«Қолданбалы биология және топырақтану негіздері»
жүктеу/скачать 3,34 Mb. Pdf көрінісі
|
toleubaev-koldanbaly-biologia
| 3.Топырақтың химиялық сіңіруі
дегеніміз, оған енген тҥрлі тҧздар мен топырақ ерітіндісіндегі тҧздардың ӛзара химиялық алмасуы. Химиялық сіңіру арқылы тҥрлі қоспалар қҧрылады. Бҧл жолмен пайда болған тҧздар сумен шайылмайды. Сондықтар топырақта ӛсімдіктердің қорегіне қажетті катиондар мен аниондар сияқты заттар топыраққа сіңіп сақталады. Химиялық сіңіру қабілеттілігі – топырақтардың қиын еритін қосылыстар тҥріндегі катиондар мен аниондарды тҧтуы. Қиын еритін қосылыстар тҥзілуі заттар концентрациясы артқан кезде және олардың шӛгіндіге тҥскен кезінде, сонымен қатар топырақ ерітіндісінде ӛтетін химиялық реакция нәтижесінде жҥреді. Мысалы, фосфор мен кальцийдің қиын еритін қосылыстары қаратопыраққа суперфосфатты салған кезде пайда болады: 2 Са (НСО 3 ) 2 +Са (Н 3 РО 4 ) 2 – >Са 3 (РО 4 ) 2 +4СаО+4Н 2 О, 3 Са Сl 2 +2Na 3 PO 4 =Ca (PO 4 ) 2 +6NaCl. Егерде топырақта темір гидраттары болса, темір фосфаты тҥзілуі мҥмкін: Fe (OH)+H 3 PO 4 – =>FePO 4 +3H 2 O. Еруі қиын қосылыстар Ca 2 + , Mg 2 + , Fe 3 + , Аl 3 + иондардың ӛзара әсерлесуі кезінде РО 43 - SO 42 - —CaCO 3 , CaSO 4 , Ca(PO 4 ) 2 және басқада тҧздарда, алмасу реакцияларында: [ТСК]Са+Н 2 СО 3 = [ТСК]2Н+СаСО 3 пайда болады. Соныменен катиондар мен аниондар топырақта тҧтылуы мҥмкін. Олардың кейбір бӛліктері жаңа тҥзілімдерді: ақкӛзді, псевдомицелийді, охралық дақ және басқадай формалар тҥрінде кездеседі. Химиялық сіңіру қабілеттілігінің арқасында топырақтарда фосфор және кҥкірт сияқты қоректік элементтер жинақталады, тек азот топырақтардың мҧндай формадағы сіңіру қабілеттілігінде тҧтылмайды деуге болады.. 4.Топырақтың физика-химиялық алмастыра сіңіруі. Топырақтың иондар сіңіруін, негізінен катиондар сіңіру қабілетін физика-химиялық алмастыра сіңіру деп атайды, немесе топырақтың қатты фазасындағы катиондардың ӛзіне араласқан ерітінділердегі катиондарға тең мӛлшерде айырбасталуын айтады, сондықтан мҧны кейде алмастыру сіңіруі деп те атайды, яғни бір катиондар реакциялар арқылы екінші катиондармен орын алмастырады. Сондықтан бҧл процесті зерттеуге академик К.К.Гедройц баса назар аударған болатын. Оның зерттеуі бойынша алмасу реакцияларына қатысы бар қосылыстарды топырақтың сіңіру комплексі деп атайды. Топырақтың сіңіру комплексіндегі катиондар әр уақытта ӛзіне тең мӛлшердегі басқа катиондарға алмаса алады Топырақ бӛлшектерін қоршайтын су ерітіндісінде заттардың иондарға диссоциацияланған едәуір мӛлшері – катиондары мен аниондары (катиондар оң, аниондар – теріс зарядталған) болады. Мысалы; топырақ ерітіндісінде Na + , K + , Ca 2 + , Mg 2 + , Fe 3 + , Н + катиондары және Cl - , SO 4 - , PO 4 , NO 3 - аниондары болуы мҥмкін.Топырақ колоидтары сонымен бірге оң немесе теріс зарядқа ие, сондықтан, теріс зарядталған бӛлшектер барлық минералдық және органикалық бӛлшектердің негізгі бӛлігі, катиондарды, ал оң зарядталғаны – аниондарды тҧтады. Топырақта коллоидты бӛлшектер кӛп болған сайын сіңірілген катиондар мен аниондардың кӛп мӛлшерін тҧтып қалады. Катиондар мен аниондар топырақ бӛлшектерімен айтарлықтай берік тҧтылады және тек қана топырақ ерітіндісімен жанасқан кезде ғана басқаларымен ығыстырылуы мҥмкін. Ығыстыру химиялық алмасу реакциясы нәтижесінде жҥреді. Иондар алмасуы эквиваленттік мӛлшерде ӛте тез жҥреді, яғни бір Са + катионы екі Н + немесе К + катионына алмасады, әрі топырақтың кез келген катионы топырақ ерітіндісінің кез келген катионымен алмасуы мҥмкін. Топырақ коллоидтары Na + , K + , Ca 2 + , Mg 2 + , Fe 3 + , Н + ,Аl 3 + иондарын жедел –тез сіңіреді. Бҧл қатар сіңірілу энергиясының тӛмендеуі бойынша жазылған. Олардың ішіндегі кҥрделі, кешенді, суда ерімейтін қосылыстарды барлығынан жиі тҥзетіндері Аl + және Fe 3 + . Сол себепті табиғи жағдайда Н + , Ca 2 + , Mg 2 + , K + , және сирек жағдайда N + сіңірілген кҥйде болады, олардың қҧрамы топырақ тҥзілу ҥрдістері мен факторларына тәуелді. Сіңірілген катиондар саны әртҥрлі мӛлшердегі бӛлшектердің кӛлемі мен қҧрамына, әсіресе коллоидты бӛлшектерге, яғни механикалық қҧрамына тәуелді. Сіңірілген катиондардың немесе негіздердің жалпы саны 100 г топырақта мг- экв-пен кӛрсетіледі. Миллиграм–эквивалент – бҧл элементтің атомдық салмағын валенттілігіне бӛлгендегі миллиграммен берілген ӛрнегі. Мысалы Ca 2 + сутегі бойынша эквивалентті 20,04 мг, ал Mg 2 + – 12 г. 100г топырақ эквивалентін есептеу ҥшін анықтауға алынған топырақ салмағын 100-ге бӛліп, алынған санды негіздердің жалпы мӛлшеріне немесе сіңірілген катиондар қосындысына кӛбейтеді. Сіңірілген катиондар саны минералдық қҧрамға да тәуелді. 100 г топырақта каолин, гидрослюда 20 г, серицит 20–40 г, монтмориллонит 60–100 мг- экв тҧта алады. Ӛте жоғарғы сіңіру қабілеті топырақтың органикалық заттарына тән. Мысалы, қарашірік 100 г топырақта катиондарды 180-ге, ал гумин қышқылдары – 186 мг-экв дейін сіңіре алады. Соныменен, топырақтың катиондары мен аниондарының жалпы саны топырақтың механикалық, минералдық қҧрамына және олардағы органикалық заттар қҧрамына тәуелді. Топырақта лайлы тҧнба бӛлшектері, монтморилонит сияқты минералдар және органикалық заттар кӛп болған сайын, тҥбінде топырақтың сіңіру кешенін қҧрайтын сіңірілген иондардың жалпы саны да кӛп болады. 0,001мм-ден кіші сіңіруге қабілетті бӛлшектер жиынтығы топырақтың сіңіру кешені (ТСК) деп аталады. Лайлы тҧнба бӛлшектерінің саны, шірінді мен минералдардың қҧрамы кез-келген топырақта тҧрақты болады. Сондықтан топырақ тҧтатын катиондар мен аниондар саны да тҧрақты. Топырақпен тҧтылатын катиондар мен аниондардың жалпы саны сіңіру кӛлемі деп аталып, Е әріпімен белгіленеді. Әр топырақ ҥшін сіңірілу кӛлемі әртҥрлі: 100 г қҧмдауыт топырақтарда ол 1–5 мг-экв, қҧмдақтарда 7–8, саздықтарда – 7–8 ден 15–18-ге дейін, балшықты топырақтарда 15–30 мг-экв дейін, не одан да жоғары, балшықты кҥлгін топырақтарда 12–18 аралығында, шымды кҥлгін топырақтарда 16–25, орманның сҧр топы-рағында–18–30 және қаратопырақтарда 30–50 мг-экв. болады. Сіңіру кӛлемі екі мәннен қҧралады - сіңірілген негіз қосындылары –S, оған негізінен K + , Ca 2 + , Mg 2 + кіреді және сіңірілген Н + ,Аl 3 + , олардың жиынтығы Н әріпімен белгіленеді. Сіңірілу кӛлемі сияқты S және Н 100 г топырақтағы мг- экв. бойынша ӛрнектеледі, сонымен Е=S+H. Сіңірілген негіздер мен сутегі мӛлшерінің арақатынасына қарай топырақтарды негіздермен қаныққан және негіздермен қанықпаған деп ажыратады. Негіздерге қанықпаған топырақтар сіңіру кешенінде кӛп мӛлшерде алмасатын сутегі мен алюминий болады және олар қышқылды топырақтар деп аталады– бҧлар кҥлгін, шымды–кҥлгін және орманның сҧр топырақтары. Егер топырақтарда сіңірілген негіздердің Ca 2 + , Mg 2 + және Na + қосындылары сіңіру кӛлеміне тең болса, олар негіздермен қаныққан деп аталады – олар қаратопырақтар, сҧртопырақтар, кебірлер, кҥрең топырақтар. Негіздермен қаныққан топырақтар, олардағы алмасу катиондарына байланысты, бейтарап немесе сілтілі болып есептеледі. Темір және алюминийдің оң зарядталған гидрототықтарымен жеткілікті мӛлшерде қаныққан топырақтың сіңіру кешені аниондардың физикалық- химиялық сіңірілуін қамтамасыз етеді. Аниондардың сіңірілуі біркелкі жҥрмейді, Cl –анионы ӛте аз сіңіріледі, содан кейін NO 32 , ал одан ары артуына қарай SO 4(2) -, P 2 O 4(3) және ОН - , яғни аниондардың валентілігі және оның мәні жоғарлаған сайын, олар жақсы сіңіріледі тек гидрооксильді топ ОН~олардың қатарына кірмейді. Сонымен, топырақтарда сіңірілген кҥйдегі кҥкірт, фосфор, аз мӛлшерде азот және хлор қосылыстары болады. Дегенмен, топырақтың сіңіру кешені кӛбінесе теріс зарядталған бӛлшектерден тҧрады, сондықтан катиондар сіңіріледі. Сутегі катионымен қаныққан топырақтар структурасы судың әсерінен еріп кететін тҥйіршікті – шаңды, ӛздері қышқыл. Коллоидтар гидрофильді, жартылай қайтымды. Н + катионын қоректік элемент ретінде пайдаланбайды және олар микроағзалар мен ӛсімдіктер тіршілігін тежейді. Жылжымалы тҥрдегі алюминий катионы ӛсімдіктер ҥшін улы, топырақтарға қышқылдық қасиет береді, бірақ берік структураның пайда болуына әсер ететін коагулятор болып табылады. Натрий – ортаға сілітілік реакция беретін катион, кӛп мӛлшерде болса ӛсімдікті ӛлтіреді, топырақтың структурасын бҧзады, оны дисперсиялайды; натрий коллоидтары гидрофильді, жылжымалы, тҧздары ериді. Кальций және магний катиондары қара топырақтардың сіңіру кешенінде басым болады және оларға бейтарапқа жақын реакция береді. Олар, жақсы коагуляторлар ретінде, топырақтарда органикалық заттардың бекуіне септігін тигізеді, ӛте қҧнарлы топырақтардың сіңіру кешеніне кіреді. Олардың коллоидтары гидрофильді, қайтымсыз. Топырақ структурасы суға берік. Темір катионы қышқыл топырақтардың топырақтық сіңіру кешеніне кіреді. Ол жақсы коагулятор, топырақ структурасына беріктік береді, фосфор қышқылының анионымен нашар диссоциацияланады және нашар еритін қосылыстар тҥзеді. Гельдері қайтымсыз, гидрофобты. Аниондары топырақта шамалы тҧтылады, олардың кейбіреулері (Р 2 О 43 - және SO 42 - ) топырақта суда ерімейтін тҧздар тҥзеді, ал Cl - және NO 3(2) - егерде ӛсімдік тамырларымен ҧсталмаса, кӛбінесе топырақтан шайылып кетеді. 5. жүктеу/скачать 3,34 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|