Элементтік құрам

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Дәріс3

Дәрістің мақсаты: Топырақтың химиялық құрамы.

Кілтті сөздер: жыныстар, біріншілік және екіншілік минералдар, гранулометриялық құрам, фракция.

Сұрақтар:

Топырақтың химиялық құрамы
Элементтік құрам.
Макроэлементтер.
Кішіэлементтер.

Топырақтағы химиялық элементтер әртүрлі қосындылардан тұрады.

О т т е г і (О ₂ ) көптеген біріншілік, және екіншілік минералдар құрамына кіреді де, органикалық заттар мен судың негізгі құраушы элементі болып саналады. Оттексіз ешқандай тіршілік болмайды және реакциялар жүрмейді.

К р е м н и й (Sі) - топырақта ең көп тараған элемент. Кремний қосындыларының негізгісі кварц (SіO ₂ ), ол силикаттар құрамында басым. Бұзылу мен топыраққұралу процестері арқасында жылжымалы орто-мета кремний қышқылы (SіO ₄ ) ⁴ және (SіO ₃ ) ² :- аниондары, натрий мен калий силикаттары, кейде золь күйінде де кездеседі. Топырақтың арасынан үлбір кремнийдің бір бөлігі шайылып кетсе, екінші бөлігі (кышқыл ортада) тұнбаға-гельге көшеді - SіO ₄ _n H ₂ O. Бұл изоморфты тұнба, ал сусыз жағдайда екіншілік кварц түріне көшеді.

Жылжымалы коллоидты үлбір кремний, топырақтың құрамындағы 1, 5 тотықты негіздермен байланып, екіншілік силикаттарға айналады.

А л ю м и н и й (АІ) - топырақта біріншілік және екіншілік минералдар құрамына кіріп, органика-минералды кешен, ал қышқыл топырақтарда сіңірілген негіз түрінде кездеседі. Аталған минералдардың бұзылуы нәтижесінде алюминийдің сулы 1, 5 тотығы ажырап, бір бөлігі сәл жерде шөгіп қалса, екінші бөлігі золь күйіне, ерітіндіге көшеді. Топырақ ортасы сәл қышқыл тартса, алюминийдің сулы тотығы (AІ ₂ O ₃ _n H ₂ O) гель күйіне көшеді, ол кристаллизацияға (қатаю) шалдықса, екінші гибсит AІ ₂ O ₃ 3H ₂ O пен бемит AІ ₂ O ₃ H ₂ O атты минералдар түріне айналады. Қышқыл ерітінді ортада (рН-5) алюминийдің 1, 5 тотығы топырақ құрамындағы органикалық қышқылдармен байланып, кешенді жылжымалы қосындылар түзеді де, топырақтан шайылып кетеді.

Т е м і р (Fе) - өсімдік өмірінде ең қажетті химиялық элемент, өйткені темірсіз хлорофилл құралмайды. Топырақ құрамында біріншілік және екіншілік силикатты минералдар-сулы және қарапайым тотық, жай тұздар және сіңірілген негіз түрлерінде кездеседі, сондай-ақ органика-минералдық кешенді қосындылар түзеді. Минералдар бұзылуынан ажыраған темірдің сулы тотығы топырақта аз жылжымалы қосынды-аморфты гель (Fe ₂ O ₃ _n H ₂ O) күйіне, ал кристалданса - қатайса-аморфты гель (Fe ₂ O ₃ H ₂ O) және сулы гетит (Fe ₂ O ₃ 3H ₂ O) түріне көшеді. Тек тым қышқыл ортада (рН-3), топырақ ерітіндісінде жылжымалы темірдің сулы тотығы молаяды да, топырақта көбінесе темірдің Fе ³⁺ ионы басым болады. Тотықсызданған жағдайда темір тотығы шала тотықты ерітінді FеСОз, Fе(НСОз) және FеSО ₄ сияқты өсімдіктерге тиімді қосындылар түзеді. Бірақ та топырақта жылжымалы темір қосындылары көп жиналса, өсіп тұрған өсімдікке зиян келтіруі (уландыруы) мүмкін, бейтарап және сілтілі орталы топырақтың құрамыңда темір тотықтану құбылысына шалдығып, тиімсіз түріне кешеді де, өсімдік қорегіне темір жетіспей қалады, соның салдарынан ол хлороз ауруына шалдығады.

Темір мен алюминийдің сулы тотықтары органикалық қышқылдармен әрекеттесіп, кешенді жылжымалы қоспаларға айналады да, топырақтан жеңіл шайылып кетеді.

А з о т (N) - белок (ақуыз) құрамына кіретін, хлорофилл нуклеин қышқылдары және фосфатит, тағы басқа тірі клеткалар құратын органикалық заттарға қатынасы бар элемент. Азоттың негізгі бөлігі топырақтағы органикалық заттар құрамына кіреді. Оның мөлшері органикалық заттар, әсіресе гумус (қарашірінді) мөлшеріне сәйкес. Көп топырақтарда бұл элемент қарашіріндінің 1 (40-тан-1) /20 бөлігі шамасында, ол атмосферадан биологиялық тұтылу арқылы жиылады, топыраққұраушы жыныстарда азот тіпті жоқ деуге болады.

´сімдіктер азотты топырақ ерітіндісінен, органикалық азотты заттар, әсіресе қарашірінді ыдырауынан бөлініп шығатын, аммоний, нитраттар және нитриттер түрінде сіңіреді. Нитриттер топырақта тіпті жоқ деуге болады, ал аммоний мен нитраттық азот өсімдіктер қорегінің негізі болып саналады.

Аммоний NH ₄ ⁺ топырақта жеңіл тұтылатын және ең сінімді азот ионы. Нитраттар N0 ₃ ионы түрінде көбінесе топырақ ерітіндісінде болады да, оны өсімдік жеңіл сіңіре алады.

Ылғалы мол аудандарда топырақтан, әсіресе парға қалдырылған танаптарда, нитраттар тез шайылып кетуі мүмкін. ´сімдіктердің азотпен қамтамасыздануы ең алдымен органикалық заттардың шіріндіге айналу екпініне байланысты. Бірақ мол өнім алу төжірибесі тек табиғи азот қорын пайдалануға негізделмеген, өйткені өсімдік өнімі жергілікті жағдайда азотпен қамсыздану мөлшеріне байланысты болады. Азот өсімдіктерге аса қажет болғандықтан, бірінші орындағы қоректік элементке жатады, сондықтан тиісті агрошаралар қолданып, топырақтың азот қорын молайту керек.

Ф о с ф о р (Р ₂ О ₅ ) - көптеген органикалық қосындылар құрамына кіретін және өсімдік тіршілігіне өте кажет элемент. ´сімдіктер денесіндегі ақуыздың 0, 1 проценттей мөлшері (құрғақ зат) есебімен Р ₂ О ₅ ионына келеді. Фосфор көбінесе топырақтың жоғарғы қабатында шоғырланатындықтан, оны осы қабаттан өсімдік көп мөлшерде сіңіре алады. Қара топырақтағы қорлы фосфор мөлшері 0, 35 проц-ке дейін ауытқиды да, көбінесе органика-минералды қосындылар құрамына кіреді. Фосфор органикалык, заттар-құрамында фитин, нуклеин қышқылы, нуклеопротеидтер мен фосфатидтер, қантты фосфаттар және басқа кальций, магнийдің минералды тұздары, темір мен алюминийдің орто-фосфор қышқылдары түрінде болады.

Қорлы фосфор топырақтағы апатит, фосфорит және вивианит минералдары құрамына кіріп, оның қатты бөлігінде сіңірілген фосфат-анионы түрінде ұсталады. Аталған минералдар ішінде апатит көптегеи магмалық тау жыныстары құрамына кіреді де, фосфор қорының 95 проц-ін қамтиды. Минералдық қосындыларда фосфор мөлшері қиын еритін күйінде кездеседі, мысалы, магний, кальций, алюминий және темір фосфаттарының ерімталдығы топырақтың негіз көрсеткішіне байланысты - ол өскен сайын фосфаттар ерімталдыға азаяды. Қышқыл топырақтарда темір мен алюминий косындыларының химиялық белсенділігі жоғары болғандықтан, фосфорда, көбінесе темір, алюминий фосфаттары, яғни фосфат-ионы 1, 5 оксидтер қосындысы түріне ауысады. Алюминий мен темір фосфаттарының көп тараған түрлері варисцит (AІPO ₄ 2H ₂ O) пен стренгит FePO ₄ 2H ₂ O және солардың орта кластағы тұздары. Бұзылу барысында олар бірте-бірте негізгі және берік, қатаң аугелит AІ ₃ (ОН) зРО ₄ және вавелит АІ ₃ (ОН) з(РО ₄ ) ₂ 5Н ₂ О түрлеріне өзгереді.

Бейтарап, сөл қышқыл және сілтілі ортасы бар топырақтарда көбінесе кальцийлі фосфаттар басым. Ең берік және нашар еритін кальцийлі фосфатқа апатит Са ₁₀ (ОН) ₂ (Р0 ₄ ) ₆ жатады. Сулы тотықы ерімталдығы өсуіне қарай мына қатарда орналасқан: үш фосфат Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ → сегіз кальцийлі фосфат Ca ₈ H ₂ (PO ₄ ) ₆ 5H ₂ O → монетит СаНРО ₄ → брушит СаНРО ₄ 2Н ₂ О.

Фосфор өсімдіктердің негізгі қоректік элементіне жатады. Органикалық фосфорды өсімдік, тек органикалық қосындылар ыдыраған-минералданғаннан соң, топырақ ерітіндісінен сәл қышқыл ортада (рН-6-6, 5) жақсы сіңіреді. Құнарлылық тұрғысынан барлық топырақтар фосфор тыңайтқышын қолдануды қажет етеді.

К ү к і р т (S) - ақуыз бен эфирлік майлар құрамына кіреді. ´сімдіктердің бұл элементті сіңіру қабілеті орташа, ал фосформен салыстырғанда тіпті төмен. Топырақта күкірттің шоғырлануы биологиялық айналымға және топырақ тегіне байланысты. Қорлы күкірттің (SОз) мөлшері топырақта 0, 01-ден - 2 проц-ке дейін өзгереді де, сульфидтер мен сульфаттар қосындылары түрінде кездеседі және органикалық заттар құрамына кіреді. Соңғылар ыдырауынан және сульфидтер тотығуынан тотықты күкірт тұздары-сульфаттар түзіледі. Топырақта оның тұрақты қосындылары (темір тұзынан FеSO ₄ -ен басқалары) басым. Сульфаттар арасында, әсіресе калий, натрий мен магний тұздары суда жақсы ериді. Күкірттің SO ₄ ^2- ионы топырақта аз сіңірілетін болғандықтан құрғақ климатта шоғырлануы ықтимал. Дегенмен, топырақтарда күкірт жеткілікті, сондықтан ол өсімдіктерге тапшы элемент емес.

К а л и й (К ₂ О) - физиологиялық ең маңызды, өсімдіктер (картоп, шөптер, темекі, тамырлы жемістер) көп мөлшерде сіңіретін элемент. Топырақта қорлы калий мөлшері 2 проц-тен асады, жеңіл механикалық құрамды топырақта ол аз.

Калийдің негізгі бөлігі топырақ құрамындағы біріншілік және екіншілік минералдар құрамына кіреді: биотит пен мусковит құрамындағы калий, кристаллдық байланысы олқы болғандықтан, өсімдікке тиімді қор болып саналады. Топырақта калий алмаспалы сіңірілген және қарапайым еркін тұздар түрінде кездеседі. Соңғы түрінің өсімдікке тиімділігі жеңіл, бірақ мөлшері көп емес. ´сімдікке тиімді түрі алмаспалы калий болғандықтан, топырақтың калиймен қану дәрежесі жоғарылаған сайын оның тиімділігі де өседі.

Алмаспалы емес тұтылған калийдің тиімділігі өте нашар, бірақта алмаспалы мен алмаспайтын калий арасында тепе-теңдестік арақатынас бар. Оның мәні мынада: сіңірілген алмаспалы калий қоры азайса, ол алмаспайтын калий қорынан толтырылып тұрады. Егер калийдің тиімді түрі жетіспесе, өсімдік өсіп-дамуы нашарлайды.

К а л ь ц и й (Са) мен м а г н и й (Мg) де калий сияқты физиологиялық кажетті элементтер. Мысалы, магний құрамына кірсе, кальций топырақтың маңызды физикалық, физика-химиялық және биологиялық қасиеттерін жақсарту арқылы, өсімдіктердің өніп-өсіп, дамуына жағдай туғызады. Кальций мен топырақ минералдарының кристалдық қаңқасына кіреді де, олар бұзылған жағдайда алмаспалы және қарапайым (хлоридті, нитратты, карбонатты, сульфатты, фосфатты Са) тұздары күйіне көшеді.

Топырақтағы сіңірілген катиондар арасында бірінші орында кальций, одан кейін магний тұрады. Сондай-ақ еркін СаСОз және Мg СОз қосындылар түрінде де көп тараған; соңғылар осы элементтердің тиімді түрінің негізгі көзі болып саналады, тек топырақ ерітіндісіндегі көмір қышқыл газымен әрекеттесіп жылжымалы екі карбонат тұзына өткені керек: СаСО ₃ +С0 ₂ +Н ₂ 0=Са(НСОз) ₂ ; МgСОз+СО ₂ +Н ₂ О=Мg (НСО ₃ ) ₂ . Әдеттегіде кальций мен магний өсімдіктерге аса қажет элементтер емес, - СаСОз тұзы көбінесе күлгін топырақтарды жақсартуға - әктеуге, ал СаSО ₄ тұзы кебірлерді ғаныштауға қолданылады. Кебірленген топырақта өсімдік қорегіне кальций катионы жетіспеуі мүмкін, себебі ондағы кальций тиімділігін сіңірілген натрий төмендетеді. Әдеттегіде магний шымды-күлгін, құмды және құмайт топырақтарда жетіспейді.

Кіші элементтер топырақта тым аз мөлшерде (< _n 10 ^-3 проц. ) кездеседі. Оларға бор (В), марганец (Мn), молибден (Мо), мыс (Си), мырыш (Zn), кобальт (Со), йод (J) , фтор (F) және тағы басқалар жатады.

Кішіэлементтер өсімдік пен жануарлар және адамзат тіршілігінде физиологиялық және биохимиялық өте маңызды рол атқарады, олар ферменттер, гормондар және витаминдер құрамына кіріп, органикалық заттар синтезін шапшандатады және өнім сапасын жақсартады. Витаминдер жетіспесе, тірі организм өсіп-дамуы тоқталып, түрлі ауруға шалдығады, мысалы, адамдар молибден мол болса подагра, йод жетіспесе зоб (тамақ ісу) ауруларынан зардап шегеді. Бор жетіспесе, қант кызылшасының тамыры шіри бастайды және т. б.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.