агрохимия Р. ЕЛЕШЕВ

4-тарау. ТОПЫРАҚТАРДЫ ХИМИЯЛЫҚ ЖОЛМЕН МЕЛИОРАЦИЯЛАУ

Қышқыл және сілтілі топырақтардың ауыл шаруашылығында пайдалану үшін оларды химиялық жолмен мелиорациялайды. Өйткені, қышқыл топырақта сутек, алюминий, сортаң топырақта натрий иондарының көп болуы олардың физикалық, химиялық, биологиялық қасиеттерін нашарлатады әрі құнарлылығын төмендетеді.

Қышқыл және сілтілі топырақтарды химиялық жолмен өңдеу олардың құрамына кальций катионын еңгізу арқылы жүзеге асырылады. Ол үшін қышқыл топырақтарға әк, сортаң топырақтарға гипс материалдарын қолданады.

4.1 Қышқыл топырақтарға әк қолдану

Қышқыл топырақтарға әкті тыңайтқыш ретінде ерте заманда қолданған болатын. Ресейде, әктің тиімділігін зерттеу мақсатында Д. И. Менделеев басшылығымен егістік тәжірибелер жүргізілді.

Қышқыл топырақтардың басым көпшілігі шымды - күлгін топырақтар. Топыраққа әкті еңгізгенде құрамындағы CaCO3 көмірқышқыл газы әсерінен біртіндеп кальций бикарбонатына ауысады:

CaCO3 + H2О + CO2 = Ca(HCO3)2

Пайда болған кальций бикарбонаты гидролизденеді:

Ca(HCO3)2 + 2H2О = Са(ОH)2 + 2 H2О + 2СО2;

Са(ОH)2 = Са2+ + 2ОН-

Топырақ ерітіндісіндегі кальций бикарбонаты мен кальций гидрооксидінің құрамындағы кальций катионы, сіңіру комплексіндегі сутек иондарымен алмасады:

(Т.С.К) 2H + Ca (HCO3)2 → (Т.С.К) Са + 2Н2СО3

(Т.С.К) 2H + Ca (ОH )2 → (Т.С.К) Са + 2Н2О

121

Сондай-ақ СаСО3, топырақ ерітіндісіндегі күрделі органикалық және нитрификация процесінің нәтижесінде пайда болған қышқылдары да бейтараптайды:

2RCOOH + CaCO3 → (RCOO) 2Ca + CO2

2HNO3 + CaCO3 = Ca (NO3) 2 + H2О +CO2

Топыраққа бірілген әк оған жан-жақты әсер етеді:

1.Әк топырақтың алмасу қышқылдығын толық жояды да, гидролитикалық қышқылдығы төмендейді. Сутек, алюминий иондарының кальций, магний сияқты катиондармен алмасуының арқасында топырақтың сіңіру комплексінің құрамы өзгереді. Топырақтың негізбен қанығу дәрежесі өседі, сіңіру сыйымдылығы артады, микробиологиялық құбылыстың жүруі күшейеді, еркін тіршілік ететін бактериялардың қызметі жақсарады.

2.Әк бағалы болып саналатын гумин қышқылдарының мөлшерін жоғарылатады да қарашіріндінің сапасын жақсартады. Топырақтағы көміртек пен азот элементтерінің арақатынасының қысқаруына ықпал етеді.

3.Әк әсерінен топырақтағы тамыр және аңыз қалдықтарының, көң мен жасыл тыңайтқыштардың ыдырауы күшейеді.

4.Топыраққа әк бергенде, өсімдіктің азот және күл элементтерімен қоректенуіне қолайлы жағдай жасалынып, топырақ құрамындағы органикалық фосфор қосылыстарын ыдырататын бактериялардың белсенділігі артады.

5.Қышқыл топырақты әктегенде, микробиологиялық және биохимиялық құбылыстардың күшті жүруінің арқасында нитраттың, фосфор мен калийдің өсімдікке сіңімді түрлерінің мөлшері көбейеді.

6.Әк топырақ құрамындағы кейбір микроэлементтердің жылжымалы түрлерінің мөлшерінің өзгеруіне ықпал етеді. Мысалы, молибденнің жылжымалы түрі көбейеді де өсімдіктің бұл элементпен қоректенуі жақсарады. Әк бор мен марганецтің қиын еритін қосылыстарының көбейуіне себепші болады. Сондықтан да әк бергенде бор тыңайтқышын қолдану тиімді болып саналады.

7.Әк қолдану топырақтың физикалық, физикалық-химия- лық және биологиялық қасиеттерін жақсартады. Кальций топырақ

122

коллоидтарын каогуляциялап оларды шайылудан сақтайды. Топырақтың су сіңіргіштігі жақсарады.

8.Қышқыл топырақты әктеу тыңайтқыштардың тиімділігін 25-50 пайызға дейін арттырады.

9.Әкті қолдану ауыл шаруашылығы дақылдарының өнімінің сапасын жақсартады. Мысалы, әктің әсерінен өсімдік өнімінің құрамындағы ақуыз мөлшері 2-5 пайызға дейін өседі.

Топыраққа әк қолданудың ауыл шаруашылығында маңызы үлкен. Әктің қажеттілігін топырақтың сыртқы белгілеріне қарап анықтауға болады. Қышқылдығы жоғары топырақтың 10 сантиметрге дейіңгі қабатында ашық күлгін немесе ақ түсті дақтар кездеседі. Көпшілік дақылдар нашар өседі.

Топырақты әктеудің қажеттілігін білу үшін оны агрохимиялық тұрғыдан талдау керек. Сол уақытта ғана топырақтың алмасу қышқылдығы мен негізбен қанығу дәрежесін анықтау мүмкін болады.

Топырақтың әкті қажет етуі алмасу қышқылдығының (pH) мөлшеріне байланысты болады. Егер:

•pH=4,5 немесе одан төмен болса - әкті қажет ету дәрежесі жоғары болады;

•pH=4,6-5,0 - әкті қажет ету дәрежесі орташа болады;

•pH=5,1-5,5 - әкті қажет ету дәрежесі әлсіз болады;

•pH=5,5 жоғары болса, топырақ әктеуді қажет етпейді. Топырақтың әктеуді қажет етуін оның негізбен қанығу

дәрежесі бойынша анықтауға да болады. Топырақтың негізбен қанығу дәрежесіне байланысты әктеуді қажет етуіне қарай былай топтастырады:

•егер топырақтың негізбен қанығу дәрежесі 50 пайыздан аз болса, топырақтың әктеуді қажет етуі жоғары;

•егер топырақтың негізбен қанығу дәрежесі 51-70 пайыз аралығында болса, топырақтың әктеуді қажет етуі орташа;

•егер топырақтың негізбен қанығу дәрежесі 70 пайыздан жоғары болса, топырақ әктеуді қажет етпейді.

Жалпы топырақтың түйіршік құрамына, оның гидролитикалық қышқылдығы мен сіңірілген негіздердің мөлшеріне, жылжымалы алюминий шамасына және ауыспалы егіс түрін ескере отырып, әктеуді қажет ету туралы нақты ұсыныс беруге болады.

123

CaCO3-тің мөлшері ауыспалы егістегі негізгі дақылдардың қышқыл реакцияға сезімталдығына, қарашірінді шамасына, жыртылатын қабат тереңдігіне, топырақ қышқылдығына, топырақ түйіршігінің құрамына және мелиоранттың сапасына байланысты болады. CaCO3-тің мөлшерін гидролитикалық қышқылдыққа қарай мына формуламен есептейді:

Егер CaCO3 орнына MgCO3, CaO немесе Ca(OН)2 қосылыстары болатын әкті пайдаланатын болсақ, әк мөлшерін тиісінше 0,84; 0,56 немесе 0,74 коэффиценттеріне көбейту керек. Бір гектарға арналған әктің физикалық массасын мына формуламен есептейі:

Н - СаCO3 -тің толық мөлшері, т/га;

В - мелиорант құрамындағы ылғал мөлшері, % ; К - мелиорант құрамындағы көлемі 1 миллиметрден жо-

ғары түйіршік мөлшері, %;

n - бейтараптау қабілеті, %.

Топырақты әктеу үшін пайдаланылатын мелиоранттар қатты, жұмсақ және өндіріс қалдықтары болып бөлінеді.

Негізгі әк материалдарына мыналар жатады:

•известняктар (55-56 % СаО және 0,9 % MgO);

•доломиттелген известняктар (42-55%) СаО және 0,9-9%

MgO);

•доломиттер (30-32 % СаО және 18-20% MgO);

•әкті туф (90-98 % СаСО3);

•мергель (25-75 % CaCO3).

Сонымен бірге қант зауыттарының қалдығы болып саналатын дефекациялық балшық, сланц күлі де әк тыңайтқышы ретінде кеңінен қолданылады.

124

4.2. Топырақтарды гипстеу

Құрамында сіңірілген натрий катионының мол болуы сор, сортаң топырақтардың физикалық қасиеттеріне теріс әсер етеді. Олардың құрамындағы органикалық, минералдық коллоидтар сумен төмен жылжиды. Осының нәтижесінде топырақтың беткі қабатында өсімдікке қажетті негізгі қоректік заттардың мөлшері азаяды.

Сор, сортаң топырақтардың беткі қабатына су тиген уақытта жібіп, ісініп балшыққа айналады, ал кепкен кезде құрылымы ірі кесекті түйіртпекті болып қатып қалады. Мүндай топырақтардың ауа, су өткізгіштігі өте төмен, әрі құнарсыз болып саналады. Сондықтан дақылдардан жақсы өнім жинау мүмкін емес.

Аталған топырақтардың қасиеттерін жақсарту үшін, оларды химиялық жолмен мелиорациялайды. Ол үшін құрамында СаSO4 2Н2О қосылысы болатын мелиораттарды пайдаланып, топырақтың сіңіру комплексінің құрамындағы натрий катионы кальциймен алмастырылады.

Топырақты гипстеуде мынандай химиялық реакция жүреді:

Na2СО3 + CaSO4 = CaCO3 + Na2SO4

(Т.С.К) 2Na + CaSO4 = (Т.С.К) Ca + Na2SO4

Na2SO4 бейтарап тұз болғандықтан өсімдікке онша көп зиянын тигізбейді, бірақ натрий катионының мөлшері көп болса, топырақты суару арқылы кемітуге болады. Оның үстіне ертіндінің сілтілік реакциясы жойылады да, топырақтың физикалық қасиеттері жақсарады. Мұның өзі өсімдіктер мен микроорганизмдердің өсіп дамуына қолайлы жағдай жасайды.

Топырақты гипстеуге арналған гипс (CaSO4 2H2O) мөлшерін (т/га) мына формуламен есептейді:

CaSO4 2H2O = 0,086 (Na - 0,1Т) Нп d

мұнда,

а-100г топырақ құрамындағы натрий мөлшері, мгэкв;

Т-100г топырақтың сіңіру сыйымдылығы, мгэкв;

НП - жыртылатын қабат тереңдігі,см;

d - гипс еңгізілетін топырақтың көлемдік массасы, г/см3 .

125

Сортаң топырақты гипстегенде, оның құрамындағы барлық натрий иондарын алмастырудың қажеті жоқ. И.Н. АнтиповҚаратаев зерттеуі көрсеткендей, топырақтың натрийды сіңіру сыйымдылығындағы 10 пайызға дейіңгі мөлшерде (0,1) болса қасиеттеріне айтарлықтай теріс әсерін тигізбейді.

Егер топырақтағы сіңірілген натрий мөлшері белгісіз болса, орташа, терең орналасқан сортаң күңгірт қара қоңыр, қара қоңыр топырақтарға 1-3 т, хлоридті-сульфатты топыраққа 5-8 т, қара топырақты аймақтың орташа, терең орналасқан топырақтарына 3-4, содасы бар топыраққа 5-10, кесекті-содалы топыраққа 8-10, аз сілтілі болатын топыраққа 3-4 т гипс беріледі. Суармалы жерлерді гипстеу осы мөлшерлерді 25-30 пайызға азайтады. Гипстің жоғары мөлшерін 2-3 жылда бір рет қолданғанда тиімділігі жоғары болады.

Қазіргі кезде сортаң топырақтардың қасиеттерін агротехникалық жолмен жақсарту кеңінен пайдалануда. Ол үшін топырақтың 30-45 см тереңдікте орналасқан, гипске бай қабатын үстіне аударады. Оны топырақтың өзін-өзі гипстеу тәсілі деп атайды. Алайда мұндай тәсілдер топырақ құнарлығы мен өсімдіктің қоректенуін бүтіндей жақсартады деп ойлауға болмайды. Сортаң топырақтың қасиеттерін жақсарту үшін, гранулометриялық, химиялық және биологиялық шараларды кешенді түрде жүзеге асыру керек. Сонда ғана оның зиянды жақтарының әсері төмендейді.

126

5-тарау. ТЫҢАЙТҚЫШТАРДЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ‚ ҚАСИЕТТЕРI ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ТИІМДІЛІГІН АРТТЫРУ ЖОЛДАРЫ

5.1 Минералдық тыңайтқыштар

Минералдық тыңайтқыштардың қолдану нәтижелігін арттыру, олардың дұрыс сақталуын ұйымдастыру, тасымалдауындағы ысырапты азайту үшін тыңайтқыштардың негізгі химиялық, физикалық, механикалық қасиеттерін білу керек. Бұл қасиеттерге тыңайтқыштардың суда ерігіштігі, гигроскопиялығы, шекті су сыйымдылығы, басылуы, шашылғыштығы, гранулометриялық құрам және гранулардың беріктігі жатады. Оларды сақтауда, олардың бұлінуін алдын алу үшін үйінді тығыздығын, жаратылыс еңіс бұрышын, кабаттану қабілетін (аралас тыңайтқыштар үшін), жабысқақтығын ескеру қажет. Минералдық тыңайтқыштарды сақталуын ұйымдастыруда от және жарылыс қауіпсіздік сипаттамаларын, сондай-ақ химиялық қасиеттерін – еркін қышқылдығын, аммиакты бөліп шығару, бекітілу қабілетін білу қерек.

Ылғалдылық. Тыңайтқыштардың ылғалдылығы бекітілген техникалық шарттардағы шамалардан аспау керек. Мысалы, аммонийлі азот тыңайтқыштарының ылғалдығы 0,2-0,6%, аммонийлінитратты және амидті тыңайтқыштардың ылғалдығы 0,2-0,3% және нитратты тыңайтқыштардың ылғалдығы 1,0-2,0%-дан жоғары болмау керек. Кальций селитрасының ылғалдығы 14%-дан аспау керек. Суда еритін фосфорлы тыңайтқыштардың ең жоғарғы ылғалдығы 3- 5%, ал суда ерімейтін фосфорлы тыңайтқыштардың ылғалдығы 1,5- 2%-дан 8%-ға дейнгі шекте болу керек. Калийлі тыңайтқыштардың ылғалдығы 1-4%-дан 5-6% шегінде болуы керек.

Гигроскопиялық. Бұл қасиет 10-баллдық жүйемен бағаланады. Жоғары гигроскопиялы тыңайтқыштар басылып қалады, гранулалары беріктігін жоғалтады, олардың сусымалылығы және шашылғыштығы нашарлайды. Күшті гигроскопиялы тыңайтқыштар 7-10 баллмен бағаланады. Мысалы, кальций селитрасы 9,5 баллмен, түйіртпектелген аммимак селитрасы 9,3 баллмен бағаланады, ал мочевина - 3,6 баллмен, түйіртпектелген қос суперфосфат - 4,7 баллмен, ұнтақ жай суперфосфат 5,9 баллмен, калий хлориді 3,2-4,4 баллмен, калий сульфаты 0,2-0,0 баллмен бағаланады.

127

Су сыйымдылығы. Шекті су сыйымдылығы тыңайтқыштың ең жоғарғы ылғалдылығына сәйкес болады.

Басылуы. Бұл көрсеткіш ылғалдылыққа, гигроскопиялыққа, гранулометриялық құрамға, сақтау жағдайларына тәуелді. Басылып қалуы 7 баллдық шкала бойынша бағаланады. Тыңайтқыштардың басылу дәрежелері: карбамид (фракция 0,2-1,0 мм)-7; ұнтақ жай суперфосфат-7; түйіртпектекті аммонийленген суперфосфат, майда кристаллды калий хлориді, сильвинит-6; калий сульфаты, калимагнезия және калий хлориді –электролит – 1.

Шашылғыштығы. Гранулометриялық құрамымен, сусымалылығымен, гранулалар беріктігімен себептеледі. Бұл қасиет 12–балл- дық жүйемен бағаланады.

Гранулометриялық құрам. Бөлшектер мөлшерлері механикалық талдау арқылы анықталады. Тыңайтқыштардың басылуы және шашалғыштығы әсер етеді.

Гранулалардың беріктігі. Тыңайтқыштардың ылғалдығына, бөлшектерінің мөлшерлеріне, түріне қаптау тығыздығына тәуелді. Химиялық құрамы бойынша барлық тыңайтқыштар минералдық және органикалық түрлеріне бөліктенеді. Пайда болу және алу орнына байланысты тыңайтқыштар өнеркәсіптік (азотты, фосфорлы, калийлі, күрделі және микротыңайтқыштар) және жергілікті (көң, торф, күл және т.б.) деп айырылады (3-сурет).

Қоректену заттарына, олардың санына байланысты минералды тыңайтқыштар екі топқа бөлінеді:

•қарапайым - азотты, фосфорлы, калийлі, борлы, молибденді және т.б.;

•кешенді - екі немесе бірнеше негізгі қоректену заттардан тұрады.

128

5.1.1. АЗОТ ТЫҢАЙТҚЫШТАРЫ

“Батыс Еуропадағы егіншіліктің бүкіл тарихы, егінің орташа шығымдылығымен анықталады да, ал ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің азотпен қамтамасыз етілу дәрежесіне байланысты”-деген болатын академик Д.Н.Прянишников.

Азот жер бетіндегі ең көп таралған элемент. Ол табиғатта бос күйінде және түрлі қосылыстар түрінде кездеседі. Ауа құрамының 78 % осы газ болса, жер қыртысында азот қосылыстары 0,04% құрайды.

Қоректік элемент ретінде өсімдік тіршілігінде азот маңызды рөл атқарады. Ол барлық ақуыз құрамына енеді де, өсімдік клеткасы протоплазмасының басты бөлігі болып саналады. Ақуызда азоттың мөлшері оның жалпы массасының салмағының 16-18 пайызыне тең болады. Азот фотосинтез құбылысына қатысатын хлорофилл мен протоплазманың клетка ядросының аса маңызды бөлігі - нуклеин қышқылдарының құрамында кездеседі. Сонымен қатар азот фосфатидтерде, алкалоидтерде, кейбір витаминдер мен ферменттерде және өсімдік клеткасындағы басқа көптеген органикалық заттарда болады.

Өсімдік үшін азот көзі болып есептелінетін, топырақтағы қосылыстарды мынадай топтарға бөледі:

1)азот қышқылының тұздары,

2)аммоний тұздары,

3)азотты қышқыл тұздары,

4)азоттың кейбір органикалық, қосылыстары (мочевина, амин қышқылдары).

Түйнек бактерияларының қатысуымен бұршақ тұқымдас өсімдіктер атмосферадағы бос азотты пайдаланады. Өсімдік нитратты азотты органикалық заттарды синтездеу үшін пайдалана алмайды. Ол әуелі аммиак түріне айналады.

Өсімдік қабылдаған нитратты азот аммиакқа дейін мына схема бойынша тотықсызданады:

130