Лекция №7

Тақырыбы: Топырақтың физикалық қасиеттері

Лекция жоспары:

1. Топырақтың физикалық қасиеті.

2. Топырақтың экологиялық маңызы.

Лекция мақсаты: Топырақтың маңызды ауылшаруашылықтық өндірістік құрал ретіндегі физикалық қасиеттері және оныңэкологиялық маңызы туралы мағлұмат қалыптастыру.

Қолданылатын әдістер: Лекция-консультация, сұрақ-жауап-талдау.

Лекция мәтіні: Топырақты агрофизикалық және физика-химиялық қасиеттері.

Топырақ көп фазалы жүйе, ол қатты, сұйық және газ бөліктерінен тұрады. Бұлар-дың арақатынасы әртүрлі топырақта ғана емес, бір топырақ қабатының өзінде де әртүрлі болады. Топырақтың жоғарғы қабатынан бастап төменгі қабатына қарай бірте-бірте орга-никалық заттар мен тірі ағзалар азаяды да, оның қатты бөлігінде минералдық заттар басым келеді.

Топырақтың қатты бөлігінің құрамы - органикалық заттар да, оның негізгі бөлігі - күрделі құрамды қарашірік. Органикалық затта клетчатка, лигнин, ақуыз, қант, шайыр, май т.б. өсімдіктер мен жан-жануарлар, микробтектес қалдықтар қосындылары және олар-дың ыдырау құбылысында пайда болған аралық заттары болады.

Топырақтағы органикалық заттар ыдыраған кезінде олардағы азот өсімдікке сіңімді түрге айналады.

Топырақтаың сұйық бөлігі - топырақ ерітіндісі өсімдікті сумен және еріген қорек-тік заттармен қамтамасыз етеді. Сұйық бөлікте иондар, молекулалар, коллоидтар, не бұ-дан ірілеу бөлшектер болады, кейде ол суспензияға айналады.

Топырақтың газ бөлігіне топырақтың ауасы жатады. Ол оның су толмаған қуыста-рында болады. Құрамында NO₂, CO₂ т.б. қосындылар болатын топырақ ауасының мөлше-рі топырақта үнемі болып жататын биохимиялық, биологиялық құбылыстарға байланысты түрлі болады. Бұл микроағзалардың, өсімдік тамырларының жылда, тәулікте газ бөлу дең-гейіне орай өзгеріп отырады.

Топырақ пен атмосфера арасында ауаның алмасуы, яғни топырақтағы CO₂-ның атмосфераға шығуы және O₂-нің топыраққа сіңуі диффузия құбылыс арқылы жүреді.

Топырақтың негізгі массасы - мөлшері 1 мм-ден кем ұсақ топырақтың. Топырақ-тың түйіршікті құрамы ондағы түйіршік мөлшеріне қарай мынадай топыраққа бөлінеді (3-кесте).

3- кесте

Топ түйіршіктерінің мөлшері және аттары

Түйіршік мөлшері, мм	Аты
3	Тас
3-1	Қиыршық тас
1-0,5	Ірі құм
0,5-0,25	Орташа құм
0,25-0,05	Ұсақ құм
0,05-0,01	Ірі тозаң
0,01-0,005	Орташа тозаң
0,005-0,001	Ұсақ тозаң
0,001-0,0005	Ірі тұнба
0,0005-0,0001	Ұсақ тұнба
0,0001	Коллоидтар

Көрсетілген бөлшектеудегі түйіршіктерді қосып, оған анықтама береді. Мысалы, ірілігі 1 мм-ден аспайтын түйіршіктер жинағын физикалық балшық деп, ал 0,01 мм -ден кем үгінділерін физикалық құм деп атайды. Топырақтың құрамымен минералдық,, органикалық-минералдық, механикалық элементтерді бөледі. Егістегі топырақтың негізгі бөлігі сол минералдық-механикалық элементтерден тұрады. Осы екі бөліктің арақатына-сына қарай Н.А.Качинский топырақты былайша топтады.

-кесте

Органикалық және минералдық бөліктердің арақатынасына байланысты топырақты топтау

Топырақтың түрі	Ірілігі 0,001мм-ден аспайтын түйіршіктер жинағы - физикалық балшық, %	Ірілігі 0,01мм-ден ірілеу физикалық құм, %
Балшық	60	40
Ауыр балшық	40-60	55-40
Орта балшық	30-45	70-55
Жеңіл балшық	20-30	80-70
Құмайт	10-20	90-80
Құмша	5-10	95-90
Құм	0-5	100-95

Топырақтың жалпы физикалық қасиеттері.

Топырақтың қатты фазасының негізгі сипаттамасы оның меншікті массасы (тығыздығы) болып табылады.

Топырақтың меншікті массасы деп оның абсолютті құрғақ, қатты фазасы күйіндегі көлемдік бір өлшемінің массасын айтады.

Топырақтың қатты фазасының меншікті массасы, оның құрамына енетін бөліктері-нің арақатынасына байланысты. Мысалы, саздың меншікті массасы 0,7 г/см³, құмдікі - 2,65 г/см³, қарашіріктікі - 1,4г/см³.

Топырақтың тығыздығы деп табиғи жағдайдағы 1см³ құрғақ топырақтың грамм есебімен алынған массасын айтады. Су және ауа тәртіптері топырақтың тығызыдығына байланысты.

Топырақтың жыртылған қабатының тығыздығы 0,8-ден 1,5г/см³ аралығында өзге-реді, оған себеп - топырақтың қасиеті мен ауылшаруашылық дақылдарын өсіру техноло-гиясы. Құмдақ топырақтың бұл көрсеткіші 1,82 г/см² болса, нағыз қара топырақты жердің көрсеткіші - 1г/см³. Топырақтың көлемдік массасы бір мағыналы көрсеткіш емес, ол тек топырақтың орналасуымен (түйірлердің өзара орналасуы), оның қатты бөлігіне де байланысты.

Көлемдік масса топырақ кеуектілігінің жалпы кеуек көлемі мен оның жіктелуінің сандық және сапалық жағын көрсетеді.

Әртүрлі топырақтар мен мен дақылдар үшін кеуектердің ең қолайлы мөлшері 48-65% аралығында болады. Бұл, әрине, механикалық құрамы жеңіл, қарашірігі тапшы, құры-лымы төмен, ылғалы шамалы топырақтар үшін жеткіліксіз. Топырағының жалпы кеуек қуыстылығы 50-60% дейін болатын егіс танаптары жиі кездеседі, ал зерттеу нәтижелеріне қарағанда ең қолайлысы оның 53-58% деңгейде болғаны дұрыс.

Топырақтың физика-механикалық және технологиялық қасиеттері

Жер өңдеу сапасына топырақтың физика-механикалық және технологиялық қаси-еттері үлкен әсер етеді. Топырақтың келесідей технологиялық қасиеттері бар: байланыс-тылылығы, жабысқақтығы, жетілуі, қаттылығы, меншікті кедергісі.

Топыратың байланыстылығының ең аз шегі - оны созғанда, ең көп шегі оны сық-қанда, орта шегі - ол ығысқанда байқалады.

Топырақтың байланыстылық мөлшері топырақтың механикалық құрамына және оның ылғалдылығына байланысты. Саз балшық, саздақ топырақтардың байланыстылығы құмдақ және құмды топырақтарға қарағанда көбірек. Қүрылымдық топырақтар қарғанда үгітілген топырақ байланыстылығы күштірек болады. Топырақ байланыстылығы неғұр-лым жоғары болған сайын, осы бұзуға соғұрлым күш көп жұмсалады. Байланыстылығы күшті топырақтар өсімдіктердің тамыр жүйесінің дамуын қиындатады.

Топырақтың созылмалылығы деп сыртқы күштің әсерінен өзгерген қалпын сол күш әсері тоқтағаннан кейін де бұзылмай сақтау қабілетін айтады.

Созылмалылық қасиет сазды және саздақ топырақтарда көп, құмдақ топырақтарда кем болады. Топырақтың созылмалылығының шегі оның езілген түрінің жайылуы тиы-лып, иленген қамыр сипатына айнала бастаған сәтімен сәйкес келеді.

Созылмалылықтың төменгі шегі - топырақтың тобарсып, қатты кесектену күйге көшуі. Топырақтың түйіршік құрамының бытыраңқылығы артқан сайын, созылмалылығы да артады.

Топырақтың жабысқақтығы деп өңдеу құралдары мен топырақтың түйісу нүкте-сінің айналасында ылғалдың жұқа қабатының байқалуы, сондай-ақ топырақ түйіршікте-рінің электрлік және молекулалық әсерінен болатын өңдегіш құралдың бетіне жабысу қа-білетін айтады. Топырақтың ылғал кезінде өңдегіш құралдың жабысуы жерді өңдеу сапа-сын төмендетеді. Топырақ ұнтақтылығы көбейген сайын, оның жабысқақтығы артады.

Топырақтың қаттылығы тым жоғары болса, соғұрлым өсімдіктердің өсуіне, оның тамырларына үлкен кедергі туғызады. Топырақтың қаттылығы 25-30 кг/см³-дан жоғары болса, өсімдіктердің өсуі нашарлайды. Топырақ ылғалдылығы мен топырақтың ұсақ түй-іршіктері, ұнтғы оның қаттылығына әсер етеді.

Топырақ қаттылығы мен ылғалдылық арасындағы байланыстық коэффициентінің шамасы топырақ қабаттары үшін 0,90-0,45 жетеді. Сазды құрылымды қара топырақтың қаттылығы құрылымсыз топырақтарға қарағанда әлдеқайда аз. Топырақ қаттылығы ар-найы қаттылық өлшеуіш арқылы анықталады. Қаттылық - заттың берік, мықтылығын ситпаттаса, тығыздық - заттың көлем бірлігіндегі массасын анықтайды.

Меншікті кедергі. Топырақ өңдейтін құралдың қамтылған аумағының немесе ай-далған қабаттың әр нүктесіне жырту кезінде түсетін кедергіні тарту кедергісі деп аталады.

Меншікті кедергі топырақты өңдеуге қажетті тарту күшін есептеуге мүмкіндік береді. Топырақтың меншікті кедергісі оны өңдейтін тереңдігіне қарай өзгеріп отырады.

Топырақтың механикалық құрамы өзгермеген кезде белгілі бір танаптың өзінде ылғалдылығына байланысты меншікті кедергісі өзгеріп отырады.

Топырақтың сіңіру қабілеті. Топырақ қабатында өсімдіктерге қажетті қоректік зат-тардың жиналуы, оның сіңіру қабілетімен тығыз байланысты болады. Топырақтың сіңіру қабілеті деп, оның өз бойында ерітінді және газ күйіндегі заттарды сақтап қалуын айтады.

Сіңіру қабілеті - әр топырақта әртүрлі болады да, ондағы ұсақ түйіршіктердің мөл-шеріне байланысты. Топырақтың сіңіру қабілеттілігін күшейтетін ұсақ түйіршіктер коллоидты түйіршіктер деп аталады. Коллоидты түйіршіктер негізінен екі жолмен түзіле-ді: тау жыныстарының бұзылуынан және заттардың ыдырауынан пайда болады.

Сіңіру қабілеті бес түрге бөлінеді:

1.Биологиялық сіңіру - мұның топырақтағы қоректік заттардың жуылып кетпей сақталып тұруынд үлкен мән бар. Бүл сіңіру өсімдіктердің тамырлары мен микроағзалар тіршілігіне тікелей байланысты, өйткені олар топырақтан қажетті заттарды алып, оны өз мүшелеріне құруға жұмсайды, сөйтіп ерімейтін күрделі қосындылар түзеді.

2.Механикалық сіңіру қабілеті деп топырақтың басқа түйіршіктер аралықтарындағы қуыс-тардың диаметріне үлкен заттарды сүзіп алып қалуын айтады. Механикалық құрамы саз-ды және саздақ топырақтардың сіңіру қабілеті күшті болады.

3.Химиялық сіңіру дегеніміз топыраққа енген түрлі тұздар мен топырақ ерітіндісіндегі тұздардың өзара химиялық алмасуы. Бұл жолмен пайда болған тұздар сумен шайылмай-ды. Сондықтан топырақта өсімдіктердің қорегіне қажетті иондар мен аниондар топырақ-қа сіңіп, сақталады.

4.Топырақтың физика-химиялық алмастыра сіңіруі. Топырақтың иондар сіңіруін, катион-дар сіңіру қабілетін физикалық-химиялық алмастыра сіңіру қабілеті деп атайды. Мүның негізінде біріншіден, физикалық сырттық қуат арқылы сіңіру (адсорбция), екіншіден өзара алмасу химиялық реакциясы бар. Топырақтың қабаты тым сілтілі болса, яғни онда Na⁺ катионы көп болса, ондай топырақ көбіне құрылымсыз келеді, су, ауа және қоректік тәртіптері тапшы болады, аз мөлшерде су тисе батпаққа, ал кепсе қабыршаққа айналады.

5.Топырақтың физикалық сіңіру қабілеті деп оның түйіршіктерінің сыртқы молекулалық күш әсерімен газды және ерітінді заттарды сіңіріп, өз бойында ұстап тұру қабілетін айта-ды. Бұған түрлі бояулы немесе иісті заттардыі топырақ қабатынан өткенде сүзіліп шығуы мысал болады.

6.Топырақ коллоидтары (грекше kolla-желім, lіdos-түр). Бұл жоғары дисперстік фаза мен дисперстік ортадан тұратын гетерогенді жүйе. Табиғатта коллоидтардың екі түрлі шығу жолы бар: 1 - тау жыныстары, 2 – органикалық заттар. Осыған байланысты топырақтың коллоид бөлігінің құрамына органикалық және минералдық заттар кіреді: 1-сі - топырақ шіріндісінің құрамында, 2-сі - балшық құрамында болады.

Бақылау сұрақтары:

1.Өсімдіктердің бойындағы құрғақ заттардың құрамына қандай элементтер кіреді?

2.Жерді ылғалмен қамтамасыз ету коэффицентінің шамасына қарай топырақтың су тәртібінің қандай түрлері болады?

3.Топырақты агрофизикалық және физика-химиялық қасиеттеріне қандай қандай қасиеттері жатады?

4.Топырақтың жалпы физикалық қасиеттері.

5.Топырақтың физика-механикалық және технологиялық қасиеттері

6.Топырақтың сіңіру қабілеті неше түрге бөлінеді?