Дәріс № 8: Топырақтың сулы-физикалық, физикалық қасиеттері.

Дәріс мақсаты: топырақтың сіңіргіштік қабілеттері мен топырақтағы процесстермен танысу.

Негізгі сөздер: сіңігіштік қабілет, буферлі, коллоидтар, бөлшектер, рН, катиондар, қалпына келу, т.б.

Жоспар:

1. Топырақтың сіңіргіштік қабілетінің түрлері.

2. Топырақты сіңіруші комплекс.

3. Топырақ коллоидтарының физикалық жағдайы.

4. Катиондардың алмаспалы сіңіруі.

5. Топырақтың қышқылдығы және оның түрлері.

6. Топырақ ерітінділері және топырақтағы қышқылды-қалпына келу процесстері.

7. Топырақтың физикалық қасиеттері, оларды агроэкологиялық бағалау.

8. Топырақтың сулы режимі.

Топырақтың сіңіргіштік қабілеті –топырақтың қатты бөлшектерінің топырақ бетіндегі сулы немесе газды иондар мен молекулаларды бойында ұстап, өткізу қасиеттері. Сіңіргіштік қабілетке ұсақталған органикалық, минералды, минералды-органикалық заттар ие. Оларға ұсақ балшық (<0,0005 мм) пен коллоидтар (<0,00001) жатады.

Топырақтың сіңіргіштік қабілетінің түрлері:

К.К.Гедройц топырақтың сіңіргіштік қабілетінің 5 түрін ажыратты:

-механикалық – топырақтағы қуыстардан көлемі үлкен ауамен немесе сумен топыраққа түскен қатты заттарды сіңіру қабілеті.

-физикалық (молекулалық адсорбция) – молекулалардың физикалық әсері арқылы топыраққа түскен, қатты бөлшектердің үстінде орналасқан әр түрлі заттардың концентрациясын өзгертіп сіңіру қабілеті.

-химиялық (хемосорбция) –топырақ ерітіндісіне түскен заттардың қиын еритін қосылыстарға айналу қабілеті.

-биологиялық –өсімдіктердің тамырлары мен микроорганизмдер көмегімен қоректік элементтер мен оттектің сіңірілу қабілеті.

-физико-химиялық –топырақ құрамында сіңіргіштік қасиетке ие коллоидтардың болуымен түсіндірілетін сіңіру қабілеті. Сіңіргіштік қабілеттің бұл түрі топырақтың буферлік қасиетін, сілтілігін, қышқылдығын анықтайды.

Топырақты сіңіруші комплекс

Топырақтың өз денесінде топырақ ерітіндісіндегі иондарды, ұсақталған минералдық және органикалық заттарды, тірі микроорганизмдерді, әртүрлі суспензияларды ұстап қалу қабілетін айтады. Топырақтың сіңіру процесіне қатысатын компоненттер жиынтығын К.К.Гедройц топырақ сіңіру кешені (ТСК) деп атады. ТСК-ның басым бөлігін топырақ коллоидтары құрайды.

Топырақтың сіңіру қасиеттерінің ішінде физика-химиялық сіңіру қабілеті оның құнарлығының қалыптасуында маңызды роль атқарады. Физика-химиялық сіңіру дегеніміз топырақтың қатты фазасының құрамындағы катиондарын топырақ ерітіндісіндегі катиондарына эквивалентті мөлшерде алмастырылуы.

[TCK]Ca^²+₊ 5KCl↔ [ППК]^-5K++CaCl₂+MgCl₂+HCl

Топырақтың алмасу көлемі-топырақтың сіңіру кешеніндегі катиондардың максималды мөлшері (КАК). КАК – нің анықтауының стандартты әдісі pH=6.5 буферлік ерітіндіден Ba²⁺ катиондарының сіңірілген компоненттерге (балшықты минералдар, органикалық заттар) тәуелді және өте құбылмалы.

Топырақ коллоидтарының физикалық жағдайы

Топырақта коллоидтар гель немесе суспензия түрінде кездесуі мүмкін. Әр түрлі факторлардың әсерінен, гельді коллоидтар суспензияға немесе керісінше түрге айналуы мүмкін.

Коллоидтардың дисперстілік деңгейінің артуы немесе гельді коллоидтың суспензияға айналу процесі петизация деп аталады.

Ал керісінші, дисперстілік деңгейінің төмендеп, топырақ коллоидтарының суспензиядан гельді формаға ауысуы коагуляция деп аталады.

Катиондардың алмаспалы сіңіруі

Катиондардың алмаспалы сіңіру қасиеті –коллоидтардың диффузды қабатының катиондарының топырақ ерітіндісіндегі катиондардың эквивалентті санына ауысу қабілеті. Алмаспалы түрде топырақта келесі катиондар кездеседі: Ca, Mg, Na, K, H, Al, NH4, т.б.

Толық сіңген катиондар жиынтығы катиондар алмасуының сыйымдылығы деп аталады және өлшем бірлігі 100 грамм топырақтағы мг/экв-мен белгіленеді.

Топырақ аниондарының сіңуі

Сіңіру қабілетіне байланысты аниондар келесі қатарды құрады: Cl<NO₃<SO₄<PO₄<SiO₄<OH.Алғашқы екеуі топыраққа мүлдем сіңірілмейді, олардың тұздары теріс физикалық адсорбция қасиетіне ие, мұнымен олардың топырақтан тез шайылып кетуі түсіндіріледі. Са-мен қосылға сульфат иондары қиын еритін қосылыстар түзеді. Фосфат-иондарының сіңірілуі қиын үрдіс, әсіресе құм немесе құмайт топырақта байқалады.

Топырақтың қышқылдығы және оның түрлері

Топырақтың қышқылдығы топырақ құрамында қышқылдық қасиетке ие органикалық және минералды қышқылдар мен коллоидтардың болуымен сипатталады. Оның белсенді және потенциалды түрлері ажыратылады.

Белсенді қышқылдылық топырақ ерітіндісінің құрамында сутек иондары мен протондарының болуымен анықталады. рН-ы 3-7-ге тең.

Потенциалды қышқылдылық топырақ ерітіндісі құрамында сіңірілген сутек және алюминий иондарының болуымен анықталады.

Алмаспалы қышқылыдылық сутек пен алюминий иондарының көрсеткішімен сипатталып, KCl нейтралды тұзымен шайлып шығарылады.

Топырақтың сілтілі қабілеті қышқылдық тәрізді бесленді және потенциалды түрлерге ажыратылады.

Белсенді сілтілілік топырақ ерітінідісіқұрамында сілтілі тұздардың Na₂SO₄, NaHCO₃ (сода), Ca(HCO₃)₂болуымен сипатталады. Потенциалды сілтілілік топырақ ерітінідісі құрамында алмаспалы Na иондарының болуымен сипатталады.

Топырақтың буферлігі – қышқылды немесе сілтілі агенттер әсерінен топырақ ерітінідісінде болатын реакциялардың әсеріне қарсы тұру қабілеті. Буферлі топырақтар агрогенді және техногенді әсерлерге төзімді болып келеді.