Тақырыбы: Топырақтың минералогиялық және химиялық құрамы
Лекция жоспары:
1.Топырақтың минералогиялық құрамының қалыптасуы.
2.Алғашқы және екінші минералдар.
3.Тау жыныстарындағы және топырақтардағы химиялық элементтердің мөлшері.
Лекция мақсаты:Топырақтың минералогиялық және құрамындағы химиялық заттардың түрлері мен мөлшерлері туралы түсінік беру.
Қолданылатын әдістер:сұрақ-жауап-талдау.
Лекция мәтіні:Топырақтың минералды бөлігі диаметрі мм-дің млн-ның бір бөлігі мен 1 мм аралығында болатын бөлшектерден тұрады.
Топырақ – жер бетіндегі сан қилы өсімдіктер нәр алатын және сол өсімдіктермен қоректенетін көптеген жануарларды өрбіткен күш-қуаттың қайнары, әрі элементтердің биосферадағы қоныстанатын (миграцияланатын) орны болып саналады. Жер бетіндегі екпе өсімдіктердің даму қарқынының жоғары болуының нәтижесінде қоршаған ортада және жер қыртысының тау жыныстарында шашырап жататын қоректік элементтерді жинақтайды, сіңіреді де, нәтижесінде сан алуан микроағзаларды, қарашірік қорын, топырақ құнарлылығын жақсартады.
Академик А.П.Виноградовтың классикалық зерттеулеріне жүгінсек, тірі ағзалар-дың, ең алдымен өсімдіктердің тіршілік әрекеттерінің ықпалымен топырақта жер қырты-сына қарағанда, яғни литосфераның жоғары қабаттарымен салыстырғанда көміртектің мөлшері орта есеппен 20 есе, азот – 10 есе көбейді. Жинақталатын элементтердің ішінен көміртегі мен азоттан басқа от-тегі, сутегі, фосфор, калий, күкірттің бар болуы топырақтың агрохимиялық құнарлылығын белгілейтін элементтер қатарына жатады.
Топырақ түзілетін табиғи процестің дамуы, геологиялық, биологиялық процестер өрге басып, өркендей беретінін көрсетеді. Тірі ағзалар әрекетінің ықпалымен топырақта ширақ қозғалатын қоспалар құрайтын химиялық элементтер сақталып қана қоймайды, сонымен қатар, бұл әсіресе маңызды, мұндай элементтер жер қыртысына қарағанда ораша түрде көбейеді. Биосферадан, яғни тірі ағзалар аймағынан тыс, тек бір ғана геологиялық процестердің ықпалымен бұл элементтер келе-келе жинақтала алмайтыны былай тұрсын, қайта керісінше, сумен шайылып жоғалулары сөзсіз болып отыр.
Топырақтың минералды бөлігі шығу тегі жағынан екіге бөлінеді: алғашқыжәне екінші реттік минералдар. Алғашқы минералдарға – кварц, дала шпаттары, слюдалар, мүйізді алдамыштар (роговая обманка), пирок-синдер жатады. Олардың топырақтағы құм бөлшектеріндегі көлемі 0,05-1 мм, шаңда – 0,001-0,05 мм, аздаған бөлігі лай, өлі балшықта 0,001 мм-ден төмен және топырақ коллоидында 25 миллимикроннан төмен кездеседі.
Топырақ фракцияларының бөлшектерінің химиялық құрамы фракция мөлшеріне қарай әр түрлі болып ауытқып отырады.
Алғашқы минералдардың химиялық процестері мен бұзылуы (гидратация, гидролиз, тотықтану) және тірі организмдер тіршілк әрекетінің әсерінен топырақтағы тотықтар (кремнезем, гидраттар, тұздар, екінші реттік минералдар) кейде сазды минералдар деп те аталады. Олар каолинит, монтмориллонит, гидрослюдалар түзеді. Ол топырақта көбіне өлі балшық және коллоидты бөлшектер, кейде шаң тәрізді бөлшектер күйінде кездеседі. Химиялық құрамы жағынан минералды кремний, оттекті қосылыстар немесе силикаттар және алюминий болып бөлінеді. Кремнийдің оттекті қосылыс-тарына кварц SiO2 мөлшері 60%-тен асса, құмдақ топырақтарда 90% жетеді.
Алюмокремнийдің оттекті қосылыстары алғашқы және екінші рет түзілген минералдардың қоспаларынан тұрады. Бұларға:
ортоклаз КAlSi3O8
плагнолаз CaAlSi2O8
альбит NaAlSi3O8 жатады.
Бұлардан басқа түрлі қатынаста болатын қоспалары
мусковит KAl2(AlSi3O10) (OH)2
биотит K/Mg(AlSiO3O10 OH F2) жатады.
Топырақ құрамына кіретін жоғарыда аталған элементтердің негізгі маңызы - өсімдік пен топырақ арасындағы қарым-қатынасты белгілеуі.
Көміртегі өсімдік қалдықтарындағы элементтердің 45% алады, оның қосылыстары топырақта 2% шамасында минералды тұздар ретінде (СаСО3, MgСО3, NaСО3) жиі кездеседі. Оттегі мен сутегі топырақтағы су құрамын, ал тотықты гидраттар, алюмосили-каттар, түрлі органикалық, минералды қышқылдар, олардың тұздарының құрамын түзеді.
Темір және оның қосылыстары – темір тотықтары мен гидрототықтары түрінде көбірек кездеседі. Кальций қымыздық қышқылының тұзы түрінде аса қажет, ал магний хлорофилдің құрамына кіреді.
Калий, антрий отроклаз, микролин, альбит сияқты дала шпаттарының құрамында бұзылу нәтижесінде мнералды қышқылдардың тұздарын түзеді, олар суда жақсы еритіндіктен өсімдіктерге өте сіңімді болып келеді.
Фосфор әдетте аппатит, фосфорит сияқты табиғи минералдардың құра-мында, топырақ шіріндісінде кездеседі. Натрий, магний, калий, кальций фосфаттары суда жақсы еріп, темір, алюминий фосфаттары өсімдіктер үшін көп жағдайда сіңімді бола бермейді. Фосфор өсімдіктер жасушасы ядросындағы ақуыздардың құрамына кіретін болғандықтан (нуклеопротеиндер) өсімдіктер тіршілігінде маңызы өте зор.
Өсімдіктер үшін аса қажетті элементтердің бірі – азот. Ол топырақта органикалық қосылыстар, аммиак тұздары, азот және азотты қышқылдардың тұздары түрінде кездеседі.
Қазақстан жерінің топырағында жыртылатын қабатта жалпы азот мөлшері 0,05%-тен қара топырақты жерлерде 0,5% дейін ауытқып отырады. Азоттың минералды түрлері (негізінен нитраттық және аммиактық) өте қозғалғыш, сондықтан да, бұлардың мөлшері ылғалға, температураға, аэрацияға, топырақты өңдеудің тәсілдеріне қарай маусым сайын өзгеріп отырады. Топырақ құрамындағы минералданған иондар (NH4, NO3) түрлерінде өсімдіктер және органикалық заттар ыдыраған кезде түзіледі. Өсімдіктер (HNO3, NH4, NO3, H2PO4) тұздарынан азотты жақсы сіңіреді.
Қалыптасқан ауа райына, температураға, аэрацияға байланысты қара топырақта нитратты азот көктемгі-жазғы айларда топырақтың жыртылатын қабатында 9-35 мг/кг, қара қоңыр топырақта 3-12, сұр топырақта – 2-16мг/кг аралығында өзгеріп отырады.
Фосфордың егін егілмеген тың жерлерде мөлшері төмен болып келеді, ал 15-20 рет тыңайтылып, техникалық дақылдар егілген жерлердің тың жерлерге қарағанда фосфорға құнарлылық дәрежесі жоғары болады. Калийге келетін болсақ, дақылдар егілмеген жер-дегі калий құнарлылығы жоғары болса, калий тыңайтқыштары берілмей, бірнеше жыл техникалық дақылдар егіліп келсе, топырақтың калийге құнарлылық дәрежесі төмен болады.
Бақылау сұрақтары:
1.Топырақтың минералогиялық құрамы қандай заттардан тұрады?
2.Алғашқы және екінші минералдарға қандай минералдар жатады?
3.Тау жыныстарындағы және топырақтардағы химиялық элементтердің мөлшері.
Дебиеттер
1. Е.Жамалбеков, Р.Білдебаева. Топырақтану және топырақ геологиясы мен экологиясы. -Алматы, 2000.
2. Почвоведение. Под ред. проф. С.И.Кауричева. -Москва, 1998.
3. Цуриков Т. Почвоведение. М.: Высшая школа, 1992.
4. И.Г.Добровольский. География почв с основами почвоведения. МГУ, 1999.
5. Ерденов М.Т., Омарова З.М., Абдраимова Қ.Т. Топырақтану пәнінен практикум
6.Тазабекұлы Т., Тазабекова Е. Топырақтану түсіндірме сөздігі – Алматы: Рауан, 1193.
Лекция №5