамы да көп әсер етеді. Мәселен, құрғақ, шөлді аудандар топырағында мөлшерден артық суға еритін тұздар қосындысы жиі кездеседі. Оларды сумен шайып, артық тұздарды бұл топырақтардан кетірмейінше, ол жерлерден жақсы өнім алынбайды.сонымен қатар кейбір топырақтардың сіңіру комплекстері натрий катионына қаныққан (сортаң) топырақ ортасының реакциясы сілтілі, олардың физикалық қасиеттері өте нашар, ылғалы жоқ кезде қатып, ал ылғал болғанда батпаққа айналып құнарсыз болады. Керісінше, кейбір топырақтардың сіңіру комплексі, сіңірілген сутегі, біршама алюминий катионына қаныққан (орманды зонаның күлгін топырақтары), олардың топырақ ортасының реакциясы қышқыл болып көптеген мәдени өсімдіктер үшін құнарсыз болады. Міне осы жағдайларды қолдан жақсартпайынша, бұл топырақтардан жақсы өнімдер алу мүмкін емес. Сондықтан осындай топырақтар кездесетін аймақтарда, олардың тұзын шайып немесе топырақ орталарының реакцияларын химиялық мелиорациялау (гипстеу, әктендіру) арқылы жақсарту шаралары әлемде көптен жүргізілуде. Топырақтану бұл саласын топырақты мелиорациялау деп, онымен шұғылданатын ғылым мелиоративтік топырақтану деп аталады. Топырақ құнарлылығына әсер ететін жағдайдың бірі оның эрозияға ұшырауы. Бұл ғасырлар бойы түзіліп, жиналған топырақтың құнарлы беткі қабатының қатты соққан желдауының әсерлерінен немесе қатты нөсерленіп жауған жаңбырдың, тез еріген қардан, кей жағдайларда суармалы егістік жерлерді суару кезінде суды мөлшерден артық жіберудің нәтижесінде жуылып-шайылуынан болады. Әлемде топырақтың жел эрозиясында да ұшыраған алқаптар аз емес. Сондықтан да табиғаттың бұл апатымен күресу жолдары топырақтанудың бір саласы.
Әлемдегі ғылыми-техникалық прогрестің нәтижесінде, әсіресе өндірістің қарышты дамуының табиғатқа, оның ішінде топырақ құнарына ь зиянды әсері де толып жатыр. Соның ішіндегі ең негізгілері жер қойнауының әр түрлі тереңдігінде жатқан қазба байлықтарды барлап, қазып алу және оларды байыту кезінде құнарлы топырақ қабаттары бұзылып, жер бетіне жер астындағы құнарсыз тау жыныстары шығып көптеген жерлер құнарсызданы. Оған қоса көптеген зауыт-фабрикалар мен жылу электростанциялардан шығатын күл-қоқыстармен ластанып, құнарларынан айырылатын жерлер баршылық. Осындай жерлеріміздің құнарын қайта қалпына келтіруді қайта культивациялау (рекультивация земель) деп атайды. Мұндай жағдайларда, шын мәнінде, топырақтар адам қолынан жасалған антропогенді топырақтар түзіледі. Топырақтанудың бұл саласы әлемде соңғы жылдары қолға алына бастады.
Сонымен топырақ құнарын тиімді пайдалану, оны арттыру жолдары жалпы ауылшаруашылық ғылымдар жетістіктеріне агрономия, агроххимия сонымен қатар топырақтану ғылымының салаларына (топырақ мелиорациясы, топырақ эрозиясы және одан қорғау, топырақты қайта құнарландыру) тиесілі. Бұл мәселелердің қоғамның дамуымен маңызы арта түспек. Табиғат қорларының барлық салаларын, оның ішінде жер қорларын сақтау, оны тиімді пайдалану сияқты мәселелер көптеген елдердің ата заңдары мен табиғатты және оның барлық салаларын қорғау туралы арнай заңдарында қарастырылған. Мәселе – осы заңдарды бұлжытпай орындау.
