Топырақтану пәні, негізгі тәсілдері және тараулары. Топырақ түзілу процесінің жалпы схемасы. Мақсаты

1 Топырақтану пәні, негізгі тәсілдері және тараулары

2 Топырақтанудың пайда болуы және құрылуы

3 Қазақстан топырақтарын зерттеу тарихына қысқаша шолу

4 Топырақ туралы түсінік

5 Топырақтың үгілуі, үгілу типтері

6 Топырақ түзуші тау жыныстары

7 Топырақ түзілу процестері және құбылыстары

Топырақтану кең ауқымды жаратыстану ғылыми. Бұл ғылым топырақты және жер планетасының топырақ жамылғысын зерттеу мәселесі кезінде басқадай жаратыстану ғылымдармен байланысын, олардың әдістемелерін және жетістіктерін қолданып отырады. Топырақтанудың басқа ғылымдармен байланысын атағанда міндетті түрде ең бірінші фундаменталдық (физика, химия, математика), екінші жағынан жаратылыстану, ауыл шаруашылық және экономикалық ғылымдарын атау керек. Соңғыларға геология (петрография және минералогиямен бірге), гидрогеология, физикалық география, геоботаника; ғылымның агробиологиялық саласынан биология, микробиология, биохимия, агрохимия, өсімдіктер физиологиясы, егіншілік, өсімдіктану және б., соңынан аграрлы-экономикалық ғылымдар саласынан ауыл шаруашылық экономикасы, жерге орналастыруды атап өту керек.

Топырақтанудың кең ауқымды түрде басқа ғылымдармен қатынасының тығыз болуы топырақтың ерекше табиғи дене екендігінде және аууан түрлі ғылымдар зерттейтін жер геосферасының тоғысқан нәтижесінде топырақтың пайда болыпп, оның дамуының әрі қарай жүріп жақандығында. Топырақтану ғылымы дами отырып қазіргі кезде әр-алуан ғылыми бағыттағы тарауларға бөлінеді.

Топырақтанудың ең маңызды тараулары болып мыналар саналады:

- топырақтың қалыптасуы және дамуы (генезисі, жаралуы) туралы ілім;

- топырақ жамылғысы туралы ілім;

- топырақтың құнарлылығы туралы ілім.

Негізінен бастапқыда бұл ғылымды екі үлкен топқа жіктеуге болады, біріншісі - жалпы топырақтану (іргелі), екіншісі – арнайы топырақтану немесе қолданбалы.

Жалпы топырақтануда бағытында ғалымдар топырақтың негізгі қасмиеттерін, пайда болуын, таралуын, жіктелуін зерттейді. Ал арнайы топырақтану бағытында ғалымдар топырақты пайдалану барысында туатын мәселелерді зерттеп, анықтайды.

Іргелі топырақтану ғылымының дамыған салалары: топырақ морфологиясы, топырақ физикасы, топырақ минералогиясы, топырақ географиясы, топырақ тарихы, топырақ құнарлығы, топырақты қорғау, топырақ картографиясы ж. т. б.

Арнайы топырақтану бағытында осы ғылымынң салалары: ауыл шаруашылық топырақтануы, орман шаруашылық топырақтануы, инженерлік топырақтану, мелиорациялық топырақтану, экологиялық топырақтану болып келеді.

Топырақтану ғылымы әсіресе ауыл шаруашылығымен, оның ішінде егіншілікпен тығыз байланысты. Сондықтан ауыл шаруашылығы немесе агрономиялық топырақтану ғылымы кең көлемде дамып жетілген.

Топырақтанудың ерекше тарауы болып топырақты жіктеу саналады, ол барлық тараулар материалдары негізінде құрылады.

Топырақтануда қолданылатын зерттеу әдістері:

географиялық салыстырмалы әдіс топырақты пайда болу жағдайлармен қатар зерттеп, оның қасиеттерімен құрамының топырақ түзуші факторлармен корреряциялық байланысын анықтау;

аналитикалық (талдау) салыстырмалы топырақтың құрамы және қасиеттерін оны химиялық, физико-химиялық, физикалық және басқада әдістер жүйелері арқылы талдау жүргізіп анықтау;

далалық орнықты немесе тұрақты тәжірибелер жүргізу әдісі топырақтың қасиеттерін, режимдерін зерттеу;

модель жасау әдісі топырақтағы процестер мен режимдерді зерттеу.

2. 
   Көптеген мыңжылдықтар бойы адамзат топырақты қарқынды пайдаланып келеді. Бірақ топырақ туралы ілім жаратылыстанудың жеке жаңа саласы ретінде Х1Х ғасырдың аяғында ХХ ғасырдың басында қалыптасты. Топырақтану ғылымының негізін қалаушы орыстың ұлы ғалымы В.В.Докучаев (1846-1903) саналады.
   

1. Топырақ оның ішінде қасиеттері мен құнарлығы, егіншіктің қалыптасуы туралы тек қана жекеленген мағлұматтар жиналу сатысы.

2. Топырақтар және оларды пайдалану жүйесі, алғашқы жер кадастрын енгізу туралы ілімдердің жекелену немесе бөліну сатысы.

3. Топырақ туралы мағлұматтарды алғашқы жіктеу сатысы.

4. Топырақтарды зерттеу және жер-кадастрлық жұмыстарды жүргізу сатысы.

5. Топыраққа деген қазіргі заманға сай көзқарастардың туу, топырақты және оның құнарлығын терең эксперименталды зерттеу сатысы.

6. Агромәдениеттіхимия, агрогеология және топырақ картографиясының қалыптасу және даму сатысы.

7. Генетикалық топырақтануды құру сатысы.

Осы заманғы топырақтану ғылымының дүниеге келуі 1883 жылы жарық көрген В.В.Докучаевтың «Орыстың қара топырағы» атты еңбегімен байланысты деп саналады.

В.В.Докучаев қазіргі генетикалық топырақтану ғылымының басты теориялық және әдістемелік негізін салушы ғалым, ол ең бірінші топырақ – ерекше табиғи дене, оның басқа да табиғи денелерден ерекшеленетін қасиеттері бар деп, топыраққа ғылыми анықтама берген болатын. Ол топырақ құраушы факторлар туралы ілімді, топырақтың ендік және биіктік таралу заңдылығы туралы ілімді жасап дамытты, топырақтың қазіргі жіктеу және картографиялау негіздерін, сонымен қатар топырақ құнарлылығын арттырудың нақтылы шараларын жасады.

8. Топырақтанудың докучаевтік ілімдерін жаңа ғылым ретінде бейімдеу және арнаулы бағыттарын рәсімдеу саласында қарқынды дамыту және қалыптастыру сатысы.

9. Осы заманғы сатысы.

10. Дамудың жаңаша сатысы.

3 Қазакстанның географиялық жағдайы туралы мағлұматтар көне дәуірден жинақтала басталған. Кейіннен еліміздің табиғи қоры туралы қытайдың және арабтардың жиһанкездерімен елшілері сипаттап жазған. Біздің дәуірге шейінгі II ғасырда кытай елшісі Чан-Цун: «Жетісу өңірінің тегіс жерінде шөптесін есімдіктер бар, ал тау ішінде ағашы көп, орнықты халқы егіншілікпен айналысады»,- деп жазған. ХVIII-ХІХ ғасырлар аралығында Қазақстанның табиғатымен топырақ жамылғысын атақты ғалымдар И. И.Лепихин (1795), С.Г.Гмелин (1806), Э.А.Эверсман (1840), Ш.Ш.Уалиханов (1855ж), П.П.Семенов-Тяньшанский (1856,1857), Ф.Рупрехт (1866), Г.И.Танфильев (1902) өз еңбектерінде сипаттап жазды. Ш.Ш. Уалиханов (1855) қолжазбаларында Балхаш көлі маңындағы сор топырактарды, Семей өңірінің кебір топырақты ққрғак даласын сипаттап өткен. Тянь-Шань тауы бөктерінде казақ дихандарының өзендерден арықтар арқылы егіс танаптарына су көтеріп тары, бидай себетіндерін сөз еткен.

1903 жылы жарық көрген «Ресей. Отанымыздың толық географиялық сипаттамасы» атты көп томдық еңбектің 18 томында Қазақстанның ғеографиялык жағдайы, соның ішінде топырақ жамылғысы туралы мағлұмат жарияланды.

Ресейдің Азия бөлігінін әсімдіктерін және топырактарын зерттеуді 1907-1916 жылдары К.Д.Глинка ұйымдастьірып, басқарды Осы жылдары Қазақстан топырағын зерттеуге С.С.Неуструе, А.И.Бессонов, Р.И.Аболик, Л.И.Прасолов, И.В.Ларин және т.б катысты. Жүргізілген жұмыстардың нәтижесі негізінде К.Д.Глинканың (1909, 1926), Л.И.Прасоловтың (1926), А.И.Безсоновтын (1910) бірнеше кітаптары басылып шығып, оларда еліміздің топырақтары туралы мәнді мағлұматтар жарияланды.

1939 жылы Кеңестер Одағынын Ғылым академиясының қазақ филиалы құрамында топырақ зерттеу бөлімі ашылып, оның негізінде 1945 жылы Қазакстан Ғылым академиясының топырактану институты құрылды. Осы топырақтану институтын 1945-1968 жылдары аралығында белгілі топырақ танушы Өмірбек Оспан/үлы Оспанов басқарды. Ө.О. Оспанов (1906-1993ж.ж.) Қазақстанда топырактану ғылымының негізін қалаушы ұлтымыздың алғашқы топырақтанушы маманы. Ол 1932 жылы Мәскеудегі К.А.Тимирязов атындағы ауыл шаруашылығы академиясын топырактану және агрохимия мамандығы бойыкша бітіріп, ҚСРО Ғылым академиясының В.В. Докучаев атындағы топырақтану институтының аспирантурасында білімін жалғастырды.

Қазақ Ғылым академиясының президенті Қ.И.Сатпаевтің орынбасары ретінде қызмет аткара жүріп ол еліміздің топырактану ғылыми зерттеу институтының ашылуына, Қазақстан топырақтарын тың игеру жылдары ұтымды зерттеуге, топырақтанушы ғалымдарымыздың ғылыми жұмыстарының әлемдік деңгейге сай жүргізуіне аса зор үлес қосқан ғалым.

Сол кездерде онымен бірге жұмыс істеген топырақтанушы ғалымдар К.Ш.Фаизов, И.В.Матыщук, П.И. Тимошин, Ш.А.Шолақов, А.М.Дурасов, Н.П.Панов.

Кейінгі жылдары елімізде топырактану ғылымы одан әрі алға басып дамып келеді.

4 Топырақ – бұл жердің, үстіңгі қабатында жатқан, қарашіріндімен азды-көпті мөлшерде боялған, тірі ағзалардың, ауа райының , жер бедерінің өзара қарым-қатынасы әсерінен пайда болған жаратылысты-тарихи, табиғи құнарлылығы бар жаратылым.

Қазіргі кезде В. В. Докучаев, П. А. Костычев және В.Р.Вильямстің еңбектерін жалғастыра, дамыта отырып ғалымдар топыраққа төмендегідей анықтама береді.

Топырақ – тау жыныстарының бұзылу қабатының үстіне орналасқан, тау жыныстарының, ағзалардың, климаттың, жер бедерінің және уақыт ағымның өзара қарым-қатынасы әсерәнен түзілген құнарлылығы бар, қызметі немесе функциясы алуан түрлі, күрделі құрамды, көп бөлімдіашық құрылымдық жүйе.

Сонымен, топырақ түзілу бес факторы бөлінеді:

- тау (аналық) жыныстары;

- тірі организмдер; - климат;

- жер бедері (рельеф);

- уақыт.

Жердің биосферасында топырақ келесі функцияларды немесе қызметті атқарады:

• 
  мекендеу орта ретінде биофильдік элементтерді жинау, өздігінен қалпына келу және тазаруына байланысты жер бетінде тіршілікті қамтамасыз етеді;
  
• 
  геологиялық және биологиялық зат айналымдары мен энергия ағымының дамуы мен өзара қарым-қатынасын реттейді;
  
• 
  тірі энергияның қоры ретінде органикалық заттардың, оның ішінде топырақ гумусының, жиналуын қамтамасыз етеді.
  

Қатты, сұйық, газды және тірі фазалары тығыз қарым-қатынаста болады да біртұтас биокосты жүйе – топырақты құрайды.

Үгілу тау жыныстарын топырақ түзуге дайындайды және олардың қалыптасу процесіндегі ең маңызды бөлімі болып табылады.

Үгілуді тау жыныстары минералдарының химиялық өзгеруі мен механикалық бүліну деп түсіндіріледі.

Тау жыныстарының үгілу процесі өтетін сыртқы горизонттары үгілу қабаты деп атайды. Мұнда 2 зона ажыратылады: беткі зона немесе осы заманғы үгілу және терең зона немесе ғасырлық үгілу.

Топырақ түзілу процесі өтетін осы заманғы үгілу қабатының қалыңдығы бірнеше см-ден 2-10м аралығында ауытқиды.

Үгілудің бірыңғай процесінде басым әрекеті бойыша факторлардың 3 түрін ажыратады. Олар: физикалық, химиялық және биологиялық.

Минералдардың сумен ыдырауы температура жоғарлағанда және көмірқышқыл газына қаныққанда күшейеді. Соңғысы суда минералды талқандаушы әсерін күшейтетін қышқыл реакцияны көбейтеді.

Минералдардың химиялық ыдырау жолына температура әсер етеді. Температураны 10⁰ С көтерген сайын химиялық реакция 2-2,5 есеге тездетіледі.

Мұнымен химиялық үгілудің экваторлық аймақтағы қарқындылығы мен полярлық аймақтағы бәсеңділігі түсіндіріледі.

Химиялық үгілу процестеріндегі маңызды рөлді оттегі атқарады, ол тау жыныстарының айтарлықтай түбіне еніп, тотығу процесін қамтамасыз етеді. Химиялық үгілу процесінде бірнеше қатарлар ажыратылады, олардың ішіндегі ең маңыздылары: еру, гидролиз, гидратация және тотығу процестері.

Химиялық үгілу нәтижесінде физикалық күйі мен минералдардың кристалдық торларынң бұзылуы жүреді. Жыныс жаңа минералдармен байытылып, ылғал сыйымдылық, сіңіру қабілеттеріне ие болады.

Концентрация және ерітіндінің тұзды құрамы, реакция, тотығу-тотықсыздану жағдайлары маңызды роль атқарады. Үгілу процестері көп жағдайда климатпен байланыстырылады. Үгілудің ерігіш өнімдері құрғақ климат жағдайында қорғалып, ылғал климат жағдайында жуылады.

Үгілу процесінің қарқындылығы бойынша 2 негізгі түрін ажыратады: аллитті және сиаллитті.

Үгілудің сиаллитті түрі екіншілікті алюмосиликат пен ферросиликат түзілетін орташа мөлшердегі ылғалды қоңыржай климат жағдайында дами алады. Осыған орай үгілу процесінде тау жыныстары физикалық және химиялық төзімді келіп, өсімдіктер өмірі үшін қолайлы жаңа қасиеттерге ие болады.

Үгілудің аллитті типі ылғалды тропикалық климат жағдайында дами алады, онда гидролиз және кремний, алюминий және темір тотықтары гидраттарының пайда болу процестері қарқынды жүреді.

Сонымен үгілу кезінде тау жыныстары терең физикалық және химиялық өзгерулерге шалдығады және тау жынысы өсімдіктер тіршілігіне қолайлы жаңа қасиеттерге ие болады.

Шөгінді жыныс 3 топқа бөлінеді:

1. 
   сынғыш
   
2. 
   сазды немесе балшықты
   
3. 
   химиялық және органикалық шығу жынысы
   

Құмды жыныстар құрылысы бойынша борпылдақ-құм және цементтелген құмдақ болып бөлінеді. Құмды жыныстардың минералдық құрамы әр түрлі болады. Олардың арасында мономикті, олигомикті және полимикті сияқты айырмашылықтарды ажыратады. Мономикті жыныстар кварц пен басқа минералдардың аздаған қоспаларынан тұрады. Олигомикті жыныстарда минералдардың 75 – 45 % -ы кварц , ал қалғандары домалақ шпаттар слюдалар. Полимикті жыныстарда кварц, далалық шпаттар немесе түсті минералдар түйіршіктері кездеседі.

Алевритті жыныстар немесе алевриттер мөлшері 0,1-0,01мм болатын жіңішке түйіршіктерден тұрады. Олар құм мен саз арасындағы аралық орынды алады. Оларға құмдақ, саздақ және сары топырақ жатады.

Сазды жыныстар - <0,01мм шамадағы бөлімдерден тұратын, олардың ішінде <0,001мм бөлімдерге ие шөгінді жыныстар тобы. Саздың түсі өзінің құрамындағы минералдар мен қоспаларға байланысты.

Нығыздалу нәтижесінде түзілген тығыз, өте қатты сазды жыныстар және иілімді саздардың дегидраттану мен цементтенуі аргиллиталар деп аталады.

Шөгінді жыныстар арасында химиялық және органикалық пайда болуына қарай келесі негізгі топтарды ажыратады: карбонатты, кремнийлі, күкіртқышқылды және галлоидты (гипс, тасты, тұз,т.б.), темірлі, фосфорлы және каустобиолит—органогенді жанғыш жыныстар (шымтезек, көмір,мұнай және т.б.).

Топырақ түзуші жыныстардың қалыптасуында химиялық және органикалық пайда болған шөгінді жыныста маңызды рөлді карбонатты шөгінді алады. Карбонатты жыныстардың ішінен әктастарды, мергелдер, доломиттер және борды бөледі.

Метаморфтық жыныстар үлкен қысым мен жоғары температура әсерінен жер қыртысының терең қабаттарында магмалық және шөгінді жыныстарда түзіледі. Оларға әртүрлі тақтатастар (сазды, слюдалы, кремнийлі), мраморлар (ізбестен түзілген), кварцтар (құмдақтан түзілген) жатады.

Метаморфтың жыныстың үгілу өнімдері топырақ үшін аналық жынысты сирек пайдаланады, олар магмалық жыныс сияқты таулы аймақтарда кездеседі.

Барлық тау жыныстарын жасына қарай 2 үлкен топқа бөлуге болады:

1. 
   көне немесе түпкілікті, көбіне тығыз жыныстар.
   
2. 
   төрттік немесе осы заманғы, ең континентальдық немесе теңізден пайда болған борпылдақ шөгінді жыныс.
   

Біздің еліміздің, әсіресе Европалық бөлігінің жазық кеңістікте түгелдей дерлік топырақ қалыптасатын 2-топтың мықты тұнба қабаттарымен жабылған.

Топырақ түзуші жыныстар шығу тегі бойынша келесі негізгі категорияларға бөлінеді: элювиальды, делювиальды, пролювиальды, аллювиальды, көлдік, мұз, теңіз.

Элювиальды жыныс деп өзі түзілетін орнында жататын тау жыныстарының ақырғы үгілу өнімдерін айтады. Осы заманғы элювиальды жамылғыны көп жағдайда «үгілу қабаты» деп атайды. «Элювий» және «үгілу қабаты» терминдері синоним ретінде қолданылады. Элювиальды жыныстар денудация процесі немесе қатты нашарлаған жазық су айратын кеңістіктерде біршама дамыған. Беткейлерде элювиалдар болмайды немесе аз мөлшерде дамиды. Элювий борпылдақ жыныста құрамы мен қасиеті бойынша соңғы жыныстан аз ерекшеленеді.

Тығыз жыныстардағы элювиальды түзіліс механикалық және минералдық құрамы бойынша біркелкі емес. Олар әдетте соңғы жыныстардың түрлі көлемдегі сынықтарын құрайды. Элювил түсі қатты құбылғыш және соңғы жыныс пен үгілу сипатына тәуелді.

Элювияның өзгеше белгілері соңғы жыныс пен үгілу өнімдерінің тығыз генетикалық байланысы және вертикалды қабатты бақылау кезіндле оған біртіндеп өтуі болып табылады.

Делювиальды шөгінді немесе делювий беткейлердің төменгі бөлігінде қалыптасатын жаңбыр мен қар суларының шайылу нәтижесінде жоғары бөліктерде бұзылған жыныс өнімдері болып табылады.

Жаңбыр және қар суларының шайылу нәтижесінде беткейлердің төменгі бөлігінде және аздаған суайырықтарда бұзылған жыныс өнімдерінен қалыптасқан үйінділерді айтады. Делювиальды шөгінділердің белгілері қабаттану және кейбір жабысқан механикалық бөліктерінің іріктелуі: біршама ірілері беткей бойынша жоғары шөгеді, ал біршама ұсақтары беткейдің етек жағында.

Делювийлердің механикалық әртүрлі-құмды, құмдақ, саз және саздақ болады. Бұл шаюды төндіретін жыныстың механикалық құрамына және олардың делювиальды тасқындарының іріктелу дәрежесіне байланысты болады.

Барлық жағдайда делювий ақырғы жынысқа қарағанда ұсақ түйіршікті болып келеді. Делювий шөгінділер беткейлерде негізінен шлейф түрінде жиі кездеседі, ені бойынша ұлғайып көрші шлейфтермен құбылады. Олар бөктер бойынша жоғары көтеріліп, біртіндеп ұлғайып, делювий құрамы бойынша өзіне жақын элювиймен біріге отырып, су айрыққа жетеді.

Элювий мен делювий арасындағы шекті жүргізу қиын жерлерде оларды жалпы атаумен біріктіреді.

Пролювиальды шөгінді. Таулы аймақтарда уақытша тасқындар ұсақ топырақтармен бірге іріктелмеген түйіршікті материалдардың көптеген мөлшерін алып кететін күшке ие. Тау аралық алқаптарда өзен сағаларының алқаптарында және сай-салалы жүйеде ерекше конустар түзе отырып, оны тау етегінде шөгеді. Осы тасқындардан қалыптасқан шөгінділерді пролювит немесе пролювиальды шөгінділер деп атайды.

Аллювиальды шөгінді-ағынды сулардың тұнбасын немесе өзеннің тасуынан шыққан үйінділерді көрсетеді. Аллювиальды ағынды көлдердің түптік шөгіндісі мен өзендердің атыраулық шөгіндісі кіреді. Әртүрлі механикалық құрамдағы аллювиалдың түрлілігі айқын, бөліктердің түрлілігі бойынша материалдарды жақсы іріктеуімен ажыратылады.

Осы шөгіндердің арасында шымтезек линзалары, өсімдік пен жануар организмдерінің қалдықтары, судағы және жердегі молюскалардың, кейде омыртқалылар сүйектері кездеседі.

Аллювияның бірнеше типтері ажыратылады. Бұл аллювиальды типтері су тасқынының гидрологиялық сипатына қарай әртүрлі көрінеді. Өзендердің тегіс территориясында аллювияның барлық типтері дамыған.

Көлді шөгінді көне бедердің төмендеуін орындап, лайлы фракциялы ауыр механикалық құралмен ерекшеленеді. Олар әдетте горизонтальды немесе аздап толқынды жіңішке тілімделген қабаттама болып табылады.

Көлді шөгінді де органогенді қатпарлар көрінеді. Кейде көлдерде шөгінділер тұзды, сазды келеді. Көлдің түзілуі көл орналасқан сол зонаның физико-географиялық жағдайымен тығыз байланысты.

7 Топырақ түзілу процесі – жер планетасында тіршілікке ең маңызды процесс, үйткені жердің үстіңгі қабатында жансыз тау жыныстарынан топырақ түзілу нәтижесінде құнарлығы бар жаңа табиғи дене – топырақ қалыптасады.

Топырақ түзілу процесі негізінде үлкен геологиялық заттар айналымы аясында дамитын кіші биологиялық айналымы жатыр.

• 
  аналық тау жыныстарынан қоректік элементтерді сіңіріп алу;
  
• 
  биомассаны синтездеу және қоректік элементтерді күрделі, суда ерімейтін органикалық қосылыстарға қосу;
  
• 
  қалыптасатын топыраққа осы қосылыстарды өлі биомасса қалдықтары (опад) және тамырлары ретінде қайтару.
  

Табиғатта топырақтың құралуы күрделі жағдайда жүреді. Сондықтан топырақтың құралуын, оның даму кезеңдерін шартты нұсқа (модель) түрінде қарап пайымдауға ғана болады.

Топырактың құралу процесінде келесідей басты буындар бар деп есептеленеді:

- тау жыныстары минералдарының, кейіннен топырақ минералдарының өзгерістерге ұшырауы;

- топырақта органикалық заттардың шоғырлануы және олардың өзгерістерге ұшырауы;

- топырақтағы минералды және органикалық заттардың әрекеттесіп күрделі органикалық- минералды қосылыстар түзуі;

- топырақтың үстіңгі қабатында біршама қоректік заттар мөлшерінің шоғырланып жиналуы;

- топырақ құралуы кезінде пайда болған заттардың ылғалдың әсерімен онын тік бойында және үстіңгі бетінде жылжуы.

Аталып өткен топырақ кұралу процесінің негізгі буындарының жүру карқыны топырақтың пайда болуы, дамуы кезінде әр түрлі болып келеді. Сондықтан топырақтың пайда болуын үш кезеңге бөлуге болады:

Бірінші - топырақ құралуының алғашкы кезеңі.

Екінші - топырақтың даму кезеңі.

Үшінші - топырақтың кемелденіп жетілген кезеңі.

Топырақ құралуының алғашкы кезеңі тау жыныстарынатірі ағзалардың қоныстануынан басталып, топырақ тузілуіне себепкер факторлардың катысуымен жүреді. Осы алғашқы кезеңнің өзінде заттардың биологиялық айналымы қалыптасады. Бірак бұл айналымның көлемі шамалы болады. Өйткені тау жыныстарына ең бірінші қарапайым өсімдіктер (саңырауқұлактар, кыналар, балдырлар), микроорганизмдер қоныстанады. Осы кезеңде физикалык, физикалық-химиялык, химиялық процесстер (заттардын еруі, шөгуі, булану, конденсациялануы, сіңуі т.б.) жүреді. Осы құбылыстардын әсерінен заттардын өзгеруімен козғалып жылжуы байқалады. Биогеохимиялык зат айналымы әлі калыптаспаған болады. Топырак құралуынын алғашкы кезеңі барысында оның қатты бөлігінін көптеген белгілері болмайды. Топырак әлі калыптаспаған, тек оның құралуына дайындықтар жүріп жатқан кезең болып есептелінеді.

Топырақтың даму кезеңінің басталуы жер бетіндегі экожүйелердің биологиялык өнімінің ұлғаю кезеңінен басталады деп есептеуге болады

Осы кезеңде жоғары сатыдағы өсімдіктердің әрекетінің көлемі жоғарылап, биологиялык зат айналымның мөлшері ұлғаяды. Биологиялық зат айналымның әсерінен топырақта жаңа қосылыстар пайда болады және олар ағзалардың келесі тобына тиімділігі жақсы болып, келесі биологиялык айналымның көлемінің тағыда үлғая түсуіне мүмкіндік туғызады. Осы кезеңде топырақта қоректік заттардың жинақталған қоры түзіледі. Биогеохимиялык зат айналымы қалыптасады. Физикалык қасиеттері өзгеріп, топыраққа тән қасиеттер эпайда болып, оның заттық құрамы айқындалады. Сонымен катар осы кезеңде топырақтардың әр типіне тән қасиеттер де пайда болады. Соңғы бұл сатыда топырақ өзіне тән ерекшеліктерінің барлығын өз бойына қалыптастырып, топырак түзілді деп атай аламыз.

Топырақтың даму сатысы күрделі құбылыс және ол үзақ уақыт аралығында байқалып, одан әрі қарай жалғаса береді. Топырақтың даму сатысы тіршілік көзі құрығанда ғана тоқталады деп есептеуге болады.

Топырақтың кемелденіп жетілген кезеңіне көшуіне келесі себептер себептер бар. Топырақтың дамуы барысында бір мезгілде табиғаттың, коршаған ортаның жағдайлары ұзак жылдар бойы бір қалыпты болуы ықтимал. Сол себепті топырақтың қоршаған ортамен байланысы оның қасиеттері өзгермей, ондағы құбылыстардың тұрақтылығымен сипатталады. Табиғи жағдайдағы биогеоценозда биологиялык зат айналымның кезекті сатысы, онын алдындағы айналымдарына сәйкес және оған қатысатын косылыстар алдыңғы айналымдарына қатысқан болып келеді. Сонымен бірге тау жыныстарының минералдарынан зат айналымына қосылатын элементтер өте шамалы болады. Көрсетілген себептердің салдарынан топырақтың құрамы, негізгі қасиеттері көп уақыт бойы тұрақты болып қалыптасады. Сондықтан топырақты кемелденіп жетілген кезеңіне жетті деп санаймыз. <

Топырақтың кемелденіп жетілген кезеңінде топырақ бойында түрлі құбылыстар өзара үйлесімді кеңістікте және белгілі бір уақыт аралығында өтіп, заттардын биогеохимиялық айналымын құрайды. Оның әсерінен топырақтардың қасиеттерінің ұдайы толысып отыруы байқалады. Сөйтіп топырақтың қасиеттерінің бір қалыпты, оның экожүйеде қалыптасуының тұракты болуын камтамасыз етеді.

Топырақты агроэкологиялық жүйеде пайдаланғанда ондағы үйлесімді қатынастар бұзылып, оның касиеттері өзгереді. Топырақтың оның қасиеттеріне, пайда болу заңдылықтарына, аймақтың топырақ құралу жағдайларына сүйене отырып, оны жаксарту шараларын қолданатын мәдени агроэкологиялык жүйелерді жүзеге асырған жағдайда топырактың кұнарлылығы ұдайы жоғарылай түседі.

Жер бетінде топырақ құралу факторларының өзара қарым-қатынасының алуан түрлі болып үйлесім табуы әсерінен табиғатта түрлі топырақ құралу процестері жүріп түрлі топырактар қалыптасады. Солай бола тұрса да әдемдегі барлык топырақтардың типтері қүұралуы кезінде бір-бірінен аздаған өзгешеліктері бар, бірак жалпы бағыты ұқсас процестер жүреді. Топырақ құралуының некгізін қарама-қарсы бағытталған және бір-бірімен тығыз байланыста болатын биохимиялық, химиялық, физикалык, фюикалық-химиялық процестер тірі организмдердің қоршаған ортадан минералды элементтерді сіңіруі және коршаған ортаға өздерінің, сонымен бірге, өнімдері мен қалдықтарының тигізетін әсері аныктайды. Топырақ кұралу процестері үш топқа бөлінеді. Олар:

- қарапайым микроүрдістер немесе процестер

- топырақ түзілуінің құрамды процестері (элементарные почвенные процессы)

- жалпы макропроцестер.

Қарапайым микропроцестерге қарама-карсы бағытта жүретін келесідей құбылыстар жатады:

- тірі организмдердің топырақтан минералды заттарды сіңіруі және органикалық заттарды синтездеуі. Организмдердің топырақка және атмосфераға органикалық және минералды заттарды бөліп шығаруы;

- органикальж заттардың ыдырауы мен минерализациялануы. Органикалық және минералды заттардың гумусты заттардың пайда болуы;

- топырақ ерітіндісінің кьшқылдануы. Топырақ ерітіндісінің бейтараптануы;

- топырақ түзуші тау жыныстарының бастапқы минералдарының ыдырауы. Туынды минералдардың және органикалық-минералды кешендердің пайда болуы;

- коллоидтардын коагуляцияға ұшырап, тұрақты түйіршіктер құрауы. Коллоидтардың пептизацияға ұшырап, түйіршіктердің бұзылуы;

- минералды қосылыстардың сумен қосылуы. Осы заттардың судан арылуы;

- тотығу құбылыстары. Тотықсыздану құбылыстары; .

- еріген заттардың топырақтың үстіңгі кабаттарына көтеріліп, шоғырлануы. Ерітіндінің топырақтың астынғы қабаттарына жылжып, ерігіш заттардың шайылып кетуі;

- топырақтың газдарды өзіне сіңіруі (адсорбция) және топырақтан газдардың бөлініп шығуы (десорбция);

- топырақтың әр түрлі қабаттарының жіктеліп пайда болуы. Топырақ қабаттарының әр түрлі әсерлер ңәтижесінде бұзылуы.

Қарапайым микропроцестер топырактың белгілі ерекше морфологиялық белгілерін; қасиеттерін қалыптастыра алмайды.

Жалпы макроүрдістер белгілі бір топырақты (типін, типшесін) қалыптастыруға қатысады. Оларға кара топырақ түзілу үрдістері, күлгін топырақ, кебірлер түзілу процестері т.б. жатады. Топырақ типтері (мыфсалы, қара топырақ, күлгін топырақ, немесе кебір) топырақ түзілуінің құрамды процестерінің бірнешеуінің қосарлана жүруі әсерлерінен пайда болады.

Топырақ түзілуінің құрамды процестері-топырақтың пайда болуына басты себебін тигізетін, топырақта үйлесімді, өзара байланысты жүретін биологиялық, химиялық жоне физикалык құбылыстар. Олар топырақтың басты белгілерін қалыптастыруға қатысады. Мысалы: гумусты қабаттың немесс кебірленгеп қабаттың пайда.болуына себепші болатын кұбылыстар, Қазіргі уакытта топырақ түзілу құрамды процестерінің толық тізімі қалыптасқан жоқ. Ғалымдардың осы мәселеге кез карасы әр түрлі болып отыр.

И.П.Герасимов, М.А.Глазовская топырақ түзілуінің құрама процестерін (1960) 10 түрін атап, оларды үш топка бөлді.

I топ – топырактың минералды бөлігінің өзгерістерге ұшырауға қатысты процестер: бастапқы карапайым топырак құралу; топырақтың балшықтануы; латериттену.

II топ – топырақтың органикалық бөлігінің өзгерістерге ұшырауға қатысты процестер: гумус жиналу; шымтезек жиналу.

III топ- топырақта пайда болған минералды және органикалық өнімдердің өзгерістерге ұшырауымен жылжуына қатысты процестер: сортаңдану, кебірлену мен шақаттану; қопалану мен кеңдену; шайылу, күлгіндену.

А.А. Роде (1971), И.П. Герасимов (1973,1980) жоғарыда көрсетілген процестерге тағыда бірнеше процестер түрін қосты.

Топырақтағы органикалык заттардың өзгерістерге ұшырау процестері. Фотосинтез арқылы және микроорганизмдер жан-жануарлардың өсімдіктерді пайдалануы кезінде қалыптасқан органикалык заттар биоценоздың құрамды бөліктерінің өнімдері ретінде топыраққа қайтарылады. Олар мен бірге фотосинтез әсерінен шоғырланған энергия, биогенді элементтер және қарашірінді құралуына қажет органикалық заттар топыраққа түседі. Осы органикалық заттар топырақ түзілу процесі кезінде екі бағытта өзгерістсрге ұшырайды. Олар минералдану және қарашірінді немесе гумус түзілуі.

Минералдану құбылысы кезінде күрделі органикалык затгар әр түрлі микроорганизмдердің қатысуымен қарапайым химиялық қосылыстарға дейін ыдырайды (су, көмірқышқыл газы, түрлі аниондар мен катиондарға). Органикалык заттардың 80-90% минералдану құбылысына ұшырайды. Пайда болған өнімдер топырақ ерітіндісі құрамына көшіп өсімдіктер үшін қайтадан қоректік зат болып биологиялық зат айналымына қосылады.

Гумус түзілу құбылысы барлық топырақ типтері қалыптасу кезінде байқалады. Бұл топырак кұралуының басты көрсеткіші, осы құбылыс әсерінен топыраққа түскен органикалық қалдыктардыңбір бөлігі ерекше зат карашіріндіге немесе гумуске айналады. Қарашірінді тек топырақтарға ғана тән зат. Топырақ құралуы кезінде минералдану мен қарашірінді түзілуі кұбылыстары оңтайлы жағдайда жүргеңде топырақта қарашірінді қабаты түзіледі және оның қалыңдығының артқаны байкалады. Топырақта қарашірінді мөлшері арткан сайын оның құнарлылығы молайып, касиеттері жақсара түседі. Қоршаған ортанын жағдайлары, топырак түзуші факторлар қолайсыз болған жағдайда топырактағы карашірінді түзілуі, жиналу процестерінің қарқыны бәсеңдейді, қарашіріндінің және басқа органикалық аттардың минералдануының артуы байқалып, құнарсыз топырақтар түзілуі ықтимал.

Шымтезек түзілу құбылысы – ылғалдылық артық жағдайда анаэробты ортада әлсіз ыдыраған органикалык қалдықтардың жинақталуымен сипатталады. Бұл процесс әсерінен топырақта шымтезек қабаты қалыптасады. Батпақты топырақтар түзілу процесіне қатысады.

Топырақтың минералды бөлігінің өзгерістерге ұшырауына қатысты процестер қатарына бастапқы топырақ құралу, шымдану, балшықтану, грейлену ж.т.6. жатады.

Бастапқы топырақ құралу аналық тау жыныстары үстінде өтеді. Бұл күрделі, кешенді бір уақытга жүріп жататын биологиялық, физикалық және химиялық процестер жиынтығы. Тау жыныстарына қарапайым организмдер қоныстануынан басталады және олар тау жыныстарының минералдарының ыдырауына, үгілуіне әсер етеді. Кейінірек бірте-бірте майда үгінділер, биогенді элементтер мен гумустың жиналуы байқалады. Бұл кұбылыс әсерінен өте жұқа қабатты, әлсіз дамыған топырақтар түзіледі.

Шымдану процесі -шөптесін есімдіктер қалдықтары ыдырау әсерінен гумустың, азоттың және күлді элементтердің топырақтың үстіңгі қабатына шоғырлануымен, топырақтың дәнше-кесекті құрылым қалыптасуымен сипатталады. Шымдану процесі әсерінен топырактың потенциалды құнарлылығы қалыптасып, өсімдіктердің өсіп-өнуіне қолайлы жағдай туады.

Балшықтану процесі - топырақта туынды балшықты минералдар: монтмориллонит, гидрослюдалар, каолин, вермикулит т.б. түзілуі құбылыстармен сипатталады. Олар бастапқы, кейде туынды минералдардың үгілуімен, ыдырауынан пайда болады. Бұл құбылыс биогеохимиялық процестер қатарына жатады. Балшықты минералдардың түзілуіне биологиялық үгілудің үлкен әсері бар.

Глейлену үрдісі (қопалану) топырақта шала темір тотығы (ҒеО), темір және марганецтің тұздары ҒеС0₃ сидерит, Ғе₃ (Р0)⁴*8Н₂0 вивианит қосылыстары бар балшықты минералдардың артық ылғалдылық және оттегі тапшылығы қальштасқан аназробты жағдайда түзілуімен айкындалады. Жоғарыда көрсетілген қосылыстар топырақта глейленген (қопа) қабатын немесе глей дақтарын түзейді. Бұл дақтар ақшылт-жасыл, көкшіл-жасыл, көкшіл-қара түсті больш келеді. Қопа түзілу процесі батпақты, артық ылғалдылығы бар аймақтар топырақтары құралуы құбылыстарына тән больш келеді.

Аллиттену (ферралиттену) үрдістері үгілу және топырак түзілуі кезінде топырақта темірдің және алюминийдің тотықтары минералдарының (гетит, гидрогетит, лимонит, гидрогелит, гиббсит), туынды каолиниттің жиналуы, ал басқа тотықтардың, кремнеземнің кемуі байқалатын құбылыс. Бұл процесс тропикалық және субтропикалық ылғалды аймақтарда байқалады. Қызыл және сары топырақтар түзілуі құбылыстарына катысады. Аллиттену (ферралиттену) процестері әсерінен қалыптасқан топырақтар қызыл немесе сары түс болады, бұлар темірленген микроқұрылымды, аз сіңіру қабілеті бар, біріккіштігі немесе иленгіштігі жақсы және ылғалданғанда өте ісінетін болып келеді.

Латериттену процесіне топырақта темірлі, темірлі-кварцты болып қатқан түйіршіктермен қабаттардың (жабындының) пайда болуы құбылыстары жатады. Бұл процесс топыракқа темір және алюминий қосылыстары бар сулардың әсері арқылы жүреді. Латериттену зат айналымынан көп мөлшерде темір косылыстарын ығыстырады. Бұл процесс мерзімді ылғалды тропикалык аймақтар топырақтарында байқалады.

Топырақта пайда болған өнімдердің өзгерістерге ұшырау процестеріне келесідей құбылыстар жатады:

Күлгіндену-тайгалы орман ішінде ағаш жапырақтары ыдырап қышқылды өнімдер калыптасып, топырақтың минералдарын ыдырататын мол жауын-шашын суымен еріген заттардың үстінгі кабаттардың астыңғы қабаттарға шайылуы нәтижесінде топырақта қоректік заттар кедей, құрамында қышкылдарға төзімді кремний тотығы жиналған қышқыл реакциясы бар қабаттың пайда болу процесі.

Лессиваж-топырақ түзілуі кезінде балшықты бөлшектердің құрамын өзгертпей су ағысымен топырақтың астыңғы қабаттарына көшуі. Нәтижесінде топырақтың үстіңгі қабаттарында балшықты-тозаңды бөлшектер кемиді, ал астыңғы иллювиалды қабатта осы бөлшектер мөлшері молаяды, яғни топырактың үстіңгі қабаттарында құнарлылықты арттыратын маңызды бөлшектер мөлшері кемиді.

Қорыта айтқанда, топырақ құралуы кезінде оның бойында әр түрлі процестер қалыптасады және олардың қарқындылығы, косарлана жүруі топырақтың түрлі қасиеттерін, морфологиялық белгілерін қалыптастырады. Топырақтың белгілі бір түрінің түзілуіне ықпал жасайды.

1 Почвоведение. Под ред. И.С. Кауричева. – М.: Колос, 1982. - с.5-17; 37-45.

2 В.Д. Муха. Агропочвоведение. – М.: КолосС, 2003. – с.5-29; 40-44.

3 Тазабеков Т., Тазабекова Е. Орысша-қазақша топырақтану түсіндірме сөздігі. – Алматы: Ана тілі, 1994. – 200б.

4 Почвоведение с основами геологии. Под ред. В.П.Ковриго. – М.: КолосС,

2008, - с. 6-20.; 22-61.

5 Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение. – М. : МарТ,

2006, с. 51-57, 173-226.

6 М.П.Толстой. Геология с основами минералогии.- М.: Агропромиздат, 1991.-

с.3-30.

1 Топырақтанудың негізгі даму сатыларын атаңыз.

2 Топырақтану ғылымының дамуына В. В. Докучаев үлесі қандай?

3 Қазақстан топырақтарын зерттеу тарихына қысқаша сипаттама беріңіз.

4 Топырақтану қандай ғылыми және тәжірибелік міндеттерді атқарады?

5 Топырақ деген не және оның өсімдіктердің өніп-өсуінде рөлі қандай?

6 Топырақтың үгілуін қалай түсіндіруге болады?

7 Топырақтың үгілу факторларын атаңыз.

8 Физикалық, химиялық және биологиялық үгілу дегеніміз не?

9 Аналық жыныстар дегеніміз не және олардың топтарын атаңыз.

10 Магмалық, шөгінді және метаморфтық жыныстарға сипаттама беріңіз.

11 Топырақ түзілу процесі дегенімз не?

12 Топырақ түзілу факторларын атаңыз.

13 Топырақ түзілу процесінің негізгі буындарын атаңыз.

14 Топырақ түзілуінің қандай кезеңдері бар? Олардың негізгі ерекшеліктерін сипаттаңыз.

15 Топырақ құралу процестерінің негізгі топтарын атаңыз және оларға жататын құбылыстарды сипаттаңыз.