-сурет. Yлкен геологиялык зат айналымның жалпы сызбанұсқасы (В. А. Ковда, Б. Г. Розанов, 1988)

Топырақтану ғылымының басты салаларының бірі – топырақ географиясы. Бұл сала жер бетінде топырақтардың таралу заңдылықтары мен топырақ түзуші факторлардың байланысын, топырақтардың кеңістікте ауысуын, олардың Жер шарында немесе белгілі бір аймақта, кезектесіп орналасуын зерттейді. Жер шарының топырақ жамылғысы алуан түрлі. Өйткені кеңістікте топырақ түзуші факторлар да өзгермелі болып келеді. Өсімдік дүниесі, климат, топырақ түзуші тау жыныстары, жер бедері және олардың уақыт өткен сайын өзгерістерге ұшырауы әр мекенде, жер аумағында әртүрлі.

Жер бетінің топырақ жамылғасын топырақ географиясы салыстырмалы-географиялық әдіспен, яғни топырақтың кеңістікте таралуы мен топырақ түзуші факторларды бірге қатарластыра салыстыру арқылы зерттейді. Осы әдісті қолдану нәтижесінде Жер шарында топырақтардың таралу заңдылықтары ашылды.

XIX ғасырдың аяғында топырақтану ғылымының негізін қалаушы орыс ғалымы В. В. Докучаев Орыс жазықтығында топырақ қасиеттері мен оның таралуының топырақ түзуші факторлармен байланысын салыстыра зерттеп, топырақ географиясының басты заңын – топырақтардың ендіктерге сәйкес орналасуын ашты. Ол өзінің «Табиғаттың аймақтары туралы ілімі» кітабында: «топырақ түзуші негізі факторлар жер бетінде белдік болып, созылып, географиялық ендіктерге параллель бағытта орналасқандықтан, топырақтарда ... – қара топырақтар, күлгін топырақтар, т.б. – жер бетінде, климатқа, өсімдік дүниесіне сәйкес тәртіппен аймақ бойынша таралуы тиіс», – деп жазған. Топырақтардың ендік бойынша аймақтар болып таралу заңдылығы тек қана топырақтанудың дамуына ғана емес, сонымен қатар физикалық географияның табиғат зоналары мен географиялық ландшафттар бағыттарын дамытуға үлкен үлес қосты. 1899 жылы В. В. Докучаев бүкіл терістік жарты шардың топырақ аймақтарының нұсқалық картасын дайындап, оны 1900 жылы Парижде әлемдік көрмеде көрсетті. Осы картада:

1) бореалды немесе арктикалық;

2) орманды;

3) далалық қара топырақты;

4) аэралды (олар тасты, құмды сорланған және лессті шөлдерге бөлінеді); 5) латеритті бес әлемдік аймақтар көрсетілді. Бұл картада аймақтар Солтүстік жарты шар материктерінде ендіктерге сәйкес орналасқан болып келеді. Топырақтану ғылымының әрі қарай дамуына, және Жер шары топырақтары туралы көптеген жаңа мағлұматтардың жиналуына байланысты В. В. Докучаевтың ашқан топырақтардың ендік бойынша аймақ болып таралу заңдылығын жаңаша кеңірек мағынада «топырақтардың таралуының көлденең аймақтық заңдылығы», – деп атау ұсынылды. Өйткені жер шарында топырақтардың белдік болып созылып орналасуы кейде меридиан бағытына да сәйкес келуі байқалды. Осындай құбылыстардың басты себебі, әрбір алқаптың мұхиттарға немесе орталық құрлық аймақтарға, таулы өлкелерге жақын немесе алыс орналасуына, яғни аймақ климатының ылғалдылығы мен температурасының өзгеруіне байланысты болып келетіні.

Кейінгі жылдары дайындалған әлемнің топырақ карталарында топырақтардың көлденең ендік немесе көлденең меридиан бағытына сәйкес орналасуы және басқада топырақ таралу құбылыстары көрсетілді (Л. И. Прасолов, 1937; И. П. Герасимов, 1956; В. А. Ковда, Е. В. Лобова, 1976).

В. В. Докучаев топырақтың аймақтарға бөлініп таралуы таулы өлкеде де байқалатынын анықтады. Кавказ тауларында етегінен бастап жоғары көтерілген сайын оның табиғатының және топырақ жамылғасының өзгеруін бақылап, зерттеп топырақтардың таулы өлкеде тік аймақ болып, таралу заңдылығын ашты. В. В. Докучаев айтуынша, жер үстінің биіктігі өскен сайын әрқашанда топырақ түзуші факторлар – климат, өсімдіктер мен жануарлар дүниесі заңды түрде өзгереді. Сондықтан топырақтар да тау етегінен бастап, оның үстіне көтерілген сайын заңды түрде өзгеріп отыруы тиіс. Яғни топырақтар таулы өлкеде де аймақ болып кезектесіп орналасады, бірақ ол көлденең бағытта емес тік бағытта байқалады.

Қазіргі кезде құрлық бетінде топырақ-климаттық белдеулер анықталған. Оларды анықтап жіктеу үшін климаттың ерекшеліктері ескеріледі. Осындай белдеулерге полярлық, бореалдық, суббореалдық, субтропикалық және тропикалық белдеулер жатады. Бұл белдеулерде оларға тән, басқа белдеулерде жоқ топырақ типтері кездеседі. Ол типтердің түзілуінің термоэнергетикалық режимі ұқсас болып келеді.

Топырақ – климаттық белдеулер топырақ-биоклиматтық облыстарына бөлінеді. Топырақ – биоклиматтық облыстары келесідей:

– орман, тайгалы орман немесе тундра өсімдік жамылғысы бар ылғалды облыс;

– далалық, ксерофитты-орманды немесе саванналы өсімдік жамылғысы бар далалық облыс;

– шөлейттің немесе шөлдің өсімдіктері жамылғысы бар құрғақ облыс.

Топырақ-климаттық белдеулерге қарағанда биоклиматтық-топырақ облыстардың топырақтары біртектес болып келеді. Соның өзінде де бұндай облыста бірнеше аймақтық топырақтар және оларға сәйкес интра аймақтық топырақ типтері кездеседі. Сондықтан әр биоклиматтық–топырақ облысы ішінде 2-3 топырақ аймағы кездеседі. Топырақ аймағы бір немесе екі аймақтық топырақ типінің және осыларға сәйкес интрааймақтық және аймақ ішіндегі топырақ типтері таралған жер кеңістігі.

Топырақ аймағы топырақ типшелерінің аймақшаларына, топырақ фацияларына және провинцияларына бөлінеді.

Топырақ аймақшасы – топырақ аймағына сәйкес таралған бір топырақ типшесі таралған жер аумағы.

Топырақ фациясы – жылу режимінің және жыл мерзімдері ішінде ылғалдылығының ерекшелігі бар топырақ аймағының бір бөлігі.

Топырақ өлкесі (провинциясы) – жылу режимі және жыл мерзімі ішінде ылғалдылығының айрықша ерекшелігі бар топырақ фациясының бір бөлігі.

Топырақ округы және топырақ ауданы – жер бедерінің және топырақ түзуші тау жыныстарының ерекшелігіне байланысты қалыптасқан топырақ жиынтығы бар топырақ өлкесінің бөлігі.

1.4. Топырақ пішінінің қалыптасуы

Топырақтың пайда болу процесінде өзіне тән құрылымының бірі – пішін түзуі, яғни топырақтың морфологиясының қалыптасуы. Осы арқылы топырақтар бір-бірімен және өзі түзілген тау жыныстарынан ажыратылады. Морфологиялық құрылымды жалпы топырақтың құрылымымен шатастырмау керек. Топырақ – әртүрлі морфологиялық көріністерден құрылған табиғи дене. Сондықтан бұл көріністерді оның бір бірінен сыртқы пішіндерімен айырмашылығы бар генетикалық қабаттарынан іздестірген жөн.

Жер үстінде топырақтардың географиялық таралуының заңдылықтарын тұжырымдай келе топырақ жамылғысы көп факторлардың әсерінен түзіліп, құрылысы мен қасиеттерін географиялық ортаның ықпалынан қалыптастыратынын байқаймыз. Сондықтан табиғатта топырақ жамылғысы Жер бетінің кеңістігінде әр түрлі топырақтардан қалыптасқан болады.

Белгілі бір аумақта кездесетін топырақтардың түрлерінің құрамын, олардың таралу пішінін және біріне-бірі сәйкестесе орналасу ерекшелігін топырақ жамылғысы құрылымы ұғымы сипаттайды. Топырақ жамылғысы құрылымының негізі болып жеке топырақ алабы (ЖТА) саналады. Ол – топырақ жамылғысының әрі қарай бөлінбейтін бөлігі. Топырақ классификациясының ең кіші қатарына жататын топырақ түрінің алып жатқан ауданын жеке топырақ алабы дейміз. Жеке топырақ алабы ұғымын және оның басты сипаттарын В. М. Фридланд (1965) ұсынды.

Жеке топырақ алабын сипаттау үшін:

1) топырақтың толық атауы;

2) топырақ алабының морфологиялық сипаты – оның ауданы, шекарасының пішіні мен сипаты;

3) топырақ алабының топырақ түзуші факторлармен биоклиматтық жағдайымен, жер бедерімен, ылғалдылықпен, аналық тау жыныстарымен, топырақтың жасымен, топырақтың түзілу тарихымен және адамдардың әрекетінің ықпалымен байланысын сипаттау сияқты көрсеткіштер қолданылады.

Жеке топырақ алабы ауданы бірнеше шаршы метрден жүздеген гектарға дейін болуы мүмкін. Ауданына байланысты жеке топырақ алабы ұсақ контурлы (1 га-дан кіші) орташа контурлы (1-20 га-ға дейін) және ірі контурлы (20 га-дан үлкен) болып бөлінеді.

Жеке топырақ алабы пішіні дөңгелекше (ұзындығының еніне қатынасы 2-ден кіші), созыңқы (қатынасы – 2-ден 5-ке дейін), ұзынша (қатынасы 5-тен үлкен), тарамданған және қалақша тәрізді болады.

мұнда, L – жеке топырақ алабы шекарасының ұзындығы,

S – жеке топырақ алабы ауданы.

Бұл көрсеткіш жеке топырақ алабы периметрінің оның ауданына тең шеңбердің ұзындығына қатынасын көрсетеді. Осы көрсеткішке байланысты ЖТА 4 топқа бөленеді. Олар келесідей: иректелмеген (К_и<2); аз иректелген (К_и 2-4); орташа иректелген (К_и 4-6); мол иректелген (К_и>6).

Жеке топырақ алаптарының заңды жиынтығы – топырақ жамылғысы құрылымын (ТЖҚ) қалыптастырады. Оның басты сипаттаушы көрсеткіштері: құрамы (топырақ түрлері), күрделілігі (жеке топырақ алабы кеңестікте өзгеруі) және ерекше айырмашылығы (генетикалық және агрономиялық тұрғыдан жеке топырақ алабы өзгешеліктері) жатады.

Жер бедерінің өзгешелігіне, аналық тау жынысының қасиеттеріне және басқадай жағдайларға байланысты топырақ жамылғысы құрылымы микро, мезо және макрокомбинациялар құрап, топырақ жамылғысы құрылымының белгілі бір түрін қалыптастырады.

Жоғарыда аталып өткен топтар ерекше айырмашылықты және сәл айырмашылықты комбинацияларға бөлінеді.

С. С. Неуструев (1915) жер бедерінің өзгеруіне байланысты комбинацияларды топырақ кешендеріне (комплексы) және топырақ үйлесушіліктігіне (сочетания) бөлді. Топырақ кешендері жер бедерінің микроөзгешеліктеріне байланысты қалыптасқан болып келеді. Ал топырақ үйлесушіліктері мезо жер бедеріне байланысты қалыптасып, үлкенірек аумақты алып жататын топырақтар жамылғысы құрылымын құрайды.

В. М. Фридланд (1973) микрокомбинациялар ішінде топырақ кешендерін (ерекше айырмашылықты) және шұбар (сәл айырмашылықты) топырақтар жамылғысы құрылымын бөліп қарауды ұсынды. Мезокомбинациялар ішінде жер бедеріне байланысты қалыптасқан ерекше айырмашылықты топырақ жамылғысы бар үйлесушілікті және сәл айырмашылықты топырақ жамылғысы бар вариацияларды бөліп қарауды көрсетті. Сонымен бірге мезокомбинациялар ішінде топырақ түзуші тау жыныстарының кеңістікте өзгеруіне байланысты қалыптасқан ерекше айырмашылықты топырақ жамылғысы құрылымын өрнекті және сәл айырмашылықты топырақ жамылғысы құрылымын ташеттер деп атады.

Экологиялық пәндер қатарына жататын топырақтану ғылымының қазіргі кезде маңызы өте үлкен. Өйткені топырақтың экологиялық қызметі алуан түрлі және оның экосистемалар мен жер биосферасында атқаратын қызметі ерекше маңызды. Топырақтың жалпы және ең басты бірінші экологиялық қызметі – жер бетіндегі тіршіліктің табиғи ортасы болып, тірі ағзалардың, жан-жануарлардың өмір сүруіне жағдай жасауы болып саналады. Топырақтың ғажайып ерекшелігі, оның бойында тіршілік ететін ағзалардың өте тығыз орналасуы. Біздің планетамызда құрлықтардың бет ауданы теңіздер мен мұхиттардың бет ауданынан 3 есе кем екеніне қарамастан, құрлықтағы қалыптасқан экосистемалардың биологиялық массасы, суда қалыптасқан биомассадан жүздеген есе көп. Сонымен бірге құрлық өсімдіктерінің және жануарларының түрлері сулы ортаны мекендегендерге қарағанда көп басым. Осы салыстырулар атмосфераға, гидросфераға және литосфераға қарағанда, топырақ құрылымы жағынан жоғары дәрежеде дамыған тіршілік ортасы екенін дәлелдейді. Топырақта әрі қатты әрі сұйық, әрі газ бөліктерінің болуы осында жайғасқан ағзалардың тіршілігіне қажетті, қолайлы жағдай туғызады. Топырақтың бойындағы органикалық-минералдық заттар автотрофты, гетеротрофты ағзалар мен ацидофил және алкофилдердің дамуына оң әсерін тигізеді. Топырақтың екінші маңызды экологиялық қызметі – құрлық биогеоценозында өтіп жататын геологиялық және биологиялық заттар мен энергия айналымдары сыбайластығының орталық буыны болуы.

Фотосинтез арқылы түзіліп жиналған органикалық заттар топырақта минералды затгарға ыдырап, қайтадан тіршілік сатысының құрамына қосылады. Топырақтың осы қызметімен оны құрамындағы ағзалар және өсімдіктер фотосинтезі қосылып, оның биологиялық өнімділігінің негізін жасайды. Сөйтіп жер үстіндегі тіршіліктің кезекті сатысының жүруінің негізі болады.

Ауылшаруашылығы тұрғысынан қарағанда топырақтың экологиялық өнімділікті, яғни өсімдіктердің өнімін қалыптастыруға «жағдай жасауы, оның құнарлығы болып есептелінеді. Топырақтың құнарлылығы оның келесі басты экологиялық қызметі болып саналады. Өйткені адамдар өміріне азық-түліктің барлығы дерлік және өндіріске қажет көптеген шикізаттар топырақтың құнарлығы арқылы алынады. Топырақ басқа да көптеген экологиялық қызметтер атқарады. Оларға: ағзаларды сумен қамтамасыз етуі, атмосфера және жерасты суымен келген заттарды сіңіруі, өсімдік тұқымдарын сақтауы, гидротермалды өктем құбылыстарды бәсендетуі, топырақтағы тірі ағзалардың саны мен құрамын реттеуі, биогеоценоздардың даму тарихының айғағы ретінде өз кескінінде қалдықтарды жинақтап сақтауы жатады. Қорыта келгенде, топырақ – табиғатгың қымбат байлығы, құрлықтағы биоценоздар тіршілігінің арқауы. Аты әлемге әйгілі эколог Ж. Дорст топырақтың маңызын: «Топырақ – біздің ең қымбат байлығымыз. Ол құрлықтағы табиғи және жасанды биоценоздар кешенінің баянды ортасы. Сайып келгенде тіршілік жердің ең бетінде орналасқан жұқа қабатына тәуелді», – деп сипаттаған.