ТОПЫРАҚТЫҢ ОРГАНИКАЛЫҚ ЗАТТАР ЖƏНЕ ОНЫҢ ТОПЫРАҚ ҚҰНАРЛЫҒЫН ҚАЛЫПТАСУЫНДАҒЫ МАҢЫЗЫ

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

13 лекция

ТОПЫРАҚТЫҢ ОРГАНИКАЛЫҚ ЗАТТАР ЖƏНЕ ОНЫҢ ТОПЫРАҚ ҚҰНАРЛЫҒЫН ҚАЛЫПТАСУЫНДАҒЫ МАҢЫЗЫ

Топырақтағы органикалық заттардың көздері

Топырақтың қатты фазасының біршама бөлігі органикалық қосылыстар үлесіне тиесілі. Жыл сайын топырақта өсетін өсімдіктер майда жəндіктер мен микробтар топырақ бетінде, оның қабаттарында көптеген қалдықтар қалдырады. Негізгісі - органикалық қалдықтар. Өсімдіктердің өсуіне жағдайсыз шөл мен тундра аймақтарында өсімдіктер қалдығы гектарына жыл сайын 5-10 центнер болса, жеткілікті ылғалданған дала аймақтарында он-дай қалдықтар мөлшері 100-150, ал күні аса жылы жəне ылғалы да мол тропикті ормандарда олардың мөлшерлері гектарына 250 цент-нерге жетеді. Бұл қалдықтардың құрамында май, смола, балауса, клетчатка, көміртегі, сутегі, лигниндер, белокты, азотты заттар, со-нымен қатар көптеген күлді элементтер болады. Топыраққа жылма-жыл түсетін өсімдіктер мен өлген жəндіктердің қалдықтары екі бағытта өзгеріске ұшырайды. Біріншіден, микроорганизмдер-дін əсерінен ыдырап, шіріп, жай минералды қосылыстарға ажырай-ды. Екіншіден, осы организмдер қалдықтары микробтардың əрекетінен күрделі биохимиялық өзгерістерге ұшырап, олардан тұрақты органикалық зат - топырақ қарашірінді - гумус (немесе қарашірік) пайда болады.

Органикалық қалдықтардың біразы толық ыдырап минералдан-са, біразы қайтадан топырақта органикалық заттардың осы жаңа күрделі түріне, биохимиялық синтез арқылы қара шіріндіге (гуму-ске) айналады. Минералдану мен гуминдену процесін микроорга-низмдер жүргізеді.

Қара шірінді заттарының түзілуіне көптеген зерттеушілер көніл бөлген. Оларға химиялық талдау жасап, мəліметтер жинап, түзілу жолдарын анықтай бастады. Бұл жөнінде ең алғаш көзқарастарын білдірген М. В. Ломаносов, П. А. Костычев, С. П. Кравков, А. Г. Тру-сов, т. б. болды.

Гумификация құбылысын зерттеген белгілі ғалым - Л. Н. Алек-сандрова. Оның жасаған сызбанұсқасына қарағанда, гумус орга-никалық қалдықтардың ыдырауы, микробиологиялық синтез, гумификация, топырақтың минералды бөлігімен көбеюі, минерали-зация процесі жəне минералдық құрамдас бөліктерінің биологиялық айналымға қосылуы арқылы түзіледі. Л. Н. Александрова бойын-ша, гумификация - органикалық қалдықтардың түзілуі арқасында жоғары молекулярлық қосылыстардың күрделі биофизикалық-химиялық құбылыстар арқылы органикалық құрамдардың ерек-ше класы - қара шіріндіні түзуі. Бұл процестің белсенділігі топыраққа түскен өсімдік қалдықтарының мөлшері, химиялық құрамы, топырақтың ылғалы, ауа режимдері, ортаның реакциясы, биологиялық белсенділігі сияқты факторларға байланысты жүреді. Л. Н. Александрова топырақтағы органикалық қалдықтардың гу-мификациялану типтерін - фульватты гуматты, фульватты-гуматты көрсетті.

Белгілі ғалым Д. С. Орлов (1977) осы түсініктерге гуми-фикацияланудың тереңдігі деген ұғым енгізіп,

Н=f(Qіt)

өрнегін құрды.

Q - жыл сайын топыраққа түсетін өсімдіктер қалдықтарының мөлшері, і -олардың ыдырауының тездігі, t- топырақтың биоло-гиялық белсенділігінің уақыты. Бұл көрсеткішпен əр түрге то-пырақтардағы гумификация процесінің сипаттамасын анықтауға болады.

2. Экологиялық жағдайлардың органикалық заттардың мөлшеріне əсері

Адамдар жəне олардың шаруашылығы жер бетінде тікелей жəне жанама зор ықпал-əсерін тигізіп келеді. Егер жылына ауаға дүние-жүзі бойынша 1 млрд. тонна деңгейінде антропогендік заттектер (CO ₂ есептегенде), гидросфераға шамамен, 15 млрд. тонна ластағыштар енгізіліп отырылса, жерге түсетін техногенді қалдықтардың мөлшері 90 млрд. т. Кейбір ғылыми мəліметтерге сүйенетін болсақ, XX ғасырдың 90 жылдарының аяғында жерде жинақталған қалдықтар көлемі 4000 млрд. тоннаға дейін көтерілген. Ғалымдардың арасында тараған пікір бойынша, дүниежүзіндегі шөлдердің барлығының шығу тегі де антропогендік. Атропогендік шөлдің аумағы жылдан-жылға үнемі ұлғаюда, оның көлемі қазіргі шақта 10 млн. км2-ден асып отыр, бұл бүкіл құрлықтың 7 пайызын құрайды.

Топырақты ластайтын компенеттерге қарай, топырақтың ласта-нуының түрлері: физикалық, химиялық жəне биологиялық болады.

Физикалық ластану радиоактивті заттектермен байланысты. Мысалы, уран рудаларын ашық əдіспен алғанда, жер қыртысында активтілігі жоғары сəулеленетін сұйық жəне қатты қалдықтар қалады.

Биологиялық ластану - ауру тудыратын жəне де басқа жағымсыз жағдайға итеретін микроорганизмднрдің қоршаған ортада бо-луы. Мысалы, ластанбаған топырақта дизентерия, сүзек жəне тағы басқа да ауру қоздырғыштары 2-3 тəулік бойында сақталса, ластағыштармен əлсіреген қоздырғыштар бірнеше ай мен жылдарға дейін сақталып, едəуір аумаққа таралады.

Химиялық ластану - топырақта тірі организмдерге қауіп туғызатын химиялық заттектердің жиналуы.

Топырақты ластайтын көздерге өнеркəсіптік кəсіпорындардың шығарындылары, көлік, ауылшаруашылығында қолданылатын шөпжойғыштар мен минералды тыңайтқыштар, қалдықтар, жылу энергетика кешені, атмосфералық жауын шашын, апатты жағдайда тасталатын шығарындылар, əскери өндірістік кешендер жатады.

Түсті металл кендерін алу, байыту жəне таза металдар алу процестерінен шыққан өнімдермен жəне қалдықтармен топырақ көп ластанады. Ауыр металдардан топырақтың ластануының зар-дабы тұрақты болып келеді. Түсті металлургия кəсіпорындарының маңындағы топырақта қорғасын мен басқа ауыр металдардың мөлшері нормадан 10-20 есе асып отырған жерлер белгілі.

Ауылшаруашылығында улы химикаттар көп қолданылатын қанның құрамында болатыны байқалған. Топырақ көптеген аурулардың (ботулизм, күйдіргі, дизентерия, аскаридоз жəне т. б. ) қоздырғыштарын сақтайтын ортаға жатады.

Топырақтың ластану дəрежесін мына формуламен есептеп анықтайды, топырақтағы заттектің ластану концентрациясының коэффициентті (Л _i КК) қолданылады:

Адамның барлық өндірістік қызметіне, бірінші кезекте ең

қажетті табиғи ресурс болып жер саналады. Жер қойнауынан халық шаруашылығының барлық салаларына қажетті материалдар өндіріледі, ол болмаса өндіріс дами алмайды. Өнеркəсіптер жедел қарқынмен дамыған сайын соғұрлым бүлінген жер көлемі арта түседі. Сондықтан жерді пайдаланушылар оны тиімді пайдаланумен қатар, сан қырлы қорғау жұмыстарына да назар аударуы қажет.

Жер ресустарының ең негізгі тұтынатын саланың бірі - ауыл шаруашылығы. Ауыл шаруашылығында құрлықтың 30%-дан астамы игерілген, бұған осы салада пайдаланылатын ормандар-ды қосатын болсақ, бұл көрсеткіш 60-65 пайызға жетеді. Ауыл шаруашылығының қарамағындағы жер ресурстарының жарамсыз түрге айналуына себеп болатын жағдайлар:

- топырақ эрозиясы немесе дефляциясы - су мен желдің (деф-ляция) жəне тағы басқа табиғи құбылыстардың əсерінен жер қыртысының түгелдей не жарым жартылай бүлінуі, топырақтың құнарлығының төмендеуі;

- агротехниканы дұрыс қолданбағандықтан, негізінде ауыспалы егіс болмауынан жəне қоректі заттектердің топыраққа жеткілікті түрде қайта айналып келмеуіне байланысты қарашірінді мөлшері төмендеп, топырақ құнарлығының біртіндеп азаюы;

- құрғатымсыз (дренажсыз) жерді суландыру жəне бақылаусыз суды қолдану, топырақтың су астында қалуы мен екінші реттік тұздануы (сортандануы) ;

- топырақтың техниканы қолдануда бүлінуі (тығыздануы, егістік жер қабаты құрамының бұзылуы, оның төсеніш қабатындағы жыныстармен араласуы) ;

- топырақтың химиялық жəне радиациялық ластануы.

Топырақтың түзілу процесі аймақтық геологиялық жасына да көп байланысты. Геологиялық жас жағынан ескі аймақтарда бұрыннан қалыптасқан топырақ болады да, ал жаңадан пайда болып жатқан құрғақ жерлерде топырақ түзілу процестерінің бастапқы саты-лары жүріп жатады. Мəселен, Жер шарының теріскей жағында, ауа райының өзгеруіне байланысты, мұздар еріп, мұз басқан жер-лер ашылуда, осы кейінгі дəуірлерде мұздан айырылған аймақта жаңа жас топырақтар түзіледі. Мысал ретінде сонымен қатар Арал суының тартылуының əсерінен, оның түбінен босаған жерде жаңадан топырақ түзілу құбылыстары басталғанын да келтіруге бо-лады. Соңғы жылдары Арал өңірінің ежелден бері келе жатқан жері, суы, желі мен қалыптасқан табиғи үйлесімі, яғни табиғаттың тепе теңдігі біржолата бұзылды. Көктемнің аяқ кезінен бастап, жаз бойы қырдан толассыз соғатын қара дауыл жер бетінің түтін жұтаңдатады. Теңіз тартылғалы ауа райы күрт өзгереді, осыған байланысты бұл өңірде жауын-шашын тыйылды. Ормандар мен сексеуіл алқаптары, шабындықтар күрт азайды, көп жерлер шөл далаға айналды. Атап айтқанда, топырақ түзілу процесіне əсер ететін факторлардың көбісі: ауа райы, жоғарғы жəне төменгі сатыдағы өсімдік пен жəндіктер, жер бедері, адам қоғамының əрекеттері күрт өзгерді.

Бұзылған жерлердің аумағы табиғи (климаттық, гидрологиялық, морфодинамикалық, фитогенді жəне зоогенді) жəне антропогенді факторлар əсерінің үдемелі қарқындылығына байланысты келеді.

Жердің шаруашылық құндылығын жоғалтуға, топырақ жəне өсімдік жамылғыларының, гидрологиялық режимінің бұзылуына себеп болатын жолдың бірі «техногенді шөлдену», ол адамның өндірістік əрекеттері мен ауа райының өзгеру нəтижесіне байла-нысты. Қазіргі заманда шөлді далаға айналған жерлердің басым көбісінің Жер шарындағы жердің 70%-ы бүлінген болып санала-ды. Əлем бойынша жердің шөлдену процесінің жылдамдығы орта есеппен жылына 7-10 млн. гектарға жетіп отыр.

Топырақтың спецификалық жəне спецификалық емес органикалық заттары

Топырақтың құрамына əртүрлі қосылыстар - оңай жəне қиын еритін тұздар, комплексті қосылыстар, силикаттар жəне алюмоси-ликаттар, спецификалық жəне спецификалық емес органикалық қосылыстар кіреді. Топырақта элементтердің бір бөлігі ион-дар түрінде кездеседі, олар топырақтағы сорғыш комплексті бөлшектердің беттерінде жабысып тұрады.

Топырақтың химиялық құрамы мен топырақ компоненттерінің жүйеленген жиынтығы 13-кестеде келтірілген. Онда топырақтың химиялық құрамының көрсеткіштері 3 топқа бөлінген:

элементтік құрамының көрсеткіштері; заттың құрамының көрсеткіштері; топырақтағы химиялық элементтердің топтық жəне фракциялық құрамының көрсеткіштері.

Элементтік құрамының көрсеткіштері топырақ массасындағы химиялық элементтердің жалпы көлемін немесе одан бөлінген гранулометриялық фракциялардың жаңа туындыларды сипаттайды. Заттық құрамының көрсеткіштерінің деңгейі топырақтағы жекелен-ген химиялық қосылыстардың мөлшері туралы ақпарат береді, ал топтық жəне фракциялық құрамының көрсеткіштерінің деңгейлері олардың қасиеті бойынша жақындығын, мысалы, ерігіштігі, химиялық элементтің қосылыстары, т. б. бойынша сипаттайды.

Топырақ қарашіріндісі

Қарашіріндісі заттары негізінен гумус қышқылдарынан тұрады. Олардың құрамына гумин қышқылдары, фульво қышқылдары жəне гумус кіреді. Бұл топтарға бөліну себебі, гумус қышқылдарын топырақтан алыну жолдарына байланысты.

Қарашірінді қышқылдарының ауыспалы ерекше құрамдары. Гумин қышқылдары - сілтілерде жақсы еритін қарашірінді

қышқылдарының бір тобы. Олар суда аз ериді, қышқылдарда ерімейді. Топырақтың минералды бөлігіндегі кальций катионыны əсерінен коагуляцияға ұшырап, шөгінді кальций гуматы күйінде топырақта орнығады. Гумин қышқылдарының молекулалық құрамы өте күрделі. Гумин қышқылдарының көп қасиеттері осы функционалдық топтарға байланысты. Гумин қышқылдарының құрамын ароматикалық құрылымдар (50-60%), көмірсутектер (25-30%), функционалды топтар (10-25%) құрайды.

Фульво қышқылдар - қарашірінді қышқылдарының гумин қышқылдары тұнғаннан кейін ерітінділерде қалатын тобы. Бұлар да жоғары молекулалық құрамында азоты бар құрылымдар.

Топырақтың органо-минералдық құрамы. Топырақтағы органикалық заттар онын минералды бөлімге белсенді арақатынаста болады. Осы арақатынастың түрлеріне байланысты топырақтағы органикалық-минералдық құрамдар:

Топыраққа тəн емес органикалык сірке, құмырсқа, лимон, қымыздық қышқылдары мен топыраққа тəн жоғарыда айтылған гу-мин қышқылдарының сілтілі (Мg) жəне сілтілі-жер металл (Са. ка-тиондарымен қосылған тұздары; Айтылған қышқылдардың көп металл элементтерімен (темір, алюминий, цинк, т. б) қосылған комплексті тұздары; Адсорбцияланған органо-минералдық қосылыстар, яғни алю-миний жəне темірлі қарашірінді комплекстері болып үш топқа бөлінеді.

Сілтілі металдармен алюминийдің гумат жəне фулват тұздары суда жақсы еритіндіктен, толық қабаттарында оңай жылжиды, ал кальций гуматы суда берік болғандықтан топырақта тұрақты шоғырланады.

Топырақтың гумус жағдайлары - органикалық заттардың барлық морфологиялық белгілерінің, жалпы қорларының, қасиеттерінің, олардың түзілу, өзгеру, трансформация жəне топырақ қабаттарында жылжу көрсеткіштерінің жиынтығы.

Топырақтың қарашірінді көрсеткіштерінің жүйелерін Л. И. Гри-шина, Д. С. Орлов (1977) ұсынған. Сол көрсеткіштер арқылы то-пырақтардың əртүрінің гумус жағдайларына сипаттама береді. Осыған қарап топырақтың құнарлығы туралы айтуға болады.

Топырақтың түзілген жағдайларының гумификация процесіне жəне оның қарқындылығына əсері .

Топырақ шірінділерінің құрамы. Топырақ микрофлорасының əсерінен барлық өсімдіктер мен жануарлар ағзалары өлген соң, ыдырау процесіне ұшырайды, оның соңғы сатысында органикалық заттардың толық минералдарға айналуы пайда болады.

Органикалық қалдықтар бірден минералдарға айналмай-ды, ыдырап, олар өте күрделі жəне ұзақ өзгерістерге ұшырайды. Сондықтан əрбір топырақта органикалық қосылыстардың əртүрлі сатыларындағы олардың белгілі бір əр жағдайындағы ыдырауын байқауға болады.

Топырақтағы органикалық заттардың минералдарға айналуы-мен қатар гумификация процесі, яғни, гумустың немесе шіріндінің түзілуі жүреді.

Ыдыраудың сипаттамасы мен интенсивтілігі жəне топырақтағы органикалық қалдықтардың өзгеріске ұшырауы, ыдырайтын заттардың құрамына, сондай-ақ сыртқы орта жағдайына да байланысты болады.

Оңай сіңірілетін органикалық қосылыстар өте тез ыдырайды. Қант, органикалық қышқылдар, спирттер, содан кейін ақуыздар, аминқышқылдар, майлар, пектиндер, гемицеллюлоза, клетчатка, лигнин өте жай ыдырайтындарға жатады.

Органикалық заттардың ыдырауы нақты дəрежеде ылғалға, ауаның болуы жəне температураға байланысты. Жеткілікті мөлшердегі ылғал мен жылу жəне ауаның еркін келіп тұратын жағдайында топырақтағы органикалық қалдықтардың өзгеріске түсу процесі өте қарқынды жүреді.

Топырақтағы шірінді ыдырауға қарсы мəнді тұрақтылыққа жəне сол қарқынмен топырақта жинақталуға қабілетті.

Топырақтағы шірінді 200 жыл бойы зерттелуде. Бірақ, оның табиғаты туралы, түзілуі мен қасиеттері туралы сұрақ əлі толық шешілмеген.

Басты қиыншылық тек оның құрамының үлкен күрделі екенді-гінде ғана емес, сондай-ақ оның топырақтан таза түрінде бөлінуі мүмкін емес болуында.

Топырақты шірінді құрамында үш топтың қосылыстары болады:

гумин қышқылдары, фульво қышқылдары мен топырақ гуминдері.

Онда салыстырмалы түрде үлкен емес көлемде воск - смолалары-нан, немесе битумдар мен микробты жəне өсімдік тектес табиғатына жақын басқа қосымша заттардан тұрады.

Топырақ шіріндісінің осы негізгі топтары көптеген жоғары мо-лекулярлы азот құрамды қышқылдардың компоненттерінен тұрады, олардың элементарлы құрамы топырақ типіне байланысты белгілі түрде варьирленеді.

Топырақ түзуде өте үлкен рөлді гумин қышқылдары мен фульво қышқылдары атқарады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.