Топырақ сіңіру қасиеті
Топырақтың қопсыған кеуекті дене болғандықтан, оның түйірлерінен арасында әр уақытта бос кеңістіктер болады. Топырақтың сіңіру қасиеттерінің қалыптасуына шешуші рөл атұаратын топырақ қурамындағы ең майда ұнтақталған, көлемі 0,0001 мм-ден төмен колоидтты бөлшектер. Бұл бөлшектер топырақтың әр түрлі органикалык және минералдық қосылыстарынан тұрады.
Топырақтың сіңіру қасиеті деп, оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарды, майда ұнтақталған минералды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп ұстап қалуын айтады.
Топырақтың сіңіру құбылысы жалпы топырақтың дамуымен және топырақта өсетін өсімдіктерге күлді элементтердің ( азот т.б. көректік заттардың ) жиналуымен қатар жүреді. әсіресе өсімдіктердің коректік элементтер жиналуы топырақтың сіңіру қасиетімен тығыз байланысты. Осы қасиет арқылы топырақта өсімдіктерге керекті элементтер жиналады. Бұл салада көп еңбек еткен орыстың ірі ғылымдары К.К. Гедройц, Д.И. Прянишников, А.И. Соколовский, И.Н. Антипов-Каратаев, В.А.Чернов, И.И.Горбунов т.б.
Әр түрлі топырақтардың сіңіру қасиеттері әр деңгейде болады. Ол көбінесе топырақтағы өте жоғары бөлшектерге, түйірлерге, кодоидтты бөлшектердің мқлшеріне байланысты. Топырақ неғұрлым қарашіріндегі бай және механикалық құрамы ауырлау балшақты болса. Соғүрлым оның сіңіру қасиеті де мол, ал топырақта қара шірінді аз, құрамы жеңіл құм немесе құмдақ болса, оның сіңіру мүмкіндігі де шамалы болады.
Топырақ қопсыған кеуекті дснс болғандықтан, оның түйірлерінің арасында әр уақытта бос кеңістіктер болады. Топырақтың сіңіру қасиеттерін қалыптасуда шешуші рөл атқаратын топырақ құрамындағы ең майда ұнтақталған, көемі 0,0001 мм-ден төмен коллоидты бөлшектер. Бұл бөлшектер топырақтың әр түрлі органикалық жәпе минералдық қосылыс- тарынан тұрады.
Топырақтың сіңіру қасиеті деп, оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарды, майда ұнтақталған минералдарды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалуын айтады. Топырақтың сіңіру құбылысы жалпы топырақтың дамуымен және топырақта өсетін өсімдіктер күлді элементгердің (азот т\б. қоректік заттардың) жиналуымен
қатар жүреді. Әсіресе, өсімдіктердің қоректік элементтерінің жиналуы топырақтың сіңіру қасиетімен тығыз байланысты. Осы қасиеті арқылы топырақта өсімдіктерге керекті элементтержиналады. Бұл салада көп еңбек еткен орыстың ірі ғалымдар К.К.Гедройц, Д.И.Прянишников, А.И.Соколовский, И.Н.Аитлпов-Каратасв, В.А.Чернов, И.И.Горбунов т.б.
Әр түрлі топырақтардың сіңіру қасиеттері әр деңгейді болады. Ол көбінесе топырақтагы өте жоғары бөлшектерге (дисперсті), түйірлерге, коллоидты бөлшектердің мөлшеріне байланысты. Топырақ неғұрлым қарашіріндіге бай және органикалық құрамы ауырлау балшықты болса соғұрлым оның . қасиеті де мол, ал топыраққа қара шірінді аз, құрамы жеңіл құм немесе құмдақ болса, оның сіңіру мүмкіндігі де болады.
Топырақ коллоидтарының диаметрлері шамамен микронмен әр текті заттардың бөліктсрін құрайды: 1 мкр-101мм тең, оны миллимикрон дейді. Коллоидты бөлшектердің ірілігі 0,1 мкр -1ммкр.
В.Освальдтың тұжырымы бойынша коллоидтсрдің пайда болуының скі жолы бар: 1) бөліну арқылы, яғни топырақтың бөлініп жатқан бөлшектерінен шығуы; 2) конденсация арқылы,заттардың бірнеше молекулаларынан қосылып үлкейіп шығуы.
Сонымен топырақ коллоидтарының бір бөлігі минералдардан физикалық үгілу арқылы бөлініи, тозаңданып құралады да екінші бөлігі кондснсация арқылы органикалық қалдықтардан өзгеріп, химиялық угілу нәтижесінде түзіледі.
Топырақта коллоидтар екі түрде золь (коллоидтік ерітінді) және гель (колойдты қоймалжың -тұнба) күйлерінде кездеседі.Колойдтар бір күйден екінші күйге көше береді. Олардың ерітіндіден тұнбаға көшуін коагуляция (жиырылу), керісінше тұнбадан ерітіндіге көшуін пептизация (бытырау) дейді.Колойдтардың бір күйден екіншісіне көшуі қайталанатын немесе қайталанбайтын болады. Топырақтың қалыптасуына колойдтар коагуляциясыиың маңызы үлкен. Өйткені коллоид-
Тар топырақта тек золь (ерітінді) күйінде жылжып, жиыла алады да гель (тұнба) күйінде топырақта бекиді. Коллоидтар топырақтаың қандай жағдайы болса да, топырақтың температурасы жоғары немесе төмен болса да, қызғанына немесе кепкеніне , суығына қарамай коагуляцияланады. Бірақ коагуляция процесінде электролиттердің де (тұздар, қышқылдар,негіздер) әсері зор. Электролит дегеніміз заттар суға ерігенде оң немесе теріс зарядты иондарға белінуі. Коагуляция электролит-діц ең аз “коагуляция босағасы” деп атапатын қоюлануында
отеді. Топырақтағы коллоидты бөлшектер электр зарядты (көбінесе олар теріс зарядты). Коагуляция процесі негізінен коллоидтардың зарядтарын жоғалтуына байланысты өтеді. Теріс зарядты коллоидтар оң зарядты катиондармен, ал темір мен алюминий коллоидтері теріс зарядты аниондармен кездескенде когуляцияланады. Коагуляциялану қасиеті катиондардың валенггілігіне, оның атомдык салмагына байланысты. Белсенді коагулянттарға үш валенпі темір мен алюминий, содан кейін валенті кальций мен магний катиондары жатады. Ал валентгі катиондар калий, аммоний, натрий аз коагуляцияланады, кейде керісінше, коллоидтарды бытыратады (пептизациялайды). Тек сутегі катионы коагуляциялау қабілеті жағынан екі валентті катиондарға жақын. Коллоидтар коагуляциясың топырақта кең тараған кальций катионының рөлі өте үлкен.Ол коллоидтарды қайталанбайтындай етіп берік коагуляциялайды Коллоидтар негізі тау жыныстарынан және органикалық затта дан шығатын болғандықтан, олардың құрамында органикалық және минералды затгар бар. Органикалық заттар топырақ шіріндісінің құрамында, ал минералды заттар балшық құрамында болады. Топырақта катиондардың және коагуляцияның пайда болуына байланысты коллоидтар көбінесе тұрақты тұнба күйінде кездеседі. Ал коллоидтардың золь (ерітінді) күйің болуы - уақытша, тұрақсыз. Катиондардың гель түрінсн золі айналдыру үшін, оларды байланыстырып тұрған катиондар, басқа катиондармен ығыстыру керек. Мысалы, К.К.Гедройц топыраққа сіңірілген катиондарды ығыстыру үшін ас тұзын қолдануды ұсынған. Сіңірілген катиондарды ығыстыру кезең топырақ коллоидтары пептизацияланып, ерітінді күйі айналады. Жоғарыда айтылғандай, коллоидтарға өте майда күйіндегі заттар жатады және соның әр бөлшегі көп молекула жинағы болып саналады. Қазіргі көзқарастар бойынша (прс Н.И.Горбунов) коллоидті бөлшектің немесе мицелланың құрылысы күрделі, ол төрт құрамды қабаттан: 1) коллоидт күйдегі заттың ішкі ядросынан; 2) ішкі ядромен тығыз байланыста тұратын сол коллоидты бөлшектің зарядын анықтайтын ионды немесе ішкі қос электр қабатшадан; 3) сыртқы қарама-қарсы зарядты иондар қабатшасынан; 4) диффузиялық ионда қабатшасынан тұрады. Сонымен коллоидтар заряды деген түсінік түгел мицеллаға жатпайды. Мысалы, кремний қышқылының мицелласының ядросы 8іО3 молекулаларының агрегат тарынан, яғни зарядты анықтайтын иондардан 8іО3 тұрады. Коллоидты бөлшектің заряды теріс, оның сыртында оң зарядық теңгеру Н* иондары орналасады. Теріс қабатты диффузды қабатында Н* иондары бар коллоидтарды ацидоидтер (қышқыл тәрізді) дейді. Мұндай қасиеттер гумин қышқылдарына кальций қышқылына тән. Оң зарядты, диффузды қабатында ОН баар коллоидтарды базоидтер (негіздік қасиетті) дейді.Оларға жататындар: А1 жэне Ғе гидроксидтері АІ(ОН)3, Ғе(ОН)3. Академик К.К.Гедройцтың тұжырымдамасында топырақтың сіңіру қасиеті деп оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарын, майда ұнтақталған минералды және ұнтақталмаған қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалу мүмкіншілігін айтады. Топырақтың сіңіру қасиеті бірнеше түрге бөлінеді: механикалық физикалық, физико-химиялық, химиялық жэне биологиялық сіңірулерге бөлінеді (К.К.Гедройц, 1933).
Топырақтың механикалың сіңіру қасиеті деп, оның сумен немесе желмен бірге келген әр түрлі заттардың топырақ кеуектерінде ұсталынуын айтады (топырақ кеуектері арасында топырақ бөлшектері арқылы өткен сулардан ұсталып қалған, әр түрлі заттар)Топырақтың физикалық сіңіруі деп, топырақ бөлшектерінің беткі қабатының топырақ ауасы мен ерітіндісінен кейбір молекулаларды сіңіру қасиетін (абсорбция) айтады.
Топырақтың физика-химиялық сіңіруі деп топырақтың қатты фазасындағы катиондардың өзіне жұғысқан ерітінділердегі катиондарға тең мөлшерде алмасуын айтады, сондықтан мұны ксйде алмасу сіңірілуі деп те айтады. Былайша айтқанда, бір катиондар алмасу реакциялары арқылы екінші катиоидармен орын алмастырады.
Топырақтың химиялық сіңіріуі деп, топыраққа жуысқан ерітінділерден топырақтың кейбір иондарды сіңіру арқылы суға ерімейтін немесе өте аз еритін тұздарды құру процесін айтады. Мәселен, карбонаттар мен гипстердің түзілуі.
Топырақтың биологиялық сіңіруі деп, топырақтың тірі бөлігі
микроорганизмдер мен өсімдік тамырлары арқылы әр түрлі заттарды сіңіруін айтады.
Топырақтың көп қасиеттеріне өзінің шешуші эсерін тигізетіндердің бірі - топырақтың физико-химиялъщ немесе алмасу сіңіруі. Сондықтан бұл процесті зерттеуге академик К.К Гедройц баса назар аударған болатын. Оның зерттеуі бойынша алмасу реакцияларына қатысы бар қосылыстарды топырақтың сіңіру комплексі деп атайды. Топырақтың сіңіру комилексіндегі катиондар әр уақытта өзіне тең мөлшердегі басқа катиондарға алмаса алады.
Топырақтың сіңіру мумкіндігі әр түрлі топырақтарда түрліше. Топырақ неғұрлым қара шірікке бай және механикалық құрамы ауырлау (балшықты) болса, соғұрлым оның сіңіру қасиеті де мол болады. Ал топырақта неғұрлым қарашірік құрамы жеңілдеу (құм, құмдақ) болса, соғүрлым сіңіру мүмкіндігі шамалы болады. '
Топырақтың сіңіру қасиетінің оның құнарлығына әсері өте зор. Топырақ әр түрлі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалу арқылы (әсіресе өсімдік тіршілігіне керекті заттарды ұстап қалу арқылы құнарлығын арттыра түседі. Осы сіңірілген заттардың өсімдіктерге қажеті негізгі макроэлементтер: азот, фосфор калий, кальцийлермен қатар, аз да болса көптеген микроэлеменггер кездеседі. Сондықтан да топырақтарда әр түрлі өсімдіктер өсіп, нәр алады. Топырақта сіңірілгеи заттардың құрамына, әсіресе топырақтың алмасу реакциясына мүмкіндігі бар, сіңірілген катиондарға байланысты топырақтың физикалық қасиеттері де әр түрлі болады. Әдете, құрамында кальций катионы бар топырақтардың физикалық қасиеттері жақсы, құрамында натрий катионы мол топырақтардың физикалық қасиеттері өте нашар, сортаң топырақ болып келеді.
Ал топырақ құрамында СО3", СІ- 8О4 иондары мол болса ондай топырақтар өсімдіктер үшін улы, онда ештеңе өспей Олар сорланған, сор, тұзы мол топырақтарға жатады.Бұл топырақтарды егістікке пайдалану үшін оның түзын шайып, мелиорациялау керек.
Топырақ ортпасының реакциясы да топырақтың маңызды көрсеткіштерінің бірі. Әр түрлі топырақтарда топырақ ортасының реакциясы әр түрлі болады. Бұған негізінен әсер ететін нәрсе - жоғарыда сипатталған топыраққа сіңірілген, алмасу реакциясына мүмкіндігі бар катиондар құрамы. Топырақтардың сіңірген комплекстеріне қарап, әдетте, олардың реакциясын қышқыл, бейтарап, сілтіленген деп ажыратады.
Топырақтың қышқыл ортасы, топырақтың сіңіру комплексі негізінен сутегі катионымен толықтырылған топырақтарда кездеседі. Бұл жауын-шашыны мол аймақтарда тараған күлгін және қызыл топырақтарда болады.
Топырақтың бейтарап ортасы, топырақтың сіңіру комплексі негізінен кальций катионымен қаныққан топырақтарда көп. Бұл қара топырақты, қара қоңыр топырақты аймақтарда тараған.
Ал топырақтың сілті реакциясы, топырақтың сіңіру комплексі
натрий катионымен толықтырылған топырақтар да
болады. Мұндай топырақтар еліміздің оңтүстік аймақтарындағы
жартылай шөл және шөлді аймақтардағы сортаң, сорланған
жерлерде кездеседі.
Топырақ ортасының реакциясы оның ерітіндісінде бос
күйінде кездесетін сутегі иондарыиың концентрациясымен анықталады, оны рН-пен белгілейді. Әр түрлі топырақ ерітінділеріндегі рН-ның мөлшері 3-10 сандарының арасында, яғни күшті қышқылды ортадан күшті сілтіленген ортаға шейін кездеседі.
рН көрсегкіші 3-тен 6,5-ке дейін болса – қышқыл топырақтар, 6,5-7,5-га дейінгі - бейтарап пгопырақтар, ал одан жоғарысы сілтілі топырақтар қатарына қосылады.
Топырақ ортасының реакциясы - топырақ қасиеттеріне,ондағы өсетін өсімдіктер мен өмір сүретін бүкіл жәндіктер мен микроорганизмдерге, жалпы топырақ құнарлылығына әсер ететін негізгі фактордың бірі. Топырақта өсімдік өсу үшін топырақ ортасының реакциясы бейтарап болғаны дұрыс. Ал өте қышқылды немесе сілтілі ортада топырақтар микроорганизмдер үшін де, өсімдік үшін де қолайсыз. Сондықтан егістікке тиімді пайдалану үшін оларды қолдан әктендіріп, гипстендіріп, топырақ ортасының реакциясын бейтарап күйге көшіреді. Бұл топырақ құнарлығын арттырудағы негізгі шара. Қазіргі күндерде Ресей басшы органдардың шешімдеріне сәйкес ауыл шаруашылығында игеріліп жатқан кеңбайтақ - қара топырақты емес алқаптарын, дәлірек айтсақ, орманды зонаның күлгін топырақтарының қышқыл ортасын төмендетіп егістікке айналдыру әрекеттері жүргізілуде. Ол үшін бұл топырақтарға әк, тағы басқа тыңайтқыштар енгізу қажет, өйткені бұл топырақтардың реакциясы өте қышқыл және табиғи жағдайда құнары аз.