11.2. Топырақтағы қара шірінді мөлшерінің азаюы – маңызды экологиялық мəселелердің бірі.

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

Топырақ қ ара шірінді ө сімдікті азотпен жə не басқ а қ оректік элементтермен қ амтамасыз етудің ең негізгі қ ажетті кө зі бо-лып табылады. Топырақ та қ ара шіріндінің жиналуына байланы-сты қ оректік элементтердің мө лшері арта, ал олардың ыдыра-уы топырақ қ ұ рамында ө сімдікке сің імді элементтерді кө бейте тү седі. Демек, қ ара шірінді мө лшері топырақ қ ұ нарлылығ ының ең маң ызды кө рсеткіштерінің бірі болып табылады. Топырақ тағ ы қ ара шірінді мө лшері ондағ ы жалпы органикалық заттардың жə не оның физикалық, химиялық қ асиетінің ө згерісінен реттеліп отырады. Ө нім жиналғ аннан соң, топырақ та ө сімдік қ алдық тарының қ алуы (жоң ышқ а, т. б. ) немесе органикалық тың айтқ ыштар қ олдануы оның қ ұ рамындағ ы қ арашіріндінің мө лшерін кө бейтіп отырады.

Ө кінішке орай, қ азіргі уақ ытта, ө сірілген ө сімдікпен бірге кететін органикалық заттарды топырақ қ ұ рамына қ айтару ү шін қ ажетті органикалық жə не минералдық тың айтқ ыштарды жеткіліксіз қ олдануғ а байланысты топырақ тағ ы қ ара шірінді тү зілу процесi қ арқ ыны тө мендей тү сіп, топырақ тың бiртiндеп азып-тозуы, қ ұ нарсыздануы байқ алады.

Демек, топырақ тозуының негізгі факторларының бiрi оның қ ұ рамындағ ы гумустың азаю процесі болып табылады. Сондық тан суармалы алқ аптардағ ы егіншілік жү йесінде қ ара шірінді қ орын қ ажетті дең гейде сақ тау жə не ү немдеу қ азіргі таң дағ ы негізгі ө зекті мə селелердің біріне айналғ ан.

11. 3. Топырақ тардың қ ара шірінді жағ дайын реттеу

Ө сімдіктер мен жануарлар қ алдық тарының ыдырау процесінде, яғ ни органикалық заттардың минералдануымен бірге топырақ та кү рделі органикалық қ осындылардың тү зілуі – гумификация процесі жү ріп, топырақ гумусы немесе қ арашірігі жасалады. Топырақ қ арашірігінде гумин жə не ульмин қ ышқ ылдары, балауыз, смолалар, витаминдер, фенолдар, антибиотиктер жə не т. б. болады.

Қ ара шіріндінің ыдырауында кө міртегі, нитраттар, фосфаттар жə не т. б. бө лінеді. Қ ара шіріндінің қ ұ рамына 5% дай азот кіреді. Сондық тан қ арашірік заттары топырақ ты кү лдік жə не азот қ оректік элементтерімен байытады. Мұ нымен қ оса, қ арашірік заттары топырақ тың структурасын тү зуде, аэрациясын, жылу режимін, сің іру қ абілетін, су сыйымдылығ ын, т. б. физикалық, химиялық қ асиеттерін жақ сартуда басты фактор болып есептеледі.

Ə рбір топырақ зоналарында Қ ара шіріндінің мө лшері ə ртү рлі. Ол қ ара топырақ тарда кө п, ал оң тү стікке жə не солтү стікке қ арай ауысқ ан сайын мө лшері кемиді. Мысалы, қ ара топырақ тарда гумус топырақ массасының 8-12, кейде 15 пайызын қ ұ райды. Орманның сұ р топырақ тарында 3-5 %, сұ р топырақ тарда 1-3%, қ ұ майт топырақ тарда 0, 5-1% жə не одан да аз болады. Қ ара шірінді заттар қ ара шірінді қ ұ рамына кіретін жоғ ары молекулалы азаотты қ ышқ ылдық, органикалық қ осындыларғ а жатады жə не негізінен коллоидтық тү рде (ацидоидтар) болып келеді. Ацидоитар 2 валентті Са, Mg, Fe жə не 3 валентті Fe, Al катиондарымен коагуляцияланып гельге ө теді (тұ нбағ а тү седі). Қ ара шірінді заттар қ ара шірінді массасының 80-90 пайызын қ ұ райды. Оның қ ұ рамына негізгі ү ш топ қ осындылар: гуминдық қ ышқ ылдар (гумин, ульмин қ ышқ ылдары), гумин жə не ульмин (топырақ тың минеральдық бө лігімен ө те берік байланысқ ан гуминдық жə не фульвоқ ышқ ылдардың кешендері) кіреді.

Академик В. Р. Вильямс қ ара шіріндінің қ ұ рамына органикалық заттың ү ш ыдырау типтеріне жататын ү ш қ арашіріктік қ ышқ ылдар (ульмин, гумин жə не крен қ ышқ ылдарды) кіреді деп дə лелдейді.

Ульмин қ ышқ ылы шө птесін ө сімдіктер қ алдық тарының анаэробтық бактериялармен ыдырау (шіру) процесінде тү зіледі. Тү сі қ ара қ оң ыр, суда ериді, қ ұ рғ ағ анда, тоң азығ анда жə не уақ ытқ а бай-ланысты (ү лкейе-ескіргенде) ерімейтін формағ а – ульминге ө теді. Ульмин қ ышқ ылының сілтілік металдармен (К, Na), сондай-ақ аммониймен жасағ ан тұ здары суда ерігіш. Ал сілтілік жер металда-рымен (Са, Мg), сол сияқ ты темірдің, алюминийдің оксидтерімен жасағ ан тұ здары суда ерімейді. Ульмин жə не гумин қ ышқ ылдарының тұ здары аэробтық бактериялармен, саң ырауқ ұ лақ тармен ыдырайды.

Гумин қ ышқ ылы шө птесін ө сімдіктер қ алдық тарының аэробтық бактериялармен ыдырау процесінде тү зіледі. Тү сі қ ара ульмин қ ышқ ылынан гө рі суда нашар ериді. Гумин қ ышқ ылы қ ұ рғ ағ анда жə не тоң азығ анда суда ерімейтін желімдік коллоидтық затқ а – гуминге ауысады.

Бұ л қ ышқ ылдың калий, натрий жə не аммониймен жасағ ан тұ здары суда ерігіш, ал кальций, магний, темір, алюминиймен жасағ ан тұ здары суда ерімейді.

Ульмин жə не гумин қ ышқ ылдары гуминдік қ ышқ ылдар деп те аталады. Олардың тұ здары сілтілік металдардан басқ а ə ртү рлі металдармен ерімейтін қ осындылар жасайды да, топырақ та жи-налып, соң ғ ысына қ оң ыр не қ ара тү с береді. Топырақ гумин қ осындыларымен қ анша бай болса, сонша мойыл қ ара тү с алады.

Крен қ ышқ ылы ағ аш ө сімдіктері қ алдық тарының аэробтық саң ырауқ ұ лақ тармен ыдырау процесінде тү зіледі, реакциясы кү шті қ ышқ ыл, тү ссіз жə не суда ерігіш. Крен қ ышқ ылы қ ұ рамы ө згермесе, суда ерімейтін кү йге ө тпейді. Крен қ ышқ ылының барлық тұ здары суда тез ериді. Сондық тан шымды-кү лгін топырақ тү зілуінде басты рө л атқ арады.

Крен қ ышқ ылы тотық сызданғ анда апокрен қ ышқ ылына ауысып, суда ерігіштігін кемітеді. Бұ л екі қ ышқ ылды фульвоқ ышқ ылдар дейді.

Топырақ тү зілуінде қ ара шіріндінің 60-70% қ ұ рамын жасайтын гуминдік қ ышқ ылдардың жə не фульвоқ ышқ ылдардың маң ызы зор. Гуминдік қ ышқ ылдардың пайыздық элементарлық қ ұ рамы: Н – 2, 8 – 5, 8; 0 – 31 – 39; С – 52 – 62; N – 2, 6 – 5, 1.

Гуминдік қ ышқ ылдардың сілтілік жер металдарымен жасағ ан тұ здарын гуматтар дейді. Мұ нда калийдің, натрийдің, аммонийдің гуматтары суда ерігіш, атмосфералық қ алдық тармен топырақ тан тез шайылып кетіп отырады. Ал кальцийдің, магнийдің гуматтары суда ерімейді, берік гельдер жасап топырақ та жиналады.

Фульвоқ ышқ ылдары (грекше фульвос – сары) гуминдік қ ышқ ылдардан кө міртегі аз болуына, суда, спиртте, сілтіде тез еритіндігіне қ арай ерекшеленеді. Аз концентрацияда тү сі ə лсіз сары, кү шті концентрацияда қ ызғ ылт сары. Элементарлық қ ұ рамы пайыз-бен:

Н – 4, 6 – 6, 0; 0 – 42 – 48; С – 44 – 50; N – 2, 5 – 5, 5.

Сонымен, қ арашірік топырақ тың органикалық затының ең маң ызды бө лігі екен. Онда жасырын қ ор – потенциалдық формада кү н сə улесінің энергиясы жинақ талғ ан. Қ арашірікте ө сімдіктердің негізгі қ оректік элементтері С, N, Ca, К, Mg, Р жə не т. б. ұ зақ уақ ыт сақ талады. Қ арашіріктің микробиологиялық ыдырауында одан С, СО2, нитраттар, фосфаттар, сульфаттар босайды. Органикалық зат топырақ тың физикалық, химиялық жə не биологиялық касиеттерін жақ сартып, қ ұ нарын арттырады, ұ сақ кесекті структура жасай-ды. Топырақ тың органикалық заты топырақ микроағ залардың интенсивті тіршілігі ү шін қ оректік орта болып есептеледі. Сондық тан топырақ та қ арашірік қ анша кө п болса, сонша микроағ залар да кө п болады, биохимиялық, микробиологиялық процестер кү шті жү реді. Олардың 1 г топырақ тағ ы саны кү лгін топырақ та 300 миллионнан, қ ара топырақ та 3 миллиардқ а жетеді.

Топырақ тың органикалық затының жиналуын реттеу органикалық тың айтқ ыштарды (кө ң ді, компостарды, жасыл тың айтқ ыштарды) енгізу, далалық шө п себуді, химиялық мелиорацияны (қ ышқ ыл топырақ тарды ə ктеуді, сортаң топырақ тарды гипстеуді) жə не топырақ ты дұ рыс баптауды, т. б. қ олдану арқ ылы жү ргізіледі.

Қ ара шіріндінің негізгі бө ліктерінің ерігіштігі ə ртү рлі болғ андық тан, оларды тиісті реактивтермен экстракциялап (лат. экс-трарере – шығ ару, сығ у) бө леді. Сулық жə не сілтілік сығ ындыларды кезекпен қ олдана отырып, Қ ара шірінді тө мендегі қ ұ рамдарғ а бө луге болады.

1) суда еритін қ ара шірінді қ осындылары (фульвоқ ышқ ылдар жə не олардың тұ здары);

2) сілтіде еритін қ ара шірінді қ осындылары (гуминдік қ ышқ ылдар жə не олардың тұ здары);

Топырақ қ ара шіріндісін анық таудың бірнеше тү рлері бар. Олардың ішінде академик И. В. Тюриннің ə дісі кө бірек қ олданылады. Бұ л ə діс топырақ та жаң а тү зілген органикалық қ осындылардың жə не ыдырап бітуге жақ ын ө сімдік қ алдық тарының жалпы мө лшерін анық тауғ а мү мкіндік береді. Мұ нда қ ара шіріндінің жалпы мө лшері жанама жолмен кө міртегінің шамасына қ арай анық талады. Ə діс органикалық заттың (гумустың ) кө міртегін 1: 1 есебімен суда сұ йытылғ ан кү кірт қ ышқ ылында дайындалғ ан калий дихроматының (K2Cr2O7) ерітіндісімен тотық тыруғ а негізделген. Талдау кө міртегінің мө лшерін анық тауғ а негізделгендіктен зерттеуге алынғ ан топырақ ү лгілері органикалық қ алдық тардан ө те тазарғ ан болуы керек.

Топырақ тағ ы органикалық заттардың ыдырауына аэробты жə не анаэробты процестердің ерекшеліктері

Микроорганизмдердің ең басты екі типіне сə йкес – аэробты жə не анаэробты жə не органикалық заттар ыдырауының негізгі екі типі: аэробты жə не анаэробты бө ліп алады. Ыдыраудың аэробты процесі саң ырауқ ұ лақ микрофлорасының жə не аэробты бактериялардың ө мір сү руімен, анаэробты процесс – анаэробты бактериялардың ө мір сү руінен пайда болады. Бұ л екі процесс ə рбір топырақ та бір уақ ытта жү реді, бірақ топырақ жағ дайының сипатына байланысты бір жағ дайда аэробты процесс, ал басқ асында – анаэробты процесс басым болады.

Борпылдақ, жақ сы желдетілетін топырақ тарда барлық уақ ытта аэробты процесс басым болады. Керісінше, тығ ыздалғ ан, ауыр не-месе батпақ ты бірдей органикалық заттардың бар болуынан тұ ратын топырақ та анаэробты процестер басым болады.

Ə рбір топырақ тың жоғ арғ ы бө лігінде, онда ауа еркін енеді, сондық тан, басты тү рде аэробты процесс жү реді, тө менгі қ абаттарда, газ алмасу қ иын жерлерінде – анаэробты процесс ө теді. Бұ дан басқ а, ə рбір жекелеген, кө п немесе аз нығ ыздалғ ан топырақ ү йіндісінде біруақ ытта екі мү мкін: ү йіндінің ішінде анаэробты, ал жоғ арғ ы бө лігінде – аэробты процесс жү руі мү мкін. Қ оршағ ан орта жағ дайына байланысты органикалық заттардың ыдырауы біркелкі жү рмейді, аэробты жағ дайларда ол тез, ал анаэробтыда жай жү реді. Аэробты процесс жылу энергиясының тү зілуімен, ал анаэробты температура жоғ арылауының ө згеруінсіз жү реді.

Дақ ыл ө сімдіктері ү шін қ олайлы жағ дай топырақ та тек аэробты жə не анаэробты процестердің біруақ ытта дамуы кезінде жасалуы мү мкін.

Екі процестердің қ олайлы бірігуі, тек борпылдақ, жақ сы желдетілген топырақ тарда мү мкін болады.

Қ арашірінді кү н сə улесінің аккумуляторы. Топырақ тың негізгі қ ұ нарлы кө рсеткіші қ арашірік (қ орда) немесе гумус болып табыла-ды. Гумус жеткілікті болғ анда ө сімдік жақ сы ө сіп, мол ө нім береді. Алайда, кейінгі 40-50 жылдарда (тың жерлерді игеруден бастап) жер-ді жү йесіз пайдалану гумустың азаюына себеп болып отыр. Оның азаюы ауышаруашылық дақ ылдардың ө німділігін тө мендетеді. Гумустық заттар топырақ микроорганизмдері ү шін энергетикалық мате-риал болып та саналады. Сонымен қ атар, гумустық заттар топырақ тың физикалық -механикалық қ асиеттеріне ə рі олар арқ ылы оның су-ауалық жə не жылулық режимдеріне, биологиялық жə не сің ірушілік белсенділігіне оң ə сер етеді. Жыртылатын қ абаттың қ алың дығ ы орта есеппен, 0, 25 м. Ол ө сімдік саларда ө ң деледі. Дə л осы қ абаттан топырақ ты ластаушылар атмосфералық ауағ а, ө сімдікке тү седі, жер бетіндегі су кө здеріне тарап, жерасты суына сү зіледі. Топырақ тың бұ л қ абаты ө здігінен органикалық қ алдық тардан, патогенді микро-организмдерден, энзогенді химиялық заттардан қ арқ ынды тазарады.

Топырақ тың ү стің гі қ абатынан басқ а оның жерасты суына жақ ын қ абаты да назардан тыс қ алмау керек. Ө йткені онда органикалық қ осылыстар, ағ ын сулар зарарсызданады, ыза суы мен топырақ ауасының сапасы қ алыптасады. Канализация жə не су жү йелері де, тұ рғ ын ү йлер мен мал қ ораларының іргетасы да осы қ абатқ а салы-нады. Топырақ типіне жə не оның химиялық қ ұ рамына ө сімдік сипа-ты, жемшө п пен ауыз судың химиялық қ ұ рамы байланысты болады. Топырақ тағ ы барлық қ оректік заттар (макро- жə не микроэлемент-тер) микробтардың кө мегімен ө сімдіктер оң ай пайдалана алатын тү рге айналады.

Топырақ тың қ арашірінді жағ дайлары. Топырақ тың қ ара-шірінді жағ дайлары – органикалық заттардың барлық мор-фологиялық белгілерінің, жалпы қ орларын, қ асиеттерінің, олардың тү зілу, ө згеру, трансформация жə не топырақ қ абаттарында жылжу кө рсеткіштерінің жиынтығ ы.

Қ орыта келгенде, топырақ тың қ ара шірінді кө рсеткіштерінің жү йелерін Л. И. Гри-шина, Д. С. Орлов (1977) ұ сынғ ан. Сол кө рсеткіштер арқ ылы то-пырақ тың ə ртү рінің қ арашірінді жағ дайларына сипаттама беріледі. Осығ ан қ арап, топырақ тың қ ұ нарлылығ ы туралы айтуғ а болады.

Ө зін – ө зі бақ ылау сұ рақ тары:

1. Топырақ тың химиялық жə не радиациялық ластануы.

2. Топырақ тың суы дегеніміз не?

3. Топырақ тың жел эрозиясы дегеніміз не?

4. Топырақ тың қ атты қ ұ рамының кө рсеткіштері қ андай?

5. Топырақ тың минералдық бө лімінің заттық қ ұ рамының кө рсеткіштері қ андай?

6. Қ ара шіріндінің топтық жə не фракциялық қ ұ рамының кө рсеткіштері қ андай?

7. Топырақ қ ара шіріндісі дегеніміз не?

8. Топырақ тағ ы шірінді заттардың ө ндірістік мə ні қ андай?

9. Топырақ тағ ы қ ара шірінді мө лшерінің азаюының экологиялық маң ызы.

Негізгі жә не қ осымша ә дебиеттер тізімі:

1. Тазабеков Т. Т., Тазабеков Е. Т., Топырақ географиясы жә не топырақ тану негіздері. Алматы, 2006.

2. Тазабеков Т. Т., Тазабеков Е. Т. Топырақ тану тү сіндірме сө здігі. Алматы, 1998. 1. Жамалбеков Е. У.; Бильдебаева Р. М., Бигалиев А. Б. Жалпы топырақ тану. Алмата 2001.

3. Тазабеков Т. Т. Топырақ тың қ ұ нарлылығ ы. Алматы, 1999.

4. Почвоведение. Под ред. В. А. Ковды, Б. Г. Розанова в 2-х частях М. Высшая школа 1988.