Лекция № 2 в.В. Докучаев және т.Б. Ғалымдардардың еңбектері

Жоспар:

1. В.В.Докучаев және т.б. ғалымдардардың еңбектері

2. Топырақтану ғылымының Казақстанда дамуы

1. Топырақты ғылыми тұрғыдан зерттеу XVIII ғасырдың аяқ кезіннен басталды.

Бұл ғылымның негізін В.В. Докучаев (1846-1903) салды. XIX ғасырдың екінші жартысында Россияда топырақ танудың генетикалық бағыты пайда болды. Бұл бағыт 1883 жылы басылып шыққан В.В. Докучаевтің «Орыстың қара топырағы» атты монографисымен тікелей берілген. Аталған монографияда топыраққа мынадай анықтама берілген. «Топырақ белгілі бір ауа райы жағдайында; тірі организмдердің (оның ішінде микроорганизмдер де) әсерінен тау жыныстарының беткі қабатынан пайда болған минерал – органикалық табиғи дене». В.В. Докучаев топырақтың алғашқы ғылыми генезистік классификациясын, топырақтардың шығу тегін (генезисін) зерттеу әдістерін, картография әдістерін т.б. жасады. Одан әрі топырақтану ғылымын П.А. Костычев, Н.М. Сибирцев, В.Р. Вильямс, К.К. Гедроиц, Л.И. Прасолов, С.С. Неуструев дамытты.

Докучаевтің топырақтану ғылымының даңқы шет елдерге тарай бастады. В.В. Докучаев өзінің еңбектері және топырақ коллекциялары үшін Париждегі (1889 ж.) және Чикагода (1893 ж.) бүкіл дүние жүзілік көрмелерде құрметті дипломдар алды. Дегенмен, Докучаевтің топырақтану ғылымы тек Ұлы Октябрь социалистік революциясынан кейін ғана ерекше гүлденіп, бүкіл дүниежүзіне таралды. Мыне, осы уақытта ғана аса көрнекті агроном – топырақ зерттеуші орыс ғалымы академик В.Р. Вильямс өзінің топырақ туралы дұрыс жүйелі ілімін дамыта алды.

Советтік елінде Л.И. Прасоловтың басшылығымен бүкілодақтық және дүниежүзілік топырақ карталары жасалды. К.К. Гедройц топырақ химиясын жасады және академик Д.Н. Прянишников орыстың озат агрохимиктер мектебін құрды.

Осы кезде әлденеше ондаған тамаша жұмыстар істелді. Орыс топырақ тану ғылымының ықпалы дүниежүзінің барлық елдерінде де байқалады. Бірқатар елдерде топырақ карталары Докучаев әдісімен жасала бастады.

2. Қазақстанда 1945 жылы Қазақ ССР Ғылым академиясының Топырақ тану институты құрылды, ол Қазақстан топырағының кіші және орта масштабты картасын жасады. Сонымен қатар институт жер суландыру, топырақты әр түрлі жерлерде тиімді пайдалану әдістерін анықтау бағытында ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізуде. Бұл салада А.И. Бессонов, А.В. Мухля, В. М. Боровской, Ө. Оспанов, Ш.М. Шолтырев, Т.Т. Тазабеков тағы басқа ғалымдар жемісті еңбек етуде.

Ғалымдардың еңбегі арқасында 20 ғ-дың 20-30 жылдарында топырақ танудың көптеген жаңа бағыттары қалыптасты. Топырақ танудың әсіресе ауылшаруашылығы үшін маңызы ерекше. Ол топырақ құнарлығын арттыру, тыңайтқыштар қолдану, суландыру, топырақ эрозиясына қарсы күрес мәселелерін тиімді шешуге көмектеседі. Топырақ тану деректері жол салу т.б. инженерлік құрылыстар салуда пайдаланылады.

Бақылау сұрақтар:

1. В.В. Докучаев, К.К. Гедройц еңбектерi.

2. Топырақтану ғылымының Қазақстанда дамуы

3.Топырақ құрылысының жалпы схемасы және оның морфологиялық белгілері.

№3 Лекция. Угілу және топырақ түзілу

Жоспар:

1. Тау жыныстарының өзгеруі

2. Топырақтың физикалық қасиеттері

3. Физикалық-механикалық үгілулер

4. Химиялық, биологиялық үгілулер

1. Тау жыныстары күн көзінің, желдің, судың үнемі тигізген әсерінен мүжіледі. Табиғаттың әр түрлі күштерінің біріккен әсерінен, әрине, тірі жәндіктерді қоса алғанда тау жыныстарының бұзылып терең өзгеріске ұшырауын мүжілу дейді. Мүжілу процесінің әсерімен уақталған тау жыныстарын, минералдық бөлшектерін үгінді дейміз.

Топырақтың құралуы тау жыныстарының мүжіліп бұзылуынан (үгітілуінен) басталады. Жер бетіндегі тау жыныстары және минералдар температура ауытқулары, жауын-шашын, газдар, химиялық және биохимиялық процестер әсерінен ыдырайды. Биохимиялық процестер тірі ағзалардың әсерінен жүреді.

Топырақ пен тау жыныстарының жел әсерінен үгілуі дефляция деп аталады. Желден үгілудің (мүжілудің) үш негізгі түрі бар: физикалық, химиялық және биологиялық.

Аталған факторлардың әсерінен тау жыныстарының бұзылуын және қопсыған қыйыршықтар мен үгінділер, майда шөгінді жыныстардың пайда болуын үгітілу дейміз. Тау жыныстары үгітіле бара топырақ құрамы жетіледі. Топырақ қыртысының қалыптасуы сол үгінділердің түзілуімен байланысты.

2. Топырақтың физикалық қасиеттері оның су, ауа өткізгіштігіне, су ұстағыштығына, топырақ қыртысын түзуші қабатының түйіршік құрамы мен құрылымның ерекшелігіне байланысты. Өйткені оның өзі тау жыныстарының түрлі жолдармен үгітіледі. Топырақ түзілетін тау жыныстарын, аналық немесе топырақ түзуші жыныстар деп атайды. Бұлар жел, су, температура, тағы басқа сол сияқты жағдайлардың әсерінен күрделі құбылыстарға ұшырап отырады. Тау жыныстары мен ондағы минералдардың осындай өзгеріске түсуінің, яғни үгілудің үш түрі бар. Бұлар физикалық, химиялық және биологиялық үгілулер.

3.Физикалық-механикалық үгілулер-жылудың, судың, ауаның әсерімен өздігінен болады. Тау жыныстарды күндіз күн сәулесінің қуатымен қызады, ал түнде оның үстіңгі қабаты әлдеқайда тез суиды да, соның салдарынан ол жарқыншақтанып жарыла бастайды. Бұл жағдайда механикалық жолмен бұзылған жыныстардың химиялық және минералдық құрамы өзгермейді. Физикалық жолмен үгілудің басты себебі-жоғары температура. Температураның әсерінен өзгеру тау жыныстары, ондағы минералдардың көлемі біресе ұлғайып, біресе кішірейіп, олар бастапқы қалпын жоғалта бастайды. Онда пайда болған жарықтарға жауын-шашын кезінде ылғал жиналады да, кейін ол жарықтарды одан әрі ұлғайтады. Сөйтіп әлгі жыныстар бірте-бірте бұзылып, үгіле береді.

4. Химиялық әсерден тау жыныстарында болатын минералдардың құрамы өзгереді, жаңа минералдар түзіледі. Бұл процес негізінен құрамында көмір қышқылы мен оттегі мол атмосфералық судың әсерінен болады. Химиялық процестер әсері тау жыныстарының суда еруінен және одан әрі тотығуынан басталады да оның өзі сапасы жағынан жаңа минералдық қосындылардың пайда болуымен аяқталады.

Айталық, минералдың үгілуі кезінде суда еритін карбонат, сульфат, хлорид сияқты қосындылар құрайды.

Физикалық үгілу деп тау жыныстары мен минералдың (химиялық) құрамын өзгертпейтін әртүрлі мөлшердегі сынықтар мен пішіндерге дейін механикалық бөлшектену процесін айтады. Бұл үгілу желдің, судың, температураның тәуліктік және маусымдық ауытқуларының әсерінен жүреді.

Химиялық және физикалық жолмен өзгерген тау жыныстарының ұсақ үгінділері жел мен судың әсерімен бұрынғы жатқан жерінен көшеді, бұл сапарда да олар әрі уақталып, талай-талай өзгерістерге ұшырайды, алуан түрлі аналық жыныс түзеді. Аналық жыныстар кеуекті, бойында су мен жылжымалы қоректік заттар болады. Сондықтан да оларда тірі организмдердің пайда болуына қолайлы жағдай жасалған дейміз.

Химиялық үгілу деп тау жыныстары мен минералдардың химиялық процестер әсерінен жаңа минералдар мен қоспалардың құралуына алып келетін өзгерулері мен ыдырауларын айтады. Химиялық үгілудің негізгі факторларына су, көмірқышқыл газы, оттегі, температура жатады.

Биологиялық үгілу деп өсімдік және жануарлар ағзаларының, олардың тіршілігінен пайда болған өнімдердің әсерінен болған тау жыныстары мен минералдардың механикалық ыдырауы мен химиялық өзгерулер процесін айтады.Көптеген микроағзалар мен өсімдіктердің тамырлары өздерінің тіршілік ету процесінде сыртқы ортаға көмірқышқыл газын және әртүрлі қышқылдарды бөледі. Бұл заттар тау жыныстары мен минералды ыдыратып отырады.

Сүйтіп үгілген тау жыныстарындағы минералдың механикалық және химиялық жолдармен, бұзылатынын білдік. Бұл әрине, оларда тіршілік ететін организмдердің әрекетіне байланысты. Биологиялық жолмен топырақ түзілгенде, тірі организмдер тау жыныстарынан өздеріне қажетті минералдық заттарды алып, оларды органикалық қосындыларға айландырады. Биологиялық үгілу тіршіліктің пайда болуынан басталады. Тіпті жалаңаш жертастардың өзінде тау жыныстарындағы минералдық қосындыларды қорек ететін пайдалы микроорганизмдер болады. Сол ұсақ организмдер бөліп шығаратын органикалық қышқылдар біртіндеп тау жыныстарының химиялық құрамын өзгертеді де, ақырында бұларда аласа бойлы қына, мүк сияқты өсімдіктердің –өсіп шығуына жағдай жасайды. Қурап қалған мүктер мен қыналарды микроорганизмдер ыдыратады, осының арқасында топырақ пайда болады. Мұндай ортада жоғарғы сатыдағы өсімдіктер пайда болады. Биологиялық жолмен түзілгенде, тірі организмдер тау жыныстарынан өзіне қажетті минералдық заттар алып, оларды органикалық қосындыларға айналдырады. Ал бұл минералдық заттар биологиялық кіші айналымға қосылады. Сөйтіп, ауқымды геологиялық айналым мен кіші биологиялық айналымның бір-бірімен ұштасуынан барып, топырақ түзілу әрекеті жүреді, топырақтың қасиеті артады.

Аталған факторлардың әсерінен тау жыныстарының бұзылуын және қопсыған қыйыршықтар мен үгінділер, майда шөгінді жыныстардың пайда болуын үгітілу деймыз. Тау жыныстары үгітіле бара топырақ құрамы жетіледі. Топырақ қыртысының қалыптасуы сол үгінділердің түзілуімен байланысты. Былайша айтқанда үгітілу мен топырақ қыртысының түзілуі, бір мезгілде болатын өзара тығыз байланысты процесс.

Топырақ судың, ауаның және тірі жәндіктердің литосфераның жоғарғы қабаттарына әсер етуінен пайда болады және бір-бірімен байланысты қабаттардан тұрады.

Шымтезек өсімдіктерден жиналған массаның көмірге айналу сатысының алғашқы өнімі. Ылғалы мол, ауаның қатысы баяу батпақтарда өлі өсімдіктердің толық ыдырамаған қалдықтарынан жиылады.

Топырақ –микроорганизмдердің негізгі мекені. Топырақтағы микроорганизмдердің ең көбі бактериялар, әрине, онда актиномицеттер де аз емес.

Өсімдік тамырлары жайылған жерлерде микроорганизмдер көптеп тіршілік ететіні байқалады. Ал әр өсімдіктің тамыры жайылған төңіректе сол өсімдікке тән микроорганизмдер топтасады да өзіндік бір аймақ түзеді. Оны ризосфера деп атайды.

Топырақ қабатындағы ауа мен оттегі жеткілікті болса, онда аэробты бактериялар тіршілігіне қолайлы жағдай туады, ал топырақ қабатында оттегі болмаса, онда анаэробты бактериялардың белсенділігі артады. Егістік тарантағы топырақ қабатында анаэробты жағдай жасалса, өсімдік қалдықтарының шіруі, яғни ыдырауы баяулайды. Бұл жағдайда шала шіріген немесе жартылай ыдыраған өсімдік қалдықтары жиналады, ол өсімдіктерге зиянды ашыған қосылыстар мен қышқылдардың орын алуларына мүмкіндік туғызады.

Бақылау сұрақтар:

1.Угiлу және топырақ түзiлу.

2.Топырақ түзiлу факторлары, оның дамуы

3.Физикалық үгілу.

4.Топырақтың физикалық қасиеттері

5.Химиялық үгілу.

6.Биологиялық фактордың топырақ түзiлудегi маңызы

7.Табиғаттағы кіші биологиялық және үлкен геологиялық элементтердің айналымы.

8.Топырақ микроорганизмдері.

9.Гумустың пайда болуы.

Лекция 4. Топырақтың пайда болу процесі

Жоспар:

1.Топырақтың пайда болу процесі

2. Климат, Жер бедері

3. Топырақтың жасы

4.Адам өндірістік қызметі

1. Топырақ судың, ауаның және тірі жәндіктердің литосфераның жоғарғы қабаттарына әсер етуінен пайда болады және бір-бірімен байланысты қабаттардан тұрады. Топырақтың табиғи құнарлылығы оның құрамына, қасиетіне және түзуші факторларға байланысты болады.

Топырақ түзуші негізгі факторларға ауа райы, топырақ түзуші тау жынысы, өсімдік және жануарлар дүниесі, белгілі бір аймақтың жер бедері мен геологиялық жасы, сондай-ақ адамның шаруашылық әрекеті жатады.

Жыныстық жоғарғы қабатында топырақ құралу процесі аяқталғанда, жыныс топырақ қабатының астында қалын, төсеніш жынысқа айналады. Ол топырақ қабатымен тығыс байланысты. Мәселен, ауа, су, қоректік заттар және (ыстық, суық) жылу сол екуінің арасында үнемі алмасып отырады.

Жер бетінде бұзыла бастаған тау жыныстары аналық топырақ құраушы жыныстарға жатады. Сондықтан аналық жыныстарының негізін тау жыныстары, мәселен, ерацит, құмтастар үгінділері (элювий), шөгінділері құрайды.

Еліміздің орман аймақтарында топырақ құраушы басты жыныстар мұздың және мұз көшкіндерінің шөгінделері, далалық аймақтарда құм-балшықтар көбірек тараған, ал тропикиердің, субтпропиктердің топырақтары негізінен гранит, ферросиликат, сланец сияқты кристалдық және метаморфиялық жыныстардың үгінділерінен құралады.

Аса құнарлы, бағалы жыныстарға карбонатты лессты құмбалшықтар, су жайылымдарының, аллювиальды шөгінділері жатады.

Құнарсыз жыныстарға негізгі тау жыныстарының үгінділері мен қиыршық құмдар жатады.

Сор, сортаң топырақтарды құраушы тұзды жыныстарға, құрамында ерітінді тұздар мол болғандықтан, шаруашылыққа тиімсіз, өндірістік маңызы жоқ жыныстар жатады.

Топырақ түзілу процесінің негізі-жердің үстінгі қабатында минералдық қосындылардан органикалық заттарды құрау және бұған керісінше оларды қайтадан минералдандыру болып табылады. Сондықтан топырақ жаралуында биологиялық фактор басты факторға жатады.

Топырақ жәндіктер (жауын құрты, төменгі сатыдағы жәндіктер, құрт-құмырсқалар) үнемі жылжып отырғандықтан, топырақ қыртысын қопсытады да, оның қуысын көбейтеді, ауа, суғ жылу сіңіру қабілетін реттейді. Олардың кейбіреулері топырақты өз денесінен өткізіп, оның химиялық құрамын өзгертеді де, топырақтағы микробиологиялық жұмыс бағытын анықтайды.

Жылу температурасы көтерілген сайын топырақ қабатындағы химиялық және биологиялық жұмыстары күшейе түседі, химиялық реакциялар тез жүреді, топырақтағы микроорганизмдер белсенді қимылдайтын болады.

Топырақтың құралуына желдің де әсері зор. Жел жер бетіндегі ұсақ түйіршікті бөлшектерді үрлеп, топырақтың үстімен жылжытады (дефляция желмен, эрозия сумен). Ұшырылған тозаң, шаң биіктен төменге, тегістік беткейден жыра-сайларға жиналады.

2. Климат-жер бетіндегі белгілі бір өңірге тән және сол өңірдің географиялық сипаттамаларының бірі саналатын ауа райының ондаған жылдар бойына қалыптасқан тәртібін білдіреді. Атмосфераның төселме бетпен өзара күрделі әрекеттерінің нәтижесінде климат қалыптасады. Әр түрлі ендікте климат бірдей емес. Жылулық белдеулердің пайда болуы осы арқылы түсіндіріледі.

Жер бетіндегі климат жағдайлары географиялық ендіктерге тікелей байланысты. Топырақ құралу процесіне климаттың тигізетін әсері биологиялық факторларға тікелей байланысты. Климаттың жергілікті ерекшеліктері сол өңірдегі өсімдік дүниесінің ықпалымен пайда болады. Өсімдіктер жерге таяу қабатта жылу алмасу процесін күрделендіре түседі. Шөп, күн радиациясына тосқауыл болады. Мәселен, биіктігі 50 см қарабас шалғыны жапқан жерге 20 проценттей ғана радиация өтеді, ал қара бидай өскен егіске небәрі 10 проценттей ғана радиация жетеді екен. Бірақ өсімдік мұнымен қатар жер бетіне түскен жылу сәулесін де кідіртеді. Сондықтан шөп жамылған жер бетінің температурасы төмен, ал оның, ауытқу көлемі бір қалырты болады.

Жер бедері-құрлықтың беті мен мұхиттың түбінің бедерлерінің жиынтығы. Жер бедері топырақ құраушы басты факторлардың бірі болып саналады. Себебі күн сәулесі мен ылғалдың таралуы соған байланысты. Өлшемдеріне қарай жер бедері мегарельефке (континенттік жондар мен мұхиттық шұнғыма), микрорельефке (таулы өлкелер мен жазықтар), мезорельефке (аңғарлар, қарлы белестер) бөлінеді.

Жалпы жер бедерінің ойлы-қырлы немесе тегіс жерінің көлемі үлкен (бірнеше жүз шақырымға жетеді) болатын бөлігін (макро) үлкен жер бедері дейді.

Топырақ құралу процесіне жер бедерінің жанамалы түрде ғана қатысы болады. Өйткені, оның ықпалы климат элементтерінің әсерінен топыраққа жеткенше өзгеріп отырады. Тегіс жерлерге жауын-шашын, жылылық және жарық біркелкі, ал дөңесті, таулы өлкелерде ала-құла түседі. Сондықтан да, әдетте, жер бедерін климат жағдайларын қайта бөлуші фактор дейді. Тегіс жазық жерлерде топырақ түрлері біркелкі, ал ойлы-қырлы жерлерде топырақ әр түрлі болады.

3. Топырақтың жасы оның жаратылуы мен эволюциялық даму кезеңін көрсетеді. Топырақ жасы абсолюттік және салыстырмалы болып екіге бөлінеді. Уақыт факторына көп көңіл бөлген В.В. Докучаев топырақтың жасы деген түсінікті ілімге енгізеді. Ол мұны жер бетінің мұз тараған немесе су астынан шыққан кезінен бастап есептейді. Оңтүстік пен Солтүстік топырақтарының жас айырмашылықтары ондаған мың жылға тең. Ал салыстырмалы жасқа келетін болсақ, бұл белгілі бір абсолюттік жасы бар аймақтың ішіндегі, бедері мен аналық жыныстардың айырмашылығынан пайда болған топырақ түрлерінің жасына сәйкес. Бедер элементтері мен түрлері салыстырмалы жаста немесе одан егде келеді де, ал топырақтарының құрылуы қалайда соған сәйкес болады. Мәселен, өзен жағалауындағы су табанының топырағы мен жайылмадан жоғары жерлердің топырағын салыстырсақ, біріншісің топырағы жаңа құрылган жастау келсе, екіншісінікі егде болады.

4. Топырақ құралу бағытын және оның сапасын өзгертуде адамның өндірістік қызметінің маңызы зор. Егіншілік бірнеше мың жылдар бұрын пайда болған яғни адам баласы өсімдікті жинаудан бастап оны өндіргенге дейін топырақ еңбек обьектісі және өндіріс құралы болды. Адамның топыраққа тигізген әсері көп. Топырақты өндеу, шөп егу, орман алқаптарын отырғызу, тыңайту, ауыспалы егіс енгізу, суару-осылардың бәрі топырақ құралу ісінің бағытын өзгертуді тездетеді.

Бақылау сұрақтар:

1.Топырақтың пайда болу процесі

2.Топырақ пайда болу факторлары (климат, жер бедері).

3.Адам баласының топырақ түзiлуге әсерi

Лекция 5. Топырақтың механикалық құрамы

Жоспар:

1. Топырақтың механикалық құрамы

2. Топырақтың органикалық бөлігі

Топырақтың механикалық құрамы негізінен құм, құмдақ және балшықты бөлшектерден тұрады. Міне, осы түйіршіктер топырақ құрылымы болып есептеледі. Әрбір топыраққа тән мөлшері, түрі, қуыстылығы, механикалық беріктігі және суға шайылмайтын қасиеттер жиынтығын топырақтың құрылымы деп атайды. Ал топыраққа өскен өсімдіктердің шіріндісі органикалық қалдықтар немесе топырақтың құнарлы бөлігін құрайды.

Топырақ құрамындағы қатты элементтер ұсақ кесектерге біріккен. Осы ұсақ кесектер аралығында капиллярға жатпайтын, ірі топырақ аралықтары кездеседі.

П.А.Костычев топырақ құраламын терең зерттей келіп, оның ірілі-уақты кесектерге бөлінетінін, бұлардың арасындағы бос қуыстарда ауа мен жылу балатын анықтаған топырақтың құрылымы арқылы ондағы ылғалды ауаның, жылылықтың, топырақтың физикалық-механикалық технологиялық қасиеттері анықталады.

Топырақ құралымының ірілі-уақты болуы оның механикалық құрамына, өсімдіктердің тамырларына және микроорганизмдерге байланысты. Топырақ құрамына өсімдіктердің, құрттар мен микроорганизмдердің әсерінен биологиялық жағдайға, ал температураның жоғары-төмен болуынан кебуін, қатуын тағы басқа құбылыстарын физикалық жағдайға жатқызады.

Топырақ түйіршіктерінің мөлшеріне қарай оның құрылымы микро, макро және мега құрылымы болып үш топқа бөлінеді. Егер топырақ түйіршіктерінің мөлшері 0,25 мм ден кем болса, онда оны микроқұрылым, ал 0,25-10 мм аралығында болса макроқұрылым дейді. Түйіршіктер мөлшері 10 мм –ден үлкен болғанда мегақұрылым деп аталады. Өсімдіктің өсіп-өнуіне бір қолайлы топырақ құрамының түйірлерінің мөлшері 10 мм-ден 0,25 мм ге дейін деп есептеледі, мұндай топырақ құрылымы суға тез шайылып кетпейді.

Егер топырақ құрылымы ұсақ түйірден тұрса, оның сапасы да төмен болады, суға тисе олар бірімен-бірі жабысып қалады. Түйіршіктердің беріктік қасиеті барлық топырақтарда бола бермейді. Бұл тек тыңдағы қара топырақтарға ғана тән. Күлгін, қоңыр, қара қоңыр, боз топырақтардың түйіршіктері берік емес. Түйіршік болмайтын топырақтар-құм, кебір сортан топырақтар. Олар кепкенде тастай болып қатып қалады, суланғанда былжырап батпаққа айналады. Топырақтардың бөлінуы 1,2 кестеде берілген