10. Топырақтың құрамы. Топырақтың минералдық және органикалық бөлігі

Топырақ негізінен бір-бірімен өзара тығыз байланысты үш бөліктен (фазадан) тұрады: газ немесе топырақ ауасы, сұйық немесе топырақ ерітіндісі және қатты бөлігі. Топырақтың осы үш бөлігі оның механикалық, химиялық құрамдары мен агрохимиялық қасиеттеріне жан-жақты әсер етеді.

Топырақ ауасы өсімдік тіршілігіне және оның тамырлары мен аэробты микроағзалардың тыныс алуы үшін маңызды рөл атқарады. Топырақ ауасының құрамы атмосфера ауасымен салыстырғанда өзгешелеу болады. Атап айтқанда, топырақ ауасының құрамында көмірқышқыл газы көп (пайыздың оннан бір бөлігінен 2-3 %-ға дейін), оттегі азырақ болады.

Топырақ ерітіндісі топырақтың жалпы массасының 20 %-ын құрайтын оның ең жылжымалы, өзгермелі және белсенді бөлігі. Топырақ ерітіндісінің құрамына минералдық, суда еритін органикалық заттармен еріген газдар (оттек, көмірқышқыл газы, аммиак және т.б.) енеді.

Топырақ ерітіндісінің құрамы мен концентрациясы тұрақты емес, ол түрлі биологиялық, химиялық, физика-химиялық құбылыстардың әсерінен өзгеріп тұрады.

Топырақтың қатты бөлігінде өсімдіктер үшін қоректік заттардың негізгі қоры жиналған. Ол минералдық және органикалық бөліктен тұрады.

Топырақтың қатты бөлігінің жартысына жуығы (49%) оттек үлесіне, үштен бірі (1/3) – кремний, 10%-ы - темір мен алюминий үлесіне, тек 7 %-ы басқа химиялық элементтердің үлесіне тиеді.

Жоғарыда аталған химиялық элементтердің барлығы топырақтың минералдық бөлігінде минералдық қосылыстар түрінде кездеседі. Көміртек, сутек, оттек, фосфор және күкірт топырақтың минералдық және органикалық бөлігінде, ал азот дерлік тұтас органикалық бөлігінде болады.

Топырақтың минералдық бөлігі. Топырақтың қатты фазасының 90-99 пайызы минералдық бөліктен тұрады. Топырақтың минералдық бөлігі әр түрлі минералдардың көлемі миллиметрдің миллионнан бір бөлігінен 1 мм- ге дейін және одан да ірі бөлшектерден тұрады. Оның минералогиялық және химиялық құрамы өте күрделі болып келеді.

Топырақтағы минералдар шығу тегіне қарай екі топқа бөлінеді: біріншілік (алғашқы) және екіншілік (екінші қатардағы) минералдар.

Алғашқы минералдарға кварц, далалық шпаттар, слюдалар, мүйіз жалатпасы және пироксендер жатады. Олар топырақта көбінесе құм (0,05-1 мм) мен шаң (0,001-0,05 мм) бөлшектері түрінде болады және аз мөлшерде лай бөлшектері (<0,001 мм) және коллоидтар (<0,25 мкм) түрінде кездеседі. Алғашқы минералдар топырақ түзуші аналық жыныстардың құрамында болады.

Химиялық құбылыстардың (гидратация, гидролиз, тотығу), топырақты мекендейтін ағзалардың әсерінен алғашқы минералдардан алюминий, темір тотықтарының гидраттары, кремнезем гидраттары, әр түрлі тұздар және екінші қатардағы минералдар (балшық минералдары) - каолинит, монтмориллонит, гидрослюдалар т.б. пайда болады.

Екінші қатардағы минералдар топырақта көбінесе лайлы және коллоидты бөлшектер түрінде болады, ал шаң тәрізді бөлшектер күйінде сирек кездеседі.

Химиялық құрамы бойынша минералдар екі топқа бөлінеді: кремний-оттекті қосылыстар немесе силикаттар және алюмокремний-оттекті қосылыстар немесе алюмосиликаттар.

Кремний-оттекті қосылыстар ішінде топырақта кварц SiО₂ кеңінен таралған, ол көбіне құм және шаң бөлшектері түрінде болады. Барлық топырақтарда кварц мөлшері 60 %-дан асса, құмдақ топырақтарда 90 %-ға жетеді, ал кейде одан да көп болады. Кварц өте тұрақты және мықты минерал, оның химиялық реакцияға икемі көп емес.

Алюмокремний-оттекті қосылыстар әр түрлі алғашқы және екінші қатардағы минералдардан тұрады.

Екінші қатардағы минералдар химиялық қасиеттері бойынша үш топқа бөлінеді:

1. Монтмориллониттер (монтмориллонит, бейделлит т.б.). Олар аса жоғары майдалы (дисперсті) бөлшектер. Бұл минералдардың дисперстілігі, ісінуі, жабысқақтығы, тұтқырлығы жоғары.

2. Каолиниттер (каолинит, галлуазит). Бұл топқа жататын минералдардың дисперстілігі, ісінуі мен жабысқақтығы азырақ болады.

3. Гидрослюдалар (гидромусковит, гидробиотит, вермикулит). Олар далалық шпаттары мен слюдалардан пайда болады. Гидрослюдалардың химиялық құрамы тұрақты емес.

Топырақтың механикалық фракцияларының химиялық құрамы бірдей емес.

Топырақтың ірі механикалық (құм және шаң) бөлшектер құрамында кремний мөлшері көп, алюминий мен темір азырақ болады. Бөлшектердің көлемі кішіреюімен кремний саны азаяды, ал алюминий, темір және калий, кальций, магний мен фосфор мөлшері артады.

Топырақ қарашіріндісі (оның құрамына кіретін азот та) топырақтың жоғары дисперсті бөлігінде тұрады. Сондықтан өсімдік қоректенуі үшін лайлы және коллоидты фракциялардың маңызы зор. Сонымен қатар бұл фракциялар ең белсенді болып, топырақтағы адсорбциялық процестерді, оның сіңіру қабілетін анықтайды.

Топырақтың органикалық бөлігі.

Топырақтың органикалық заттары оның маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Оларды негізінен екі топқа жіктейді:

1. Табиғи жағынан ерекше органикалық заттар - қарашірінді немесе гумус.

2. Қарашіріндіге айналмаған өсімдік және жан-жануар тектес органикалық заттар (өсімдік қалдықтары, құрттар, жәндіктер, микроағзалар). Оның үлесіне топырақтағы жалпы органикалық заттың 10-15% тиеді. Органикалық заттың қарашіріндіге айналмаған бөлігі топырақта жеңіл ыдырайды және өсімдік үшін қоректік элементтердің көзі болып табылады.

Қарашірінді - құрамында азот болатын жоғары молекулалы, құрылысы өте күрделі қосылыс. Ол өсімдік қалдықтарының биохимиялық жолмен ыдырауынан түзіледі. Қарашірінді мөлшері топырақ түріне, аймақтың табиғи климат жағдайларына, ауыспалы егіс түріне тағы басқа факторларға

Қарашірінді құрамына гумин қышқылдары, фульвоқышқылдар және гуминдер атты топтар кіреді.

Гумин қышқылдары - құрамында азот бар жоғары молекулалы органикалық қышқылдар. Олар әлсіз сілті ерітінділерінде, натрий пирофосфатында, қымыздық қышқыл натрийде, фторлы натрий мен аммиакте жақсы ериді де тұздар - гуматтар түзіледі. Гумин қышқылдарының құрамында 52-62% көміртек, 2,8-5,8% сутек, 31-39% оттек, 1,7-5% азот болады. Гумин қышқылдарындағы осы элементтердің мөлшеріне, топырақ типі, топырақтағы органикалық заттардың химиялық құрамы және олардың ыдырауы әсер етеді.

Фульвоқышқылдар - су, сілтілер мен қышқылдарда жақсы еритін, құрамында азот бар жоғары молекулалы органикалық қышқылдар. Олардың құрамында гумин қышқылдарына қарағанда көміртек азырақ, ал оттек көбірек болады. Құрамында шамамен 40-52% көміртек, 4-6% сутек, 42-52% оттек, 2-6% азот болады. Фульвоқышқылдарының қышқылдығы күшті, әрі суда жақсы еритіндіктен, олардың топырақтың минералдық бөлігін ыдырату қабілеті жоғары болады. Топырақта фульвоқышқылдар кальций, магний т.б еритін тұздарын (фульваттар) түзеді.

Топырақ қарашіріндісінің гуминдері гумин және фульвоқышқылдарының жиынтығы болып саналады. Олар қасиеттер жағынан гумин қышқылдарына ұқсас.

Топырақ неғұрлым қарашіріндіге бай болса, оның құрамында азот пен фосфордың жалпы қоры көп болады. Ал калийдің жалпы мөлшері топырақтың механикалық құрамымен айқындалады. Атап айтқанда, құм, құмдақ топырақтарда саз, саздақ топырақтарға қарағанда калий мөлшері аз.

Өсімдіктің қоректенуіне топырақтағы қоректік элементтердің жылжымалы түрлерінің мөлшері, яғни топырақтың тиімді құнарлылығы маңызды рөл атқарады. Элементтердің жылжымалы түріне олардың суда, әлсіз қышқылдарда еритін қосылыстары мен алмаспалы күйдегі катиондар жатады. Қиын еритін және ерімейтін қосылыстар микроағзалардың, физика-химиялық, химиялық құбылыстардың әсерінен өсімдікке сіңімді түрге ауысады. Қоректік заттардың сіңімді түрінің пайда болуы қосылыс түріне, климат жағдайларына, топырақ қасиеттеріне, агротехника деңгейіне байланысты. Сондықтан топырақтың тиімді құнарлылығын арттыруда органикалық және минералдық тыңайтқыштар қолданудың маңызы зор.