ПОӘК «Топырақтану» пәнінеіне арналған оқу-әдістемелік материалдар
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Мақсаты
- Дәріс жоспары: Топырақтың жылулық қасиеттері және құбылымы Жылу құбылымын қалыптастыру
- Жылу құбылымын қалыптастыру
- ДӘРІС 10. Топырақтың химиялық құрамы Мақсаты
- Түйінді сөздер
- 1. Топырақтың химиялық құрамы
Бақылау сұрақтары: 1. Ауаның қасиеттерінің маңызы? 2. Топырақтың ауа өткізуі, ауасиымы.
Топырақтың жылулық қасиеттері және құбылымы Жылу құбылымын қалыптастыру 1. Топырақтың жылулық қасиеттері және құбылымы Жылу көзі. Топырақ атмосферамен тұрақты қатынасып, климаттық жағдайлар ықпалында болады. Климат ықпалының негізі-топырақ бетіне келетін күн сəулесінің қуаты. Күн қуатының белгілі бөлігі кұрлыққа келіп топырақты жылытады, оның бетінен шағылысып қайта атмосфераға тарайды. Жылудың топыраққа енуі мен атмосфераға қайтуы құбылмалы болғандықтан, топырақтың, жылу жағдайы тектік жиектер температурасымен сипатталады. Ал температура топырақтың жылу күйін сипаттайды. Топыраққа еніп жылжитын, онда жиналатын жəне одан қайтып шығатын жылулық құбылыстар жинағы жылу құбылымы (режимі) аталады. Жылу мен су режимдері топырақ құралу процесі бағыты мен жылдамдығын, топырақтағы физика-химиялык, химиялык, биохимиялық жəне биологиялық процестер жағдайын анықтайды. Топырақтағы жылудың негізгі көзі-күн сəулесінің қуаты. Сонымен қатар, аздаған мөлшерде жылу топыраққа кұрлық тереңдігінен химиялық, биологиялық жəне радибелсенді процестер арқылы келсді. Топыраққа енген күн сəулесінің қуаты жылуға айналып, оның төменті қабаттарына жылжиды, аздау бөлігі топыраққа сіңбей бетінен шағылысады. Топырақтың беткі қабатынық температурасы құрлыкка таяу ауа кабаты температурасынан төмен болған жағдайда, топырақ өзінің бойына жинаған жылуды қайтып береді. Топыраққа сіңген күн сəулесінің қуаты мен қайтарылған жылудың мөлшеріне байланысты, оның беткі жəне теменгі кабаттарының температуралық айырмашылығы артқан сайын, одан жылу шығу да өседі. Сондықтан беткі топырақ қабатының ішінде жылы жағдай калыптасыуна тигізетін əсері зор. Топыраққа енген немесе шағылысқан жылудың мөлшері оның түсіне, ылғалдылығына, түйіртпектілігіне, өсімдіктер жамылғысына байланысты. Топырақ бетіне келетін күн сəулесі қуатының мөлшері географиялық аймаққа жəне құрлық бедеріне, жыл маусымы мен ауа райына тəуелді. Солтүстік жарты шарда күн сəулесінің куаты тұракты оңтүстік бағытта өседі. Қоңыр салқын аймақта түс кезінде минутына 1 шаршы сантиметрге келетін күн радиациясы қуаты) 0,8-1,5 калорийге тең. Жылулық қасиеттер. Топырықтың жылу қасиеттеріне жылуену, жылусыйымы жəне жылу өткізу жатады. Топырақтың жылыну қабілетіне күн сəулесінің қуатын кабылдай алуы жатады, ол альбедомен сыпатталады. Альбедо деп-жер бетіне жеткен жалпы қүн радиациясынын (сəулеттік куаттың)проценттік мөшерінен шағылысқан қысқа толқынды бөлігін айтады. Альбедо көрсеткіші азайса-топырақ күн энергиясын көп жүтқанының белгісі. Ол топырақ түсіне, алғалдылығына, түйіртпектік құрамына, топырақ бетінің тегістігіне жəне өсімдік жамылғысына қарай өзгереді. А. Чудиновскийдің (1959) деректерінше құрғақ қара топырақтың альбедосы 14, ал ылғал қара топырақтікі 8% болса, құрғақ боз топырақтікі 25-30, ал ылғалдысында 10-12% болады, яғни қара түс пен ылғалдылық, альбедоны төмендетеді. Əсіресе, қара түсті, гумусқа бай топырақ, ақшыл түсті топырақтарға қарағанда, күн сəулесін өзіне көп тартады. Жылусыйымы деп — топырақтың жылуды қабылдау қасиетін айтады. Ол 1 г топырақ массасын немесс 1 см3 көлемін 10С-қа жылытатын калориямен өлшенеді. Сол себепті топырақтың екі — үлестік жəне көлемдік жылу сыйымы түрлерін ажыратады. Топырақтың жылу сыйымы оның минералдық жəне гранулометриялық құрамына, органикалық заттар мөлшеріне, ылғалдылығына, қуыстылығы жəне ондағы ауаның мөлшеріне байланысты болды. Кварц құмының үлестік жылу сыйымы 0,196, ал көлемдік жылу сыйымы 0,517-ге, балшықтікі — 0,233 жəне 0,577-ге , ал судың үлестік жəне көлемдік жылу сыйымы 1,0-ге тең. Судың жылу сыйымы, топырақтан басқа минералдық жəне компоненттерге карағанда, жоғары болғандықтан, ылғал топырақтың температурасын көтеруге, құрғақ топырақпен салыстырғанда, жылу көбірек кетеді. Сондай-ақ, ылғал топырақ баяу жылынып, бояу суыса құрғақ топырақтар керісінше-тез жылынып, тез суыйды. Күзде олар баяу суыйды, кұмдарға қарағанда, көп уақыт жылы күйінде қалады. Топырақты суару жəне өндеу, ылғалдылығы мен саңылаулығын өзгерту арқылы оның температурасын белгілі мөлшерде ықшамдап реттейді. Жылу өткізу деп, топырқтың өз массасынан жылу өткізу каблетін айтады. Бұл топырқтың басты жəне маңызды касиеттерінің біріне жатады, себебі оның бір қабатынан екінші қабатына жылу беруінің жылдамдылығы жылу өткізгіштітіне байланысты. Топырақ алабы 1 см2қалындылығы 1 -сантиметрлік қабатынан бір секундта өтетін жылу мөлшері калориямен белгіленеді. Топырақтың қатты фазасындағы саңылауларды ауа немесе су жайлайтындықтан, оның жылу шығару құбылымы минералдық жəне органикалық белшектер мен оларды қоршап тұрған су жəне ауа арқылы жүзеге асуы мүмкін. Топырақтын аталған негізгі бөлшектерінің жылу өткізгіштігі бірдей емес. Мысалы, ауанікі – 0,00006, судікі-0,00136, кварцтікі — 0,0024, граниттікі —0,0082 калория. Топырақтың минералды бөлігінің жылу өткізтіштігі ауаға (100), суға қарағанда 28 есе артық. Сол себепті топырақтың ылғалдылығы артқан сайын, жылу өткізгіштігі де жоғарылайды, ол төмен деген сайын, бұл қаблет нашарлайды. Жазда топырақтын беткі кабаты кеуіп кетеді де, жылу өткізгіштігі нашарлап, төменгі қабаттарға оның өтуі бəсендейді. Күзгі маусымда топырақ ылғалдана бастасымен онда жылу жиналады да, күздік дақылдар үсімеуіне қолайлы жағдай туады. Топырақтың жылу құбылымы климат пен кұрлық бедері, өсімдік жамылғысы жəне қар қалындылығына орай қалыптасады. Топырақтың жылу жағдайын сыпаттайтын жылу кұбылымының негізгі көрсеткіші — топырақ температурасы. Ол күн радиациясы жəне топырақтың жылу қасиеттерімен анықталады. Температура да, климаттан басқа, құрлық бедеріне, топырақ қасиеттеріне, өсімдік жамылғысына жəне қар қалыңдылығына тəуелді. Күн сəулесі көтеріңкі, ойпаң, жазық жерлерге жəне беткейлерге əр мөлшерде түседі. Мысалы, беткейлердің ең жылысы — оңтүстікке, жылысы — батыс жəне шығысқа ең суығы — солтүстікке караған жағы. Өсімдік жамылғысы топырақ бетіне келетін күн радиациясының мөлшерін азайтып, жазда оның температурасын төмендетеді, ал қыста қар токталуына жəне топырақта жылу сақталуына себептеседі. Топырақтың гранулометриялық құрамы да температураға тікелей əсерін тигізеді: жеңіл топырақ тез жылынып тез суыйды, керісінше, ауыр топырақ бəсең жылынып, суыйды. Температураға топырақ өңі де əсерін тигізеді: ақшыл топырақ, қараға қарағанда, тез жылыйды да, оның температурасы жоғары болады. Беткі топырақ қабатының ең жоғары температуралық көрсеткіші күндіз сағат 13-те, ең төменгісі ымыртта байқалады. Күндіз топырақтың беткі қабаты қызып, температурасы жоғарыласа, төменгі қабаттар тереңдігі ұлғайған сайын температурасы төмен дейді. Түнде топырақтың беткі қабаттары тез суыйтын болса, терең қабаттары онша суымайды. Сондықтан температура ауытқуы өбінесе беткі қабаттарға келеді де, тəулік температура 35-100 см терендікте аса ауытқымайды. Тəулік температураның ауытқуы топырақтың қасиеттеріне, ауа райына, өсімдік жамылғысына жəне қар қалындығына тəуелді. Жылу құбылымы. Топырақ температурасының жылдык құбылымы екі кезеңдік айқындылығымен сыпатталады: жазғы кезенде жылу топырақтың жоғарғы кабаттарынан төмен түсіне қарай жылжыса, қыста жылу төменгі қабаттардан суыған жоғары қабаттарға көтеріледі. Температураның жылдық ауытқуы топырақтың беткі кабаттарынд жүреді де, оның кескіні тереңденген сайын, температураның ауытқуы бəсеңдейді. Өсімдік жамылғысы топырақтың беткі қабатының температурасын ауытқудан сақтайды. Еріген заттарына байланысты топырақ ерітіндісі 00 С-тан төмен температурада қатады.Солармен қатар, топырақ тоңдануына ондағы ылғал түрлері де үлкен əсерін тигізеді. Мəселен, еркін су теріс 0,1-0,50С та қататын болса, байланысты су теріс — 1,5-4,О0С -та қатады. Қардың калындығы мен тығыздығы өскен сайын, топырақ жақсы жылып, терең тоңданудан сақталады. Соңдықтан, қар тоқтату жəне сақтау арқылы күздік астық, көп жылдық шопті жəне жеміс-жидек дақылдарын үсіктен сақтауға болады. өсімдік жамылғысы мен орман жолақтары қарды тоқтатып, жинап, топырақты терең тоңданудан қорғап қалады. құрлыақ бедері де бетіне күн сəулесі түсуіне, қар жыйнауына жəке топырақтың ылғалдануына əсерін тигізеді. Сəл себепті көтерінкі, қары желмен ұшырылып кететін беткейлер топырағы терең тонданады. Керісінше ойпат жерлерде қар жақсы жыйналып, топырақ аз тоңданады. Топырақ тоңданған кезде, ондағы ылғал мен бу төменнен жоғары суыған қабатына карай жылжыйды. Топырақтың тоңдануы қар түскеннен басталып, қаңтар-ақпан айларына дейін өтеді, содан кейін топырақтық төменгі қабаттары астынан келетін жылу əсерінен жіби бастайды. Температуралық құбылым топырақтың беткі 0-20 см кабатындағы белсенді температуралық (>100С) кезең ұзақтылығымен сыпатталады. Бұл қабатта негізінен ауылшаруашылық дақылдары мен табиғи өсімдіктер тамырлары тарағандықтан, оңдағы белсенді температура қосындысы топырақтың жылумен қамтамасыздалған көрсеткіші болып саналады. Топырақтың жылумен қамтамасыздануы негізгі топырақ-климаттық аймақтарда батыстан шығысқа қарай нашарлайды, керісінше, солтүстіктен оңтүстікке жылжығанда жақсарады. Топырақтың жылумен қамтамасыздану жəне қыстың катаңдық көрсеткіштері-ауылшаруашылық дақылдары сорттарын аудандастыру, агротехникалық жəне мелиоративтік шаралар жоспарлау негізі. Топырақ бетіне келген күн сəулесі қуатының біраз мөлшері оған енетін болса, біразы атмосфераға шағылысады. Топырақ бетіне енген жəне шағылысқан күн радиациясы мөлшерін радиациялық баланс (кіріс-шығыс) деп атайды (Жб). Радиация балансының кіріс бөлігіне тік жəне шашыранды қысқа толқынды күн радиациясы (ҚТ) мен ұзын толқынды атмосфералық шағылысу (ҰТ) кіреді. Баланстың шығыс бөлігін топырақ бетінен шағылысқан қысқа толқынды радиация (Шқт) мен төсеніш беттің ұзын толқынды температуралық сəулесі (Шұт) құрайды. Сол көрсеткіштерден радиациялық баланстың тендестігін шығарады: Жб= (ҚТ+ҮТ) - (Шқт+Шұт). Радиациялық баланс оң жəне теріс болады да, топырақ бетінің жылынуы — сууы мен анықталады. Ол тəулік жəне жылдық кезендік құбылыммен сыпатталады. Жылу құбылымын қалыптастыру. Ауылшарушылық өндірісінде жылу құбылымын қалыптастыру өсімдіктер дамуына өте қажет, ол топырақ бетіне түсетін күн сəулесі қуатын реттеуге нетізделген. Жаз айларында ылғалды солтүстік облыстарда күн радиациясы босең, соңдықтан жылуды реттеу шаралары негізінен топырақ, температурасын жоғарылатуға бағытталады. Ал оңтүстік қуаң аудандарда агрошалар керісінше топырақ температурасын төмендетуге арналады. Топырақ бетіне түсетін күн сəулесін реттеудің шараларына топырақ бетінде өсімдік жамылғысын сақтау, арнайы өндеу төсілдері (топырақты қопсыту, тығыздау жəне т. б., дестелеп егу, т. б .) жатады. Өсімдік жамылғысы топырақ температурасын төмендететіні баршаға əйгілі. Сондай-ақ, топырақ бетін шымтезек, сабанмен жəне басқа заттармен бүркөп (мульча), топырақ температурасын реттеуге болады. Акшыл мульчамен жапқанда альбедо кобейеді де, топырақ жылынуы төмендейді, керісінше қара заттармен бүркелген топырақта жылу жақсы жыйналады, содан барып топырақтың буландыру қаблеті төмендеп, төуліктік температура ауытқуы бөсеңдейді. Топырақты ендеу жəне беткі қабатын қопсыту шаралары оның жылу алмасуын жылдамдатады. Жыртылған топырақтың беті кедір-бүдыр болса, күндіз күн қуаты топыраққа жақсы енеді де, түнде одан, беті тегіс топыраққа қарағанда, жылу жылдам шығып кетеді. Суару-топырақ температурасын реттеудегі ең тиімді шара, сондай-ақ қыста қартоқтатудың да мағнасы зор. əсіресе шелейт аудандарда қартоқтату, жылулықты реттеумен қатар, топырақта ылғал жыйнаудың көзі болып саналады. Жылу құбылымен реттеу тəсілдері ауарайы ерекшіліктеріне жəне топырақ типтеріне сəйкес жүргізіледі. Бақылау сұрақтар: Топырақтағы тотығу-тотықсыздану реакциясының маңызы? Топырақтың жылу құбылымы жəне оның маңызы. Судың қасиеттері қандай? Топырақтың жылу өткізгіштігі, жылу сиымы. Жылу құбылымын қалыптастыру жолдары? ДӘРІС 10. Топырақтың химиялық құрамы Мақсаты: Топырақтағы және жыныстағы химиялық элементтерінің мөлшерімен таралуын түсіндіру Міндеті: Топырақтағы ең басты химиялық элементтердің түрлері және элементтерін зерттеп үйрену Түйінді сөздер: Топырақтағы жалпы, жылжымалы және сіңімді элементтердің түрлерін оқып үйрену Дәріс жоспары: 1 . Топырақтың химиялық құрамы мен қасиеті 2 . Топырақтағы химиялық элементтер
Топырақтың қатты бөлігінің жартысына жуығы (49 пайыз) оттек үлесіне, үштен бірі кремний, 10 пайызы темір мен алюминий үлесіне, 7 пайызы басқа химиялық элементтердің үлесіне тиеді (7-кесте). 
Жоғарыда аталған химиялық элементтердің барлығы топырақтың минералдық бөлігінде минералдық қосылыстар түрінде кездеседі. Көміртек, сутек, оттек, күкірт минералдық жəне органикалық, ал азот дерлік тұтас органикалық бөлігінде болады. Топырақтың құрамына біріншілік жəне екіншілік минералдар күреді. Олардың химиялық құрамы жəне құрылымы толығымен топырақ түзілу жағдайларын айқындайды Топырақтың минералдық құрамының негізгі бұлағы литосфераның құрлық қабығы құрамындағы таулық жыныстар. Ал органикалық заттар топырақта өсімдіктер мен түрлі жəндіктер тіршілігі арқасында құралады. Айтылған минералдық жəне органикалық заттардың өзара байланысы арқасында өте күрделі қоспалар жаралады. Топырақта минералдық құрам 80-90 %-ға жетсе, органикалық құрам 10 %- тей ғана. Қазір топырақ құрамында көптеген белгілі химиялық элементтер бар. Американ геологі Ф. Кларк атымен (1889) топырақ-литосфера құрамындағы элементтер мөлшерінің орташа көрсеткіші кларк деп аталған. 52Химиялық элементтер мөлшеріне қарағанда, литосфера массасының тең жартысына дейіні оттегінен тұрады екен (47,2 проц.), төрт бөлшектің бірі кремнийге келеді - 27,6, олардан кейін алюминий (8,8), темір (5,1) кальций, натрий, калий мен магний тұр (2-ден 3 процентке дейін əр қайсысы). Аталған 8 элементтер үлесі 99 проц. болса, қалған элементтерге, атап айтқанда, өсімдікке ең қажет көміртегі, азот, күкірт, фосфорға жүздің оннан бір бөлігіндей процент келеді. Ең аз мөлшерде микроэлементтер кіреді. Топырақтың химиялық құрамы негізінен таулық жыныстар құрамына байланысты жəне оған литосферадағы түрлі химиялық элементтер кіреді. Литосфера мен топырақ құрамындағы элементтер санында ең бірінші орында оттегі тұр, екінші болып - кремний, одан соң - алюминий, темір жəне тағы басқалар орналасқан, тек топырақта көміртегі 20, азот он есе көп мөлшерде шоғырланған. Бұл элементтердің топырақтарда көп жиналуы түрлі өсімдіктер мен жəндіктердің тіршілітінен болған. Мысалы, А. Виноградов айтуынша, өсімдіктер жəне жəндіктер қалдығанда көміртегі 18, азот 0,3% (тірі зат есебімен) мөлшерде болады. Топырақ құрамындағы оттегі, кремний, алюминий, темір, кальций, магний, натрий, калий жəне басқа элементтер мөлшері литосфераға қарағанда көбірек болуы аналық тау жыныстардың бұзылуына жəне топыраққұралу жағдайлары мен ондағы процестер құбылысына байланысты. Түрлі химиялық элементтер мен олардың тотықтарының мөлшерлі саны, абсолюттік (толық) жəне салыстырмалы өзгеріске сəйкес, азаюы немесе көбеюі мүмкін. Шөгінді жыныстарда үлбір кремнийдің санды мөлшері магмалық жынысқа қарағанда, көбірек, ал көлемдік мөлшерін алса-негізінен топыраққұраушы жыныстың тегіне жəне оның механикалық құрамына байланысты өзгереді.Кремний тотығы санды мөлшерінің кебеюі бұзылу құбылысына, əсіресе, қопсындылардың кварцпен толықтырылуына жəне олардың бұзылудан өткенде қайта жиналған ірілі-уақты қатты заттар іріктелуіне байланысты. Жыныстардың кварцпен баюы, минералдардың бұзыла өзгеруімен қатар, кварцтық кремнийден үлбір құбылыс арқылы пайда болған екіншілік кварц шоғырының нəтижесі. Құмды жыныстар құрамында үлбір кремний 90 проценттен астам болса, құмбалшық пен балшықты жыныстарда оның мөлшері 50-70% төмендейді, ал АІ2О3 мен Fе2О3 жəне басқа тотықтар үлесі керісінше түседі. Қопсынды жыныстарда байланған үлбір кремний магмалық жыныстарға қарағанда, аздау, өйткені оның кей бөлшектері шайылуға бейім, керісінше аз шайылмалы АІ мен Fе-дің 1,5 тотықтары қопсынды жыныстарда сақталып калады. Міне осындай заттардың заңдылық өзгерістерін химиялық талдау арқылы біледі. Байланған үлбір кремнийдің азаюымен алюминий, темір 1,5 тотықтарының көбею есебін – SіO2:AІ2-нің төменгі қатынасы тəн. Бұзылу құбылысынан қалған заттар ішінде ең жеңіл шайылатындарға кəдімті қарапайым тұздар жатады. Олардың еру қасиеті валенттілігі төмен элементтерде жоғары болады, сондықтан қопсынды жыныстар мен топырақта негіздер қашанда литосферадан гөрі аздау. Қопсынды жыныстар құрамында негізгі элементтер ылғалды климатта аз, құрғақ жағдайда көбірек болады. Топыраққұраушы жыныстарды құрамындағы сілтілі жəне жерсілтілі негіздер мөлшеріне қарай тұзды, карбонатты жəне сілтісізденген түрлерге айырады. И. Антипов-Каратаев (1958) сілтісізденген жыныстарда кальций, магний, натрий жəне калий тотықтарының мөлшері 1-3 проценттен аспайтынын дəлелдеген, ал карбонатты жыныстар құрамында СаСОз 15-20 процентке жетеді. Топырақкұраушы жыныстардың химиялық. Құрамы белгілі мөлшерде жыныстң механикалық жəне минералдық құрамына сəйкес келеді. Құмды жыныстар кварцтан, көбінесе үлбір кремнийден тұрады. Егер жыныстың механикалық құрамы балшықты өте-мөте дисперсті (майда) екіншілік минералдар түйірлерінен тұрса, онда үлбір кремний мөлшері азайып, керісінше, алюминий мен темір 1,5 тотықтары жəне олардың құрамындағы химиялық ылғал мөлшері де артады. Топыраққұрушы жыныстарда əдеттегі табиғи геохимиялық іздер сақталғаны, яғни оларда құрылған топырақта үлбір кремний мөлшері көп болғаны байқалады. Карбонатты лесті жыныста құралған топырақтар кальцийге қанған, ал тұзды жыныстарда құралғандары сортаңды келеді. Бірақ аналық жыныстар топыраққұралу процесі барысында өзгеріп отырады, сондықтан топыраққұралу типіне қарай оның кескінінде түрлі химиялық элементтердің мөлшері мен таралуы өзгермелі келеді. Əр топырақ типі өзіне тəн оқшау, анықталған химиялық құрамды, жиектермен сипатталады. Мысалы, топыраққұраушы жыныстарға қарағанда, шымды-күлгін топырақтың жоғарғы қабатында үлбір кремний молдау, керісінше алюминий мен темір 1,5 тотықтары аздау, ал қара топырақ кескіні бойында аталған тотықтар құрамы тұрақты, мөлшері біркелкі болады. Топырақтардың жыныстардан айтарлықтай ерекшелігі олардың құрамындағы органикалық заттардың жоғарғы қабатта шоғырлануында жəне өте-мөте кажетті көміртегі мен азотты, көп топырақтарда фосфор, күкірт жəне кальций сияқты элементтердің молшылығында. Сонымен, химиялық құрам топырақтыц тау жынысынан айырмашылығын көрсетеді. Тау жыныстарының құбылу мінезі, көлемі жəне мөлшері топыраққұраушы жағдайларға сəйкес өзгереді, сондай-ақ топырақтардың да химиялық құрамы ылғи бұзылу мен топыраққұралу құбылыстарына сəйкес қалыптасады. жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|