2. Топырақтағы химиялық элементтер əртүрлі қосындылардан тұрады.
О т т е г і (О2) көптеген біріншілік, жəне екіншілік минералдар құрамына
кіреді де, органикалық заттар мен судың негізгі құраушы элементі болып саналады. Оттексіз ешқандай тіршілік болмайды жəне реакциялар жүрмейді.
К р е м н и й (Sі) – топырақта ең көп тараған элемент. Кремний
қосындыларының негізгісі кварц (SіO2), ол силикаттар құрамында басым. Бұзылу мен топыраққұралу процестері арқасында жылжымалы орто-мета кремний қышқылы (SіOжəне (SіO3)2:- аниондары, натрий мен калий силикаттары, кейде золь күйінде де кездеседі. Топырақтың арасынан үлбір кремнийдің бір бөлігі шайылып кетсе, екінші бөлігі (кышқыл ортада) тұнбаға-гельге көшеді - SіO4nH2O. Бұл изоморфты тұнба, ал сусыз жағдайда екіншілік кварц түріне көшеді. Жылжымалы коллоидты үлбір кремний, топырақтың құрамындағы 1,5 тотықты негіздермен байланып, екіншілік силикаттарға айналады.
А л ю м и н и й (АІ) - топырақта біріншілік жəне екіншілік минералдар
құрамына кіріп, органика-минералды кешен, ал қышқыл топырақтарда
сіңірілген негіз түрінде кездеседі. Аталған минералдардың бұзылуы
нəтижесінде алюминийдің сулы 1,5 тотығы ажырап, бір бөлігі сəл жерде шөгіп қалса, екінші бөлігі золь күйіне, ерітіндіге көшеді. Топырақ ортасы сəл қышқыл тартса, алюминийдің сулы тотығы (AІ2O3nH2O) гель күйіне көшеді, ол кристаллизацияға (қатаю) шалдықса, екінші гибсит AІ
2O3 3H2O пен бемит AІ2O3H2O атты минералдар түріне айналады. Қышқыл ерітінді ортада (рН-5) алюминийдің 1,5 тотығы топырақ құрамындағы органикалық қышқылдармен байланып, кешенді жылжымалы қосындылар түзеді де, топырақтан шайылып кетеді.
Т е м і р (Fе) - өсімдік өмірінде ең қажетті химиялық элемент, өйткені
темірсіз хлорофилл құралмайды. Топырақ құрамында біріншілік жəне екіншілік силикатты минералдар-сулы жəне қарапайым тотық, жай тұздар жəне сіңірілген негіз түрлерінде кездеседі, сондай-ақ органика-минералдық кешенді қосындылар түзеді. Минералдар бұзылуынан ажыраған темірдің сулы тотығы топырақта аз жылжымалы қосынды-аморфты гель (Fe2O3nH2O) күйіне, ал кристалданса - қатайса-аморфты гель (Fe2O3 H2O) жəне сулы гетит (Fe2O3 3H2O) үріне көшеді. Тек тым қышқыл ортада (рН-3), топырақ ерітіндісінде жылжымалы темірдің сулы тотығы молаяды да, топырақта көбінесе темірдің Fе3+ ионы басым болады. Тотықсызданған жағдайда темір тотығы шала тотықты ерітінді FеСОз, Fе(НСОз) жəне FеSО4 сияқты өсімдіктерге тиімді қосындылар түзеді. Бірақ та топырақта жылжымалы темір қосындылары көп жиналса, өсіп тұрған өсімдікке зиян келтіруі (уландыруы) мүмкін, бейтарап жəне сілтілі орталы топырақтың құрамыңда темір тотықтану құбылысына
шалдығып, тиімсіз түріне кешеді де, өсімдік қорегіне темір жетіспей қалады, соның салдарынан ол хлороз ауруына шалдығады.
Темір мен алюминийдің сулы тотықтары органикалық қышқылдармен
əрекеттесіп, кешенді жылжымалы қоспаларға айналады да, топырақтан жеңіл шайылып кетеді.
А з о т (N) - белок (ақуыз) құрамына кіретін, хлорофилл нуклеин 55
қышқылдары жəне фосфатит, тағы басқа тірі клеткалар құратын органикалық заттарға қатынасы бар элемент. Азоттың негізгі бөлігі топырақтағы органикалық заттар құрамына кіреді. Оның мөлшері органикалық заттар, əсіресе гумус (қарашірінді) мөлшеріне сəйкес. Көп топырақтарда бұл элемент қарашіріндінің 1 (40-тан-1)/20 бөлігі шамасында, ол атмосферадан биологиялық тұтылу арқылы жиылады, топыраққұраушы жыныстарда азот тіпті жоқ деуге болады. Өсімдіктер азотты топырақ ерітіндісінен, органикалық азотты заттар, əсіресе қарашірінді ыдырауынан бөлініп шығатын, аммоний, нитраттар жəне нитриттер түрінде сіңіреді. Нитриттер топырақта тіпті жоқ деуге болады, ал аммоний мен нитраттық азот өсімдіктер қорегінің негізі болып саналады. Аммоний NH4 топырақта жеңіл тұтылатын жəне ең сінімді азот ионы. Нитраттар N03ионы түрінде көбінесе топырақ ерітіндісінде болады да, оны өсімдік жеңіл сіңіре алады.
Ылғалы мол аудандарда топырақтан, əсіресе парға қалдырылған
танаптарда, нитраттар тез шайылып кетуі мүмкін. ґсімдіктердің азотпен
қамтамасыздануы ең алдымен органикалық заттардың шіріндіге айналу
екпініне байланысты. Бірақ мол өнім алу төжірибесі тек табиғи азот қорын пайдалануға негізделмеген, өйткені өсімдік өнімі жергілікті жағдайда азотпен қамсыздану мөлшеріне байланысты болады. Азот өсімдіктерге аса қажет болғандықтан, бірінші орындағы қоректік элементке жатады, сондықтан тиісті агрошаралар қолданып, топырақтың азот қорын молайту керек.
Ф о с ф о р (Р2О5) – көптеген органикалық қосындылар құрамына кіретін
жəне өсімдік тіршілігіне өте кажет элемент. ґсімдіктер денесіндегі ақуыздың 0,1 проценттей мөлшері (құрғақ зат) есебімен Р2О5 ионына келеді. Фосфор көбінесе топырақтың жоғарғы қабатында шоғырланатындықтан, оны осы қабаттан өсімдік көп мөлшерде сіңіре алады. Қара топырақтағы қорлы фосфор мөлшері 0,35 проц-ке дейін ауытқиды да, көбінесе органика-минералды қосындылар құрамына кіреді. Фосфор органикалык, заттар-құрамында фитин, нуклеин қышқылы, нуклеопротеидтер мен фосфатидтер, қантты фосфаттар жəне басқа кальций, магнийдің минералды тұздары, темір мен алюминийдің орто-фосфор қышқылдары түрінде болады.
Қорлы фосфор топырақтағы апатит, фосфорит жəне вивианит минералдары
құрамына кіріп, оның қатты бөлігінде сіңірілген фосфат-анионы түрінде
ұсталады. Аталған минералдар ішінде апатит көптегеи магмалық тау
жыныстары құрамына кіреді де, фосфор қорының 95 проц-ін қамтиды.
Минералдық қосындыларда фосфор мөлшері қиын еритін күйінде кездеседі, мысалы, магний, кальций, алюминий жəне темір фосфаттарының ерімталдығы топырақтың негіз көрсеткішіне байланысты - ол өскен сайын фосфаттар ерімталдыға азаяды. Қышқыл топырақтарда темір мен алюминий косындыларының химиялық белсенділігі жоғары болғандықтан, фосфорда, көбінесе темір, алюминий фосфаттары, яғни фосфат-ионы 1,5 оксидтер қосындысы түріне ауысады. Алюминий мен темір фосфаттарының көп тараған түрлері варисцит (AІPO4 2H2O) пен стренгит FePO4 2H2O жəне солардың орта кластағы тұздары. Бұзылу барысында олар бірте-бірте негізгі жəне берік, қатаң 56аугелит AІ3(ОН)зРО4жəне вавелит АІ3(ОН)з(РО4)25Н2О түрлеріне өзгереді. Бейтарап, сөл қышқыл жəне сілтілі ортасы бар топырақтарда көбінесе кальцийлі фосфаттар басым. Ең берік жəне нашар еритін кальцийлі фосфатқа апатит Са10(ОН)2(Р04)6 жатады. Сулы тотықы ерімталдығы өсуіне қарай мына қатарда орналасқан: үш фосфат Ca3(PO4)2 →сегіз кальцийлі фосфат Ca8H2(PO4)6 52O монетит СаНРО4 → брушит СаНР42Н2О.
Фосфор өсімдіктердің негізгі қоректік элементіне жатады. Органикалық
фосфорды өсімдік, тек органикалық қосындылар ыдыраған-минералданғаннан соң, топырақ ерітіндісінен сəл қышқыл ортада (рН-6-6,5) жақсы сіңіреді. Құнарлылық тұрғысынан барлық топырақтар фосфор тыңайтқышын қолдануды қажет етеді.
К ү к і р т (S) - ақуыз бен эфирлік майлар құрамына кіреді. ґсімдіктердің
бұл элементті сіңіру қабілеті орташа, ал фосформен салыстырғанда тіпті төмен. Топырақта күкірттің шоғырлануы биологиялық айналымға жəне топырақ тегіне байланысты. Қорлы күкірттің (SОз) мөлшері топырақта 0,01-ден - 2 проц-ке дейін өзгереді де, сульфидтер мен сульфаттар қосындылары түрінде кездеседі жəне органикалық заттар құрамына кіреді. Соңғылар ыдырауынан жəне сульфидтер тотығуынан тотықты күкірт тұздары-сульфаттар түзіледі. Топырақта оның тұрақты қосындылары (темір тұзынан FеSO4-ен басқалары)
басым. Сульфаттар арасында, əсіресе калий, натрий мен магний тұздары суда жақсы ериді. Күкірттің SO42- ионы топырақта аз сіңірілетін болғандықтан құрғақ климатта шоғырлануы ықтимал. Дегенмен, топырақтарда күкірт жеткілікті, сондықтан ол өсімдіктерге тапшы элемент емес.
К а л и й (К2О) - физиологиялық ең маңызды, өсімдіктер (картоп, шөптер,
темекі, тамырлы жемістер) көп мөлшерде сіңіретін элемент. Топырақта қорлы калий мөлшері 2 проц-тен асады, жеңіл гранулометриялық құрамды топырақта
ол аз. Калийдің негізгі бөлігі топырақ құрамындағы біріншілік жəне екіншілік минералдар құрамына кіреді: биотит пен мусковит құрамындағы калий, кристаллдық байланысы олқы болғандықтан, өсімдікке тиімді қор болып саналады. Топырақта калий алмаспалы сіңірілген жəне қарапайым еркін тұздар түрінде кездеседі. Соңғы түрінің өсімдікке тиімділігі жеңіл, бірақ мөлшері көп емес. ґсімдікке тиімді түрі алмаспалы калий болғандықтан, топырақтың калиймен қану дəрежесі жоғарылаған сайын оның тиімділігі де өседі. Алмаспалы емес тұтылған калийдің тиімділігі өте нашар, бірақта алмаспалы мен алмаспайтын калий арасында тепе-теңдестік арақатынас бар. Оның мəні мынада: сіңірілген алмаспалы калий қоры азайса, ол алмаспайтын калий қорынан толтырылып тұрады. Егер калийдің тиімді түрі жетіспесе, өсімдік өсіп-дамуы нашарлайды.
К а л ь ц и й (Са) мен м а г н и й (Мg) де калий сияқты физиологиялық
кажетті элементтер. Мысалы, магний құрамына кірсе, кальций топырақтың маңызды физикалық, физика-химиялық жəне биологиялық қасиеттерін жақсарту арқылы, өсімдіктердің өніп-өсіп, дамуына жағдай туғызады. Кальций мен топырақ минералдарының кристалдық қаңқасына кіреді де, олар бұзылған жағдайда алмаспалы жəне қарапайым (хлоридті, нитратты, карбонатты, сульфатты, фосфатты Са) тұздары күйіне көшеді.
Топырақтағы сіңірілген катиондар арасында бірінші орында кальций, одан
кейін магний тұрады. Сондай-ақ еркін СаСОз жəне Мg СОз қосындылар
түрінде де көп тараған; соңғылар осы элементтердің тиімді түрінің негізгі көзі болып саналады, тек топырақ ерітіндісіндегі көмір қышқыл газымен
əрекеттесіп жылжымалы екі карбонат тұзына өткені керек:
СаСО3+С02+Н20=Са(НСОз)2; МgСОз+СО2+Н2О=Мg (НСО3)2. Əдеттегіде
кальций мен магний өсімдіктерге аса қажет элементтер емес,- СаСОз тұзы көбінесе күлгін топырақтарды жақсартуға - əктеуге, ал СаSО
4 тұзы кебірлерді ғаныштауға қолданылады. Кебірленген топырақта өсімдік қорегіне кальций катионы жетіспеуі мүмкін, себебі ондағы кальций тиімділігін сіңірілген натрий төмендетеді. Əдеттегіде магний шымды-күлгін, құмды жəне құмайт топырақтарда жетіспейді.
Кіші элементтер топырақта тым аз мөлшерде (< n10-3 проц.) кездеседі. Оларға бор (В), марганец (Мn), молибден (Мо), мыс (Си), мырыш (Zn), кобальт (Со), йод (J), фтор (F) жəне тағы басқалар жатады.
Кішіэлементтер өсімдік пен жануарлар жəне адамзат тіршілігінде
физиологиялық жəне биохимиялық өте маңызды рол атқарады, олар
ферменттер, гормондар жəне витаминдер құрамына кіріп, органикалық заттар синтезін шапшандатады жəне өнім сапасын жақсартады. Витаминдер жетіспесе, тірі организм өсіп-дамуы тоқталып, түрлі ауруға шалдығады, мысалы, адамдар молибден мол болса подагра, йод жетіспесе зоб (тамақ ісу) ауруларынан зардап шегеді. Бор жетіспесе, қант кызылшасының тамыры шіри бастайды жəне т.б. Топырақтағы кіші элементтерінің шоғарлану мөлшері ең алдымен, олар құралатын жыныстар құрамына жəне топырақ қалыптасуындағы кұбылыстарға байланысты. Топырақтың жоғарғы қабатында гумус мөлшері артқан сайын, кіші элементтер де жеткілікті болады; аллювилік (күлгіндік, лессиваж) құбылыстар үдеген сайын, топырақтағы кіші элементтер мөлшері де азаяды. Орманды-тайга, орманды-дала мен кəдімгі даланың топыраққұраушы кұмбалшықты жыныстары құрамында мысалы, мырыш, кальций мен молибден мөлшері біркелкі, ал құм, құмайттарда олар аз болады. Тек балшықты сланецтер, басқа жыныстарға карағанда мырыш, мыс жəне кобальтқа бай. Кейбір кіші элементтер кен орындары мен жанар тау күлінде көбірек. Кіші элементтер топыраққа тыңайтқыштар, пестицидтермен қосыла келуі де мүмкін, бұны технологиялық ластану дейді. Бұл құбылыс топырақтың механикалық құрамына, гумус молшылығына, сіңіру сыйымдылығына жəне ылғалдану, тотығу-тотықсыздану құбылысына байланысты болады. Тотығу-тотықсыздану процестер құбылымы топырақтағы кіші элементтердің валенттілік дəрежесіне əсер етеді, мысалы, марганец Мn2+тотықса ерімейтін Мn4+ түріне ауысады, ал хром Cr3+→ Cr6+ мен ванадий (V3+ → V5+), керісінше, жылжымалы түріне көшіп, шайылады. Қышқыл топырақ ортасында мыс, мырыш, марганец пен кобальттың жылжымалылығы артады да, молибдендікі төмендейді. Бор, фтор жəне йод қышқыл мен сілтілі ортада жылжымалы келеді. Топырақтың ерітіндісінде СО2, концентрациясы өсуі де кіші элементтерге оң əсер етеді-көмір кышқыл газы карбонаттарды екі карбонатты түріне айналдырып, марганец пен никель, барийжылжымалылыған өсіреді. Гумустік жəне органикалық затар, өте-мөте құмырсқа, лимон, қымыздық қышқылдары ерітінді кіші элементтерді байланыстырып, тұрақты косындыларға көшіреді.
Кіші элементтер топырақ жаратылысына сəйкес өзгереді. Мысалы,
эллювилік құбылыс үдеуінен, шымды-күлгін топырақтың жоғарғы қабатынан мырыш, кобальт, молибден, мыс шайылып барып, төменгі жынысқа жақын бөлігінде шоғарланады. Керісінше, кіші элементтер аккумуляциялық процесі басым қара топырақтың гумустік жиегінде көп мөлшерде шоғарланады, Г. Ринькисше күлгін топырақта жылжымалы кіші элементтер мына мөлшерде (мг/кг): мыс, мырыш, марганец, кобальт, бор 0,1-0,3 молибден 0,05-мм аз болса, ол тым тапшы саналады. Осы сандық деңгейде элементтері бар топырақтарда өсімдіктер ықшам тыңайтқыштарды тілейді. Əсіресе шымды-күлгін топырақтарды ықшам элементтермен үстейді.
ДӘРІС 11. Топырақ коллоидтар мен топырақтың сіңіру қабілеті
Мақсаты: Топырақ коллоидтарымен топырақ сіңіру қабілетімен таныстыру
Міндеті: Топырақ коллоидтарымен топырақ сіңіруін зерттеп үйрену
Түйінді сөздер Топырақ коллоидтары
Дәріс жоспары:
Топырақтың коллоидтары және топырақтың сіңіру қабілеті
Сіңіру қасиеттері
1 Топырақ коллоидтары жəне топырақтың сіңіру қабылеті
Топырақтүзілу процесінің дамуы топырақта өсімдіктердің күлді элементтерімен азот, т.б. коректік заттардың жиналуымен қабаттас жүреді. Өсімдіктерге қажет коректік элементтердің жиналуы топырақтың сініру қабілетімен (ТСҚ) тығыз байланысты. ТСҚ деп, оның өзінде ерітінді жəне судағы лайлы қатты заттарды, газдарды ұстап қалуын айтады. Осы қабілет аркылы топырақта өсімдіктерге керекті коректік элементтер жиналады. Бұл саладағы ілімді дамытқандар - К. Гедройц, Д. Прянишников, А. Соколовский, И. Антипов-Каратаев, В. Чернов, Н. Горбунов, т.б. орыс ғалымдары. Сіңіру қабілет əр топырақтарда əр дəрежеде қалыптасқан. Ол көбнесе топырақтағы тым майда (дисперсті) - бөлшектенген түиірлерге-коллоидтібөлшектерге байланысты. Топырақта коллоидті бөлшектер көбейген сайын, онын сіңіру қабілеті де жоғарылайды. Топырақ коллоидтерін диаметрі шамамен микронмен есептелетін əртекті заттар бөлшектері құрайды. (1 микрон 0,001 миллиметрге тең, 0,001 микронды миллимикрон дейді). Коллоидті - шектердің ірілігі 0,1 микроннан 1 миллимикронға дейін ауытқиды.
В. Оствальд схемасы бойынша коллоидтердің екі жаралу жолы бар: 1)
бытырау арқылы, яғни бытырандылардан бөлшектеніп шығу, 2) конденсация арқылы, яғни бытырандылардан бөлшектеніп шығу. Топырақ коллоидтерінің бір минералдардан физикалық бұзылу арқылы бытырап, тозаңданып түзіледіде, екіншісі конденсациялык, əдіспен органикалық қалдықтардан өзгеріп,химиялық бұзылу нəтижесінде жаралады.
Коллоидтер топырақта золь (коллоидтік ерітінді) жəне гель (коллоидті қоймалжың тұнба) күйлерінде кездеседі. Коллоидтер бір күйінен екіншісіне көше береді. Коллоидтердің ерітіндіден тұнбаға көшуін коагуляция (жиырылу, ұю), керісінше тұнбадан ерітіндіге көшуін пептизация (бытырау) дейді. Тұнбадан ерітіндіге көшу қайталанбалы немесе қайталанбайтын болады.Топырақ жаралуында коллоидтар коагуляциясының зор маңызы бар:коллоидтар топырақта тек золь (ерітінді) күйінде жылжып, жиыла алады да, гель (тұнба) күйінде топырақта бекіп қалады. Коллоидтар топырақта жоғарғы жəне төменгі температурада қызғанда, көпкенде немесе тоңазығанда да коагуляцияланады. Бірақ коагуляцияның басты жағдайына электролиттердің(тұздардың, қышқылдардың, я негіздердің) əсері жатады (электролит деп суға ерігенде оң немесе теріс зарядты иондарға бөлінетін заттарды айтады - NаСІ->Na++ СІ-).
Коагуляция электролиттердің ең аз ңкоагуляция босағасың деп аталатын концентрациясында (қоюлануында) өтеді. Жоғары бытыраңқы болғандықтан коллоидті бөлшектердің электр зарядыбар. Көбінесе топырақ коллоидтері теріс зарядты. Тек алюминий мен теміргидраттары оң зарядты. Коагуляция процесі коллоидтердің зарядтарын жоғалтуына байланысты. Теріс зарядты коллоидтер оң зарядты катиондармен, ал темір мен алюминий коллоидтері теріс зарядты аниондармен кездескенде коагуляцияланады. Коагуляциялау қабілеті катиондардың валенттілігіне жəне атомдықсалмағына байланысты. Белсенді жылдам коагулянттарға үш валентті (АІ мен Fе), содан кейін екі валентті (Са мен Мg) катиондар жатады. Бір валентті катиондар (К, NH4, əсіресе Na) сəл коагуляциялайды
тіпті қарама-қарсы топырақ коллоидтерін бытыратады (пептизациялайды). Тек Н катионы коагуляциялау қабілетімен соңғылардан оқшау тұрады да, екі валенттікатиондарға жақындайды, себебі оның жарғақсу қабығы өте жұқа. Коллоидтер коагуляциясында топырақта көп тараған кальций катионы зор рөл атқарады. Ол коллоидтерді кайталанбайтындай берік коагуляциялайды.
Табиғатта коллоидтердің шығатын екі көзі бар: 1) тау жыныстары, 2) органикалық заттар. Осыған байланысты топырақтың коллоид бөлігінің құрамына органикалық жəне минералдық заттар кіреді; біріншісі - топырақ карашіріндісі, екіншісі - балшық құрамындағылар. Топырақтағы коллоидтер болмысы - көбінесе тұрақты тұнба - гель күйі. Ол топырақта катиондардың жəне басқа коагуляция жағдайларының ылғи болуына байланысты. Коллоидтердің золь (ерітінді) күйі - уақытша, тұрқсыз болмыс.Коллоидтерді гель түрінен зольге айналдыру үшін, оларды байланыстырып тұратын катиондарды басқа тұздармен ығыстыру керек. К. Гедройц топыраққа сіңірілген катиондарды ас тұзының натрий катионымен жуып ығыстырудыұсынған. Сіңірілген катиондар ығыстырылғанда, топырақ коллоидтері ыдырап (пептизацияланып), ерітінді күйіне айналады.
Коллоидтер құрылысы. Жоғарыда айтылғандай, коллоидтерге бытыранды күйіндегі заттар жатады. Оның əр бөлшегі көп молекула жинағы болып есептеледі. Қазіргі көзқарастар (профессор Н. Горбунов) бойынша коллоидті бөлшектің немесе мицелланың күрделі құрылысы бар. Әр мицелла 4 мицелласының өзегі SіO2молекулаларының агрегаттары - заряд анықтайтын иондардан SіO тұрады. Коллоидті бөлшектің заряды теріс болса, оның сыртында оң зарядты теңгеру ниондары орналасады. Жоғарыда айтылғандай, топырақ коллоидтерінің заряды негізінен теріс болады. Теріс зарядты, диффузия қабатында Н иондары бар, коллоидтерді ацидоидтер дейді (гумин қышқылы - СОО, кремний қышқылы – SіO 3). Оңзарядты диффузия қабатында ОН иондары бар коллоидтерді базоидтер дейді. (АІ жəне Fe тотықтарының гидраттары АІ (ОН)3, Fе(ОН)з.
2.Топырақтың сіңіру сиымдылығы жəне түрлері. Коллоидтердің диффузиялы қабатындағы иондар көбінесе алмаспалы реакциялар арқылы топырақ ерітіндісінен ұсталады. Ал коллоидтер көбінесе теріс зарядты болғандықтан, олар негізінен катиондарды сіңіреді. Сіңірілген катиондар коллоидті бөлшектердің сыртында үлкен энергиямен берік ұсталып тұрады да, тек басқа катиондармен ығыстырылады. Сондықтан топырақтың иондар сіңіруі
негізінен катиондар алмасу процесі болып саналады. Мысалы, қара топырақты ас тұзының ерітіндісімен араластырсақ, оның натрий катиондары топырақтағы кальций катиондарын ерітіндіге ығыстырып шығарады:
К. Гедройц жəне басқа зерттеушілердің тəжірибесіне қарағанда, топырақта алмасуы эквиваленттік тең мөлшерде өтеді: ығыстырылған бір еківалентті кальций катионы орнына 2 бір валентті натрий сіңіріледі.
Топырақтың ерітіндідегі тұздар катиондарын сіңіріп, алмаспалы ерітіндігекатиондар ығыстыруын физика-химиялық алмаспалы сіңіру дейді. Бұл топырақтың сіңіру сиымдылығының басты түрі. Оның негізінде біріншіден физикалық сырт энергия арқылы сіңіру (адсорбция) бар да, екіншіден, өзара алмаспалы химиялық реакциялар жатыр. Сіңірілген катионды басқа катион қайтадан ерітіндіге ығыстыра алады. Сондықтан топырақта сіңірілген катиондарды алмаспалы негіздер дейді.Алмаспалы сіңіру сиымдылығы топырақтың тек тым уақ коллоидті бөлшектеріне тан.
Топырақтың майда, бытыранды катиондар алмастыра алатын бөлігін тпырақтың сіңіргіштік кешені дейді. Топырақтың бұл коллоидты бөлігі, органикалық қарашірінді жəне минералдық (шаң, тозан), химиялық қосындылардан құралады. Сондықтан, оны кешенді (жинақты) деп атайды. Ал сіңіргіш деп коллоидті бөлшектердің сыртқы энергиясымен ерітіндіден иондарды сіңіре алатын қабілетін айтады. Топырақтардың сіңіргіштігі əр мөлшерлі: топырақ неғұрлым балшықты, құмбалшықты жəне онда қарашіріндісі көп болса, сəл ғұрлым оның сіңіру қабілеті жоғары, ал карашіріндісі аз құм топырақтың сіңіру кабілеті төмен болады. Топырақтың сіңіре алатын жалпы катиондар жиынтығын сіңіру сыйымы дейді. Оның
мөлшерін кальций катионының милиэквивалентімен (мың рет кішірейтілген санмен) бейнелейді. Алмаспалы сіңірілген негіздерге Са, Мg, Na, Н, К жəне NН4, Fе, АІ катиондары жатады. Құрамында сіңірілген металл катиондары (Na, 61Мg, Са, Fе) бар топырақтарды негіздерге қанық (бай), ал құрамында Н жəне АІ катиондары бар топырақтарды негіздерге тапшы топырақтар дейді.Сіңірілген катиондар топырақ касиеттеріне тікелей əсер етеді. Кальций катионы қара топырақтарда жақсы су, ауа жəне қорек режимін алыптастырады, берік түйіртпектілік, бейтарап (рН-7) орта жасайды. Сіңіру кешенінде Н катионы басым күлгін топырақтар түйіртпексіз болады, оларға нашар су, ауа жəне қорек режимі (құбылым) мен қышқыл орта реакциясы тəн.Ал сіңірілген натрий катионы басым (сортаң, кебір) топырақтардың су, ауа жəне қорек режимі өте нашар, олар түйіртпексіз болады, сондықтан су тисесоңғысы батпаққа айналады, кепсе тас болып қатады да, өндеуге жарамайды,топырақ ерітіндісінің ортасы өте сілтілі болады (рН-8-9). Топырақтың физика-химиялық немесе алмаспалы сіңіру қабілетінің зормаңызы бар. Сол арқылы топырақтарда өсімдіктердін қоректік заттары (элементтер) берік ұсталады. Екіншіден, минералдық тыңайтқыштарды қолдану топырақтың алмаспалы қабілетіне негізделген. К. Гедройц топырақтың алмаспалы сіңіру (физика-химиялық) қабілетінен басқа механикалық,физикалық, химиялық жəне биологиялық сіңіру қабілеттерін бөлген.
Механикалық сіңіру қабілеті деп топырақтың, басқа қуыс денелер сияқты, өзінен өткен лай, құм, тағы басқа қатты заттарды өткізбей ұстап қалатындығын айтады. Бұл қабілет топырақтың механикалық құрамына, түйіртпектілігінебайланысты. Балшық құмбалшық, түйіртпекті топырақтардың механикалық
сіңіру қабілеті, құм, құмайт топырақтарға қарағанда, жоғары болады. Физикалық сіңіру қабілет немесе молекулалық адсорбция деп, топырақ бөлшектерінің сыртқы молекулалық күшпен газды жəне ерітінді заттарды сіңіріп, ұстап қалу қабі.летін айтады. Мысалы, молекулалы су буларының, жарғақты сулардың, ерітінді бояу (сия) жəне иісті заттардың сіңірілуі. Химиялық сіңірудің мəні - топыраққа енген тұздар мен оның ерітіндісіндегі тұздардың өзара химиялық алмаспалы реакцияға түсіп, топырақта тұрақты ерімейтін қосындылар түзуінде.
Химиялық сіңіру нəтижесінде топырақта түрлі қоспалар шоғырланады жəне олар сумен шайылмайды. Сондықтан топырақта өсімдіктер қорегіне керекті заттар - катиондар мен аниондар сіңіріліп ұсталады (үш кальцийлі фосфаттар менСаСОз). Ұсталған тұздар топырақ ерітіндісінің ортасы өзгеруіне қарай қайтадан жылжымалы түріне айналады да, оларды өсімдіктер қажетіне жаратады. Тез еритін заттар топырақтағы басқа қосындылармен реакцияға түсіп, ерімейтін қосылыстар түзеді. Олар химиялық жолмен сіңірілетін қосындыларға жатады
Химиялық жолмен сіңірілмейтін қосындыларға азот тұздары жатады. Олар топырақтағы барлық катиондармен əрекеттесіп, суға тез еритін жылжымалы тұздар құрайды да, топырақтан шайылып кетуі мүмкін. Биологиялық сіңіру. Топырақта қоректік заттарды сіңіріп, ұстап, шайылудан сақтап қалуда бұл сіңіру түрінің рөлі өте зор.
Биологиялык, сіңіруі ғылыми тұрғыдан негіздеген - академик В. Вильямс. Бұл сіңіру топырақтардағы өсімдіктердің тамырлары мен кішіжандылардың тіршілігіне байланысты. Олар топырақтың жылжымалы қоректік заттарын сіңіріп, өз денелерін құруға, ерімейтін, күрделі органикалық қосындылардың құралуына жұмсайды. Мысалы, азот тұздары биологиялық сіңіру арқасында өсімдік пенкішіжандылар денелеріндегі ақуыз құрамында бекіп қалады. Өсімдіктер азоттұздарын топырақтан алатын болса, бактериялар азотты ауадан тікелей ұстап, жұта алады. Оларды азот тұтушылар деп атайды. Өсімдіктер тек өздерінекеректі қоректік элементтерді таңдамалы сіңіреді. Өсімдік қорегіне өте қажетті элементтерге С, Н, О, N. К, S, Са, Мg, Fе, т.б. жатады. Өсімдіктер массасықұрағанда денелеріндегі қоректік заттар ыдырап (минералданып), топыраққа қайтып ораладышайылудан сақтап қалуда бұл сіңіру түрінің рөлі өте зор. Биологиялык, сіңіруі ғылыми тұрғыдан негіздеген - академик В. Вильямс. Бұл сіңіру топырақтардағы өсімдіктердің тамырлары мен кішіжандылардың тіршілігіне байланысты. Олар топырақтың жылжымалы қоректік заттарын сіңіріп, өз денелерін құруға, ерімейтін, күрделі органикалық қосындылардың құралуына жұмсайды. мысалы, азот тұздары биологиялық сіңіру арқасында өсімдік пен кішіжандылар денелеріндегі ақуыз құрамында бекіп қалады. Өсімдіктер азот тұздарын топырақтан алатын болса, бактериялар азотты ауадан тікелей ұстап, жұта алады. Оларды азот тұтушылар деп атайды. Өсімдіктер тек өздерінкеректі қоректік элементтерді таңдамалы сіңіреді. Өсімдік қорегіне өте қажеттіэлементтерге С, Н, О, N. К, S, Са, Мg, Fе, т.б. жатады. Өсімдіктер массасықұрағанда денелеріндегі қоректік заттар ыдырап (минералданып), топыраққа қайтып оралады.
ДӘРІС 12 Топырақтың органикалық бөлігі
Мақсаты: Топырақтың органикалық бөлігінің құрылымын зерттеу
Міндеті: Топырақтың органикалық және өзгеру процестерінің әсерін қалыптастыру
Түйінді сөздер Топырақтың органикалық бөлігі
Дәріс жоспары:
1. Топырақтың органикалық бөлігі
2. Гумин - гумустың экстракцияланбайтын (ыдырамайтын) бөлігі.
3. Органикалық заттың рөлі.
Достарыңызбен бөлісу: |