14-Дәріс. Топырақтың су-физикалық жəне физикалық қасиеттері

14-Дә ріс. Топырақ тың су-физикалық жə не физикалық қ асиеттері

Мақ саты: Топырақ тың су-физикалық жə не физикалық қ асиеттерін анық тату арқ ылы студенттердің жалпы жә не арнайы іскерлік дағ дыларын қ алыптастыру, теориялық білімдерін бекіту.

Жоспары:

14. 1 Топырақ қ ұ рылымы

14. 2 Топырақ тың кеуектілігі

14. 3 Топырақ тың суды кө тергіш қ асиеті

Тірек сө здер: Топырақ қ ұ рылымы., су, ауа, топырақ тың кеуектілігі жә не т. б.

14. 1 Топырақ қ ұ рылымы.

Топырақ тың физикалық қ асиеттеріне оның қ ұ нарлылығ ын си-паттайтын маң ызды кө рсеткіштер: топырақ қ ұ рылымы, су ауа режимі жылылық, меншікті жə не кө лемдік салмағ ы, сонымен қ атар ө ндірістік қ ұ рылыс жол салуғ а топырақ тың қ аттылығ ы, иленгіштігі, жабысқ ақ тығ ы сияқ ты қ асиеттері жатады.

Топырақ қ ұ рылымы. Топырақ ү гілу нə тижесінен пайда болатындығ ы, ə р тү рлі механикалық бө лшектерден тұ ратыны жа-йында жоғ арыда айтылды. Осы механикалық бө лшектер топырақ тү зілу жə не оның ə рі қ арай даму процестерінде топырақ шіріндісі, ө сімдік тамырлары, топырақ тағ ы жə ндіктер ə рекеттері арқ ылы бір-біріне желімденіп, жабысып, ə ртү рлі топырақ тү йіртпектерін – агрегаттарын қ ұ рады. Топырақ қ ұ рылымы (структурасы) дегеніміз осы. Топырақ қ ұ рылымы – оның су – ауа алмасуына, т. б. кө птеген физикалық қ асиеттеріне ə сер етіп, оның қ ұ нарлылығ ына ө те ү лкен септігін тигізеді. Топырақ қ ұ рылымы тө мендегідей болады:

Қ ұ рылымы жоқ, шан-тозаң ды, борпылдақ;

Қ ұ рылымы майда тү йіртпекті, мө лшері оқ дə рідей шамамен

0, 5-1 мм;

Дə нді тү йіртпекті, диаметрі 1-5 мм;

Жаң ғ ақ ты қ ұ рылым, бө лшектері 5-10 мм;

Майда кесекті қ ұ рылым. 10 мм-ден ірі;

Ірі кесекті қ ұ рылым, топырақ бө лшектерінің кө лемі бірнеше см-ге жетеді.

Сонымен шамалы ылғ алданбағ ан топырақ тар ө здері орналасқ ан табиғ и жағ дайларына қ арай осы жоғ арыда айтылғ ан қ ұ рылымдардың біреуіне ың ғ айлана бастайды. Игерілген жер-лерде топырақ қ ұ рылымы адам ə рекетіне, яғ ни ө ң делу, қ андай егістіктерге пайдалану жағ дайларына тікелей байланысты. Топырақ қ ұ нарлылығ ына, ондағ ы ылғ ал ауа режиміне майда-тү йіртпекті, дə нді-тү йіртпекті қ ұ рылым жақ сы ə сер етеді. Топырақ тардың мұ ндай қ ұ рылымдары топырақ қ ара шіріндісіне бай, топырақ сің іру кешені (комплексі) негізінен кальций катио-нына қ анық қ ан қ ара топырақ пен қ ара қ оң ыр топырақ тарғ а тə н. Ал топырақ сің іру кешені натрий катионына қ анық қ ан сортаң топырақ қ ара шіріндісі аз, қ ұ рғ ақ жə не шө лейтті топырақ қ а тə н. Топырақ қ ұ рылымы оның қ ұ нарлылығ ының бір шарты болғ андық тан, игерілген жерлерде оны қ олдан жасау шаралары да қ арастырылады. Мə селен, академик Р. В. Вильямс топырақ қ ұ рылымын жақ сарту ү шін егіншіліктің шө птанапты жү йесін енгізді. Бұ л ə діс еліміздің кө птеген жерлерінде қ олдау тап-ты. Оның мə ні былай: егісті жерлерге шө птанапты емес, бір дақ ылды жылма-жыл егіп, оны ө ң деген кездерде топырақ тың қ ұ рылымы бұ зылып, егістік ө німі кемиді. Мұ ны болдырмас ү шін негізгі дақ ылды міндетті тү рде шө птанапты егістіктермен ауыстырып, кезектестіріп егу кажеттігін (мə селен, шө птанапты егістіктер ү шін, бұ ршақ тұ қ ымды дақ ылдар мен дə нді шө птерді араластырып егуді) ұ сынды. Сонда топырақ тың ə рі қ ұ рылымы жақ сарып, оның қ ұ рамына азот кө п жиналады.

Топырақ қ ұ нарына жə не ондағ ы болатын процестерге топырақ тың қ ұ рылымы мен оның физикалық қ асиеттерінің ə сері кө п. Топырақ тың ү йлесімді су ауа режимі де оның кө п физикалық қ асиеттеріне тікелей байланысты. Топырақ та қ оректік заттар жеткілікті болғ анымен, онда ауа немесе су тапшы болса, ө сімдіктердің нашар ө сетіні, ал кейде тіршілігінің тіптен тежелетіні мə лім. Топырақ та ауаның жə не судың ү йлесімді мө лшерде болуы оның кеуектілік дə режесімен анық талады. Ал кеуектілік топырақ тың тү ріне қ арай ə ртү рлі болады. Адамдар топырақ тың кеуектілігін жасау ү шін оны қ олдан ө ң дейді. Топырақ тың жыртылғ ан, қ опсығ ан қ абатында жартысына дейін кеуектер болады да, қ алғ аны топырақ тың қ атты бө лігінің ү лесіне тиеді. Шымтезекті топырақ тарда кеуектілік одан да артық, ал қ ұ м топырақ тарда 30-40%-дай болады. Ө сімдіктер тамырлары кеуекті топырақ тарда жақ сы ө сіп, оң ай таралады.

14. 2 Топырақ тың кеуектілігі Топырақ тың кеуектілігі оның кө лем салмағ ына, яғ ни тығ ыздығ ына жə не топырақ тың меншікті салмағ ына тікелей байла-нысты. Топырақ тың кө лем салмағ ы деп оның табиғ и кү йіндегі ылғ ал мен ауаны коса есептегенде 1 см3 кө лемдегі салмағ ы грамм есебімен ө лшенетін шаманы айтады. Ал топырақ тың меншікті салмағ ы, яғ ни оның қ атты фазасының 1 м3 кө лемдегі салмағ ы грамм есебімен алынады. Топырақ тың қ атты фазасының салмағ ы сол кө лемдегі су салмағ ының қ атынасымен салыстыру арқ ылы анық талады. Ə детте, топырақ тар ө здерінің қ ұ рамына қ арай, олардың кө лем салмақ тары

1-1, 6 г/см3-ге дейін, ал меншікті салмағ ы 2, 4-2, 8 г/см2 болып кездеседі. Міне осы мə ліметтер арқ ылы топырақ тардың кеуектілігі (Р, %) де анық талады. Ол ү шін тө мендегі формула қ олданылады:

Р=(1- v/d)100,

мұ ндағ ы; v – кө лемдік салмақ, г/см3; d – ү лес салмақ, г/см3. Топырақ тың су ө ткізгіштігі де оның кеуектілігіне тікелей байланысты. Қ ұ рылымы (структурасы) жақ сы топырақ тарғ а су оң ай сің іп, ө сімдік тамырларына тез жетеді. Мұ ндай топырақ тарда су-мен қ атар жеткілікті мө лшерде ауа да сақ талады. Сондық тан да бұ л топырақ тарда судың булануы тө мендейді де, топырақ сің ірген ылғ ал ысырап болмай біраз уақ ытқ а дейін дұ рыс сақ талады.

Топырақ тың суды ө з денесіне сің іріп, ұ стап қ алу қ асиетін оның су сыйымдылығ ы деп атайды. Ə ртү рлі топырақ тың су сыйымдылығ ы ə ртү рлі болады.

Топырақ тың су сыйымдылығ ына оның кеуектілігімен қ атар механикалық қ ұ рамы, топырақ тағ ы қ ара шіріктің мө лшері де ə сер етеді. Мысалы, қ ара шірікке бай 100 грамм балшық ты топырақ 50 грамдай суды бойына ұ стаса, 100 грамм қ ұ мдақ топырақ не бары 5-25 грамм суды ғ ана ұ стай алады. Ал органикалық заттарғ а ө те бай шымтезекті топырақ тардың 100 грамы ө зінен екі-ү ш есе артық кө лемдегі суды сің іре алады.

Топырақ тың дұ рыс қ ұ рылымы бұ зылып, қ ажетті кеуектілігі сақ талмағ ан жағ дайда топырақ нығ ыздалып, ондағ ы қ ылтү тіктер бір-бірімен жалғ асып, топырақ ішің дегі сулар осы қ ылтү тіктер арқ ылы тез буланып кетеді. Мұ ны болдырмас ү шін топырақ ты дер кезінде ө ң деп тұ ру кажет. Ал суармалы жерлерде топырақ ты суару шарала-ры қ алай болса, солай жү ргізілмей, мұ нда оның су сыйымдылығ ы, су ө ткізгіштігі, т. б. сияқ ты қ асиеттері ескеріледі.

14. 3 Топырақ тың суды кө тергіш қ асиеті де оның механикалық қ ұ рамына тікелей байланысты. Мə селен, қ ұ рамы ірі қ ұ мдақ топырақ тар жерасты ыза суларынан ылғ алды не бары 50-60 см-ге ғ ана кө тереді. Ал механикалық қ ұ рамы ауырлау саз балшық ты топырақ тар ө здерінің майда қ ылтү тіктері арқ ылы жерасты ыза суларының ылғ алын 3-3, 5 метрге шейін кө тере алады. Топырақ тағ ы ылғ ал режимі оғ ан тү сетін ылғ ал мен одан шығ ын болатын ылғ алдар мө лшерімен анық талады. Тү сетін ылғ ал: а) ауа ылғ алы (жаң быр, қ ар); ə ) еріген қ ар суы; б) будан тү сетін ылғ ал; в) жерасты ыза суынан кө терілетін ылғ ал.

Шығ ын болатын ылғ алдар: а) булану; ə ) топырақ қ а сің бей ағ атын ылғ алдар; б) ө сімдіктер арқ ылы буланып транспирацияланатын ылғ алдар; в) ө сімдіктердін жапырақ тары мен бұ тақ тарында қ алатын ылғ алдар. Тү сетін ылғ ал мен шығ ын ылғ алдың арақ атынасы ə ртү рлі топырақ тардың ылғ алдану коэффициентін анық тайды.

Табиғ аттың салқ ын-орманды, жылы-субтропикалы тропикалық зоналарында тү сетін ылғ ал мол, шығ ын аз болып топырақ тарда ша-йылу ылғ ал режимі бой кө рсетеді. Ал орталық коң ыр салқ ын зона-ларда ылғ алдану коэффициенті шамамен, 1-ге тең, сулану мен була-ну тепе-тең ге жуық. Табиғ аттың басым аймақ тарында ауадан тү сетін ылғ ал топырақ тан шығ ын болатын ылғ ал мү мкіндігіне қ арағ анда анағ ұ рлым аз. Бұ л аймақ тарда (қ ұ рғ ақ дала, шө л-дала, шө л) негізінен ылғ алдың булану режимі ө ріс алады. Ал игерілген жерлер-де ылғ ал режимін адам ө з мұ қ таждығ ына ың ғ айлап, кей жерлерді қ олдан қ ұ рғ ату, ал кө п жерлерде су кө здері табылғ ан жағ дайларда топырақ тың ылғ ал режимін суару арқ ылы ө згертеді.

Топырақ тың жылулық режимі. Топырақ тардың дамуы мен ө сімдіктердің тіршілігі ү шін жылу керек. Топырақ тың жылулық қ асиеті де оның қ ажетті қ асиеттерінің бірі. Топырақ жылуы белгілі бір мө лшерге жеткен кезде ғ ана онда ө сімдіктер тамыры ө се бастай-ды. Жылу ə серінен микробиологиялық жə не химиялық процестердің қ арқ ыны ө згереді. Топырақ жылуды негізінен кү н сə улесінен, оғ ан қ оса топырақ тың жоғ арғ ы қ абатынан, жердің ішкі қ ызғ ан қ абаттарынан, сонымен бірге топырақ тағ ы микробиологиялық про-цестерден, тірі жə ндіктердің тыныс алуынан, ө сімдіктер мен жану-арлар қ алдық тарының шіруінен, топырақ тың қ ұ рамындағ ы кейбір заттардың ө зара қ осылысқ а тү суінен, су буларының суғ а айналуы-нан, судың булануынан алады. Сонымен, топырақ тағ ы жылу режимі

– жылудың кү н сə улесінің топырақ қ а тү сіп, оның қ абаттарына еніп, жоғ арыдан тө мен қ озғ алып, қ айтадан ауағ а оралу процесі.

Топырақ тың жылулығ ы топырақ тың температурасымен белгіленеді. Температура тə уліктік, апталық, айлық, маусымдық жə не жылдық кө рсеткіштермен ажыратылады.

Топырақ тың жылулық режиміне ауа райы, ө сімдік, жер бедері, қ ар жамылғ ысы, топырақ тың механикалық қ ұ рамы, ылғ алдылық пен тү сі ə сер етеді. Ə ртү рлі топырақ кү н сə улесінен ə ртү рлі қ ызады. Ашық тү сті топырақ тарғ а қ арағ анда, қ ара шіріндіге бай қ ара топырақ пен қ ара қ оныр топырақ анағ ұ рлым тез жылына-ды. Ал қ ұ мдақ топырақ тар балшық ты топырақ тарғ а қ арағ анда, тез жылынады. Дегенмен, ол топырақ тар тез арада суиды. Ылғ ал топырақ тармен салыстырғ анда қ ұ рғ ақ топырақ тар тез жылынады. Ылғ ал топырақ тардың баяу жылынатын себебі, ондағ ы суды жылы-тып, буландыру ү шін кө п жылу жұ мсалады.

Қ ұ м топырақ тар саз топырақ тардан қ ұ рғ ақ тау болғ андық тан анағ ұ рлым тезірек жылынады. Топырақ тың жылулығ ына оның орналасқ ан жері де ə сер етеді. Мысалы, оң тү стік баурайдағ ы топырақ тар солтү стік жағ ымен салыстырғ анда жақ сырақ жылына-ды.

Топырақ қ а берілген жылу оның бө лшектерімен, су жə не ауа арқ ылы тө менгі қ абаттарғ а тарайды. Топырақ тың қ атты бө лшектері су, жылуды жақ сы ө ткізеді. Ал ауа жылуды нашар ө ткізеді.

Тү нде топырақ бетінен бастап салқ ындайды, ал кү ндізгі жылу толқ ыны терең ірек қ абатқ а ө теді. Жылудың толқ ындары осылайша кү нбе-кү н терең ірек қ абаттарғ а ө тіп отырады. Топырақ бө лшектері жылудан біресе ұ лғ айып, біресе суық тан кішірейіп отырады. Бұ л олардың тез жə не толық ү гілуіне кө мектеседі. Топырақ тағ ы ө сімдіктермен бірге тірі жə ндіктердің дамуы ү шін жылы топырақ қ олайлы.

Қ ыста топырақ ты қ ар басып, ондағ ы су қ атқ ан кезде жə не жылу толқ ындарының орнын суық толқ ындар басқ анда топырақ тағ ы тіршілік едə уір бə сең дейді.

Топырақ тың жоғ арғ ы сипатталғ ан физикалық қ асиеттерінен басқ а кейбір топырақ тарғ а тə н жə не оның қ ұ нарлылығ ына едə уір нұ қ сан келтіретін, мысалы, топырақ тардың сортаң немесе сорланғ ан болып келетін жағ дайлары болады. Мұ ндай топырақ тар оң тү стік жə не кейбір солтү стік зоналарда кездеседі. Ол топырақ тарды тиімді пайдалану ү шін оларды алдын ала мелиорациялау қ ажет.

Топырақ тың механикалық қ ұ рамын, ə рқ илы кө лемдегі: ірі дə нді, ұ сақ дə нді бө ліктері бойынша айырады. Ірі дə нді топырақ тар: балшық ты, балшық тылау, шымтезекті (торф) болып бө лінеді.

Топырақ тың механикалық қ ұ рамы физикалық қ асиетіне, саң ылаулығ ына, ауа жə не су ө ткізгіштігіне, ылғ ал сыйымдылығ ына, жылу ө ткізгіштігіне ə сер етеді. Осы қ асиеттерге топырақ тың ө німділігі мен санитарлық кү йі тікелей байланысты.

Ірі дə нді топырақ тар ауа мен су ө ткізгіштігі жақ сы топырақ тар болып табылады. Олар қ ұ рғ ағ ырақ ə рі санитарлық тұ рғ ыдан қ олайлы. Мұ ны бұ ндай топырақ тарда органикалық заттарды ми-нералдау ү шін қ ажетті оттегінің кө п болуымен тү сіндіруге бола-ды. Бұ л ірі дə нді топырақ тарда топырақ тың сің іру қ абілеті мен ондағ ы микроорганизмдердің тіршілік ету қ асиетіне байланысты топырақ тың ө здігінен тазару ү рдісі жақ сы ө тетінінің дə лелі.

Ұ сақ дə нді топырақ тар тө менгі дə режеде сің іргіштігімен си-патталады, алайда, олар ылғ алды жақ сы сің іреді. Мə селен, қ ұ мды топырақ ө з бойында 15-20%, балшық ты топырақ 70%, ал шымтезекті 200-300% су ұ стай алады.

Ылғ алды топырақ тар жоғ ары жылу сыйымды жə не жылу ө ткізгішті, олар нашар қ ыздырылады, оларда органикалық заттар ыдырауы баяу ө теді. Ұ сақ дə нді топырақ тардың капиллярлығ ы жоғ ары, бұ л оларда салынатын қ ұ рылыс орындарындағ ы ылғ алдылық себебі бола алады. Осы ерекшілікті органикалық тас-тандылар мен шайынды суларды залалсыздандыру телімдері мен фермалар салу кезінде ескеру қ ажет.

Топырақ тү рлі химиялық қ осылыстарды, бұ зылып ыдырағ ан органикалық тастандылары, микроорганизмдерді сің іріп, бойында ұ стай алады.

Бұ л қ асиетінің ү лкен санитарлық -гигиеналық маң ызы бар. Оны топырақ та ө тіп жатқ ан тү рлі ү рдістермен жə не қ ұ рамында балшық бө ліктері мен қ арашіріктің орын алуымен тү сіндіруге болады. Алайда, тастандылармен қ атты ластанғ ан кезде топырақ тың сің іру қ абілеті бұ зылады.

Қ орыта келе, Бұ л жағ дайда органикалық заттар минералданбайды, ал топырақ пен ауаны сасық иісті шіру ө німдерімен (NH3, H2S, CH, индол) ластайды, топырақ қ а тү скен заттар мен микроорганизмдер одан атмосфералық жауын-шашындармен жуылып, онымен қ оса жер су-ларына келіп тү седі

Ө зін – ө зі бақ ылау сұ рақ тары:

1. Топырақ тың физикалық қ асиеттері дегеніміз не?

2. Топырақ қ ұ рылымы дегеніміз не?

3. Топырақ тағ ы ылғ ал режимі дегеніміз не?

4. Топырақ тың жылулық режимі дегеніміз не?

5. Топырақ ылғ алы дегеніміз не?

Негізгі жә не қ осымша ә дебиеттер тізімі:

1. Т. Т. Тазабеков Қ азақ стан топырағ ы. Қ айнар, 1974.

2. С. А. Воробьев, М. Г. Авоев Лабораторные практические занятия по почвоведению и землеведению. М., 1961.

3. Жамалбеков Е. Қ азақ стандағ ы жерді қ айта қ ұ нарландыру. Алматы, 1988.

4. Бейсеева Г. Б. Экология жә не табиғ атты қ орғ ау. Алматы, 2008.