Топырақ құрамы
Топырақ негізінен бір-бірімен өзара тығыз байланысты үш бөліктен (фазадан) тұрады: газ немесе топырақ ауасы, сұйық немесе топырақ ерітіндісі және қатты бөлігі. Топырақтың осы үш бөлігі оның механикалық, химиялық құрамдары мен агрохимиялық қасиеттеріне жан-жақты әсер етеді.
Топырақ ауасы өсімдік тіршілігіне, және оның тамырларымен аэробты микроорганизмдердің тыныс алуы үшін маңызды рөл атқарады. Топырақ ауасының құрамы атмосфера ауасымен салыстырғанда өзгешелеу болады. Атап айтқанда, топырақ ауасының құрамында көмірқышқыл газы көп (проценттің оннан бір бөлігінен 2-3 процентке дейін), оттегі азырақ болады. Топырақ ауасында көмірқышқыл газының мөлшерінің жоғары болуына, оны мекендейтін түрлі аэробты организмдердің оттегіні пайдаланып, бұл газды бөліп шығару мен органикалық заттардың ыдырауы, атмосфера мен топырақ арасындағы газ алмасу құбылысы, топырақ ылғалдығының шамадан тыс жоғары болуы ықпал етеді. Мұның өзі өсімдіктің дұрыс өніп-өсуі үшін су мен ауа белгілі бір қатынаста болуы керек екенін көрсетеді.
Топырақ ерітіндісі топырақтың жалпы массасының 20 процентін құрайтын оның ең жылжымалы, өзгермелі және белсенді бөлігі. Топырақ ерітіндісінің құрамына минералдық,органикалық, заттармен еріген газдар (оттек, аммиак, көмірқышқыл газы) енеді. Топырақ ерітіндісінің құрамы мен концентрациясы тұрақты емес, ол түрлі биологиялық, химиялық, физика-химиялық құбылыстардың әсерінен өзгеріп тұрады. Мәселен, тыңайтқыш қолдану, топырақтағы ылғалдың азаюы, органикалық заттардың минерализациялануының қарқынды өтуі, оның құрамындағы тұздардың мөлшерінің көбеюіне, ал өсімдіктің топырақтағы қоректік заттарды пайдалануы, қоректік заттардың топырақтың төменгі қабатына шайылуы немесе суда еритін қосылыстардың ерімейтін күйге ауысуы, топырақ ерітіндісіндегі тұздардың концентрациясының төмеденуіне ықпал етеді. Топырақтың сұйық бөлігінің құрамы ерітінді мен топырақ коллоидтарының арасындағы алмасу реакцисының әсерінен де өзгереді. Топырақ ерітіндісінде К+,Са2+,Mg2+,NH4+,NO3-,SO42-,H2PO4- иондарының болуы өсімдіктің қоректенуде маңызды рөл атқарады. Бұл иондар тұздарының жиналуы топырақ құрамындағы минералдың үгілуіне, органикалық заттардың ыдырауына, қолданылатын тыңайтқыш түріне байланысты. Көпшілік жағдайда топырақта тұздардың концентрациясы 0,05 процент шамасында болады. Егер тұздарың концентрациясы 0,2 проценттен көп болса өсімдікке зиянды әсер етеді. Сондықтан топырақ ерітіндісінің құрамын зерттеудің өндірістік маңызы үлкен.
Топырақтың қатты бөлігінің жартысына жуығы (49 процент) оттек үлесіне, үштен бірі кремний,10 проценті темір мен алюминий үлесіне, 7 проценті басқа химиялық элементтердің үлесіне тиеді
Топырақтың минералдық бөлігі
Топырақтың қатты фазасының 90-99 проценті минералдық бөліктен тұрады. Оның минералогиялық және химиялық құрамы өте күрделі болып келеді. Топырақтағы минералдар шығу тегіне қарай екі топқа бөлінеді: алғашқы және екінші қатардағы минералдар. Алғашқы минералдың ішінде топырақта калийлі және натрий-калийлі далалық шпат, калийлі және темірлі-магнийлі слюдалар, кварцтар кеңінен таралған. Алғашқы минералдар топырақ түзуші аналық жыныстардың құрамында болады. Химиялық құбылыстардың, топырақты мекендейтін организмдердің әсерінен алғашқы минералдардан темір‚ алюминий гидрооксидтері, кремнезем гидраттары, әртүрлі тұздар және екінші қатардағы минералдар пайда болады.
Екінші қатардағы минералдар химиялық қасиеттері бойынша үш топқа бөлінеді:
1. Монтмориллониттер (монтмориллонит, бейделлит т.б.). Бұл минералдардың ісінуі, жабысқақтығы, тұтқұрлығы жоғары.
2. Каолиниттер (каолинит, галлуазит). Бұл топқа жататын минералдардың тұтқұрлығы мен жабысқақтығы азырақ болады.
3. Гидрослюдалар (гидромусковит, гидробиотит, вермикулит). Олардың химиялық құрамы тұрақты емес.
Топырақтың минералдық бөлігінің құрамына аморфты заттар да кіреді. Сонымен қатар топырақта әртүрлі тұздар: карбонаттар, сульфаттар, хлоридтер, нитраттар, және калий, натрий, кальций, магний фосфаттары кездеседі. Олардың көпшілігі (мысалы, нитраттар, хлоридтер және калий, натрий фосфаттары) суда жақсы ериді.
Топырақтың механикалық құрамы оның физикалық,, физика-химиялық, химиялық қасиеттерін анықтайды. Саз, саздық топырақтар құрамында құм, құмдақ топырақтарға қарағанда кальций, магний, калий т.б. элементтер көп болады.
Топырақтың органикалық бөлігі
Топырақтың органикалық заттары оның маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Оларды негізінен екі топқа жіктейді:
1. Табиғи жағынан ерекше органикалық заттар-қара шірінді немесе гумус.
2. Қара шіріндіге айналмаған өсімдік және жан-жануар тектес органикалық заттар /өсімдік қалдықтары, құрттар, насекомдар, микрооргнизмдер/.
Қара шірінді-құрамында азот болатын жоғары молекулалы, құрылысы өте күрделі қосылыс. Ол өсімдік қалдықтарының биохимиялық жолмен ыдырауынан түзіледі. Қара шірінді мөлшері топырақ түріне, аймақтың табиғи климат жағдайларына, ауыспалы егіс түріне тағы басқа факторларға байланысты өзгереді
Қара шірінді-топырақтың жалпы құнарлылығын айқындайтын көрсеткіш. Оның құрамына гумин қышқылдары, фульвоқышқылдар және гуминдер атты топтар кіреді. Гумин қышқылдары әлсіз сілті ерітінділерінде, натрий пирофосфатында, қымыздық қышқыл натрийде, фторлы натрийде жақсы ериді де тұздар-гуматтар түзіледі. Гумин қышқылдарының құрамында 52-62% көміртек, 2,8-5,8% сутек, 31-39% оттек, 1,7-5% азот болады. Гумин қышқылдарындағы осы элементтердің мөлшеріне, топырақ типі, топырақтағы органикалық заттардың химиялық құрамы және олардың ыдырауы әсер етеді.
Фульвоқышқылдарсу мен қышқылдарда жақсы еритін құрамында азот бар жоғары молекулалы органикалық қышқылдар, олардың құрамында шамамен 40-52% көміртек, 4-6% сутек, 42-52% оттек, 2-6% азот болады. Фульвоқышқылдарының қышқылдығы күшті, әрі суда жақсы еритіндіктен, олардың топырақтың минералдық бөлігін ыдырату қабілеті жоғары болады.
Топырақ қара шіріндісінің гуминдері гумин және фульвоқыш-қылдарының жиынтығы болып саналады. Олар қасиеттер жағынан гумин қышқылдарына ұқсас.
Әртүрлі топырақтар тек қана қара шірінді қорымен ерекшеленбейді. Олар құрамындағы гумин, фульвоқышқылдарының мөлшерімен, олардың арақатынасымен бағаланады.
Топырақтың қара шіріндісі өсімдіктің қоректенуі мен топырақ құнарлылығы үшін маңызды рөл атқарады:
1. Органикалық зат өсімдік үшін қоректік элементтердің көзі болып саналады. Өйткені оның құрамына топырақтағы жалпы азоттың 98-99%-ті , фосфордың 30-40%-ті, күкірттің 90%-ті енеді.
2. Гумин қышқылдары,фульвоқышқылдар, органикалық заттардың ыдырауынан пайда болған көмір қышқылы силикаттар мен алюмосиликаттарды бірте-бірте үгіту арқылы және кальций, магний карбонаттарын, фосфаттарды, тағы басқа тұздарды ерітіп олардың құрамындағы элменттерді өсімдікке сіңімді күйге ауыстырады.
3. Органикалық заттар микроорганизмдер үшін қорек көзі болып есптеледі.
4. Органикалық заттар адсорбция процесіне қатысады, топырақтың сіңіру қабілеті мен буферлігін жоғарлатады, топырақтың физикалық қасиеттерін (ылғал сиымдылығы, су,ауа өткізгіштігі, жылу режимі) жақсартады.
Әр түрлі топырақ құрамындағы қоректік заттардың мөлшері
Топырақтар бір-бірінен механикалық бөлігінің құрамы және органикалық заттардың мөлшері мен құрамы жағынан ажыратылады. Сондықтан әрбір топырақта негізгі қоректік элементтердің мөлшері бірдей болмайды. Топырақ неғұрлым қара шіріндіге бай болса, оның құрамында азот пен фосфордың жалпы қоры көп болады. Ал калийдің жалпы мөлшері топырақтың механикалық құрамымен айқындалады. Атап айтқанда құм, құмдық топырақтарда саз, саздық топырақтарға қарағанда калий мөлшері аз. Топырақта қоректік заттардың көпшілік бөлігі өсімдік қабылдай алмайтын формада кездеседі. Азот негізінен күрделі органикалық заттардың (қара шірінді белок т.б.), фосфордың көп бөлігі қиын еритін минералдық және органикалық қосылыстардың, калийдің басты бөлігі ерімейтін алюмосиликат минералдардың құрамында болады.
Топырақтың құнарлылығын қоректік заттардың жалпы қоры анықтайды. Өсімдіктің қоректенуіне топырақтағы қоректік элементтердің жылжымалы түрлерінің мөлшері, яғни топырақтың тиімді құнарлылығы маңызды рөл атқарады. Элементердің жылжымалы түріне олардың суда, әлсіз қышқылдарда еритін қосылыстары мен алмаспалы күйдегі катиондар жатады. Қиын еритін және ерімейтін қосылыстар микроорганиздердің, физика-химиялық , химиялық құбылыстардың әсерінен өсімдікке сіңімді түрге ауысады. Қоректік заттардың сіңімді түрінің пайда болуы қосылыс түріне, климат жағдайларына, топырақ түріне, агротехника деңгейіне байланысты. Сондықтан топырақтың тиімді құнарлылығын арттыруда органикалық және минералдық тыңайтқыштар қолданудың маңызы зор. Тыңайтқыш қолдануда агрохимиялық картограмманы пайдалану керек. Агрохимиялық картограмма топырақтың қоректік заттармен қамтамасыз ету дәрежесін, тыңайтқышты қаншалықты қажет ететінін көрсетеді
Қазақстан топырағын қоректік заттардың жылжымалы түрлерінің мөлшеріне қарай топтастыру (мг/кг)
| Мөлшерінің деңгейі | Жылжымалы фосфор | Алмаспалы калий | Жеңіл ыдырайтын азот | Тыңайтқышты қажет етуі | ||
| Мачигин бойынша | Чириков бойынша | Мачигин бойынша | Чириков бойынша | |||
| Өте төмен | <15 | <20 | <200 | < 20 | < 60 | Өте жоғары |
| Төмен | 16-15 | 21-50 | 201-300 | 21-50 | 61-70 | Жоғары |
| Орташа | 26-35 | 51-100 | 301-400 | 51-80 | 71-80 | Орташа |
| Көтеріңкі | 36-50 | 101-150 | 401-600 | 81-120 | 81-120 | Әлсіз |
| Жоғары | 51-60 | 151-200 | 601-800 | 121-150 | 121-140 | Өте әлсіз |
| Өте жоғары | >60 | >200 | >800 | >150 | >140 | Қажет емес |
Картограмманы аймақтың топырақ-климат жағдайына сәйкес келетіндей етіп жасайды. Мысалы, Қазақстанның оңтүстік және оңтүстік-шығыс аудандары үшін топырақтағы қоректік элементтердің түрлері мен мөлшері , топыртың қаншалықты сортаң тартып, қандай дәрежеде эрозияға ұшырағаны туралы мәлімет беретін картограмма керек.
Ең алдымен топырақтағы жылжымалы қоректік элменттердің агрохимиялық картограммасы жасалады. Мұнда топырақ құнарлылығының өзгеруін бақылау үшін агрохимиялық картограмманы жасау әрбір 3-4 жылда қайталап отырады. Агрохимиялық картограммаға очерк дайындалады. Онда шаруашылықта өсірілетін дақылдарға арналған тыңайтқыш қолданудың тәсілдері мөлшері, мерзімі көрсетіледі.