Топырақ коллоидтары және топырақтың сіңіру қабілеті

Топырақ коллоидтары және топырақтың сіңіру қабілеті

1 Топырақ коллоидттары, олардың құрылысы, қасиеттері және құрамы

2 Топырақтың сіңіру қабілеті және оның түрлері

3 Топырақтың сіңіру сиымдылығы және әртүрлі топырақтардағы алмасу катиондарының құрамы

4 Топырақтың сіңіру қабілетінің маңызы

5 Топырақ қышқылдығы, сілтілігі

6 Топырақтың буферлігі

1 Топырақ күрделі полидисперсті жүйе, әртүрлі мөлшердегі бөлшектерден тұрады. Топырақтың ең дисперсті бөлігі коллоидтар (бөлшектердің мөлшері немесе көлемі 0,0001 мм-ден төмен) түрінде болады. Олар топырақ салмағының 1-2%-нен -30-40%-на дейігні, бірақ олардың топырақтың қасиеттері мен құнарлылық деңгейіне деген әсері өте үлкен.

Коллоидтар – екі фазалы жүйе және дисперсті фазамен (коллоидті бөлшектер массасы) дисперсті ортадан (топырақ ерітіндісі) тұрады.

Топырақ коллоидтарының ерекшеліктері болып өте үлкен жалпы және сыбағалы үлесті бет ауданы, сонымен қатар дисперсті фазамен дисперсті ортаның бөліну шекарасында иондардың қос электрлік қабатының болуы.

Жалпы және үлесті үлкен бет ауданы жоғарғы дәрежедегі дисперстілікпен қамтамасыз етілген, сондықтан коллоидтің массасы оның бетіне қарағанда үлкен емес. Бұл ерекшелік коллоидтардың реакциялық қабілетін анықтайды.

Вигнердің ұсыныс бойынша коллоидты бөлшекті мицелла деп атайды.

Мицелланы схема түрінде былай көрсетуге болады:

Өзегі немесе ядросы – қатты бөлшек, заттар молекулаларының ұйытқысынан тұрады. Өзектің үстінде иондардың қос электрлік қабаты қалыптасқан, ол коллоидтың потенциалын анықтайтын өзекпен тығыз байланысқан ішкі қозғалмайтын иондар қабаты және иондардың қарсы зарядты қабатының орнын толтыратын сыртқы қабаттан тұрады. Өзекпен потенциал анықтайтын иондар қабатын гранула деп атайды. Орнын толтыратын қабаттағы иондардың бір бөлігі қозғалмайтын болып келеді, үйткені иондардың ішкі қабатымен тығыз байланысқан, ал екінші бір бөлігі қозғалмалы келеді де сыртқы немесе диффузды қабатты құрайды, бұл қабатта алмасу реакциясына қабілеті бар иондарды құрайды.

Потенциалын анықтайтын қабаттағы иондардың құрамына байланысты ацидоидтар, базоидтар және амфолитоидтарды ажыратады

Сұйық фазаға байланысты коллоидтар гидрофильді және гидрофобты болады. Гидрофильді коллоидтар суды мол сіңіріп тұтады, ал гидрофобтылардың қасиеті керісінше, шамалы.

Коллоидтар топырақта золь (коллоидтік ерітінді) және гель (коллоидтік тұнба) күйлерінде кездеседі және олар бір күйден екінші күйге көше береді.

Коагуляция – коллоидтің ерітіндіден тұнбаға көшуі, ал керісінше, тұнбадан ерітіндіге көшуін пептизация (бытырау) деп атайды.

Золь күйінда коллоидтар топырақтың қабаттарында жылжып, жиылады, ал гель күйінда топырақта бекіп қалады. Яғни, коллоидтар құрамындағы қоректік заттар жылжижы және бекиді. Сонымен бірге коллоидтар гель күйіне көшу барысында топырақ түйіршікгтілігін қалыптастырады.

Коллоидтардың адсорбтық қасиеттерінің – топырақ ерітіндісіндегі заттардың катиондар, аниондар және тұтас молекулаларын сору маңыздылығы өте зор.

Коллоидтар топырақта үш түрде минаралды,органикалық, органикалы-минералды қосылыстар түрінде кездеседі.

Минералды коллоидтар балшықты минералдар, кремний, темір, алюминий тотықтарының коллоидты түрінде кездеседі.

Топырақта органикалық коллоидтар ең алдымен гумусты қышқылдар мен олардың тұздары (гуматтар, фульваттар) ретінде кездеседі. Олардың бәрі нақтылы ацидоидтар. Гумусты заттардың ерекшеліктері катиондардың алмасып сіңіру қабілетінің өте жоғары сиымдылығы, осыған орай олар топырақтың сіңіру қабілетіндегі рөлі өте зор.

Органикалы-минералды коллоидтар барлық топырақтардың үстіңгі қабатында көп тараған, олар гумусты заттардың балшық минералдарымен және үш валентті металл тотықтарының шөгінділерімен қосылыстар түзуі арқылы құрылады.

Органикалы-минералды коллоидтар ацидоидтар болып саналады және олардың да сіңіру қабілеті жоғары болып келеді.

К.К.Гедройц топырақтың сіңіру қабілетінің бес түрін бөліп көрсетті:механикалық, физикалық, физико-химиялық (алмаспалы), химиялық және биологиялық.

Топырақтың бұл сіңіру қабілеті ондағы дисперсті бөлшектерге, оның ішінде көбінесе коллоидтарға байланысты, топырақ бетіндегі бұл сіңіруді адсорбция деп атайды.

Алмаспалы сіңіруді келесі реакциямен сипаттауға болады:

Ca²⁺

ТСК) Мg²⁺ + 5NaCl → ТСК ) 5Na⁺ +CaCl₂+HCl+ МgCl₂

H⁺

ТСК (топырақтық-сіңіру комплексі) – топырақ құрамындағы сіңіру құбылыстарына қатынасатын заттар қосындысы немесе жиынтығы, оның басты бөлігін топырақ коллоидтары құрайды.

Химиялық сіңіру қабілеті (хемосорбция) – топырақ құрамындағы заттардың өзара химиялық әрекеттерге ұшырап оның құрамында ерімейтін тұрақты тұздар түзілуінде болып келеді.

Тұздар түзілу реакциясы әсіресе фосфор қышқылының иондарын сіңіруде өте маңызды. Мысалы:

ТСК) Ca²⁺+ Ca(H₂РО₄)₂→ ТСК ) 2Н⁺ +2CaHРО₄↓

Бұл реакция топырақ ерітіндісіндегі реакциясы бейтарапқа жақын жағдайда жүреді.

Реакциясы қышқыл топырақтарда былай жүреді:

Al(OH)₃ +H₃PO₄ → AlPO₄↓+3H₂O

4Н⁺

ТСК) 2Al³⁺+ Ca(H₂РО₄)₂→ ТСК) Ca²⁺+2AlРО₄↓

Химиялық сіңіру қоректік элементердің бір қатарының өсімдіктерге сіңіру жағдайын төмендетеді.

Биологиялық сіңіру қабілеті – топырақ құрамындағы өсімдіктер тамырлары және микроорганизмдерге байланысты сіңіруін аңғартады, немесе олардың топырақ ерітіндісінен әртүрлі заттарды сіңіру қабілетіне байланысты.

3 Топырақтың сіңіру сиымдылығын К.К.Гедройц былай түсінген: топырақтың алмасу-сіңіру күйінда ұстап тұра алатын катиондардың максималды мөлшері. Қазіргі уақытта бұл өлшемді катиондық алмасу сиымдылығы (ЕКО) деп атайды, мг. экв/100 г. топырақта есептеледі.

Алмаспалы катиондар құрамы әртүрлі топырақтарда бірдей емес және топырақтың түзілу түріне байланысты болады. Барлық топырақтардың сіңіру кешенінде кальций және магний болады. Кебірлерде натрий, ал қышқыл топырақтарда сутегі және алюминий болады. Қара топырақтарда кальций және магний өте басым болады.

К.К.Гедройц алмаспалы катиондар құрамына қарай барлық топырақтарды екі топқа бөлді: негіздермен қаныққан топырақтар (құрамында кальций, магний және натрий ) және негіздермен қанықпаған топырақтар (кальций, магний мен қатар сутегі және алюминий катиондары бар).

Алмаспалы катиондар құрамы топырақтардың барлық қасиеттеріне үлкен әсер етеді (реакциясы, коллоидтардың коагуляциялану түрі, физикалық қасиеттері, құрылым түзу қабілеті). Кальций және магниймен қаныққан топырақтардың реакциясы бейтарапқа жақын, құрылымы жақсы, физикалық қасиеттері оңтайлы келеді (қара топырақтар, шымды топырақтар).

Сонымен топырақтардың көптеген қасиеттері алмаспалы катиондардың құрамына байланысты болады.

4 Топырақтың сіңіру қабілеті оның ең бір негізгі қасиеті болып саналады. Ол топырақтың құнарлылығын қалыптастырады, өсімдіктер мен микроорганизмдердің қоректік заттар режимін реттейді, сонымен қатар топырақтың реакциясын, буферлік дәрежесін және су-физикалық қасиеттерін де реттейді. Топырақтың сіңіру қабілетінің жекеленген топырақ процестерінде де рөлі маңызды. Мысалы, топырақ түзілу өнімдерінің жиналу қарқындылығы, гумусты-аккумулятивтік қабатының қалыптасуы және т. б.

5 Топырақтың сипатты қасиеті оның реакциясы, немесе топырақ ерітіндісінің реакциясы, ол Н және ОН¹ иондар концентрациясынын теріс (мөлшер) арасалмағы, оны рН мөлшерімен белгілейді: рН = 3-4-ке тең болса тым қышқыл, 4-5 қышқыл, 5-6 сәл қышқыл, 7- бейтарап, 7-8 сәл сілтілі, 8-9 аса сілтілі топырақтар деп саналады.

Топырақтың қышқылдылығы – оның топырақ ерітіндісін қышқылдандыру қабілеті.

Топырақ қышқылдығын актуалды және потенциалды деп ажыратады. Потенциалды қышқылдық топырақтың қатты фазасына тән.

Топырақ ерітіндісінің актуалды қышқылдығы онда бос қышқылдардың болуына, қышқылды тұздар және олардың диссоциалану дәрежесіне байланысты.

Потенциалды қышқылдық табиғаты күрделі келеді, оны тасушылар топырақ коллоидтарының сутегі және алюминийдің алмаспалы катиондары. Гумусты қабаттарда қышқылдықты қалыптастыру сутегі иондарына, ал минералдықтарда алюминийге байланысты болады.

Ығыстыру жағына байланысты потенциалды қышқылдықты екі түрге бөледі – алмасу және гидролитикалық.

Алмасу қышқылдылығы топырақты бейтарап тұздармен өңдегенде байқалады:

Са²⁺ Са²⁺

ТСК) Мg²⁺ + 4KCl → ТСК) Мg²⁺ +НСl +АlCl₂

H⁺ 4К⁺

Al³⁺

Алмасу қышқылдылығы күлгін және қызыл топырақтарда айқын көрінеді.

Гидролитикалық қышқылдық топырақты гидролитикалық негіздердің тұздарымен өңдегенде байқалады, мысалы СН₃СООNa.

ТСК) Н⁺ + СН₃СООNa→ТСК) Na⁺ + СН₃СООН

Гидролитикалық қышқылдық актуалды және потенциалды қышқылдықтардың қосындысы ретінде қарастырылады. Топырақтың қышқылдылығы оның теріс қасиеттерінің бірі болып саналады, ол мәдени өсімдіктердің көбінің өсіп-дамуын тежейді және минералдардың бұзылуын күшейтеді де күлгіндіру процесін дамытады. Сонымен қатар топырақ ерітіндісіндегі алюминий катионы өсімдіктерге улы зат болып саналады. Қышқылдықты жою үшін топырақты әктейді:

Н₂О

ТСК)3Н⁺ +СаСО₃→ ТСК) Са²⁺ + Н₂СО₃

СО₂

Топырақтың сілтілігі –топырақ құрамының сілті тарту қабілеті, оны актуалды және потенциалды деп ажыратады. Актуалды сілтілік топырақ ерітіндісінде гидролитикалы сілті тұздары (Na₂СО₃, NaНСО₃, Са(НСО₃)₂) болғанда байқалады, сонымен қатар ол жалпы сілтілік және нормальды карбонатов және бикарбонаттар сілтілігі деп бөлінеді.

Потенциалды сілтілік топырақта сіңірілген натрий болған жағдайда байқалады. Оны келесі реакциямен сипаттауға болады:

ТСК)2Na⁺ +Н₂СО₃→ТСК)2Н⁺ + Na₂СО₃

Топырақтың сілтілігі оның теріс қасиеттерінің бірі болып саналады, ол өсімдіктер мен микроорганизмдердің дамуын тежейді, коллоидтардың пептизациялануын арттырады және топырақтың қасиеттерін нашарлатады.

Сілтізденген топырақтарға кебірлер, қара қоңыр топырақтар, боз немесе құба топырақтар, тақырлап, шөлейттің қоңыр топырақтары жатады.

Сілтілікті жою үшін топырақты гипстейді:

ТСК)2Na⁺ +СаSО₄→ТСК) Са²⁺ + Na₂SО₄

6 Топырақ ерітіндісінің реакциясы өсімдіктер тамырларының көмір қышқылы мен сутегі иондарын органикалық қалдықтарды ыдырату кезінде бөлуі, сонымен қатар микроорганизмдердің нитрификациялық іс-әрекеті барысында азот қышқылының пайда болуынан өзгеруі мүмкін. Сонымен қатар топырақ реакциясы физиологиялық қышқыл және сілтілі тыңайтқыштарды енгізгенде де байқалады. Сонымен бірге реакцияның өзгеруі әртүрлі топырақтарда бірдей емес және бұл топырақтың буферлік қабілетіне байланысты.

Топырақтың буферлігі – топырақтың ортасын қышқыл немесе сілтімен өзгертуге қарсы тұру қабілеті, былайша айтқанда реакцияның өзгеруіне қарсы тұруы.

Топырақтың буферлігі оның химиялық құрамына, сіңіру және алмаспалы катиондар сиымдылығына, топырақ ерітіндісінің қасиеттеріне, органикалық заттардың мөлшеріне және топырақтың механикалық құрамына байланысты болады.

1 Почвоведение. Под ред. И.С. Кауричева. – М.: Колос, 1982. - с.98-119.

2 В.Д. Муха. Агропочвоведение. – М.: КолосС, 2003. – с.73-94.

3 Д.С.Орлов Химия почвы.- М.: Издательство Московского университета, 1985.- с. 275-279.

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

5 Почвоведение с основами геологии. Под ред. В.П.Ковриго. – М.: КолосС, 2008, - с. 120-143.

6 Мамонтов В.Г. и др. Общее почвоведение. – М.: КолосС, 2006. – с. 227-278.

Бақылау сұрақтары:

1 Қандай бөлшектерді коллоидтар деп атайды?

2 Коллоидтардың негізгі қасиеттерін атаңыз.

3 Коллоидтық бөлшектің құрылысы қандай?

4 Сіңіру қабілеті дегеніміз не? К.К.Гедройц сіңіру қабілетін қандай түрлерге бөлді?

5 ТСК дегенімз не?

6 Әртүрлі топырақтардың алмаспалы катиондар құрамын атаңыз.

7 Негіздермен қаныққан және қанықпаған топырақтарды атаңыз.

8 Топырақтың қышқылдылығы мен сілтілігін сипаттаңыз және олар неге байланысты.

9 Ортаның реакциясын нейтралдау үшін қандай шаралар қолданылады?

10 Буферлік дегеніміз не және ол неге байланысты?

Топырақтың су, ауа, жылу қасиеттері және режимдері

Мақсаты: Топырақтың су, ауа, жылу қасиеттері мен режимдері оқып білу.

Дәріс сұрақтары:

1 Топырақ ылғалының маңызы. Топырақ ылғалының категориялары

2 Топырақтың су қасиеттері: су ұстау қабілеті, су өткіштілігі, су көтеруі

3 Су режимі және оның түрлері

4 Топырақта ылғал жию және сақтау шаралары

5 Топырақ ауасы, оның құрамы, агрономиялық маңызы

6 Топырақтың ауа қасиеттері

7 Топырақтың жылу қасиеттері

8 Топырақтың жылу режимі және оны реттеу шаралары

1. 
   Топырақ суы организмдердің тіршілігінде және топырақ түзілуде үлкен маңызы бар. Топырақтағы су оның бойында өтіп жататын биологиялық, химиялық, физико-химиялық құбылыстардың белсенділігіне, заттардың жылжуына, ауа, қоректік заттар, жылу режимдеріне және топырақтың физикалы-механикалық қасиеттеріне үлкен ықпалын тигізеді. Топырақ суы органикалық заттардың ыдырау процестерінің қарқындылығын анықтайды. Топырақ суымен жиналған заттардың шығару, жылжу және жиналу процестері, генетикалық қабаттар мен жалпы топырақ кескінің қалыптасуы байланысты. Топырақ ылғалы оның жылу балансына да ықпал етеді. Топырақтың үстіңгі қабатында су жылжу кепзінде оны эрозияға шалдықтырады. Топырақта су шамадан тыс болғанда күлгіндену, батпақтану, ал капиллярлар бойынша көтерілуі судың булануына әкеліп соғады, тұзды сулар тұздану және кебірлену процестерін болдырады.
   

Топырақ ылғалын зерттеген және топырақ ылғалдылығы туралы ілімнің дамуына үлкен үлес қосқан ұлы ғалымдар: А.А.Измаильский, Г.Н.Высоцкий, П.С.Коссович, А.Ф. Лебедев, А.Г.Дояренко, А.А.Роде, Н.А.Качинский.

А.А. Роде топырақ ылғалының бес категорияның ажыратады:

1 Химиялық байланысқан су – жылжымайтын және заттарды ерітуге қатыспайтын су, топырақтың қатты фаза құрамына кіреді, конституциялық (құрылдық) және кристалдық болып бөлінеді.

Химиялық байланысқан суға өсімдіктердің қолы жетпейді (пайдалануы мүмкін емес ).

2. 
   Қатқан су – топырақта су қатқан кезде мұз түрінде қалыптасады.
   
3. 
   Буланған су – топырақта бу түрінде ауа құрамында болады, өсімдіктерді сумен қамтамасыз етуде қатысы жоқ, топырақ сәл салқындаған жағдайда конденсацияланы да сұйық суға айналады.
   
4. 
   Физикалық байланысқан су (сорбцияланған) тығызбайланысқан және әлсізбайланысқан болып ажыратылады.
   

Гигроскопиялық су түйірлерді 1-3 молекуладан тұратын жұқа пленкамен жабады. Гигроскопиялық судың ерекше қасиеттері бар: 78⁰С қатады, электролиттерді ерітпейді, тығыздығы (1,5-1,8 г/см³) және тұтқырлығы (вязкость) жоғары, өсімдіктерге тиімсіз.

Тығызбайланысқан судың мөлшері ауаның ылғалдылығына және топырақ коллоидтарының саны мен сапасына байланысты болады.

Топырақтың буланған сулармен қаныққан атмосферадан (шамамен 90-98 %) сіңіріп алатын гигроскопиялық судың максималды мөлшерін гигроскопиялық максималды ылғал деп атайды (МГ). МГ – бұл топырақтағы судың өлі қоры.

5. 
   Еркін немесе бос су – топырақ бөлшектерімен сорбциялық күштермен байланысы жоқ және капиллярлық (қылтүтікті) және гравитациялық күштермен жылжиды, екі түрге бөлінеді: капиллярлық нем есе қылтүтіктік және гравитациялық.
   

Капиллярлық су заттарды еріту қабілеті бар, жылжымалы.

Капиллярлы-тірелген судың грунттық сулар жақын болғанда артық су аққаннан кейін қалған максималды мөлшерін төменгі немесе ең аз су сиымдылығы (НВ). НВ топырақтың механикалық құрамы, гумустылығы, құрылымдылығы және жайласуына (сложение) байланысты болады. Топырақтың оптималды ылғалдылығы НВ-ның 70-100%-на сәйкесті.

НВ мен топырақтың нақтылы ылғалдылығының айырмасын ылғал тапшылығы (дефицит) деп атайды.

Топырақтың су тұтқыштығын санды түрде су сиымдылығы сипаттайды. Топырақтың су сиымдылығы – бұл топырақтың суды (әртүрлі түрлерін) максималды мөлшерде сіңіріп топырақтағы сәйкесті күштермен ұстай алатын қасиеті.

Ұсталған су түрлеріне қарай су сиымдылығы ажыратылады: максималды адсорбциялық (МАВ), максималды молекулалық (ММВ), капиллярлық (КВ), төменгі немесе ең аз (НВ) және толық су сиымдылығы (ПВ).

Су өткізгіштігі – бұл топырақтың суды өзіне сіңіріп және төмен қарай өткізу қасиеті.

Топырақтың су өткізгіштігі шаршы аудан бірлігінде белгілі бір уақыт бірлігінде фильтрацияланатын су көлемін өлшеу арқылы анықтайды. Топырақтың су өткізгіштігі оның механикалық құрамы, құрылымы және алмаспалы катиондар құрамына байланысты болады.

Құмды топырақтар суды биікке көтермейді, бірақ тез, ал балшықты топырақтарда баяу көтеріледі.

3. 
   Топырақтың су режимі – топыраққа ылғал түсуі, оның таралуы, әртүрлі физикалық өзгерістерге ұшырауы және ылғалдың топырақтан шығындалу құбылыстарының жиынтығы.
   

В_О + В_ОС + В_ОР + В_Г + В_К + В_ПР + В_Б = В_ИСП + В_Т + В_И + В_ПС + В_БС + В₁, мұнда

В_О – судың бастапқы қоры;

В_ОС - атмосфералық жауын-шашынның қосындысы;

В_ОР – суару кезінде түскен судың мөлшері;

В_Г – груннтық судан түскен су мөлшері;

В_К - конденсацияланған судың мөлшері;

В_ПР – жер үстінен келген судың мөлшері;

В_Б – топырақ ішінде қапталдан (қабырғадан, жақтан) келген су мөлшері;

В_ИСП -топырақтың үстіңгі қабатынан буланған су мөлшері;

В_Т – десукция;

В_И - грунт астына инфильтрация;

В_ПС –жер бетіндегі ағын;

В_БС – топырақ ішінде қапталдық ағын;

В₁ – зерттеу соңындағы соңғы су қоры.

Су балансын есептегенде топырақтағы су қорын әр генетикалық қабатқа есептейді, содан кейін қосады. Су қорын келесі теңдеумен есептейді:

ЗВ (т/га) = Wd_Vh, мұнда

ЗВ – h қабатындағы су қоры

W – салмақталған ылғал ,%

d_V – топырақ тығыздығы, г/см³

h – қабатың қалыңдығы, см.

Топырақтағы су қорын су бағанасының мм айналдыру үшін, м³/га-ғы су мөлшерін 0,1 көбейту керек.

Г.Н.Высоцкий ылғалдану коэффицентіне қарай су режимін 4 түрге бөледі: шайылымды, мерзімді шайылымды, шайылымсыз, тершу түрі.

Бұл су режим түрлеріне Роденің ұсынысы бойынша екі түр қосылды – тоңды түрі және ирригациялық.

Мерзімді шайылымды түрі - жылдық жауын-шашынның және буланғыштықтың мөлшері шамамен бірдей жерлерге тән. Ылғалды және құрғақ жылдардың ауысып отыруы шайылымды және мерзімді шайылымды су режимдерін тудырады (сұр ормандық топырақтар, орманды дала аймағының күлгінденген және сілтісізденген қара топырақтар).

3. 
   Су режимін реттеу тәжірибесі егіншіліктің өзіндегідей ертеден келе жатқан тарихы бар, ол аумақтардың топырақ-климаттық жағдайлары мен дақылдардың биологиялық ерекшеліктеріне негізделген. Сонымен бірге агротехникалық, агромелиоративтік, гидромелиоративтік, ормандымелиоративтік және басқа да шаралар қолданылады.
   

Ылдалдылығы жеткілікті және шамадан тыс болатын аймақтарда негізі шара – артық суды әкету, ол үшін дренаждар құру және т.б.

Топырақ ауасындағы газдар ішінде ең өзгермелісі оттегі және көмір қышқыл газы, олардың топырақтың және ондағы микроорганизмдердің тіршілінде рөлі зор.

Топырақ ауасындағы оттегі мен көмір қышқыл газының мөлшері өте құбылады. Мысалы, жақсы аэрациясы бар топырақтың үстіңгі қабатындағы мөлшері атмосфералық ауадағы мөлшерге жақын, ал ауыр топырақтардағы мөлшері он және жүз есеге дейін азаюы мүмкін, ал көмір қышқыл газының мөлшері 20% дейін жетеді.

Топырақтағы ауа үш күйде болады. Олар еркін ауа, сіңірілген (адсорбциялаған) және еріген ауа. Еркін ауа топырақтың қылтүтікті және қылтүтікті емес қуыстарында болып қозғалмалы келеді және атмосфера ауасымен алмасып тұрады. Адсорбцияланған ауа топырақтың қатты бөлігінің бетіне сіңген түрлі газдар. Оның мөлшері топырақтың гранулометриялық құрамына, гумус мөлшерінежәне ылғалдылығына байланысты. Гумусы мол, ауыр гранулометриялық құрамды құрғақ топырақта адсорбцияланған ауа мол болады.

Еріген ауа топырақ ылғалы құрамында кездесетін түрлі газдар. Олар көмір қышықыл газы, аммиак, оттегі, күкіртті газ.

Оттегінің өсімдіктер мен топырақтың тіршілігінде маңызы өте зор. Топырақта еркін немесе бос оттегі болмағанда өсімдіктердің өсіп-өнуі тоқталады, оптималды жағдай – шамамен 20% оттегі болғанда. Топырақта оттегі жетіспеген жағдайда өсімдіктерге улылығы бар қосылыстар пайда болады, қоректік заттардың мөлшері азаяды, топырақтың физикалық қасиеттері нашарлайды, осының салдарынан оның құнарлығы және өнімділігі төмендейді.

Топырақ ауасында көмір қышқыл газы концентрациясының жоғары болуы тұқымның өнуімен тамырлардың дамуына теріс әсер етеді. Көмір қышқыл газының бірсыпыра мөлшерін өсімдіктер фотосинтез кезінде пайдаланады, оны тыныс алуы процесінде топырақ қамтамасыз етеді. Сондықтан СО₂ жаңадан белсенді пайда болуына және жақсы газалмасуына жағдай жасау өте маңызды.

Көмір қышқылының топырақтың минералдық бөлігінің мүжілуінде және қоректік заттардың жиналуында да үлкен мәні бар. СО₂ қаныққан топырақ ерітіндісі оның көптеген қосылыстарына ерітуші бағытта әсер етеді.

Ауа режимін жақсарту әсіресе топырақтың шамадан тыс ылғалданған аудандарда маңызды. Оңтайлы ауа режимін жасауда оның физикалық қасиеттері мен құрылымын жақсартудың үлкен маңызы бар.

Топырақ ауасының атмосфералықпен алмасу процесін аэрация немесе газ алмасу деп атайды. Газ алмасуға әсер ететін факторлар: диффузия, топырақ температурасының өзгеруі, барометрлік қысым, топырақтағы ылғал мөлшері, желдің әсері, жер асты сулары деңгейінің өзгеруі.

Идеалды немесе мінсіз шағылыстыратын бет 100% болады. Альбедоның мөлшері топырақтың түсі, ылғалдылығы, құрылымы, тегістігі және оның өсімдік жамылғысына байланысты.

Жылу сиымдылығы топырақтың гранулометриялық және минаралды құармына, органикалық заттар мөлшеріне, ылғалдылығына, құрамына байланысты.

Топырақтың жылу өткізу мөлшеріне оның химиялық және механикалық құрамы, ылғалдылығы, ауа мөлшері, тығыздығы және температурасы әсер етеді.

Гумусқа бай және аэрациясы жоғары қуыстылығына қарай жақсы құрғақ күйіндегі топырақ жылуды өте нашар өткізеді.

8. 
   Жылу режимі – топырақта жылудың жиналу, таралу және жұмсалу құбылыстарының жиынтығы.
   

Топырақтың үстіңгі қабатына түсетін күн сәулесінің энергиясы тәуліктік және жылдық мерзімділікке бағынады. Тәуліктік циклде топырақ күн шыққанан 14 сағатқа дейін қызады, содан кейін салқындай бастайды. Жылдық циклде ол наурыздан шілдеге дейін қызады, содан кейін салқындайды.

Топырақтың үстіңгі қабаты оның қалған қалыңдығына жылу көзі болып саналады және бұл жағдайда оның жылу өткізгіштігі маңызды.

Жыл мезгілі ішінде жаз айларында жылу топырақтың үстінен астыңғы қабаттарына таралып, оның қызуы, ал қыс айларында, керісінше, жылу топырақтың астыңғы қабатынан үстіне қарай таралып, оның салқындануы байқалады. Қысқы бөлінуден жазға өту сәуірде, ал жаздан қысқа өту қыркүйек айында байқалады.

Топырақтың температуралық режиміне қар жамылғысының зор әсері бар. Қар жылуды нашар өткізеді, сондықтан оның топырақтан шағылуын және атмосфераға беруін төмендетеді, олай болса топырақтың салқындауын азайтады.

Жылу режимі жер бедеріне де байланысты. Беткейлердің экспозициясы (көрінісі) және олардың құлдилығы немесе құламалығы күн радиациясынан алатын жылу айырмасын анықтайды. Оңтүстік, оңтүстік-батыс және оңтүстік-шығыс беткейлеріндегі топырақтар солтүстік, солтүстік-батыс, солтүстік-шығыс беткейлеріндегі және су айрығындағы топырақтарға қарағанда жақсы қызады.

Өсімдік жамылған (күздіктер, шөптер, орман және т. б.) топырақтар жамылмағандарға қарағанда аз тоңданады.

В. Н. Димо (1972) бойынша жылу режимі:

Тоңды түрі – көпжылдық-«мәңгі» тоңданатын аймақтарға тән. Топырақтың жылуы оның еруімен, ал салқындауы көп тоңданған грунттың үстіңгі шекарасына дейін тоңдануымен ілеседі. Топырақтың тоңазуы 5 айдан асады.

Мерзімді ұзақ тоңазыйтын жылу режимі – жылу процесі алғашқы сатыда ерумен, ал салқындану тереңге тоңазуымен ілеседі. Тоңазу ұзақтылығы 5 айдан аспайды, теріс температуралы тереңдік 1 м-ден артық. Орташа жылдық температура оң болып келеді. Среднегодовая температура обычно положительная.

Мерзімді тоңазыйтын жылу режимі – жылу процесі ең алдымен ерумен ілеседі, ал тоңазу тереңге емес тоңданумен. Теріс температураның тереңділігі 2 м-ден аспайды, мерзімді тоңазу бірнеше күннен 5 айға дейін болады. Орташа жылдық температура оң болып келеді.

Тоңазымайтын түрі – тоңазуы байқалмайды, теріс температура жоқтың ғасы немесе бірнеше күндей ғана болады.

Жылулық жағдайлар микроорганизмдердің тіршілігіне үлкен әсер етеді, осыған орай өсімдіктердің қоректік заттармен қамтамасыз етілуіне, органикалық заттардың ыдырау жылдамдығына және гуминдік заттардың синтезіне. Температураның артуы судың бірқатар қасиеттерін өзгертеді. Мысалы, температура кенет төмендегенде топырақтың үстіңгі қабатындағы су булары конденсацияланады, ал температураның төмендеуі газдардың – көмір қышқылы мен оттегі еруін күшейтеді. Топырақ температурасының құбылуы ондағы газ алмасуымен топырақ ауасының құрамын жақсартады. Топырақтың тоңазуы оның физико-химиялық қасиеттеріне көп өзгерістер енгізеді.

Топырақтың жылу режиміне белсенді әсер ететін шараларды олардың ықпал ету сипатына қарай бөледі және былай ажыратады: агротехникалық, агромелиоративтік және агрометеорологиялық.

1 Почвоведение. Под ред. И.С. Кауричева. – М.: Колос, 1982. - с.137-153.

2 В.Д. Муха. Агропочвоведение. – М.: КолосС, 2003. – с.117-133.с.134-139,158-165.

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. 154-166.; 171-185.

5 Мамонтов В.Г. и др. Общее почвоведение. – М.: КолосС, 2006. – с. 350-406.

6 Әуезов Ә. Ә. және т. б. Егіншілік: Оқулық. – Алматы: Сөздік-Словарь, 2005. – 46-70 б.

Бақылау сұрақтары:

1 Топырақ суының қандай категориялары бар және олардың өсімдіктерге деген тиімділігі қандай?

2 Су сиымдылығы дегеніміз не және олардың түрлерін атаңыз.

3 Су өткізгіштігі және су көтеруі неге байланысты?

4 Топырақтың су режимі және су балансы дегеніміз не?

5 Топырақтағы су қорын қалай есептеуге болады?

6 Су режимін реттеу шараларын сипаттаңыз.

7 Топырақ ауасының құрамы және оның атмосфералықтан айырмашылығы қандай?

8 Ауа өткізгіштіліктің маңызы неде?

9 Топырақ ауасындағы О₂ и СО₂ мөлшерлері неге байланысты?

10 Топырақ ауасындағы оттегі мен көмір қышқыл газының қандай маңызы бар?

11 Топырақта газ алмасуын анықтайтын жағдайларды атаңыз.

12 Топырақтың жылу режиміне анықтама беріңіз.

13 Температуралық режим түрлерін атаңыз және сипаттама беріңіз.

14 Топырақтың жылу режимін реттеу шараларын атаңыз.