7. Қазақстан топырақтарын зерттеу тарихына қысқаша шолу

Қазақстанның географиялық жағдайы туралы мағлұматтар көне дәуірден жинақтала басталған. Кейіннен еліміздің табиғи қоры туралы қытайдың және арабтардың жиһанкездерімен елшілері сипаттап жазған. Біздің дәуірге шейінгі II ғасырда қытай елшісі Чан-Цун: «Жетісу өңірінің тегіс жерінде шөптесін өсімдіктер бар, ал тау ішінде ағашы көп, орнықты халқы егіншілікпен айналысады»,- деп жазған. X ғасырда араб ғалымдары Ибн-Русге еліміздің ауа райы, мәдени өсімдіктері және топырағы туралы жазба мағлұматтар қалдырған. Олар Сырдария бойының топырағын, Жайық пен Эмба өзендері және Ертіс өңірі аралығында орналасқан қимақтардың жайлауларымен, қыстаулары бар даланы сипаттаған. XVIII­-XIX ғасырлар аралығында Қазақстанның табиғатымен топырақ жамылғысын атақты ғалымдар И. И.Лепихин (1795), С.Г.Гмелин (1806), Э.А.Эверсман (1840), Ш.Ш.Уалиханов (1855ж), П.П.Семенов–Тяньшанский (1856,1857), Ф.Рупрехт (1866), Г.И.Танфильев (1902) өз еңбектерінде сипаттап жазды. Ш.Ш. Уалиханов (1855) ќолжазбаларында Балхаш көлі маңындағы сор топырақтарды, Семей өңірінің кебір топырақты құрғақ даласын сипаттап өткен. Тянь-Шань тауы бөктерінде қазақ дихандарының өзендерден арықтар арқылы егіс танаптарына су көтеріп тары, бидай себетіндерін сөз еткен.

1903 жылы жарық көрген «Ресей. Отанымыздың толық географиялық сипаттамасы» атты көп томдық еңбектің 18 томында Қазақстанның географиялық жағдайы, соның ішінде топырақ жамылғысы туралы мағлұмат жарияланды.

XX ғасырда Қазақстанның табиғи байлығына орыс мемлекеті мүдделеніп, олар елімізде зерттеу жұмыстарын қарқынды жүргізе бастады. Ресейдің Азия бөлігінің өсімдіктерін және топырақтарын зерттеуді 1907-1916 жылдары К.Д.Глинка ұйымдастырып, басқарды. Осы жылдары Қазақстан топырағын зерттеуге С.С.Неуструев, А.И.Безсонов, Р.И.Аболин, Л.И.Прасолов, И.В.Ларин және т.б қатысты. Жүргізілген жұмыстардың нәтижесі негізінде К.Д.Глинканың (1909, 1923, 1926), Л.И.Прасоловтың (1926), А.И.Безсоновтың (1910) бірнеше кітаптары басылып шығып, оларда еліміздің топырақтары туралы мәнді мағлұматтар жарияланды.

1926-1930 жылдары Қазақстан топырағын зерттеуге белгілі орыс ғалымдары И.П.Герасимов, Е.Н.Иванова, Е.В.Лобова, Т.Ф.Якубова қатысты. Осы жылдары Қазақстанның Халық комиссариатының топырақ бюросы, су басқармасы, Мемлекеттік жер тресі қызметкерлері еліміздің түрлі аймағында топырақтарды, өсімдік дүниесін және агроэкономикалық жағдайларды зерттеуді қарқынды жүргізді. Осы жұмыстарға Қазақстанның топырақтану ғылымының жас мамандары ¤.О.Оспанов, Я.Ф.Дубовик, А.В.Мухля, С.П.Матусевич, Д.М.Стороженко ж.б. қатысты.

Л.И.Прасоловтың басқаруымен 1935 жылы Қазақстан ғалымдары дайындаған Қазақ Республикасының топырақ картасы дайындалды. Осы жылы С.П.Матусевич ж.б. авторлар дайындаған «Қазақстанның топырақ жамылғысы» кітабы жарық көрді. Осы еңбекте бірінші рет еліміздің әр түрлі геоморфологиялық аймақтарының топырақ жамылғысы жүйелі түрде сипатталды.

1939 жылы Кеңестер Одағының Ғылым академиясының қазақ филиалы құрамында топырақ зерттеу бөлімі ашылып, оның негізінде 1945 жылы Қазақстан Ғылым академиясының топырақтану институты құрылды. Ол қазіргі кезде мемлекетіміздің мамандандырылған ірі ғылыми зерттеу институты. Осы институт ғалымдары отанымызда топырақтану ғылымының дамуына, еліміздің топырақтарын зерттеу барысына аса ауқымды үлес қосты. Институт ғалымдарының атқарған жұмыстарының бастылары: кіші және орташа масштабтағы еліміздің және әр облыстардың топырақ карталарын жасау; шаруашылықтар мен мемлекеттік жер қорларының ірі масштабты карталарын жасау, топырақ мелиорациясы, топырақ эрозиясы жµніндегі стационарлы және әр аймақта өткізілген ғылыми зерттеу жұмыстарын жүргізу; Қазақстан топырақтарын кешенді т‰рде сипаттайтын 14 томдық «Қазақстан

Ө.О. Оспанов (1906-1993ж.ж.)

топырақтары» атты жинақты баспадан шығару; еліміздің топырағын жіктеу және оларды диагностикалау мәселелерін зерттеп, оны іс жүзіне асыру. Осы топырақтану институтын 1945-1968 жылдары аралығында белгілі топырақтанушы ғалым Өмірбек Оспан ұлы Оспанов басқарды. Ө.О.Оспанов (1906-1993ж.ж.) Қазақстанда топырақтану ғылымының негізін қалаушы ұлтымыздың алғашқы топырақтанушы маманы. Ол 1932 жылы Мәскеудегі К.А.Тимирязов атындағы ауыл шаруашылығы академиясын топырақтану және агрохимия мамандығы бойынша бітіріп, КСРО Ғылым академиясының В.В. Докучаев атындағы топырақтану институтының аспирантурасында білімін жалғастырып, 1936 жылы геология-минералогия ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алған. Қазақ Ғылым академиясының президенті Қ.И.Сатпаевтың орынбасары ретінде қызмет атқара жүріп ол

еліміздің топырақтану ғылыми зерттеу институтының ашылуына, Қазақстан топырақтарын тың игеру жылдары ұтымды зерттеуге, топырақтанушы ғалымдарымыздың ғылыми жұмыстарының әлемдік деңгейге сай жүргізуіне аса зор үлес қосқан ғалым. Тың игеру жылдары (1954-1958ж.ж.) топырақ зерттеу жұмыстары қарқынды жүргізілді. Қысқа мерзімде 100 млн. топырағы зерттелініп, ірі масштабтағы топырақ карталары және топырақты ауыл шаруашылығында гектардың пайдаланғанда қажетті картограммалар дайындалды. Жарамды 22,6 млн. гектар жер таңдалынып алынып, игеруге ұсынылды (¤.О.Оспанов, К.Ш.Фаизов, И.В.Матыщук, П.И. Тимошин, Ш.А.Шолақов, А.М.Дурасов, Н.П.Панов).

Қазақстанда топырақтардың эрозияға ұшырауы жағдайының ұлғая түсуіне байланысты еліміздің ғалымдары топырақ эрозиясы байқалатын аймақтар картасын дайындады, эрозияға және дефляцияға қарсы қолданылатын шараларды қалыптастырып жүзеге асырды (Р. Джанпейсов, М. Бельгибаев, А.И. Бараев, Г.Г. Берестовский ж.б.).

Топырақты көптеген жылдар бойы ауыл шаруашылығында пайдаланғанда оның бойындағы өзгерістер зерттелініп, топырақты құнарсызданудан сақтау жолдары анықталды. В.В.Редков, Т. Д. Джалангозов, Ш.А.Шолақов, Б.Н.Вишневская, Р.Е. Елешев, С.З.Елубаев).

Еліміздің суармалы аймақтарында қолданылатын топырақтардың ерекшеліктері зерттелініп, оларды дұрыс қолдану жолдары айқындалды (Ж.У.Аханов., В.А.Корниенко., М.А.Орлова., Л.И.Пачикина., Т.Т.Тазабеков). Қазақстанда таралған сор, сортаң және кебір топырақтардың қасиеттері, түзілуі зерттеліп, оларды дұрыс игеру шаралары анықталды (М.В. Боровской, В.Н. Михайличенко, И.Я. Половицкий, В.М. Кирюшин.).

Кейінгі жылдары елімізде топырақтану ғылымы одан әрі алға басып, дамып келеді. Ғалымдарымыз топырақ құнарлылығын өндіруді, құнарлылықтың оңтайлы көрсеткіштерін анықтауды, топырақ микроорганизмдерінің физиологиялық, биохимиялық қызметін, топырақ қарашірігінің өзгерістерін зерттеуді жүргізу бағытында ауқымды жұмыстарды жалғастыруда. Әсіресе топырақ экологиясы жөніндегі мәселелерге көп көңіл аударылып, топырақтың улы заттармен ластануы, адамзат әсерінен бұзылып, бүлінуі байқалатын өндірістік аймақтар анықталып, топырақтыњ экологиялық қызметтері және оның агроэкологиялық мүмкіншілігін зерттеу бағыттарындағы жұмыстар жалғасуда.

Бақылау сұрақтары

1. Топырақ деген не?

2. Топырақты неге ерекше табиғи дене деп қараймыз?

3. Топырақтың табиғаттағы басты қызметтері қандай?

4. Топырақтың негізгі экологиялық қызметтерін атап көрсетіңіз.

5. Топырақтану ғылымының басты салаларын атап өтіңіз.

6. Қазақстанның топырақтарын зерттеу тарихына қысқаша сипаттама беріңіз.

2. Топырақ құралу үрдісінің жалпы жобасы

Топырақ түзілу процесінің теориялық негізін қалаушы орыс және шет ел ғалымдары В.В. Докучаев, П.А. Костычев, Н .М. Сибирцев, В. Р. Вильямс, К.Д, Глинка, Г. Йенни, Ф.Дюшофур болды. Кейінгі жылдары осы бағытта топырақтану ғылымына үлкен үлес қосқан ғалымдар И.П. Герасимов., В.А. Ковда., Б.Б. Полынов., И.В. Тюрин., А.А. Роде т.б. Табиғатта топырақтың құралуы-өте ұзаққа созылатын құбылыс. Ол биологиялық, физикалық, химиялық процестердің қатысуымен жүреді. А.А.Роденің анықтамасы бойынша топыраќ түзілуі процесі дегеніміз оныњ қабатында өтіп жататын заттармен энергияның өзгеру және жылжу құбылыстарының жиынтығы.

Топырақ тау жыныстарының ұзақ геологиялық мерзім ішінде физикалық, химиялық жолдармен үгілген, мүжілген және табиғи күштер арқылы жылжып шµккен тау жыныстарына тірі ағзалардың қоныстанып, олардың биологиялық мүжілуі байқалған уақыттан бастап дами бастайды. Осы топырақ құралудың бастапқы кезењінде оның құралуына бактериялар, балдырлар одан кейін қоныстанған сањырауқұлақтар және төменгі сатыда дамыған өсімдіктер әсер етеді. Тау жынысы құрамына осы ағзалардың қалдықтары түсіп, оның құрамында органикалық заттар пайда болған. Осылай дайындалған ортада жоғары дәрежедегі дамыѓан өсімдіктер қоныстанып, олардың жақсы дамыған тамыр жүйесінің және көп мөлшері органикалық қалдықтарының әсерінен топырақ құралу процесі үдей түскен. Осы кезеңде топырақ қабатында жәндіктер мен жануарлардыњда әрекеті молайған. ¤сімдіктер мен ағзалардың әрекетінің әсерінен топырақта органикалық заттар қоры және қарашірінді жиналған. Олардың құрамында қоректік заттар қоры шоғырланған. Осыған байланысты топырақтың физикалық және басқада қасиеттері жақсара түскен. Сөйтіп, құнарсыз тау жынысынан бірте-бірте топырақ пайда болады.

Топырақтың құралу және даму құбылыстары жер шарында өтіп жататын әр түрлі күрделі заттар және энергия айналымдарына араласып, қатынасады. Ол айналымдардың бастылары геологиялық, биологиялық және биогеохимиялық.

Геологиялық зат айнылымы үлкен кеңістікте байқалатын және ұзақ уақытќа созылатын ауқымды құбылыс. Топырақтану ғылымы тұрғысынан алғанда академик В.А.Ковда геологиялық зат айналымына келесідей анықтама береді: «геологиялық зат айналымы дегеніміз, жер қыртысының, магмалық және шөгінді тау жыныстарымен минералдардың, жер қыртысының қабаттарға бөлініп, үгілу қабатының, жер бедерінің пайда болу құбылыстарының және үгіліп-мүжілудіњ, с±йық, қатты және химиялық заттары ағымының құралуы, жер үсті, жер асты суларымен, желмен олардыњ шоғырланып шөгу құбылыстарының жиынтығы».

Үлкен геологиялық зат айналымының жалпы сұлбасы 21-суретте келтірілген. Геологиялық зат айналымы арқылы тау жыныстары үгіліп, шөгіп топырақ түзілуіне қолайлы жағдай туады.

Биологиялық зат айналымы дегеніміз қоршаған орта және өсімдіктер мен жан-жануарлар арасындағы қайталанып отыратын заттар және энергия алмасуы. Биологиялық зат айналымның өзіне тән өзгешіліктері бар және ол топырақ түзілуге үлкен ықпал жасайды. Биологиялық зат айналымы кезінде тірі ағзалар алғашқыда тау жынысынан, кейіннен топырақтан қоректік заттарды іріктеп сіңіреді.

21-сурет. Үлкен геологиялық зат айналымның жалпы сұлбасы (23)

Одан соң ол заттар биологиялық өнім құрамына енеді. Ағзалардың қалдықтары жер бетіне түсіп және топырақ ішінде ыдырағанда қоректік заттар оған қайтадан оралады (22-сурет).

Осы айналымның нәтижесінде топырақтың жоғарғы қабатында биофильды элементтер шоғырланады.

Биогеохимиялыќ зат айналымы өзара келісімді жүйе ретінде кеңістікте және белгілі бір уақыт аралығында топырақтың тірі немесе өлі бөлігінде сатылап жүретін заттардың өзгерістерімен жылжу құбылыстары. Бұл зат айналымның өзгешілігі оның жер бетіне келіп түсетін күн н±ры радиациясының жыл мезгілі ішінде өзгеруіне, өсімдік дүниесінің өсіп дамуының кезењдеріне сәйкес құбылуы яғни кезењденіп жүруі. Биогеохимиялық зат айналымның сұлбасы және оның ішінде биологиялық зат айналымның орны 23- суретте келтірілген.

Табиғатта топырақтың құралуы күрделі жағдайда жүреді. Сондықтан топырақтың құралуын, оның даму кезењдерін шартты нұсқа (модель) түрінде қарап пайымдауға ғана болады.

Топырақтың құралу процесінде келесідей басты буындар бар деп есептелінеді:

•тау жыныстарының минералдарының, кейіннен топырақ минералдарының өзгерістерге ұшырауы;

• топырақта органикалық заттардың шоғырлануы және олардың өзгерістерге ұшырауы;

• топырақтағы минералды және органикалық заттардың әрекеттесіп күрделі органикалық- минералды қосылыстар түзуі;

• топырақтың үстіңгі қабатында біршама қоректік заттар мөлшерінің шоғырланып жиналуы;

22 – сурет. Биологиялық зат айналымның сұлбасы (21)

• топырақ құралуы кезінде пайда болған заттардың ылғалдың әсерімен оның тік бойында және үстіңгі бетінде жылжуы.

Аталып өткен топырақ құралу процесінің негізгі буындарының жүру қарқыны топырақтың пайда болуы, дамуы кезінде әр түрлі болып келеді. Сондықтан топырақтың пайда болуын үш кезеңге бөлуге болады.

Бірінші – топырақ құралуының алғашқы кезеңі.

Екінші – топырақтың даму кезеңі.

Үшінші – топырақтың кемелденіп жетілген кезеңі.

Топырақ құралуының алғашқы кезењі тау жыныстарына тірі ағзалардың қоныстануынан басталып, топырақ түзілуіне себепкер факторлардың қатысуымен жүреді. Осы алғашқы кезеңнің өзінде заттардың биологиялық айналымы қалыптасады. Бірақ бұл айналымның көлемі шамалы болады. Өйткені тау жыныстарына ең бірінші қарапайым өсімдіктер (саңырауқұлақтар, қыналар, балдырлар), микроағзалар қоныстанады. Осы кезеңде физикалық, физикалық-химиялық, химиялық процестер (заттардың еруі, шөгуі, булану, конденсациялануы, сіңуі т.б) жүреді. Осы құбылыстардың әсерінен заттардың өзгеруімен қозғалып жылжуы байқалады. Биогеохимиялық зат айналымы әлі қалыптаспаған болады. Топырақ құралуының алғашқы кезеңі барысында оның қатты бөлігінің көптеген белгілері болмайды. Топырақ әлі қалыптаспаған, тек оның құралуына дайындықтар жүріп жатқан кезең болып есептелінеді.

Топырақтың даму кезеңінің басталуы жер бетіндегі экожүйелердің биологиялық өнімінің ұлғаю кезеңінен басталады деп есептеуге болады.

биологиялық зат айналымы

23 – сурет. Биогеохимиялық зат айналымы және ондағы биологиялық зат айналымның орны (21)

Осы кезеңде жоғары сатыдағы өсімдіктердің әрекетінің көлемі жоғарылап, биологиялық зат айналымның мөлшері ұлғаяды. Биологиялық зат айналымның әсерінен топырақта жаңа қосылыстар пайда болады және олар ағзалардың келесі тобына тиімділігі жақсы болып, келесі биологиялық айналымның көлемінің тағыда ұлғая түсуіне мүмкіндік туғызады. Осы кезеңде топырақта қоректік заттардың жинақталған қоры түзіледі. Биогеохимиялық зат айналымы қалыптасады. Физикалық қасиеттері µзгеріп, топыраққа тән қасиеттер пайда болып, оның заттыќ құрамы айқындалады. Сонымен қатар осы кезеңде топырақтардың әр типіне тән қасиеттер де пайда болады. Сөйтіп бұл сатыда топырақ өзіне тән ерекшеліктерінің барлығын өз бойына қалыптастырып, топырақ түзілді деп атай аламыз.

Топырақтың даму сатысы күрделі құбылыс және ол ұзақ уақыт аралығында байқалып, одан әрі қарай жалғаса береді. Топырақтың даму сатысы тіршілік көзі құрығанда ғана тоқталады деп есептеуге болады.

Топырақтың кемелденіп жетілген кезењіне көшуіне келесідей себептер бар. Топырақтың дамуы барысында бір мезгілдерде табиғаттың, қоршаған ортаның жағдайлары ұзақ жылдар бойы бір қалыпты болуы ықтимал. Сол себепті топырақтың қоршаған ортамен байланысы оның қасиеттері өзгермей, ондағы құбылыстар тұрақтылығымен сипатталады. Табиғи жағдайдағы биогеоценоздағы биологиялық зат айналымның кезекті сатысы, оның алдындағы зат айналымдарына сєйкес жєне оѓан ќатысатын ќосылыстар алдыњѓы зат айналымдарына қатысқан болып келеді. Сонымен бірге тау жыныстарының минералдарынан зат айналымына қосылатын элементтер өте шамалы болады. Көрсетілген себептердің салдарынан топырақтың құрамы, негізгі қасиеттері көп уақыт бойы тұрақты болып қалыптасады. Сондықтан топырақты кемелденіп жетілген кезеңіне жетті деп санаймыз.

Топырақтың кемелденіп жетілген кезеңінде топырақ бойында түрлі құбылыстар өзара үйлесімді кењістікте және белгілі бір уақыт аралығында µтіп, заттардың биогеохимиялық айналымын құрайды. Оның әсерінен топырақтардың қасиеттерінің ұдайы толысып отыруы байқалады. Сөйтіп топырақтың қасиеттерінің бір қалыпты, оның экожүйеде қалыптасуының тұрақты болуын қамтамасыз етеді.

Топырақты агроэкологиялық жүйеде пайдаланғанда ондағы үйлесімді қатынастар бұзылып, оның қасиеттері өзгереді. Топырақты оның қасиеттеріне, пайда болу заңдылықтарына, аймақтың топырақ құралу жағдайларына сүйене отырып, оны жақсарту шараларын қолданатын мәдени агроэкологиялық жүйелерді жүзеге асырған жағдайда топырақтың құнарлылығы ұдайы жоғарылай түседі.