ПОӘК «Топырақтану» пәнінеіне арналған оқу-әдістемелік материалдар
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ІІІ. Кезеңді шайылмалы тип
- ДӘРІС 8 Топырақтың ауалық қасиеттері мен ауа құбылымы Мақсаты
- Түйінді сөздер
- Ауа өткізу 1.Топырақтағы ауа оның гзды фазасына (бөлігіне) жата
І. Тоңды тип - көп жыл тонданып жатқан топыраққа тəн. Тоңды аймақтарда жауын көбінесе қар түрінде жауады, жазда топырақтың беткі қабаты ғана ериді. Астыңғы тонды қабат су өткізбейтін болғандықтан, үстіңгі қабаттар суға толады да, топырақ батпақтануға шалдығады. ІІ. Шайылмалы тип: Кылг 1,3-тен жоғары. Топырақ кескіні сумен шайылған, ыза суларының ағыны болмаса, топырақ батпақтана бастайды. Мұндай судың құбылым типі ормандық күлгін, қызыл жəне сары топырақ типтеріне тəн. Су өткізгіштігі нашар, ыза деңгейі жоғары көтерілсе, топырақ жəне оны құраушы жыныстар батпақтана бастайды. ІІІ. Кезеңді шайылмалы тип: К ылг 1-ге тең. Бұл типте топырақ жыл сайын шайыла бермейді, ол тек ылғалды жылдарда шайылады. Мұндай су құбылымы сұр ормандық топырақтар мен солтүстік қара топырақты аймақтарда қалыптасқан. VІ. Шайылмайтын тип: К Ылг 1-0,7 тең. Жауын-шашын суы топырақтың тек жоғары қабаттарына əсер етеді, ал ыза терең жатады. Мұндай типте күзге қарай топырақ аса кеуіп кетеді де, ондағы ылғал мөлшері өсімдік солуына дейін төмендейді. Бұл тип қара жəне қара қоңыр топырақты аймақтарда қалыптасқан. Жоғары жəне тұрақты өнімді тек суармалы егіншілікте алуға болады. V. Жіпсінді тип: Кылг 0,7-ден төмен . Ыза деңгейі жақын орналасқан құрғақ жəне шөлді дала аймақтарда қалыптасқан. Қылтүтікшелер арқылы ыза суы топырақ бетіне жетіп барып буланады. Егер ол тұзды болса, құрлық бетіне ылғал мен бірге жеңіл еритін тұздар да көтеріліп шоғырланады, сөйтіп топырақ сортандана бастайды. иСуармалы топырақтарда ирригациялық су құбылымы қалыптасады. Топырақ мол ылғалданса, оның кескіні ызаға дейін шайылуы, ал суару аралық мезгілі ұзаққа созылса, ыза суы топырақ бетіне көтерілуі мүмкін. Егіншілік өнімділігін арттырудағы шаралардың бастысы - топырақтағы су құбылымын реттеу. Мəдени өсімдіктердің өніп-өнуіне лайықты жағдай туғызу үшін топыраққа түсетін судың мөлшері, транспирация мен физикалық булануға кеткен шығынды теңестіру, яғни ылғалдану коэффициент санын бірге көтеру керек. Нақтылы топырақ климаттық жағдайда су құбылымын реттеудің өз ерекшелігі бар. Мысалы, тұрақсыз ылғалданатын жəне ылғалға тапшы шөлді аймақтарда су құбылымын реттеудегі ең басты мақсат - топырақта жиналған ылғалды сақтай отырып, оны тиімді пайдалану. Топырақта ылғалды жинау тəсілдерінің бірі-қыста қарды, көктемде - еріген суларды ұстау. Ол үшін ықтырмалы (кулистік) егіс аңызын (стерня), жасанды қар жолдарын пайдаланады. Топырақ бетіндегі су ағысын азайту үшін сүдігерді (зябьты), беткейлерді көлденең жыртады, ауылшаруашылық дақылдарын жолақтап орналастырады, топырақты шұңғылдап өңдейді, тағы басқа тəсілдер қолданады. Топырақтағы су қорын молайтуда таза немесе қара (əсіресе егілген) сүрінің (пардың) маңызы зор. Мұндай сүрілерде өңделген топырақ қабатында ылғал қоры, басқа ауыспалы егіс танаптарына қарағанда, 1,5-2 есе артық. Ылғалды сақтап жинауда озат агротехнологияны пайдаланған жөн: көктемде топырақ бетін қопсыту немесе тырмалап, ылғалды жабу арқылы топырақты физикалық буланудан, яғни ылғал шығынынан сақтауға болады. Тұқым себілгеннен соңыра топырақты дөңбекпен (каток) тығыздайды. Бұл тəсіл топырақтың қылтүтікшелері арқылы ылғалды төменнен жоғары көтеру мақсатымен жүргізіледі. Осылай сумен қамтамасыз етілген тұқым тез өнеді. Топырақтағы ылғалды үнемді жəне тиімді пайдалануға органикалық жəне минералдық тыңайтқыштар да себептеседі. Шөл дала мен шөлді аймақтарда топырақтың су құбылымын жақсартудың басты жолы - суару, яғни егіске қолдан су беру. Əрине, оның мөлшері өсімдік сұранысына сай, ал тəсілі олбетте топырақты шайылу мен сортаңдаудан сақтайтындай болғаны керек.пайдаланады. Топырақ бетіндегі су ағысын азайту үшін сүдігерді (зябьты), беткейлерді көлденең жыртады, ауылшаруашылық дақылдарын жолақтап орналастырады, топырақты шұңғылдап өңдейді, тағы басқа тəсілдер қолданады. Топырақтағы су қорын молайтуда таза немесе қара (əсіресе егілген) сүрінің (пардың) маңызы зор. Мұндай сүрілерде өңделген топырақ қабатында ылғал қоры, басқа ауыспалы егіс танаптарына қарағанда, 1,5-2 есе артық. Ылғалды сақтап жинауда озат агротехнологияны пайдаланған жөн: көктемде топырақ бетін қопсыту немесе тырмалап, ылғалды жабу арқылы топырақты физикалық буланудан, яғни ылғал шығынынан сақтауға болады. Тұқым себілгеннен соңыра топырақты дөңбекпен (каток) тығыздайды. Бұл тəсіл топырақтың қылтүтікшелері арқылы ылғалды төменнен жоғары көтеру мақсатымен жүргізіледі. Осылай сумен қамтамасыз етілген тұқым тез өнеді. Топырақтағы ылғалды үнемді жəне тиімді пайдалануға органикалық жəне минералдық тыңайтқыштар да себептеседі. Шөл дала мен шөлді аймақтарда топырақтың су құбылымын жақсартудың басты жолы - суару, яғни егіске қолдан су беру. Əрине, оның мөлшері өсімдік сұранысына сай, ал тəсілі олбетте топырақты шайылу мен сортаңдаудан сақтайтындай болғаны керек. Бақылау сұрақтары: Топырақтың су құбылымы жəне оның маңызы. Судың қандай түрлері бар? Судың қасиеттері қандай? Топырақтың су өткізгіштігі, су сиымдылығы. Гигроскопиялық ылғалдың маңызы қандай? 20. Топырақтың ауа құбылымы жəне оның маңызы. ДӘРІС 8 Топырақтың ауалық қасиеттері мен ауа құбылымы Мақсаты: Өсімдік тіршілігіндегі топырақ ауасының рөлі Міндеті: Топырақтағы ауаның құрамы мен бөлшектердің әрекеттесуін зерттеу Түйінді сөздер: топырақтағы ауа алмасу факторлары Дәріс жоспары: Топырақтың ауа құблымы жəне оның қасиеттері Аэрация Ауа өткізу 1.Топырақтағы ауа оның гзды фазасына (бөлігіне) жатады. Ол қатты жəне сұйық фазаларымен күрделі қарым-қатынаста болады. Топырақ атмосферамен үнемі ауа алмасатын болғандықтан, атмосфераның ауа құрамына ұқсас, тек оттегі, əсіресе, көміртегі мөлшері өзгеше. Топырақ ауасында оттегі тапшы болса, өсімдік дəні мен тамыр дамуы нашарлап, микробиологиялық үрдістер мен органикалық заттар ыдырауы тежеледі жəне аэробтық (оттегімен) тіршілік ететін кішіжандылар əрекеті бəсеңдейді. Зерттелген мəліметтер бойынша топырақтағы ауа мөлшері бидай, сұлы дақылдары үшін - 10-15, арпа мен қант қызылшасы дақылдары үшін – 15-20 процент аумақ аралығында болғаны керек. Топырақ ауасы құрамындағы оттегі көзі негізінен атмосфера болса, көмірқышқыл газы ауадан жəне өсімдік пен топырақтағы ірі – кішіжандылар тынысы, органикалық заттар ыдырауы мен тотығу процестері нəтижесінде пайда болады. Көмірқышқыл газының 1/3 бөлігін орта есеппен өсімдік тамырлары шығарады. Ауаның қасиеттері. Ауа қасиеттеріне топырақтың ауасиымы, ауаалмастыруы (аэрация) жəне ауаөткізуі жатады. Ауасиымы деп, топырақтың қуыстарында белгілі мөлшерде ауа ұстап тұру қабілетін айтады. Ауасиымы – түйіртпек аралық жəне капиллярлық болып екіге бөлінеді. Екеуінің қосынды көрсеткіші топырақтың жалпы ауасиымын сипаттайды. Жалпы ауасиым мөлшері құрғақ түйіртпекті жəне гранулометриялық құрамы жеңіл топырақтарда болады. Топырақты өңдегенде, қопсытқанда оның жалпы ауасиымы артады. Керісінше, гранулометриялық құрамы ауыр, түйіртпексіз, тығыз топырақтардың ауасиым көлемі төмен. Түйіртпек аралық ауасиым деп топырақтың түйіртпектер арасындағы қуыстарда шоғырланған ауа мөлшерін айтады. Топырақ атмосфера мен тұрақты газ алмасып тұрады. Қылтүтіктік немесе капиллярлық ауасиым деп, топырақтың түйіртпектері ішіндегі қылтүтікшелеріне (капилляр) толған ауа мөлшерін айтады. Мұндағы ауа атмоферамен газ алмасу үрдісіне аз қатысады; бұл көрсеткіш көлемі жағынан капиллярлық сусиым мөлшеріне сəйкес. 2. Аэрация – ауа алмастыру, топырақтың жалпы ауасиымы мен көлемдік ылғал мөлшерінің айырмасымен сипатталады (процент): Аэрация = (Жа - Ты), мұнда, Жа – жалпы ауасиым; Ты – топырақтағы ылғал мөлшері. Топырақта ылғал мол болса, ауа алмасу құбылысы нашарлайды. Аэрация табиғи жағдайда жəне адам ісіне байланысты (жауын жəне суару сулары, топырақты өңдеу, қопсыту, құбырлар жүйесін салу т.б.) өзгермелі келеді. Ауа алмасудың негізгі жағдайларына (факторларына) диффузия, температура жəне атмосфералық қысым, ылғалдылық артуы, жел қуаты жатады. Осылай əсер етуінен топырақ пен атмосфера арасында ауа алмасу құбылысы жүреді – оны топырақтың «тынысы» деп атайды. Газдар көлемі жылығанда ұлғайып, суығанда кішірейетіні мəлім. Күндіз күн жылығанда тоыпрақ қуыстарындағы ауа көлемі ұлғайып, топырақтан ығыстырылады да атмосфераға таралады, ал түнгі салқында газдар көлемі кішірейеді де, топырақтың бос кеңістіктері атмосфера ауасымен толады. Газдар молекулалары кеңістікте ыдырап, біркелкі таралуға тырысады, олардың бұндай қозғалысын диффузия дейді. Ол атмосфера мен топырақ ауасы түйіскен шекарада өтеді де, топырақ «тынысында» маңызды рөл атқарады. Жаңбыр суы топырақ қуыстарына толып, ондағы ауаны ығыстырады. Соңыра топырақтағы су төменгі қабаттарға сіңеді де, жғарға қабат қуыстары судан босап, атмосфера ауасымен толады. Атмосфера қысымы өскенде, топырақ қуыстарындағы ауа нығыздалады, ал қысым төмендегенде газдар топырақтан қайта атмосфераға ығыстырылады. Сипатталған факторлар əсерінен топырақ пен атмосфера арасында жүретін газ алмасу процесі болмаса, өсімдіктер өніп-өсуі мен кішіжандылар тіршілігі мүмкін болмс еді. 3.Ауа өткізу деп, нақтылы уақытта топырақтың өз денесінен ауа өткізу қабілетін айтады. Құрылымы түйіртпекті топырақтарда ауа өткізу қасиеті жоғары, ал тығыз қалыпты ауыр балшықтарда төмен болады. Газдар топырақтың қатты жəне сұйық фазаларымен əрекеттесіп сіңіріледі немесе еріп кетеді. Құрамында балшықты минералдар мен органикалық заттар мөлшері артқан сайын, топырақтың газдар сіңіру қабілеті де өседі. Температура төмендеген кезде, топырақ ылғалында газдар (əсіресе СО2) мөлшері артып, ондағы карбонаттардың еруі мен тотығу реакциясы үдейді. Керісінше, температура жоғарылаған сайын, топырақ ылғалында газдар еру күрт төмендеп, тотығу реакциясы бəсеңдейді, ал карбонаттар ерітінді күйінен тұнбаға шөгеді. Топырақ ылағалында газдар еруін атмосфералық қысым жоғарылауы да үдетеді, керісінше қысым төмендесе, газдың ерітіндісінен топырақ ауасына көшуі тездетіледі. Топырақта ауа құбылымына орай тотығу-тотықсыздану үрдістері кең дамыған. Ауа құрамында оттегі басым жағдайда тотығу, ол тапшыланса тотықсыздану үрдісі артады. Тотығу үрдісіне оттегін алу (2KNO2 + O2 = 2RNO3), сутегін беру (2CH2 COOH янтарь қышқылы = 2CH COOH + H2 фумар қышқылы), сондай-ақ сутегі мен оттегінің қатысуынсыз электрондар (е) беру (Fe2+ + e = Fe3+) жатады. Керісінше, өтетін үрдісті «тотықсыздану» категориясына (түсінігіне) жатқызады. Əдеттегіде тотығу – электрондарды беру, ал тотықсыздану – оларды қосып алу деген түсініктер: Ох+е ↔ Red -e- Топырақтың тотығу-тотықсыздану күйін санды сипаттау үшін оның потенциалын қолданады (ТТП). Сутегіне қатынас ТТП-ын Eh дейді, ол миливолтпен (мв) көрсетіледі. Қосылыстарды тотықсыздандыратын сутегі тапшы болуынан сілітілі топырақтардың (қоңыр, құба) Eh көрсеткіші жоғары, бірақ қышқыл топырақтарға қарағанда төменірек болады. Сондықтан сілтілі ортада тотықсыздану үрдісі Eh-тың төменгі көрсеткішінде басталады. Топырақтағы жағдайларға байланысты Eh деңгейі жыл бойы өзгеріп тұрады. Тіпті бір топырақтың тектік жиектері арасындағы Eh айырмашылығы 250-300 мв –ке жетеді. Ылғалдану жағдайына байланысты топырақтың Eh мөлшері маусымды өзгереді. И. Сердобольский 60 проценттік салыстырмалы топырақ ылғалдылығы жағдайында Eh мөлшерін (түйіртпектер іші мен сыртында) анықтап, агрегаттар ішінде, сыртына қарағанда, Eh төмен екенін тапқан, сөйтіп кезінде В.Вильямс жазғандай, түйіртпектер ішінде анаэробты (оттегісіз) жағдай болатынын дəлелдеген. Осыған байланысты топырақ жиектерінде, бір мезгілде əр дəрежеде тотыққан немесе тотықсызданған қосылыстар кездесуі мүмкін. Топырақты өңдеу мен құбыр жүйесін (дренаж) салу шаралары Eh деңгейін жоғарылатады да, топырақты суару, нығыздау, шөп егіп шымдандыру жəне тыңайту, керісінше, ТТП-н төмендетеді. Мол ылғалды гидроморфты топырақтарда (батпақты, торфты) Eh көрсеткіші 200-100 мв-қа, тіпті аз мөлшерге төмендейді. Бұл жағдайда топырақта негізінен тотықсыздану процесі жүреді де, өсімдікке зиян қосылыстар түзіледі (H2S, CH4 т.б.). Eh көрсеткіші рН деңгейіне байланысты өзгереді. Мысалы, рН-тың бір интервалға көшуі Eh-ты 57-59 мв-қа өзгертеді. Осы байланыс негізінде Кларк ұсынған аэробтық индексті (r H2) қолданады: rH2 = Eh + 2рН 30 Егер, rH2 27-ден асса топырақта тотығу үрдісі басым, одан кем болса, тотықсыздану үрдісі басым болғаны. Тотығу-тотықсыздану жүйесінде реакциялардың белгілі-біркезектілігі байқалады. Eh-тың 200-300 мв деңгейінде NO3 →NO2 –ге, N+5 →N+3 –ке, 400 мв (рН = 6,0) деңгейінде Mn4+ →Mn2+ -ге айналады. Eh одан əрі төмендеген – 160 мв (рН = 7,0) немесе 220 мв-қа (рН = 6,0) жағдайда Fe3+→Fe2+ -ге көшеді. Күкірт қышқылы тұздарының сутекті күкірт түріне ыдырауы Eh-тың 10-15 мв аралығында жүреді. 44 Тотығу-тотықсыздану үрдістері қайтатын жəне қайтпайтын реакциялардан тұрады. Қайтпайтын реакцияларда əрекеттескен қосылыстардың кейбір элементтері газға айналып, атмосфераға тарайды, ал қайтатын реакцияларда элементтердің тек валенттілігі өзгереді. Енді сол реакцияларға тоқталайық: I. Қайтатын реакция Fe3+→Fe2+ жүйесінде темір тотығының (Fe3+) ерімталдығы өте төмен боладыда, топырақ ерітіндісінің ортасы (рН) 3-тен болған жағдайда білінеді. Тотықсызданған темір (Fe2+) қосындысы жеңіл ериді – рН жəне Eh көрсеткіштері төмендеген сайын, екі валентті темір қосындыларының ерімталдығы, яғни жылжымалылығы жоғарылайды. Темір қосындыларының жылжымалылығы ортаның реакциясына (рН) байланысты болғанымен, негізінен тотығу-тотықсыздану жағдайына сəйкес өзгереді. Мысалы, Eh 500-700 мв-қа көтерілсе, ортаның көрсеткіші (рН) төмендеуіне қарамай, екі валентті темір үш валентті түріне айналады. Содан пайда болған Fe(OH)3 ерітіндіден тұнып, топырақ түйіртпектерінің бетіне шөгеді де, оларға қызғылт-сары өң береді. Өсімдіктер темірдің тотықсызданған (Fe2+) жылжымалы түрімен қоректенетін болғандықтан, топырақта мезгіл-мезгіл тотықсыздану үрдісі жүргені керек. Қоңыр жəне құба топырақтарда тотығу үрдісі басым болғандықтан, екі валентті темір Fe3+-ке айналады да, оның жылжымалылығы (тиімділігі) төмендейді, содан барып, өсімдіктер хлорозға (сарғаю) шалдығады. Ылғалды тропиктер мен оған таяу аймақтардың қызыл, сары жəне орманды аймақтың шымды-күлгін, батпақты топырақтарындағы қышқыл орта жəне анаэробты жағдайында, темір қосындылары жылжымалы түріне (Fe2+) көшіп, жауыен суымен астыңғы қабаттарға шайылады. Ал бұл топырақтардың жоғарғы қабаттарына (түйіртпектеріне) қызыл, сары түсі сұр, күл, көгілдір рең тартады. Жоғарыдан шайылған темір қосындылары топырақ кескінінің иллювийлі, орштейнді жəне латеритті қабаттарында шоғырланады. Грунттық сулар деңгейі жақын жатқан гидроморфты аллювийлі шабындық жəне сортаңданған топырақтардың төменгі қабаттарында да темір қосындылары ортштейнді конкреция (кемпіртасты) құрады. II. Топырақтың қайтатын Mn4+→Mn2+ жүйесіндегі ТТП-да темірге ұқсас өзгереді. Өсімдіктер марганецтің тотықсызданған Mn2+ түрімен қоректенеді. Ол топырақтың ерітіндісі мен сіңіру кешенінде осы түрінде кездеседі. Eh 500-600 мв-ке көтерілсе, марганец тотыққан төрт валентті (Mn4+) түріне көшеді де, ерітіндіден тұнып, топырақта шөгеді. Қара, қара-қоңыр жəне құба топырақтардың жоғары қабатында (ылғалды кезеңдерді санамағанда) тек тотығу процесі басым болады да, марганец төрт валентті түріне көшіп, өсімдіктер марганец тапшылығын тартып, хлороздан қиналуы мүмкін. Жайылма топырағының құнарлығы (В.Ковда пікірінше, 1973) тотықсыздану реакциялар туындысы – темір мен марганецтің жылжымалы қосындыларының көбеюіне байланысты. III. Қайтпайтын NO3→ NO2→NO – N реакциялар жүйесіне кішіжандылар қатысуымен жүретін нитрификация жəне денитрификация процестеріне, ортаның реакциясы жəне тотығу-тотықсыздану жағдайлары күшті əсер етеді. Топырақта нитраттар түзілуі тотығу реакциясы басым жағдайда (Eh=400-500 мв) жүреді, тотықсыздану арқылы олар газды азотқа дейін өзгереді (Сердобольский): Eh (мв): 750-480 → 480-340 → 340-200 → 200 нитраттар нитраттар нитриттер газды азот нитриттер (молекулалық) Аса ылғал топырақта нитраттар төмен шайылуымен қатар, газды азот түріне көшіп, атмосфераға ұшып кетуінен, топырақта азот тапшылығы туады. IV. Қайтпайтын сульфаттар – сульфидтер жүйесінің жүруі – күкірт қышқылының тұздары бар, ортасы сілтілі немесе бейтарапты топырақтарда органикалық заттардың анаэробты шіруінің нəтижесі. Бұл реакцияларда сульфаттар сутекті күкіртке дейін ыдырайды да, газ күйінде атмосфераға ұшады. Реакциялар Eh деңгейі 100 мв маңында жүреді: а) Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2 → немесе FeSO4 + 2C → FeS + 2CO2 → Бұл реакциялар нəтижесінде күкірт тотықсызданып, тотығу дəрежесі төмен сульфидтер (Na2S, FeS ) пайда болады. Екінші сатыда күкіртті металл топырақ ерітіндісінің қышқылдарымен əрекеттесіп, күкіртті сутек түзеді де ауаға ұшып кетеді: б) Na2S + H2CO3 → Na2CO3 + H2S →немесе FeS + 2 HCI → FeCI2+ H2S Көрсетілген реакциялар күкіртсіздену процесіне жатады. Соған байлансты хлор-күкірт типтес сортаңды топыраққа, ал күкірттің атмосфераға ұшып кету кезінде хлор типтес сортаңға айналуы мүмкін. Күріштік сортаң сутекті топырақтарда күкіртсіздену процесін тұсынан қарап анықтауға болады., яғни жаңа жаралған темір сультериды (FeS) топыраққа қара-көк рең береді жəне одан шіріген жұмыртқа (H2S-тен) иісі аңқиды. жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|