11-дәріс. Топырақ қарашіріндісі

11-дә ріс. Топырақ қ арашіріндісі

Мақ саты: Топырақ қ арашіріндісі туралы тү сініктерді мең герту арқ ылы іскерлік дағ дыларын қ алыптастыру, теориялық білімдерін бекіту.

Жоспары:

11. 1 Топырақ қ арашіріндісі

11. 2 Топырақ тағ ы қ ара шірінді мө лшерінің азаюы – маң ызды экологиялық мə селелердің бірі

11. 3 Топырақ тардың қ ара шірінді жағ дайын реттеу

Тірек сө здер: Топырақ қ арашіріндісі, топырақ, гумин қ ышқ ылдары жә не т. б.

11. 1 Топырақ қ арашіріндісі

Қ арашіріндісі заттары негізінен гумус қ ышқ ылдарынан тұ рады. Олардың қ ұ рамына гумин қ ышқ ылдары, фульво қ ышқ ылдары жə не гумус кіреді. Бұ л топтарғ а бө ліну себебі, гумус қ ышқ ылдарын топырақ тан алыну жолдарына байланысты.

Қ арашірінді қ ышқ ылдарының ауыспалы ерекше қ ұ рамдары. Гумин қ ышқ ылдары – сілтілерде жақ сы еритін қ арашірінді қ ышқ ылдарының бір тобы. Олар суда аз ериді, қ ышқ ылдарда ерімейді. Топырақ тың минералды бө лігіндегі кальций катионыны ə серінен коагуляцияғ а ұ шырап, шө гінді кальций гуматы кү йінде топырақ та орнығ ады. Гумин қ ышқ ылдарының молекулалық қ ұ рамы ө те кү рделі. Гумин қ ышқ ылдарының кө п қ асиеттері осы функционалдық топтарғ а байланысты. Гумин қ ышқ ылдарының қ ұ рамын ароматикалық қ ұ рылымдар (50-60%), кө мірсутектер (25-30%), функционалды топтар (10-25%) қ ұ райды.

Фульво қ ышқ ылдар – қ арашірінді қ ышқ ылдарының гумин қ ышқ ылдары тұ нғ аннан кейін ерітінділерде қ алатын тобы. Бұ лар да жоғ ары молекулалық қ ұ рамында азоты бар қ ұ рылымдар.

Топырақ тың органо-минералдық қ ұ рамы. Топырақ тағ ы органикалық заттар онын минералды бө лімге белсенді арақ атынаста болады. Осы арақ атынастың тү рлеріне байланысты топырақ тағ ы органикалық -минералдық қ ұ рамдар:

1. Топырақ қ а тə н емес органикалык сірке, қ ұ мырсқ а, лимон, қ ымыздық қ ышқ ылдары мен топырақ қ а тə н жоғ арыда айтылғ ан гу-мин қ ышқ ылдарының сілтілі (Мg) жə не сілтілі-жер металл (Са. ка-тиондарымен қ осылғ ан тұ здары;

Айтылғ ан қ ышқ ылдардың кө п металл элементтерімен (темір, алюминий, цинк, т. б) қ осылғ ан комплексті тұ здары;

Адсорбцияланғ ан органо-минералдық қ осылыстар, яғ ни алю-миний жə не темірлі қ арашірінді комплекстері болып ү ш топқ а бө лінеді.

Сілтілі металдармен алюминийдің гумат жə не фулват тұ здары суда жақ сы еритіндіктен, толық қ абаттарында оң ай жылжиды, ал кальций гуматы суда берік болғ андық тан топырақ та тұ рақ ты шоғ ырланады.

Топырақ тың гумус жағ дайлары – органикалық заттардың барлық морфологиялық белгілерінің, жалпы қ орларының, қ асиеттерінің, олардың тү зілу, ө згеру, трансформация жə не топырақ қ абаттарында жылжу кө рсеткіштерінің жиынтығ ы.

Топырақ тың қ арашірінді кө рсеткіштерінің жү йелерін Л. И. Гри-шина, Д. С. Орлов (1977) ұ сынғ ан. Сол кө рсеткіштер арқ ылы то-пырақ тардың ə ртү рінің гумус жағ дайларына сипаттама береді. Осығ ан қ арап топырақ тың қ ұ нарлығ ы туралы айтуғ а болады.

Топырақ тың тү зілген жағ дайларының гумификация процесіне жə не оның қ арқ ындылығ ына ə сері.

Топырақ шірінділерінің қ ұ рамы. Топырақ микрофлорасының ə серінен барлық ө сімдіктер мен жануарлар ағ залары ө лген соң, ыдырау процесіне ұ шырайды, оның соң ғ ы сатысында органикалық заттардың толық минералдарғ а айналуы пайда болады.

Органикалық қ алдық тар бірден минералдарғ а айналмай-ды, ыдырап, олар ө те кү рделі жə не ұ зақ ө згерістерге ұ шырайды. Сондық тан ə рбір топырақ та органикалық қ осылыстардың ə ртү рлі сатыларындағ ы олардың белгілі бір ə р жағ дайындағ ы ыдырауын байқ ауғ а болады.

Топырақ тағ ы органикалық заттардың минералдарғ а айналуы-мен қ атар гумификация процесі, яғ ни, гумустың немесе шіріндінің тү зілуі жү реді.

Ыдыраудың сипаттамасы мен интенсивтілігі жə не топырақ тағ ы органикалық қ алдық тардың ө згеріске ұ шырауы, ыдырайтын заттардың қ ұ рамына, сондай-ақ сыртқ ы орта жағ дайына да байланысты болады.

Оң ай сің ірілетін органикалық қ осылыстар ө те тез ыдырайды. Қ ант, органикалық қ ышқ ылдар, спирттер, содан кейін ақ уыздар, аминқ ышқ ылдар, майлар, пектиндер, гемицеллюлоза, клетчатка, лигнин ө те жай ыдырайтындарғ а жатады.

Органикалық заттардың ыдырауы нақ ты дə режеде ылғ алғ а, ауаның болуы жə не температурағ а байланысты. Жеткілікті мө лшердегі ылғ ал мен жылу жə не ауаның еркін келіп тұ ратын жағ дайында топырақ тағ ы органикалық қ алдық тардың ө згеріске тү су процесі ө те қ арқ ынды жү реді.

Топырақ тағ ы шірінді ыдырауғ а қ арсы мə нді тұ рақ тылық қ а жə не сол қ арқ ынмен топырақ та жинақ талуғ а қ абілетті.

Топырақ тағ ы шірінді 200 жыл бойы зерттелуде. Бірақ, оның табиғ аты туралы, тү зілуі мен қ асиеттері туралы сұ рақ ə лі толық шешілмеген.

Басты қ иыншылық тек оның қ ұ рамының ү лкен кү рделі екенді-гінде ғ ана емес, сондай-ақ оның топырақ тан таза тү рінде бө лінуі мү мкін емес болуында.

Топырақ ты шірінді қ ұ рамында ү ш топтың қ осылыстары болады: гумин қ ышқ ылдары, фульво қ ышқ ылдары мен топырақ гуминдері.

Онда салыстырмалы тү рде ү лкен емес кө лемде воск – смолалары-нан, немесе битумдар мен микробты жə не ө сімдік тектес табиғ атына жақ ын басқ а қ осымша заттардан тұ рады.

Топырақ шіріндісінің осы негізгі топтары кө птеген жоғ ары мо-лекулярлы азот қ ұ рамды қ ышқ ылдардың компоненттерінен тұ рады, олардың элементарлы қ ұ рамы топырақ типіне байланысты белгілі тү рде варьирленеді.

Топырақ тү зуде ө те ү лкен рө лді гумин қ ышқ ылдары мен фульво қ ышқ ылдары атқ арады.

Гумин қ ышқ ылдары қ анық боялғ ан заттардан тұ рады, олардың қ ұ рамында 52-62 % жуық кө міртегі, 31-39 % оттегі, 2, 5-5, 8 % сутегі жə не 2, 6-5, 1%-ғ а жуық азот болады. Одан басқ а, оларда ө те аз мө лшерде Р, S, Fe, Si, Al жə не басқ а элементтер қ атыры жатады.

Гумин қ ышқ ылдары негіздік катондармен жə не сілтілік жер ме-талдарымен ө зара ə рекеттесіп, гуматамдар деп аталатын тұ здар тү зеді. Na мен К сілтілік метамдардың гуматтары, сондай-ақ NH4 гу-маттары суда жақ сы ериді жə не топырақ тан атмосфера тұ нбаларымен оң ай жуылады. Сілтілік жер металдарының гуматтары, ең бастысы, Са суда ерімейді, суғ а тө зімді қ осылыстар тү зеді жə не топырақ та жақ сы бекітілмейді.

Фульво қ ышқ ылдар гумин қ ышқ ылдарына қ арағ анда, қ ұ рамында кө міртегі аз жə не оттегі мен сутегі кө п болады: олардың қ ұ рамында

44-50% кө міртегі, 42-48% оттегі, 4, 5-6% сутегі мен 2, 5-5, 5 % азот болады. Ə лсіз ерітінділерде бұ л заттар ə лсіз – сары тү сті, ал кон-центрленгенде – қ ызыл-сары тү стес келеді, осығ ан байланысты олар «фульво қ ышқ ылдар атауын алды. (fulvus -сары).

Фульво қ ышқ ылдары кү шті қ ышқ ылдық реакцияларғ а ие жə не суда жақ сы ериді: сондық тан олар қ арқ ынды тү рде топырақ тың ми-нералды бө лігін бұ зады. Сондай-ақ зольдің тү зілу процесінің даму-ында маң ызды рө л атқ арады.

Фульво қ ышқ ылдар сілті катиондарымен жə не сілтілік жер ме-тандарымен ө зара ə рекеттесу кезінде тұ здар тү зеді, ерітіндінің кез келген реакциясы кезінде суда ериді жə не топырақ тың жоғ арғ ы бө лігіндегі судың шық пайтын тотығ ымен жуылуғ а қ абілетті.

Гуминдер – қ арашірінді заттар топтарын зерттеуге жə не бө лу ү шін ө те қ ажетті болып келеді. Олар топырақ шіріндісінің ең инертті бө лігін сипаттайды.

Қ арашірінді заттардың топырақ тың минералды бө лігімен ə рекеттесуі нə тижесінде, ə ртү рлі органикалық -минералды комплек-стер тү зіледі, олардың табиғ аты ə лі толық зерттелмеген.

Гумин қ ышқ ылдары мен фульво қ ышқ ылдарының қ атынасы ə ртү рлі топырақ тарда бірдей емес.

Золь астындағ ы топырақ тан қ ара топырақ қ а ө ту шамасы бойын-ша шіріндінің жалпы қ ұ ралы жоғ арылайды жə не онда біртіндеп гу-мин қ ышқ ылдарының қ ұ рамы бірнеше тө мендейді, нə тижесінде осы екі қ арашірінді заттардың топтары арасындағ ы қ атынасы кең ейеді. Байқ алатыны, қ арашірінді қ ышқ ылдардың жинақ талуы мен тү зілуі ү шін қ ажетті жағ дай, бір уақ ытта жалпы шіріндінің жинақ талуы ү шін жағ ымды болады.

Мұ ндай тү рдегі табиғ и жағ дайлар қ ара топырақ та зона-да бірден байқ алады. Одан оң тү стіктен солтү стікке дейін гумин қ ышқ ылдарының қ ұ рамы тө мендейді, ал фульво қ ышқ ыл қ ұ рамы жоғ арылайды.

Шіріндінің химиялық қ ұ рамы топырақ сапасына ə сер етеді. Егер шіріндіде гумин қ ышқ ылдары басым болғ ан жағ дайда, топырақ жақ сы қ асиеттерге ие болады.

Микроорганизмдер шіріндіні тү зумен қ атар, сондай-ақ іштен келетін, еріткіш қ осылыстардан ішкі ө зінің жасушаларынан органикалық заттарды синтездейді. Микроорганизмдер жасушала-ры ө лген соң топырақ та қ алады.

Осылайша, топырақ тың органикалық заттары тү сінігі астында ə ртү рлі қ осылыстардың ө те кү рделі комплексі тү сіндіріледі, ө зіне енгізілгендерге: 1) ыдырамағ ан жə не ə лсіз ыдырағ ан ө сімдіктер мен жануарлар қ алдық тары, 2) тірі жə не ө лі микроорганизмдердің ақ уыздық денесі, 3) топырақ шіріндісі, немесе гумус, 4) органикалық қ алдық тардың ыдырауынан пайда болатын ə ртү рлі аралық ө німдер, 5) ө сімдіктердің қ иын ыдырайтын қ ұ раушы бө лігі, мысалы, дубильді заттар (смолалар, лигнин жə не басқ алар), 6) топырақ тың минералды қ осылыстарымен органикалық қ алдық тардың ыдырау ө німдерінің ө зара химиялық ə рекеттесуі нə тижесінде тү зілетін заттар.

Бұ дан кө рінетіні, шірінді немесе гумус, органикалық қ осылыстардың тұ рақ ты категориясымен сипатталатын жə не анық талғ ан тү рінде топырақ та органикалық заттардың тек бір бө лігін қ ұ райды.

Бірақ, кө птеген жағ дайларда шірінді ү лесіне топырақ тағ ы органикалық қ осылыстардың барлық қ ұ рамының ө те кө п мө лшерін қ ұ райтыны байқ алады. Сонымен, шымды-зольданғ ан топырақ тағ ы органикалық заттардың жалпы мө лшерінің 60-70%-ын қ арашірінді қ ұ райды, ал ашық жер мен баспақ та -70-80%, қ ара топырақ та – 80-90% болып келеді.

Топырақ тағ ы органикалық заттар туралы сұ рақ та топырақ тың маң ызды қ ұ раушы бө лігі ретінде шіріндінің мə ні зор болады.

Топырақ тағ ы шірінді заттардың ө ндірістік мə ні

Ыдырау кезінде бірқ атар кү рделі ө згерістерге ұ шырайтын олар біртіндеп минералғ а айналады жə не топырақ ты азотты жə не зольді азық тар элементтерімен байытады.

Осылайша, шірінді заттар, топырақ тың ө німділігін арттыруда негізгі жағ дайлар мен қ ажетті минералды қ оректік қ осылыстарды топырақ ты тү зудің маң ызды кө зі болып табылады. Бірақ олардың рө лі осымен шектелмейді.

Шірінді заттар, топырақ тың бірқ атар физикалық, химиялық, биологиялық қ асиеттерін жақ сартады, сондай-ақ оның ө німділігін арттырады.

Органикалық заттар – маң ызды фактор, олар топырақ тың қ ұ рылымын тү зуге негізделеді. Олардың ыдырауы кезінде ə ртү рлі қ ышқ ылдар тү зеді, ол қ ышқ ылдар топырақ тың минералды бө лігінің химиялық желдетілуін тездетіп, оң ай қ озғ алатын ө сімдіктің зольді азық тық қ осылыстарын тү зеді.

Шірінді заттар топырақ тың жылу қ асиетін жақ сартады, бұ л қ асиеті ө сімдіктің дамуы мен ө суіне жағ дай жасайды. Шіріндінің ең басты бө лігінің бірі – гумин қ ышқ ылы – ө сімдіктің дамуы мен ө суін тездетеді.

Топырақ тағ ы органикалық заттар, қ оректік материал бо-лып табылады, ал бұ дан шығ атыны, олар топырақ тағ ы кө птеген микроорганизмдердің ө мір сү руі ү шін қ ажет.

Топырақ та шірінді кө п болса, ол микроорганизмдерге бай бола-ды, онда ө сімдік ү шін қ оректік заттардың жинақ талуында маң ызды рө л атқ аратын, биологиялық жə не химиялық процестер қ арқ ынды жү реді.

Топырақ та органикалық заттардың жинақ талуы органикалық тың айтқ ыштар енгізіп, жасыл тың айтқ ыштар мен басқ аларды қ олданғ анда жү зеге асырылады. Кез-келген дақ ылдардың жемісін жинап болғ ан соң топырақ қ абатында тамыр қ алдық тары қ алады, олар ыдырап, сондай-ақ біртіндеп шіріндіге айналады. Топырақ тағ ы қ оректік элементтерді қ олдану жə не сақ тау мен қ алыптастыру органикалық заттардың ыдырау жағ дайының ө згеруіне сə йкес жол-мен жү ргізіледі.

Сонымен, органикалық заттарды анаэробты ыдырау жағ дайына қ ойып, біз, сонымен оның ыдырауын тө мендетуге ық пал жасай-мыз, керісінше, топырақ та аэробты жағ дай жасап, біз органикалық заттардың минералдарғ а айналуын тездетіп, ө сімдікті зольді жə не азот азығ ымен қ амтамасыз етуді ү детеміз.

Осылайша, органикалық қ осылыстардың топырақ тү зуде мə ні ү лкен жə не алуан тү рлі болғ андық тан, шірінді мө лшеріне мə нді дə режеде топырақ тың ө нім беру (нақ ты) қ абілеті тə уелді бола-ды. Сондық тан топырақ тың жалпы салмағ ынан 1-3% аспайтын, топырақ тағ ы шірінді қ ұ рамы бар мұ ндай зоналарда, жоғ арғ ы жə не тұ рақ ты ө нім жасау кезінде, топырақ ты органикалық заттар жү йесімен қ ұ нарландыру – агротехниканың актуальды міндеті.