ЖҰмыс бағдарламасы семей 2013 глоссарий аллювий өзен тасығанда шығып қалған құмдар, қиыршық тастар және т б

Е. Шлихтинг (1995) деректері бойынша, 1 кг қарашірінді қышқылдарының құрамында 65000-85000 мг мыс бекітілуі мүмкін.

М. Д. Степановтың (1976) деректері бойынша, қарашірінді заттармен байлануы қабілеттілігі бойынша ауыр металдарды келесі тізбектемемен жіктеуге болады: Zn> Cu> Mn >Mo. Гумин қышқылдарымен салыстырғанда фульвоқышқылдарының құрамында сіңірілген ауыр металдардың мөлшері жоғары болып келеді. Қара топырақтан бөлініп алынған 1 кг фульвоқышқылының құрамында 18 мг – молибден (Мо), 175 мг – мыс (Сu), 233 мг – мырыш (Zn), 1047 мг – марганец (Mn) табылған.
9 кесте.

Ауыр металдарға қатынасты топырақ буферлігінің шкаласы (В. Б. Ильин, 1995)

Қарашірінді қышқылдары ауыр металдарды бойына жоғары мөлшерде сіңіріп, топырақ қабатында жинақтайтын қойма рөлін атқарады.

Ауыр металдарды сіңіріп, байлап тастайтын заттарға: силикаттар, алюмсиликаттар, тотықтар, гидрототықтар, минералды тұздар, саз минералдары (каолинит, смектит, иллит, хлорит, вермикулит), карбонаттар, сульфид, сульфат, хлоридтер, т.б. химикалық қосылыстарды жатқызуға болады.

Топырақтың радиоактивтігі топыраққа табиғи немесе антропогендік жолмен келген радиоактивті элементтерден пайда болады. Ол уақыттың бір мөлшерінде бөлінетін ядро сандарымен белгіленеді. СИ жүйесінде радиоактивтік өлшем беккерельмен өлшенеді (1Вк=1с/ бөлшек) немесе белсенділіктің тағы бір өлшемі – кюри (1 Ки=3,7.10'° Бк).

Топырақтың радиоактивтігі негізінен табиғи радиоактивті элементтермен байланысты (ТРЭ). Бұл радиоактивтіктің түрі әрқашанда азды-көпті мөлшерде барлық топырақтарда кездеседі. Олар: біріншісі – топыраққа аналық жыныстармен немесе геохимиялық ағынмен келетін, екінші космогендік (топыраққа атмосферадан келген), яғни ғарыштың сәулелерімен тұрақты элементтер ядроларының қарым-қатынасынан пайда болатын топ болып екі топқа бөлінеді.

1. ТРЭ концентрациясының әлемдік орта мөлшері 1000 Бк/кг (25.10~⁹ Ки/кг) белсенділікті құрады, бірақ концентрациясының өзі өте үлкен аралықта өзгеріп тұрады (100 еседен кем болмайды), ал ТРЭ-нің топырақ түзуші жыныстардың ішіндегі мөлшеріне байланысты.

2. Топырақтың табиғи радиоактивтігі көбінесе, ауыр металдардың реттік нөмірі "Z"82 радиоизотоптарымен (радионуклеидтермен) байланысты. Бұлар: уранның (басы ²³⁸U жартылай бөліну мерзімі Т_1/2=4,5.10⁹ жыл) актинийдің (басі ²³⁵U, Т_1/2=7,1.1О⁸ жыл) және торийдің (басы ^{23 2}ТҺ, Т_1/2=1,4.10¹⁰жыл) сияқты үш туыстықты құрайды. Бұлардың әрқайсысына кезекпен көбінесе, альфа бөлшектер (гелийдің ядросы), кейбіреулері бета және гамма бөлшектерін шығаратын 17, 14, 12 радиоактивті изотоптар кіреді.

Бөлінген ең соңғы заттар – қорғасынның тұрақты изотоптары: ²⁰⁶Рв, ²⁰⁷Рв, ²⁰⁸Рв. Бұлардың арасындағы изотоптар аз уақыт қана болады және олардың пайда болуы аналық радиоизотоптарға байланысты.

Бүлінбеген тау жыныстарында әр туынды радиоактивтігінде тепе-теңдік жағдайы байқалады. Ол кезде барлық туынды мүшелерінің саны бірдей болады. Топырақта радиоактивтік тепе-теңдік сақталмайды, өйткені радиоактивтік туыстық құрайтын түрлі элементтердің миграциялық қасиеттері әртүрлі келеді. Мысалы, әрбір туыстық арасындағы шығатын газ түріндегі радон және оның көп бөлшегі атмосфераға ұшуы мүмкін.

Топырақ түзуші тау жыныстарындағы радиоизотоптардың мөлшерлері көрсетілген.

Тау жыныстары	Концентарция, БК/кг
	4К	232Th	238U
жер астынан атқылаған
қышқыл	1100	1000	70
орта	900	40	30
ультранегіздер	180	30	5
шөгінді
әктастар	110	9	35
карбонаттар		10	32
құмтастар	450	14	23
сланцтар	900	55	55

Антропогендік жағдайдан пайда болған радиоактивтік ядролы жарылыс, атом өндірістерінің қалдықтары, т.б. себептермен топыраққа радиоактивтік изотоптарды әкеледі. Атом жарылыстарынан пайда болған радиоактивтік заттар ауамен таралып жауын-шашынмен жерге түсіп, топырақты және табиғи суларды радиоактивтік заттармен ластайды. Антропогендік радиоактивтік изотоптар туралы айтқанда, Қазақстан жерінің басым бөлігінде олардың көп тарағанын ескерткеніміз жөн. Оның басты себебі қазақ жерінде уранның негізгі кендері табылып, Одақ кезіндегі атомдық сынақ жарылыстары да осында жүргізілгені белгілі. Биологиялық айналымға қосылып, жануарлар денесіне, олар арқылы адамның денесіне еніп, жайылып, радиоактивтік сәуле тигізеді.

Ең қауіптісі стронцийдің изотопы (⁹⁰Sr), цезийдің (¹³⁷Сs), өйткені олардың жартылай ыдырау уақыты өте ұзақ (Sг - 28 жыл, '³⁷Сs - 33 жыл) және олардың сәуле шығару күші үлкен болғандықтан, биологиялық айналымға белсенді қатысады.

Сондықтан бұл изотоптардың топыраққа сіңіру заңдылықтарын, олардың топырақта жылжу тәртібін жақсы білу керек.

Бұл изотоптардың екеуі де топырақтың қатты бөлігіне толық сіңіріледі, сол себептен 80-90% топырақтың жоғары қабатына жиналады.

Топырақтағы радиоактивтік элементтердің мөлшеріне әсер ететін жағдайдың бірі – топырақ түзілу процесінде аналық тау жынысының өзгеру деңгейі. Мысалы, элювиалды карбонатты жыныстардан түзілген топырақтарда ТРЭ мөлшері, топырақ түзуші басқа жыныстарға қарағанда, бірнеше есе көп болады. Себебі топырақ түзілу процесіндегі карбонаттардың үгілулері ТРЭ-нің көбеюіне әкеледі. Топырақ құрамы өзі түзілген жыныстардан айырмашылығы көп болса, топырақтағы және жыныстардағы радиоактивтік элементтердің мөлшерлері өте алшақ болады, мысалы, шымтезекті топырақтарды алсақ, ТРЭ-нің топырақ қабаттарында терендеген сайын өзгеруі топырақ түзілу процесінің ерекшеліктеріне байланысты. Карбонатты топырақтарда жоғарғы гумус қабатында ТРЭ мөлшері жоғары болып, төмендеген сайын азаяды. Күлгіндеу, сортандану, балшықтану процестері нәтижесінде ТРЭ эллювиалды қабаттарына немесе глей қабаттарына ауысады, оның мөлшері 1,5-3 есе артады. Орманды-дала, қара топырақ, қара қоңыр, жартылай-шөл, шөл топырақтардың қабаттарында ТРЭ-нің таралу тәртібі анық белгіленбейді. Жалпы табиғи радиоактивтік элементтердің топырақ қабаттарында балшықты бөлшектердің және бірлі жарым тотықтардың таралуымен байланысты.

Соңғы кезде топырақтағы радий мен уранның арасындағы, торий мен уранның арасындагы қатынасты топырақ түзілу процесінің көрсеткіштері ретінде пайдалану керек деген пікір айтылып жүр. Бұл қатынастарды гидроморфті және жартылай гидроморфті топырақтардағы процестерге пайдалануға болады. Басқа топырақтарда бұл көрсеткіштердің өзгеруі анық байқалмайды, ТРЭ топырақтардағы процестерге қатысып, органикалық молекулаларды полимерлеу құбылысына қатысып, топырақтың құрылымын жақсарта алады деген де ойлар бар. Ыдыраған радиоактивті сәулелердің реакциялық жоғары белсенділігіне байланысты, сондай құбылыстар өтуі мүмкін деп есептелді. Бірақ та мұндай әдіспен топырақтың құрылымын жақсартудың мүмкін еместігі, оған табиғи радиоактивті элементтердің сәулелерінің дозасы бос радикалдарды құруға жетпейтіндігі дәлелденді. Топырақтың табиғи радиоактивтік қасиетін тау жыныстардың және топырақтардың жасын анықтау үшін пайдаланады. Радиоактивті әдістердің ішінен уран-қорғасынды, калий-аргонды, рубидий-стронций, радиокөмір тегін пайдаланады. Топырақтың жасын анықтауда радиокөміртекті әдісті қолданады, себебі бұл әдістердің анықтайтын жасы ондаған млн жыл, қай топырақтың болса да жасынан артық.

Қазіргі кездегі топырақтардың жасы бірнеше жүз жылдан (күлгін) бірнеше мың жылдық (қаратопырақ). Яғни көміртегінің айналымы күлгін топырақтарда қаратопыраққа қарағанда тезірек болады.

Топырақтың орташа химиялық құрамы, % (А.П.Виноградов, 1962):

Ca -1,37           S – 0,085               Zn -0,005

Топырақтағы химиялық элементтердің мөлшеріне қарай бірінші орында O мен Si, екінші Al мен Fe, үшінші Ca мен Mg, солардан кейін Na, K т.б. элементтер орналасқан. Топырақтың химиялық құрамының өзін түзген тау жыныстарының химиялық құрамынан айырмашылығы бар. Мұнда органикалық элементтердің мөлшері көп: көміртегі 20 есе, азот 10 есе өседі. Сонымен қатар оттегі және сутегі мөлшерінің көп, ал алюминий, темір калий, кальций, магнийдің аз екені байқалады. Осы элементтер әртүрлі химиялық қосындылар түрінде топырақ құрамына еніп, топырақ типтерін анықтайды. өсімдіктер мен топырақ арасындағы қарым қатынасты белгілеуде бұлардың биологиялық маңызы өте зор. Көміртегі, сутегі, оттегі топырақтың органикалық заттарының құрамына кіреді, минералды түрде олардың карбонатты тұздары кездеседі.

Оттегі су гидроксидтер, алюмосиликаттар, бос қышқылдар және олардың тұздарының құрамында болады.

2)азот сіңіруші бактериялардың (бос немесе бұршақты өсімдіктер тамыр түйіндеріндегі) қатысуымен шоғырланады.

Топырақ қопсыған кеуекті дене болғандықтан, оның түйірлерінің арасында әр уақытта бос кеңістіктер орын алады. Топырақтың сіңіру қасиеттерін қалыптастыруда топырақ құрамындағы ең майда ұнтақталған, көлемі 0,0001 мм-ден төмен коллоидты бөлшектер шешуші рөл атқарады. Бұл бөлшектер топырақтың әртүрлі органикалық және минералдық қосылыстарынан тұрады. Топырақтың сіңіру қасиеті деп, оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарды, майда ұнтақталған минералдарды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалуын айтады. Топырақтың сіңіру құбылысы жалпы топырақтың дамуымен және топырақта өсетін өсімдіктерде күлді элементтердің (азот, т.б. қоректік заттардың) жиналуымен қатар жүреді. Әсіресе, өсімдіктердің қоректік элементтерінің жиналуы топырақтың сіңіру қасиетімен тығыз байланысты. Осы қасиеті арқылы топырақта өсімдіктерге керекті элементтер жиналады. Бұл салада орыстың ірі ғалымдары К. К. Гедройц, Д. И. Прянишников, А. И. Соколовский, И. Н. Антипов-Каратаев, В. А. Чернов, И. И. Горбунов т.б көп еңбек еткен. Әр түрлі топырақтардың сіңіру қасиеттері әр деңгейде болады. Ол көбінесе, топырақтағы өте жоғары бөлшектерге (дисперсті), түйірлерге, коллоидты бөлшектердің мөлшеріне байланысты. Топырақ неғұрлым қарашіріндіге бай және механикалық құрамы ауырлау балшықты болса, соғұрлым оның сіңіру қасиеті де мол, ал топырақта қара шірінді аз, құрамы жеңіл құм немесе құмдақ болса, оның сіңіру мүмкіндігі де шамалы келеді. Академик К. К. Гедройцтың тұжырымдамасында топырақтың сіңіру қасиеті деп оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарын, майда ұнтақталған минералды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалу мүмкіншілігін айтады. Сіңіру оның тәсілдеріне қарай, бірнеше түрге: механикалық, физикалық, физикалық-химиялық, химиялық және биологиялық сіңірулерге бөлінеді (К. К. Гедройц, 1933).

Топырақтың құралу және даму процестері онда өсімдіктердің азот және күл қоректік заттарының жиналуымен қабаттас жүреді. Ал топырақта өсімдіктердің қоректік заттарының жиналуы оның сіңіру қабілетімен тығыз байланыста болады.

Топырақтың сіңіру қабілеті деп оның өзінде ерітінді және судағы лайлы заттарды, газдарды ұстап қалуын айтады.

Сіңіру қабілеті – әр топырақта әртүрлі болады, ол көбінесе өте ұсақ бөлшектердің көп болуына байланысты келеді. Мұндай топырақтың сіңіру қабілетін күшейтетін ұсақ бөлшектерді каллоидты бөлшектер деп атайды. Коллоидты бөлшектердің мөлшері 0,001 милиметрден ұсақ болып келеді. Табиғатта колоидты бөлшектердің шығатын мына: 1) тау жыныстары бұзылуынан, 2) органикалық заттардың ыдырауынан болатын екі жолы бар. Осыған байланысты топырақ коллоид бөлігінің құрамына органикалық және минералдық заттар кіреді: біріншісі – топырақ шіріндісінің құрамында, екіншісі – балшық құрамында болады. Коллоидтар топырақта тұрақты тұнба гель түрінде кездеседі. Сіңіру қабілеті бес түрге бөлінеді:

Өсімдікке қажетті қоректік заттардың топырақта жиналуы оның сіңіру қабілетімен тығыз байланысты болады.

Топырақтың бұл сіңіру қабілеті оның механикалық құрамы мен түйіртпектігіне байланысты болады.

Биологиялық сіңіру тыңайтқыш қолдануда маңызды рөл атқарады. Микроорганизмдер көмегімен өсімдіктер бойларына сіңірмей қалған нитраттар топырақтарда қатты шайылып кетпейді, жинақталады. Өйткені нитраттар физикалық, физикалық-химиялық немесе химиялық жағынан топырақтарда сіңірілмейді.

Топырақтың биологиялық сіңіру қабілетінің қарқынына топырақ ылғалдылығы, аэрациясы, топырақта энергетикалық заттардың (өсімдік қалдықтары, органикалық тыңайтқыш) болуы елеулі әсер етеді.

Топырақтың физикалық сіңіру қабілеті – топырақ бөлшектерінің әртүрлі заттардың молекулаларын тарту күшімен сіңіріп, өз бойында ұстап тұру, оң немесе теріс адсорбциясы.

Қатты заттардың бөлшектері неғұрлым майда болған сайын олардың сыртқы тарту күші үдейді. Бұл тұрғыдан, майда дисперсті коллоидты бөлшектердің тарту күші зор, сондықтан топырақ бөлшектерінің бетінің көлемі үлкен болса, оның физикалық сіңіру қабілеті жоғары келеді.

Топырақтағы физикалық сіңіруді бөліп ажырату өте қиын. Ол әрдайым химиялық және физикалық-химиялық сіңіру құбылыстарымен өзара тығыз байланыста болады.

Азот, тұз қышқылдарының аниондары (NO₃^- және Cl^-) топырақта кең таралған катиондардың (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Al³⁺, Fe³⁺, NH₄⁺) ешқайсысымен де қиын еритін қосылыс түзбейді. Сондықтан оларды топырақ химиялық жолмен сіңірмейді. Осыған байланысты топырақтағы нитраттар мен хлоридтердің жылжымалылығы жоғары.

Көмір, күкірт қышқылдарының аниондары (CО₃^2-, SO₄^2-) бір валентті катиондармен суда еритін, ал екі валентті катиондармен (Ca²⁺ және Mg²⁺) қиын еритін қосылыстар түзіп, топыраққа химиялық жолмен сіңіріледі.

Химиялық сіңіру суда еритін фосфор тыңайтқыштарының топырақпен әрекеттесуінде маңызды рөл атқарады.

Суда еритін фосфор тыңайтқыштары топырақтағы алмаспалы кальциймен әрекеттесуі нәтижесінде де химиялық жолмен сіңіріледі.

Фосфор қышқылының қарқынды түрде химиялық сіңірілуі топырақтағы фосфордың жылжымалылығын баяулатады. Мұның өзі өсімдіктің фосфор тыңайтқыштарының құрамындағы фосфорды қабылдауын төмендетеді.

К. К. Гедройц алмасу реакциясына бейім топырақтағы барлық майда дисперсті коллоидты бөлшектердің жиынтығын топырақтың сіңіру кешені (ТСК) деп атаған. Топырақ сіңіру кешені майда (көлемі 0,00025 мм-ден аз) және ірі (көлемі 0,001 мм-ге дейін) коллоидты бөлшектерден тұрады.

Топырақтың сіңіру сыйымдылығының мөлшері оның механикалық құрамына, майда дисперсті бөлшектердің жалпы мөлшері мен олардың химиялық және минералогиялық құрамына, топырақ реакциясына байланысты.

Сонымен бірге, топырақтардағы сіңірілген катиондар құрамы әртүрлі болып келеді. Барлық топырақтарда сіңірілген катиондар арасында кальций мен магний мөлшері көп болады. Мысалы, кәдімгі және қуатты қара топырақта сіңіру сыйымдылығындағы катиондардың 80 – 90%-ы кальций және магний үлесіне тиеді. Оңтүстік қара, қара қоңыр, боз топырақтарда кальций және магний көп болғанмен, оның құрамында аз мөлшерде сіңірілген натрий кездеседі. Олардың құрамында сутек катиондары болмайды. Сор, сортаң топырақтарда кальций, магниймен бірге сіңірілген натрий көп болады. Қызыл және шымды-күлгін топырақтарда сутек пен алюминий иондары көп болады. Калий және аммоний катиондары барлық топырақтарда аз мөлшерде кездеседі.

Сіңірілген катиондар құрамы топырақтың физикалық, химиялық қасиеттеріне, өсімдіктің өніп-өсуіне, тыңайтқыштардың әсеріне жан-жақты ықпал етеді.

Топыраққа сіңірілген катиондардың құрамы мен олардың арақатынасын тыңайтқыш және мелиоранттар қолдану арқылы реттеуге болады. Мысалы, сілтілік реакция тудыратын сіңірілген натрий катиондарын сортаң топырақ құрамынан ығыстыру үшін гипс қолдану керек. Мұнда натрийді алмастырған кальций катиондары өсімдіктің өсіп-өнуіне қолайлы жағдай тудырады.

Топырақтың структуралық құрамы. Әдетте, топырақтар пішіні түрліше болып келетін жеке бөлшектерден тұрады. Бұлар топырақ структурасы болып табылады. Топырақ структурасы шаң немесе тозаң түрінде болатын өте ұсақ бөлшектерден бастап, мөлшері жаңғақтай, тіпті, одан да үлкен болып келетін кесектерден тұрады. Топырақтарда неғұрлым кесекті бөлшектер көп орын алып, неғұрлым олар берік және кеуекті болса, соғұрлым ол борпылдақ келеді. Борпылдақ топыраққа өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарын қарашірікке айналдыратын бактерияларға қажетті су мен ауа оңай сіңеді. Топырақ структурасын құрауда жауын құрттарының атқаратын жұмысы орасан зор. Бұл құрттар өздерінің қоректену процесінде топырақтағы өздеріне керекті заттарды пайдаланумен бірге өздері бөліп шығаратын шырынды заттар арқылы топырақтың ұсақ түйіршіктерін біріктіріп, капролитті структуралар түзеді. Міне, осындай структуралы топырақтарда мәдени өсімдіктерге қажетті барлық жағдай жасалынады да, дақылдар жақсы өніп өседі.

Топырақтың қышқылдылығы мен сілтілігі

Өсімдіктердің және микроорганизмдердің дамуына, топырақтағы өтіп жататын әртүрлі химиялық және биохимиялық процестердің жылдамдығы мен бағыттарына топырақ реакциясы үлкен әсер етеді. Қоректік заттардың өсімдіктермен сіңірілуі, топырақ микроорганизмдерінің әрекеті, органикалық заттардың минералдануы, топырақ минералдарының ыдырауы және қиын еритін қосылыстардың еруі, коллоидтардың коагуляция мен пептизациясы және басқа физикалық-химиялық процестер топырақ реакциясына күшті байланысты. Ол сонымен қатар топыраққа енгізілетін тыңайтқыштардың тиімділігіне әсер етеді. Тыңайтқыштар өз жағынан топырақ ерітіндісінің реакциясын өзгерте алады.

Табиғи жағдайда топырақ ерітіндісінің реакциясы 3-тен (сфагнум шымтезектерде) 10-ға дейін (сортаң топырақтарда) құбылады, көбінесе, 4-8 арасында болады.

12-кесте

Әр түрлі топырақтардағы рН өзгеруі

рН деңгейі	Топырақ реакциясы	Топырақ түрі
<4	өте күшті қышқылды	шымтезек (3-3,5)
4,1 - 4,5	күшті қышқылды	шымды-күлгін (4-5)
4,6 - 5,0	орташа қышқылды
5,1 - 6,0	әлсіз қышқылды	сілтісізденген қара топырақ, сұр орманды
6,1-7,4	бейтарап	кәдімгі қара топырақ, қуатты қара топырақ (6,5-7)
7,5 - 8,5	әлсіз сілтілі	оңтүстік қара топырақ, қара қоңыр (7,5)
8,6 - 10,0	күшті сілтілі	сұр топырақ (8,5), сортаң (9)
>10,0	өте күшті сілтілі	-

 

Топырақтың актуалды қышқылдығы, топырақ ерітіндісінің қышқылдығы сутек ионының (Н⁺) гидроксил ионының (ОН^-) концентрациясы артық болғанда байқалады.

Топырақта өнебойы СО₂ түзіліп тұрады. Ол топырақ ылғалымен әрекеттесіп, көмір қышқылын Н₂СО₃ түзіп, Н⁺ және НСО₃^- иондарына диссоциацияланады. Нәтижесінде топырақ ерітіндісінде сутек иондарының концентрациясы артады да, ерітінді қышқылданады.

Сонымен топырақ ауасында СО₂ концентрациясы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым ерітінді қышқылданады.

Егер топырақта сіңірілген күйде натрий ионы көп болса (сор және сортаң), онда ерітіндіде көмір қышқылды натрий тұздары түзіліп, ерітінді сілтілі келеді.

Егер топырақта кальций мен магний карбонаттары және сіңірілген катиондар арасында кальций көп болса (сұр, қара топырақ), онда топырақ ерітіндісінде кальций бикарбонаты орын алып, топырақты әлсіз сілтілендіреді.

Қышқылды және күшті қышқылды шымды-күлгін және шымтезекті-батпақты топырақтарда сіңірілген күйде кальций аз, сутек пен алюминий иондары көп, топырақ ерітіндісін көмір қышқылы мен қатар еритін органикалық қышқылдар және гидролиз нәтижесінде қышқыл мен әлсіз негіз пайда қылатын алюминий тұздары қышқылдандырады.

Сонымен топырақ ерітіндісінің реакциясы топырақтың сіңіру кешеніндегі катиондардың құрамына қарай өзгереді.

Алмасу қышқылдықты KCl судағы ерітіндісінің рН шамасымен немесе 100 г топырақтағы миллиграмм-эквивалентпен өрнектейді. Топырақтың алмасу қышқылдығы шамасына актуалды қышқылдық та кіреді. Сондықтан алмасу қышқылдығының шамасы актуалды қышқылдықтан жоғары болады.

Гидролитикалық қышқылдықты 100 г топырақтағы миллиграмм-эквивалентпен өрнектейді.

Топырақ ерітіндісінің реакциясы алмасу және гидролитикалық қышқылдықтарының өлшеміне ғана емес, топырақтың негіздермен қанығу дәрежесіне де байланысты болады.

Егер топырақтың гидролитикалық қышқылдығының шамасын Н әрпімен, сіңірілген негіздердің қосындысын (Ca, Mg, K, Na және т.б.) S әрпімен белгілесек, онда топырақтың жалпы сіңіру сыйымдылығы T болғанда:

S + H = T.

Топырақтың сіңіру сыйымдылығы 100 г топырақтағы миллиграмм-эквивалент түрінде өрнектеледі.

Топырақтың негіздермен қанығу дәрежесі жалпы сіңіру сыйымдылығының қандай бөлігі сіңірілген негіздерге, қайсысы гидролитикалық қышқылдыққа тиетінін көрсетеді. Негіздермен қанығу дәрежесінің шамасы топырақтың қышқылдығы мен сіңіру қабілетінің маңызды көрсеткіші болып табылады.

Топырақ ерітіндісінің реакциясы тұрақты болмайды. Әртүрлі биологиялық, химиялық және физикалық-химиялық құбылыстардың нәтижесінде топырақта қышқылдар немесе негіздер пайда болып, топырақ реакциясы өзгеріп тұрады.

Топырақ реакциясы енгізілетін тыңайтқыштар әсерінен де өзгереді. Мысалы, физиологиялық қышқылды тұздарды (NH₄Cl, (NH₄)₂SO_4, т.б.) енгізгенде топырақ ерітіндісі қышқылданады, ал физиологиялық сілтілі тұздарды (NаNO₃, Ca(NO₃)₂) пайдаланғанда қышқылдығы азаяды немесе топырақ ерітіндісі сілтіленеді.

Физиологиялық қышқылды немесе физиологиялық сілтілі тыңайтқыштарды әрдайым енгізгенде топырақ ерітіндісінің реакциясы күшті өзгере алады да, өсімдіктердің және топырақ микроорганизмдерінің тіршілігіне үлкен әсер етеді.

Бірақ әртүрлі топырақтарда реакцияның өзгеруі бірдей болмайды. Біреуінде топырақ ортасы баяу, басқаларында жылдам өзгеріп тұрады.

Топырақтың буферлігі оның қатты және сұйық бөліктерінің қасиеттеріне байланысты өзгеріп тұрады. Топырақ ерітіндісінің буферлік қабілеті оның құрамындағы әлсіз қышқылдар (Н₂СО₃, суда еритін органикалық қышқылдар) және олардың тұздары болуына байланысты.

Топырақ буферлігінің минералды тыңайтқыштарды дұрыс қолдану үшін маңызы зор. Мысалы, буферлігі төмен топырақтарға физиологиялық қышқылды тыңайтқыштарды енгізгенде, дақылдардың және топырақ микроорганизмдерінің дамуына теріс әсер етеді. Органикалық тыңайтқыштарды үздіксіз енгізу мен әктеу топырақтың сіңіру сыйымдылығын және негіздермен қанығу дәрежесін арттырады да, оның буферлігін жоғарылатады.
Топырақ ерітіндісі реакциясының өсімдіктерге әсері

Топырақтың реакциясы. Егер топырақта қышқылдар (мысалы, глее – күлгін топырақтардағы сияқты фульвоқышкылдары) немесе сілтілер (мысалы, сортаң топырақтағы сода) өте көп болса, мәдени өсімдіктер нашар өседі немесе мүлде өліп қалады. Мәдени өсімдіктердің көпшілігінің жақсы өсуі үшін топырақ ертіндісі қышқыл немесе сілтілі де болмауы керек. Ол орташа, бейтарап болуы керек.

Топырақтың реакциясы (қышқылдығы, сілтілігі) оның қандай заттарды (элементтерді) сіңіргендігіне де өте тығыз байланысты. Егер топырақ (оның қатты бөлшектері) сутегін немесе алюминийді сіңірсе, ол қышқыл болады; ерітіндіден натрийді сіңірген топырақ сілтілі, ал кальцийге қаныққан топырақтың реакциясы бейтарап, былайша айтқанда, орташа болады.

Табиғатта түрлі топырақтардың реакциясы түрліше келеді. Мысалы батпақ, күлгін және қызыл топырақтар – қышқыл, сортаңдар – сілтілі, ал каратопырақ – орташа реакциялы болады.

Өсімдіктер қалыпты өсу үшін топырақта:

1. Өсімдік бойына сіңіре алатын формадағы қорек элементтер;

2. Өсімдік сіңіре алатын формада су;

3. Өсімдік тіршілігі үшін қажетті мөлшерде оттегімен қамтамасыз ету;

4. Топырақ массасының құрылымы қолайлы келеді, онтайлы ауа – су режимін жасап, тамырлардын топыраққа жақсы өтуін, одан қоректік заттар мен ылғалдық керегінше алуын қамтамасыз етуі;

5. Өсімдіктер үшін зиянды қоспалар болуы тиіс. Мәлім болғандай өсімдіктер негізгі қорек элементі ретінде топырақтан азот, фосфор, калий, кальций, темір, күкіртті сіңіреді. Химиялық талдауға қарасақ, топырақтағы химиялық элементтер құрамы көп, және ол көп жылға жетеді. Н. П. Ремезов деректері бойынша, қаратопырақ құрамында азот пен фосфордың көптігі сонша, бидайдан орташа түсім алғанда әлі 250 жылға жетеді екен, ал калий құрамы – 3 мың жылға жетерлік.

Бірақ өсімдіктер үшін элементтер мөлшері емес, топырақтағы өсімдік сіңіруге ыңғайлы формалары маңызды.

Тыңайтқыш қолдана отырып адам заттардың биологиялық айналымына белсенді араласып, өз мақсатында бағыт беріп, реттейді. Органикалық минерал тыңайтқыштар қосумен қатар соңғы жылдары бактериялық тыңайтқыштарда қолданыс табуда. Бактериялар массасын топыраққа араластырып микробиологиялық процестерді күшейтуге және химиялық элементтердің сіңімділігін көтеруге қол жеткізіледі. Мысалы, фосфорбактерин органикалық заттарды ыдыратып, фосфорды сіңімді фосфор түріне айналдырды, т.б.

Ауыл шаруашылығы дақылдарын қалыпты өсіру үшін макроэлементтер мөлшері ғана емес, сирек кездесетін және бытырап орналасқан химиялық элементтер құрамы да маңызды.

Олардың болмауы немесе аз болуы мәдени өсімдіктердің ауруына, түсімнің аз болуына әкеледі. Топырақта жездің жетіспеушілігінен пайда болған жағымсыз құбылыстар кең тараған. Бұл құбылыстар торф топырақта орман аймағында көп кездеседі ("Өңдеу сырқаты" деп атайды). Жез қосқан соң ғана бұл ауру жойылған, астық өнімі көбейген. Жезді кейбір өсімдіктер организміне қосу үшін оларды паразиттік грибоктарға қарсы тұрақтылығын арттырады. Мырыш, бор, марганец, молибден және сирек кездесетін элементтерді топыраққа қосқанның әсері болатыны анықталды. Микроэлементтердің мал шаруашылығы үшін де маңызы зор. Кейбір микроэлементтердің топырақта және өсімдіктерде (жемде) артық не кем болуы мал өнімділігіне елеулі әсер етеді. Кобалаттің топырақта аз болуынан мал қанында эритроциттер азайып, мал тез ариді (себебі белок синтезі нашарлайды) жемнің көп болуы бұған әсер етпейді. Ұсақ және ірі мүйізді малдың бұл ауруы – акобалатоз деп аталады, ол ТМД, Шотландия, Австралия және т.б. елдерде таралған. Мал шаруашылығына жез, никель, селен, фтор, йодтың тапшылығы немесе артықшылығы белгілі әсер етеді. Су өсімдіктің тіршілігінің барлық кезенінде де дәннен жарып шыққаннан, пісіп жетілгенше үлкен рөль атқарады. Түрлі өсімдік дәндері жарылуы үшін түрлі су мөлшері керек:

Бидай үшін – салмағының 45%, қызылша үшін – 120% керек. Түрлі мәдени өсімдіктердің құрғақ массасының тоннасын алу үшін шығындалған су мөлшері де әртүрлі және 200 ден 1000 т-ға дейін өзгереді. Мысалы: бидай, тоннасына – 500 тонна су жұмсалады, ал күріш тоннасына – 1000 т. Артық су керек. Өсімдіктер бос су формасын ғана, яғни гравитациялық сініліп байланған суды ғарыш күштері кері тарта алмайды. Сондықтан сіңірілген суы 10-15% құрайтын саздың топырақта өсімдік су тапшылығын көреді, ал құмайт топырақтарда бұл көрсеткіш 1-2% ке дейін азаяды. Топырақ ылғалы капилярлық булану барысында азаяды. Ұзын капилярдың болуы топырақты тез құрғатады, ал ол капилярды бұзу, топырақ ылғалы сақталуына әкеледі.

Сондықтан топырақ құрылымын ұсақ кесекті ету оны құрғаудан сақтайтын тиімді шара болып табылады. Қуаңшылық аудандарда судың топыраққа мол келуіне бағытталған түрі – беткі су ағысын реттеу, қар тоқтату, түрлі суландыру шаралар жасалады.

Топырақ құнарлығы үшін ауаның, оның оттегісінің маңызы зор. Оттегі микробиологиялық процестер үшін қажет. Топырақтың аэробты микробтары оттегі жетпесе өз тірлігін баяулатады.

Оттегі күрделі өсімдіктер тамыры үшін қажет. Тығыз топырақтағы газ алмасудың қиындауы, топырақ ауасында көмір қышқылының жинақталуы, топырақ артық ылғалданғанда оттегінің жетіспеуі өсімдіктің өсуін тежейді. Н. П. Рмезов (1963 жыл) пікірінше, оттегі топырақтың барлық көлемінің 8-12%-ы болса, топырақ ауасы өсімдіктер үшін қолайсыз әсерін тигізеді, ал оттегі құрамы 5%-дан кем болса, өсімдіктердің көп бөлігі өледі. Топырақтың оттегімен қамтылуы және газ алмасу деңгейін ұстау топырақ құрылмына тәуелді, ол тамыр қабатының тереңдігін анықтайды, ылғалдың топырақтағы шығынын және бөлінуін, өсімдіктердің қорек режимін реттейді. Жыртылатын горизонттың онтайлы құрылымы болып есептелетін – ұсақ кесекті түйірлі құрылым суға берік келеді. Топырақ құнарлығына теріс әсер ететін тұздар құрамының көбеюі. Тұз концентрациясын топырақ ерітіндісіне жоғары болуы өсімдіктерді мына себептерге байланысты тежейді:

1. Өсімдік клеткасына су келуі нашарлап, бұзылады, себебі топырақ ерітіндісіндегі осмос қысымы өсімдік клеткасы протоплазмасындағыдан жоғары.

2. Ассимиляция және газ алмасу процестері бұзылады. В. А. Ховда зерттеуі бойынша, сортандау жағдайында өсімдіктерге магнии, натридің хлорлы тұздары көптеп сіңіп, маңызды химиялық элементтер – кальций, калий, фосфор, темір, марганец бірнеше есе кемиді. Тез еріген тұздар өсімдіктің жасыл бөлігінде жинақталып, фотосинтез процесін әлсіретеді. Ақырында өсімдік дамудан қалады.

3. Сортаңдалу әсерінен өсімдік анатомиясында күрделі өзгерістер болады. Тамыр қуысы тарылады, қабыршақ қабырғалары қалындайды, нәтижесінде өсімдік қурайды.

Топырақтың сортаңдалуымен, сорлауымен күрес, сор топырақтарды жақсарту халық шаруашылығының күрделі де маңызды мәселесі болып табылады. Топырақ құнарлылығы тек табиғи қасиеттеріне емес, оны өңдеу сипатына да байланысты. Табиғи құнарлылық топырақтың жаратылыс қасиеттеріне байланысты. Тиімді құнарлылық табиғи құнарлылық бөлігі, ол мәдени өсімдік түсімі түрінде анықталды. Тиімі құнарлылық тыңайтқыш қолдануға, топырақты ұтымды өңдеуге және т.б. шараларға сәйкес ұлғаяды. Осылайша жасанды тиімді құнарлылық жасалады.
Сілтілі және қышқыл топырақтарды жақсарту жолдары

Топырақ реакциясы – топырақтың қышқылдығы немесе сілтілігі. Топырақ ерітіндісінің реакциясы оның құрамындағы сутек (Н⁺) және гидроксил (ОН^-) иондарының арақатынасына байланысты. Ерітіндідегі сутек иондарының концентрациясын рН символымен өрнектеп, олардың концентрациясының теріс логарифмін белгілейді.

Топырақ реакциясы. Құрамында түрлі қышқыл басым болуына байланысты топырақ реакциясы қышқылды не сілтілі болып келеді. Өте қышқылды не сілтілі топырақтарда өсімдіктер жақсы өспейді, тіпті, өліп қалады. Өсімдік дұрыс өніп өсуі үшін топырақ реакциясы орташа болуы керек. Топырақ реакциясы оның қандай заттарды көбірек сіңіргендігіне байланысты болады. Әдетте, қышқыл топырақтарда сіңірілген сутегі және алюминий көп болады. Топырақ реакциясы бейтарап болуы үшін онда кальций элементінің тұздары көп болуы шарт.

Табиғи жағдайда топырақ реакциясы 3 тен 9 ға дейін құбылады, ол рН- деп белгіленеді. Ол төмендегідей:

РН 3- 4 өте қышқыл;

РН 4-5 қышқыл;

РН 5- 6 азғана қышқыл;

РН 6-7 бейтарап;

РН 7-8 сәл сілтілі;

РН 8-9 сілтілі.

Топырақ ерітіндісінің қышқылдылығына ондағы бос органикалық қышқылдар немесе олардың тұздары себеп болады. Топырақ қышқылдығы актуальдық және потенциалдық болып екіге бөлінеді. Оның бірінші түрі топырақтағы бос сутегі (ІІ) ионының концентрациясына, ал екінші топырақтың коллоид бөлімі сіңірген берік сутегі иондарына байланысты болады. Реакциясы өте қышқылды, не өте сілтілі болып келетін топырақтарда егілетін дақылдардан мол өнім алу үшін түрлі өңдеу (мелиорациялау) жұмыстарын жүргізеді.

Өзін -өзі тексеру сұрақтары:

1. Топырақтың табиғи радиоактивтігі көбінесе, ауыр металдардың реттік нөмірі.

2. Антропогендік жағдайдан пайда болған радиоактивтік ядролы жарылыстар.

3. Топырақтағы радиоактивтік элементтердің мөлшеріне әсер ететін жағдайлар.

4. Топырақ түзуші тау жыныстарындағы радиоизотоптардың мөлшерлері.

5. Топырақтың сіңіру қасиеттерін қалыптастыруда негізгі орын алатын не?

6. Топырақтың сіңіру қасиеті дегеніміз не?

7. Академик К. К. Гедройцтың тұжырымдамасында топырақтың сіңіру қасиеті деп нені айтты?

8. 1933 жылы К. К. Гедройц топырақты сіңіру қасиетіне қарай неше түрге бөлді?

9. Топырақтың механикалық сіңіру қасиеті дегеніміз не?

10. Топырақтың физикалық-химиялық сіңіру қасиеті дегеніміз не?

11. Топырақтың химиялық сіңіріуі қасиеті дегеніміз не?

12. Топырақтың биологиялық сіңіруі қасиеті дегеніміз не?

13. Топырақтың сіңіру қасиетінің құрамына әсері?

1.Органикалық заттар және олардың топырақ құнарлығы қалыптастырудағы маңызы.

2.Топырақ гумусы.

3 Топырақтағы органикалық заттардың көздері

Топырақтың қатты фазасының біршама бөлігі органикалық қосылыстар үлесіне тиесілі. Жыл сайын топырақта өсетін өсімдіктер майда жәндіктер мен микробтар топырақ бетінде, оның қабаттарында көптеген қалдықтар қалдырады. Негізгісі – органикалық қалдықтар. Өсімдіктердің өсуіне жағдайсыз шөл мен тундра аймақтарында өсімдіктер қалдығы гектарына жыл сайын 5-10 центнер болса, жеткілікті ылғалданған дала аймақтарында ондай қалдықтар мөлшері 100-150, ал күні аса жылы және ылғалы да мол тропикті ормандарда олардың мөлшерлері гектарына 250 центнерге жетеді. Бұл қалдықтардың құрамында май, смола, балауса, клетчатка, көміртегі, сутегі, лигниндер, белокты, азотты заттар, сонымен қатар көптеген күлді элементтер болады. Топыраққа жылма-жыл түсетін өсімдіктер мен өлген жәндіктердің қалдықтары екі бағытта өзгеріске ұшырайды. Біріншіден, микроорганизмдердін әсерінен ыдырап, шіріп, жай минералды қосылыстарға ажырайды. Екіншіден, осы организмдер қалдықтары микробтардың әрекетінен күрделі биохимиялық өзгерістерге ұшырап, олардан тұрақты органикалық зат – топырақ қара шірінді – гумус (немесе қарашірік) пайда болады.

Органикалық қалдықтардың біразы толық ыдырап минералданса, біразы қайтадан топырақта органикалық заттардың осы жаңа күрделі түріне, биохимиялық синтез арқылы қара шіріндіге (гумуске) айналады. Минералдану мен гуминдену процесін микроорганизмдер жүргізеді.

Гумус заттарының түзілуіне көптеген зерттеушілер көніл бөлген. Оларға химиялық талдау жасап, мәліметтер жинап, түзілу жолдарын анықтай бастады. Бұл жөнінде ең алғаш көзқарастарын білдірген М. В.Ломаносов, П. А.Костычев, С. П. Кравков, А. Г. Трусов, т.б. болды.

Гумификация құбылысын зерттеген белгілі ғалым – Л. Н. Александрова. Оның жасаған сызбанұсқасына қарағанда, гумус органикалық қалдықтардың ыдырауы, микробиологиялық синтез, гумификация, топырақтың минералды бөлігімен көбеюуі, минерализация процесі және минералдық құрамдас бөліктерінің биологиялық айналымға қосылуы арқылы түзіледі. Л. Н. Александрова бойынша, гумификация – органикалық қалдықтардың түзілуі арқасында жоғары молекулярлық қосылыстардың күрделі биофизикалық-химиялық құбылыстар арқылы органикалық құрамдардың ерекше класы – гумусты түзуі. Бұл процестің белсенділігі топыраққа түскен өсімдік қалдықтарының мөлшері, химиялық құрамы, топырақтың ылғалы, ауа режимдері, ортаның реакциясы, биологиялық белсенділігі сияқты факторларға байланысты жүреді. Л. Н. Александрова топырақтағы органикалық қалдықтардың гумификациялану типтерін – фульватты гуматты, фульватты-гуматты көрсетті.

Белгілі ғалым Д. С. Орлов (1977) осы түсініктерге гумификацияланудың тереңдігі деген ұғым енгізіп,

Н=f(Qіt)

Адамдар және олардың шаруашылығы жер бетінде тікелей және жанама зор ықпал-әсерін тигізіп келеді. Егер де жылына ауаға дүниежүзі бойынша 1 млрд. тонна деңгейінде антропогендік заттектер (CO₂ есептегенде), гидросфераға шамамен, 15 млрд. тонна ластағыштар енгізіліп отырылса, жерге түсетін техногенді қалдықтардың мөлшері 90 млрд. т. Кейбір ғылыми мәліметтерге сүйенетін болсақ, XX ғасырдың 90 жылдарының аяғында жерде жинақталған қалдықтар көлемі 4000 млрд. тоннаға дейін көтерілген. Топырақтың ластануына байланысты қазіргі уақытта құрлықтың жартысына жуығын антропогендік ландшафт алып жатыр. Ғалымдардың арасында тараған пікір бойынша, дүниежүзіндегі шөлдердің барлығының шығу тегі де антропогендік. Атропогендік шөлдің аумағы жылдан-жылға үнемі ұлғаюда, оның көлемі қазіргі шақта 10 млн. км²-ден асып отыр, бұл бүкіл құрлықтың 7 пайызын құрайды.

Топырақты ластайтын компенеттерге қарай, топырақтың ластануының түрлері: физикалық, химиялық және биологиялық болады.

Физикалық ластану радиоактивті заттектермен байланысты. Мысалы, уран рудаларын ашық әдіспен алғанда, жер қыртысында активтілігі жоғары сәулеленетін сұйық және қатты қалдықтар қалады.

Биологиялық ластану – ауру тудыратын және де басқа жағымсыз жағдайға итеретін микроорганизмднрдің қоршаған ортада болуы. Мысалы, ластанбаған топырақта дизентерия, сүзек және тағы басқада ауру қоздырғыштары 2-3 тәулік бойында сақталса, ластағыштармен әлсіреген қоздырғыштар бірнеше ай мен жылдарға дейін сақталып, едәуір аумаққа таралады.

Химиялық ластану – топырақта тірі организмдерге қауіп туғызатын химиялық заттектердің жиналуы.

Топырақты ластайтын көздерге өнеркәсіптік кәсіпорындардың шығарындылары, көлік, ауылшаруашылығында қолданылатын шөпжойғыштар мен минералды тыңайтқыштар, қалдықтар, жылу энергетика кешені, атмосфералық жауын шашын, апатты жағдайда тасталатын шығарындылар, әскери өндірістік кешендер жатады.

Түсті металл кендерін алу, байыту және таза металдар алу процестерінен шыққан өнімдермен және қалдықтармен топырақ көп ластанады. Ауыр металдардан топырақтың ластануының зардабы тұрақты болып келеді. Түсті металлургия кәсіпорындарының маңындағы топырақта қорғасын мен басқа ауыр металдардың мөлшері нормадан 10-20 есе асып отырған жерлер белгілі.

Ауылшаруашылығында улы химикаттар көп қолданылатын қанның құрамында болатыны байқалған. Топырақ көптеген аурулардың (ботулизм, күйдіргі, дизентерия, аскаридоз және т. б.) қоздырғыштарын сақтайтын ортаға жатады.

Топырақтың ластану дәрежесін мына формуламен есептеп анықтайды, топырақтағы заттектің ластану концентрациясының коэффициентті (Л_iКК) қолданылады:

Л_iКК = X_i / ШРК_i немесе Л_iКК = X_i / Х_ф,

Бұл жерде Л_iКК заттегіне тән ластау концентрациясының коэффициенттері;

X_i -i – заттегінің мөлшері, Х_ф – осы заттектің фондық мөлшері.

Адамның барлық өндірістік қызметіне ,бірінші кезекте ең қажетті табиғи ресурс болып жер саналады. Жер қойнауынан халық шаруашылығының барлық салаларына қажетті материалдар өндіріледі, ол болмаса өндіріс дами алмайды. Өнеркәсіптер жедел қарқынмен дамыған сайын соғұрлым бүлінген жер көлемі арта түседі. Сондықтан жерді пайдаланушылар оны тиімді пайдаланумен қатар, сан қырлы қорғау жұмыстарына да назар аударуы қажет.

Жер ресустарының ең негізгі тұтынатын саланың бірі – ауыл шаруашылығы. Ауыл шаруашылығында құрлықтың 30%-дан астамы игерілген, бұған осы салада пайдаланылатын ормандарды қосатын болсақ, бұл көрсеткіш 60-65 пайызға жетеді. Ауыл шаруашылығының қарамағындағы жер ресурстарының жарамсыз түрге айналуына себеп болатын жағдайлар:

–топырақ эрозиясы немесе дефляциясы – су мен желдің (дефляция) және тағы басқа табиғи құбылыстардың әсерінен жер қыртысының түгелдей не жарым жартылай бүлінуі, топырақтың құнарлығының төмендеуі;

–агротехниканы дұрыс қолданбағандықтан, негізінде ауыспалы егіс болмауынан және қоректі заттектердің топыраққа жеткілікті түрде қайта айналып келмеуіне байланысты гумус мөлшері төмендеп, топырақ құнарлығының біртіндеп азаюы;

–құрғатымсыз (дренажсыз) жерді суландыру және бақылаусыз суды қолдану, топырақтың су астында қалуы мен екінші реттік тұздануы (сортандануы);

–топырақтың техниканы қолдануда бүлінуі (тығыздануы, егістік жер қабаты құрамының бұзылуы, оның төсеніш қабатындағы жыныстармен араласуы);

–топырақтың химиялық және радиациялық ластануы.

Жердің құнарсыздануы негізінен адамның шаруашылық әрекеті әсерінен топырақтың түзілу жағдайының өзгеріп, оның негізгі қасиеттерінің: қарашірінді құрамындағы гумус мөлшерінің азаюына, құрылымының бұзылуына, улы заттектермен ластануына, екінші реттік сортаңдауына, қышқылды жаңбырдың жаууына, малдың жайылымда шамадан тыс жайылуына, пайдалы қазбалардың ашық әдіспен өндірілуіне, өндіріс қалдықтарының сақталуының реттелуі мен бақылаусыз жатуларына, тағы басқа өзгерістеріне байланысты. Осы қарастырлған процестерге аймақтардың ерекшеліктеріне қарай өздеріне тән өзгешелігі де болады.

Топырақтың түзілу процесі аймақтық геологиялық жасына да көп байланысты. Геологиялық жас жағынан ескі аймақтарда бұрыннан қалыптасқан топырақ болады да, ал жаңадан пайда болып жатқан құрғақ жерлерде топырақ түзілу процестерінің бастапқы сатылары жүріп жатады. Мәселен, Жер шарының теріскей жағында, ауа райының өзгеруіне байланысты, мұздар еріп, мұз басқан жерлер ашылуда, осы кейінгі дәуірлерде мұздан айырылған аймақта жаңа жас топырақтар түзіледі. Мысал ретінде сонымен қатар Арал суының тартылуының әсерінен, оның түбінен босаған жерде жаңадан топырақ түзілу құбылыстары басталғанын да келтіруге болады. Соңғы жылдары Арал өңірінің ежелден бері келе жатқан жері, суы, желі мен қалыптасқан табиғи үйлесімі, яғни табиғаттың тепе теңдігі біржолата бұзылды. Көктемнің аяқ кезінен бастап, жаз бойы қырдан толассыз соғатын қара дауыл жер бетінің түтін жұтаңдатады. Теңіз тартылғалы ауа райы күрт өзгереді, осыған байланысты бұл өңірде жауын – шашын тыйылды. Ормандар мен сексеуіл алқаптары, шабындықтар күрт азайды, көп жерлер шөл далаға айналды. Атап айтқанда, топырақ түзілу процесіне әсер ететін факторлардың көбісі: ауа райы, жоғарғы және төменгі сатыдағы өсімдік пен жәндіктер, жер бедері, адам қоғамының әрекеттері күрт өзгерді.

Бұзылған жерлердің аумағы табиғи (климаттық, гидрологиялық, морфодинамикалық, фитогенді және зоогенді) және антропогенді факторлар әсерінің үдемелі қарқындылығына байланысты келеді.

Жердің шаруашылық құндылығын жоғалтуға, топырақ және өсімдік жамылғыларының, гидрологиялық режимінің бұзылуына себеп болатын жолдың бірі «техногенді шөлдену», ол адамның өндірістік әрекеттері мен ауа райының өзгеру нәтижесіне байланысты. Қазіргі заманда шөлді далаға айналған жерлердің басым көбісінің Жер шарындағы жердің 70% -ы бүлінген болып саналады. Әлем бойынша жердің шөлдену процесінің жылдамдығы орта есеппен жылына 7-10 млн. гектарға жетіп отыр. Осыған жыл сайын эрозия мен құм басу арқылы өнімділігін жойған тағы да 20 млн. га жерді қосуға болады. Ормандардың қысқарылу жылдамдығы да шамамен осы деңгейде. Әлемнің барлық түкпіріндегі жер қоры әртүрлі дәрежеде бұзылуға ұшыраған, жалпы антропогендік факторлардың әсерінен жылына құнарлығын жоятын жердің мөлшері шамамен, 90 млрд. тоннадай, оның ішінде жылына 7,5 млн.га эрозия процесі арқылы бүлінеді. Қазіргі кезде эрозия процесінің нәтижесінде бұзылған жерлер көлемі АҚШ та – 300 млн. га үстінде болса, Ресейде, Белорусия мен Украинада – 100 млн. га, ал Қазақстанда шамамен, 18-20 млн. га.

Г. С. Макунинаның (1991) мәліметтері бойынша дүниежүзінің әртүрлі топырақ түрлеріндегі орта есеппен гумустың жалпы шығыны: шымды күлгін топырақ үшін – 27%, қоңыр және сұр орман топырағында – 30%, қара топырақта – 35%, сарғылт топырақта – 29%, сұр топырақта – 14%, қызыл сары темірлі топырақта – 50%.

Америка экологы Л. Браун (1991) ауылшаруашылығы жерлерін құнарсыздану дәрежесі бойынша үш санатқа бөлді:

–құнарсыздануы бәсең – әлеуетті өнімділігі 10% аз төмендеген жерлер;

–құнарсыздануы орташа – әлеуетті өнімділігі 10-50% төмендеген жерлер;

–әбден құнарсызданған – әлеуетті өнімділігі 50%-дан артық төмендеген жерлер.

Топырақтың құрамына әртүрлі қосылыстар – оңай және қиын еритін тұздар, комплексті қосылыстар, силикаттар және алюмосиликаттар, спецификалық және спецификалық емес органикалық қосылыстар кіреді. Топырақта элементтердің бір бөлігі иондар түрінде кездеседі, олар топырақтағы сорғыш комплексті бөлшектердің беттерінде жабысып тұрады. Топырақтың химиялық құрамының күрделілігіне байланысты оны сипаттау үшін өте көп көрсеткіштер қолданылады. Ол көрсеткіштер топырақтың химиялық құрамын анықтау көрсеткіштерінің жалпы жүйесіне кіріп, топырақ құрамының, топырақ компонентерінің көрсеткіштері деген топтарға біріктірілген.

Топырақтың химиялық құрамы мен топырақ компоненттерінің жүйеленген жиынтығы 13-кестеде келтірілген. Онда топырақтың химиялық құрамының көрсеткіштері 3 топқа бөлінген:

1) элементтік құрамының көрсеткіштері;

2) заттың құрамының көрсеткіштері;

3) топырақтағы химиялық элементтердің топтық және фракциялық құрамының көрсеткіштері.

Элементтік құрамының көрсеткіштері топырақ массасындағы химиялық элементтердің жалпы көлемін немесе одан бөлінген гранулометриялық фракциялардың жаңа туындыларды сипаттайды. Заттық құрамының көрсеткіштерінің деңгейі топырақтағы жекеленген химиялық қосылыстардың мөлшері туралы ақпарат береді, ал топтық және фракциялық құрамының көрсеткіштерінің деңгейлері олардың қасиеті бойынша жақындығын, мысалы, ерігіштігі, химиялық элементтің қосылыстары, т.б. бойынша сипаттайды.

Көрсеткіштердің жүйелену принциптері бөлінген 3 топтың әрқайсысында бірдей емес, себебі жүйеден көрсеткіштің жеке бөлініп шығуы топырақ үлгісінің құрамындағы химиялық элементтерінің мөлшерін сипаттауға мүмкіндік береді.