Топырақтардың химиялық құрамы
Дәріс №1
Кіріспе. Өсімдік шикізатының топырақ химиясы пәнінің мақсаты мен міндеттері.
Дәріс мақсаты: Өсімдік шикізатының топырақ химиясы пәнінің негізгі түсініктері мен анықтамаларына тоқталып, жалпы мазмұнын ашу.
1. Топырақтану және топырақ географиясы ғылымдары.
2. Курстың мақсаты мен міндеттері, негізгі бағыттары.
3. Топырақтанудың басқа ғылымдармен байланысы.
1. Топырақтану және топырақ географиясы ғылымдары.
Топырақтану - фундаменталды теориялық ғылыми пәндердің бірі, ол студенттерге топырақ - барлық биосфераның негізгі экологиялық қоймасы, оның табиғаты, қасиеттері және қоршаған ортамен байланысы туралы білім береді. Топырақ негізгі биокостық табиғи деңе. Ол геологиялық және биологиялық деңелермен тығыз байланыста. Топырақтану - топырақтардың пайда болуы, құрамы, қасиеттері және функциялары, оларды қорғау және тиімді пайдалану жолдары туралы ғылым. Топырақ ландшафтың өнімі және элементі ретінде жер шарының табиғаты дамуында маңызды орта болып табылады. Зат пен энергия арасында боисферамен және оның компоненттермен тұрақты алмасу жағдайында болып, топырақ жамылғысы планетада тіршілік дамуына қажетті барлық сфералар арасында қалыптасқан тепе-теңдіктің орыны басылмас жағдайы. Құнарлық қасиетіне байланысты топырақ өндірістің негізігі тәсілі. Сондықтан оны зерттеу географ - мамандары үшін өте маңызды.
Топырақ географиясы топырақты тұйық кеңестік пайда болуын және таралуын зерттейді.
1. Курстың мақсаты мен міндеттері, негізгі бағыттары және басқа ғылымдармен байланысы.
Пәнді оқыту мақсаттары:
- топырақ - Жердің тірі қабаты, табиғи деңе ретінде, оның құрамы, қасиеттері, функциялары, пайда болуы, эволюциясы туралы негізгі білімдерді қалыптастыру;
- топырақ түзілу процессін зерттеу, оның жер бетінде көрсетілуі, топырақ түзілуге экофакторларының әсері;
- топырақтың табиғатта және адамның шаруашылық әрекетінде ролін, топырақ ресурстарын тиімді пайдалану жолдарын зерттеу.
2. Курстың мақсаты мен міндеттері, негізгі бағыттары.
Курстың мақсаты мен міндеттері:
Топырақтар географиясын оқу нәтижесінде 1) білу керек:
- топырақтың адам өмірінде маңызын және биосферада ролін;
- топырақтың биоалуандылықты сақтауда маңызын;
- топырақтардың жер бетінде зоналдық таралуының заңдылықтарын және оның табиғи зоналдылықпен байланысын;
- топырақ түзілу процессін, топырақтың қасиеттерін және оларға экофакторлардың әсерін;
- топырақ құнарлығын, оның категорияларын, элементтерін және жер пайдалануда өзгерістерін;
- топырақ ресурстарын қорғау және тиімді пайдалану жолдарын;
2) істей білу:
- алынған білімдерді практикада қолдану және топырақ-экологиялық зерттеу әдістерін пайдалану;
3) алу керек:
- топырақтар географиясы бойынша зертханалық-аналитикалық жұмыстарды жүргізуде теориялық және практикалық істеулерді.
Топырақтар географиясы топырақтанудың негізгі бағыттарының бірі және ол топырақтанудың басқа бағыттарымен байланысты болады. Топырақтанудың негізгі бағыттары:
oo топырақтардың қалыптасуы мен дамуы (топырақтар генезисы) туралы ілім;
oo топырақ жамылғысының тұйық кеңестік пайда болуы және оның қоршаған ортамен байланысы туралы ілім (топырақтар географиясы және экологиясы);
oo топырақ пен топырақ жамылғысының құнарлығы және оны агротехникалық және мелиоративті әдістермен реттеу принциптері туралы ілім;
Топырақтанудың фундаменталдық бағыттары:
oo топырақ массасының қасиеттері бойынша (топрықтар физикасы, топырақтар химиясы, топырақтар биологиясы және т.б.);
Топырақтанудың қолданбалы бағыттары:
- топырақтың және топырақ жамылғысының пайдалану формалары бойынша (агрономиялық, ормандық және мелиоративтік);
3. Топырақтанудың басқа ғылымдармен байланысы.
Топырақтар географиясының білімдері және басқа топырақтану салаларының материалдары топырақтарды картаға түсіру үшін, олардың құнарлығын сипаттау және кешеңдік бағалау, мемлекеттің біріңғай жер кадастрін құрастыру және математикалық банктерді жинақтау үшін негізгі бөлім болады.
ТОПЫРАҚТАР ГЕОГРАФИЯСЫМЕН байланысты ғылымдар: геология, топырақтану, топырақтар экологиясы, геоморфология, биогеография, гидрология, метеорология климатология негіздерімен, құрлықтар мен мұхиттардың физикалық географиясы, Қазақстанның физикалық географиясы, ТМД физикалық география.
Дәріс №2
Қазақстанда өсімдік шикізатының топырақ химиясының ғылыми бағыт ретінде даму тарихы. Негізгі ғылыми бағыттары.
Дәріс мақсаты: Топырақтану және басқа ғылымдармен байланысы, топырақ зерттеулерінің тарихы, Қазақстандағы топырақтанудың дамуын қарастыру және негізгі бағыттарын оқыту.
1. Топырақ зерттеулерінің тарихы.
2. Қазақстандағы топырақтанудың дамуы.
1. Топырақ зерттеулерінің тарихы:
- антикалық кезеңі (егіншілермен жинақталған топырақ туралы білімдердің алғашқы қорытындысы). Мысалы: көне грек философтарының Аристотель және Теофраст шығармаларында топырақтардың өте жақсы, жақсы, құнарлы, қолайлы, кедей, құнарсыз болып бөлінуін кездестіреміз.
- XVIII ғ. аяғында - XIX ғ. бірінші жартысында Батыс Европада топырақ туралы 2 көрініс пайда болды: агрогеологиялық және агримәденихимиялық (Агрогеологиялық бағытты жақтаушылар Фаллу, Берендт, Рихтгофен және б. топырақты үгілу әсерінен тығыз тау жыңыстарынан пайда болатын бос тау жыңысы ретінде қарастырады. Өсімдіктер қорек элементтерін, үглу барысында босайтын, тартып алуда пассивтік роль атқарады. Агримәденихимиялық бағыты Таер, Либих және т.б. еңбектерімен байланысты. Осы бағыттың өкілдері топырақты - қорек элементтерінің көзі ретінде қарастырды. Таер гумус теориясының авторы: өсімдіктер топырақтан органикалық затпен қоректенеді. Либих бойынша: топырақ - табиғи деңе, одан өсімдіктер минералдық қорек заттарын сіңіреді.).
- 1725 ж. Ресейде Ғылымдар Академиясы ашылды және орыс ғалымдарымен топырақтардың алғашқы зерттеулері басталды. М.В. Ломоносов бойынша: топырақтың дамуы уақыт бойында өсімдіктер мен тау жыңыстарының өзара әрекеттесуі нәтижесінде жүреді. Ғылымдар Академиясымен мемлекеттің табиғи жағдайларын зерттеу мақсатымен экспедициялар ұйымдастырылды, олар Ресей кең территориясының жер байлықтары және ауыл шаруашылығы туралы алғашқы материалдарды берді.
- ғылыми генетикалық топырақтану немесе Докучаев кезеңі:
А) XIX ғ. екінші жартысында - жаратылыс тарихи немесе генетикалық топырақтануды құрастырушы В.В. Докучаев. В.В. Докучаев топырақтың - өздік табиғи деңе, оның қалыптасуы 5 табиғи топырақ түзуші факторлардың (климат, жер бедері, өсімдік және жануарлар әлемә, топырақ түзуші жыңыстар, мемлекеттің жасы) өзара әрекетесуінің күрделі процессі. Топырақ уақыт бойында және кеңістікте үзіліссіз өзгеруде (Русский чернозем, 1883). В.В. Докучаевтың ұсынысы бойынша, табиғаттың бөлек факторлары мен құбылыстарын ғана емес, олардың арасындағы заңдылық байланыстарды зерттеу қажет (К учению о зонах природы, 1899). В.В. Докучаев Солтүстік жарты шарының топырақтарының жіктелуі схемасын өндеді және 5 әлемдік географиялық зоналарды (бореалдық, тайгалық, қара топырақтар, аэральдық, латериттік) бөлді, әр біреуі анықталған топырақтар дамуымен, үгілу процесстерімен, грунтпен, климат жағдайларымен, өсімдік, фауна сипатымен, жер бедерімен көрсетіледі. В.В. Докучаев топырақтың зерттеу әдістерін өндеді, топырақтанудын негізін құрады, топырақ түзілудін көптеген заңдылықтарын дәлелдеді және топырақтар қарқынды құнарлығын жоғарлату практикалық шараларын ұсынды. В.В. Докучаев көп еңбектердің авторы (225 баспа еңбегін қалтырды), олардың арасында негізгілер: Русский чернозем (1883), К учению о зонах природы (1899), Материалы к оценке земель Нижегородской губернии (1884-1886), Материалы к оценке земель Полтавской губернии (1889-1894), Наши степи прежде и теперь (1892) және т.б.
В) XIX ғ. аяғы - В.В. Докучаевтың шәкірттерінің арасында Н.М. Сибирцев ерекше бөлінеді, ол топырақтанудың бірінші оқулығының авторы, В.В. Докучаевтың топырақ туралы ілімінің негізін дамытушы және жүйеге келтіруші, топырақ анықтамасын дәлелдеді, бірінші жоспарға климат және жер бедерінің түрлі жағдайында өсімдік пен тау жыңыстарының өзара әрекеттесуін көрсетті, топырақ түзуші факторларын биотикалық және абиотикалық топтарына бөлді. Ол топырақтар жіктелуіне маңызды ескертулерді еңгізді, топырақтардың зональдылық, интразональдылық және азональдылық бөлуін дәлелдеді, топырақ жыңысы түсінігін ұсынды және В.В. Докучаевтың құрғақшылықпен күресу жұмыстарын жалғастырды. В.В. Докучаевтың мектебінің дамуының жалғастырушылардың арасында П.А. Костычевпен топырақтар зерттеуі өткізілді. Ол агрономиялық топырақтанудын негізін қалаушы, топырақ пайда болуын өсімдік тіршілігімен байланыстырды және топырақты өсімдік тамырларының негізгі массасы жететін жердің беткі қабатының тереңдігімен анықтады. П.А. Костычев топырақ құнарлығында суға тұрақтылық құрылыстың және топырақ пайда болуында гумустың ролін көрсетті. Ол агротехника жолдарын топырақ қасиеттерімен және климат жағдайларының ерекшеліктерімен тығыз байланыстырды.
- XX ғ. басы - орыс топырақтану дамуындағы жаңа кезеңі: кең масштабта докучаев әдістерінің қолдануымен топырақтардың зерттеулері өткізіледі (Л.И. Прасолов, К.Д. Глинка, С.С. Неуструев, Б.Б. Полынов, Н.А. Димо, П.С. Коссович және т.б.). Зерттеулердің ерекшелігі: топырақ генезисы тұжырымдамасына, топырақтардың жіктелуі мен номенклатурасына аймақтық қарастар. К.Д. Глинкамен тау жыңыстарының үгілуі, топырақтардың генезисы, географиясы және жіктелуі бойынша бір қатар қайталмас жұмыстар жасалған, топырақтану бойынша фундаменталдық оқулығы (1908) жазылды, В.В. Докучаев атындағы Топырақтану институтының ұйымдастырушыларының бірі. П.С. Коссович - топырақтардың физикалық, химиялық, агрохимиялық қасиеттерінің зерттеудің негізін салушы. өзінің еңбектерінде Основы учения о почве (1911), Курс почвоведения (1903), Почвообразовательные процессы как основа генетической почвенной классификации (1910) топырақтар туралы мәліметтерді жүйеледі және топырақ түзілу, топырақтардың жіктелуі мен эволюциясы туралы сурақтар қарастырылды.
- советтік кезеңі: Ұлы Октябрьдық социалистік революциясы жаңа кезеңнің басталуын анықтады. Жинақталаған материалдардың және зерттеулердің жетекшілігін ССРБ ҒА құрылған В.В. Докучаев атындағы Топырақтану институты басқарды. Кезеңнің жетістіктері: жаратылыстық ғылымдар арасында топырақтанудын маңызын көрсетіп ССРБ ғылымдар Академиясында арнайы кафедра ашылды және 1927 ж. К.Д. Глинка алғашқы академик-топырақтанушы болып таяғандалды. 1927-1930 жж. арасында Орта Азияда, Қазақстанда, Кавказда, Украинада және Белоруссияда топырақ зерттеулері кең жүргізіле басталды. К.Д. Глинка басқаруымен топырақ карталары құрастырылды және топырақтардың физикасы, химиясы, биологиясы, генезисы туралы ілімі, географиясы мен каторграфиясы дамыды. К.К. Гедройц топырақтың сіңіру қабілеттілігі туралы ілімді құрастырды. Советтік кезеңнің негізгі жетістіктері:
* топырақ-биоклиматтық белдеулер және әлемдік облыстары туралы, топырақ зоналары, фациялары және провинциялары туралы биоклиматтық негізінде жалпы топырақ-географиялық ілімнің өнделуі, ол әлемдік топырақ ресурстарының есеп базасы болады (Л.И. Прасолов, И.П. Герасимов және т.б.);
* В.И. Вернадскийдің биогеохимиялық ойларының негізінде үгілу қыртысы және ландшафтар геохимиясы туралы жалпы ілімнің өнделуі, топырақ жамылғысының эволюциясын зерттеуде және пайдалы қазбалардың территориясын мелиоративтік бағасын берумен іздестіруде өте маңызды (Б.Б. Полынов, В.А. Ковда және т.б.);
* Өсімдіктерді қоректендіру және тыңайтқыштарды қолдануда ірі теориялық жетістіктер, агрохимия мектебінің болашақ дамуына маңызды (Д.Н. Прянишников);
* Топырақтың органикалық заттарының зертеулерін, агрофизикалық және мелиоративтік зерттеулерін, топырақтың физика-химиялық және химиялық қасиеттерінің зерттеулерін өткізуінде генетикалық және топырақ-агрономиялық зерттеулердің дамуы (И.В. Тюрин, И.С. Кауричев, Н.А. Качинский, А.Н. Соколовский және т.б.);
* Топырақтардың біріңғай жіктелуі мен диагностикасын, топырақтарды картаға түсіруін, топырақ құрылысының зертеулерін, бонитировка принциптері мен әдістерін, экономикалық бағалауын жетілдіру (И.П. Герасимов, Н.Н. Розов, В.М. Фридланд және т.б.);
* Ресей мен бірлестік республикаларының топырақиарының зерттеулерін дамыту және монографиялық қорытындылардың шығуы;
* Субтропикалық және тропикалық белдеулердегі топырақтардың зерттеуіне советтік топырақтанушылардың кең қатысуы және монографияларды шығару (М.А. Глазовская және т.б.);
* Топырақтардың орыс атаулары халықаралық қолдануын алды.
2. Қазақстандағы топырақтанудың дамуы.
Алғаш рет Казакстан топырактары туралы араб окымыстылары Ибн-Хардадбах, Ибн-Хаукаль, Ибн-Русте және баскалардың еңбектерінде X ғасырда айтыла бастады. Олар сор топырактар және саздар Сырдарья езенінің (Отырар маңайында) аңғарында кездесетінін көpceттi. Петр I және Екатерина II заманындағы экспедицияға катысушылардан, П.И. Рычковтан (1762), П.С. Палластан (1770), И.П. Фалькіден (1770-1771) және басқалардан өте кеңейтілген және нақты ғылыми мәліметтер түскен. И.И. Лепехин (1795), С.Г. Гмелин (1806), Э.А. Эверсман (1840), Ш.Уәлиханов (1855), П.П. Семенов-Тяньшанский (1855-1857), К.М. Беер (1856), Ф. Рупрехт (1866), Г.И. Танфильев (1902) және басқалар, топырақ-өсімдік жамылғысының зона бойынша таралатынын атап көpceттi, топырактардьң кейбір ерекшеліктерін сипаттады, жекеленген өлкелерді аудандастыруға әрекет жасады, мысалы Каспий ойпатының маңы (Борщов, 1865).
Ш.Ш. Уәлиханов Балқаш маңайындағы сор топырактарға, сор - таң сусыз Семей өлкесінің даласына, Тянь-Шань тауы бөктерінің жер өндеу ерекшеліктеріне, ол жердегі қазақ дихандарының өз егін алқаптарына "суды ағыны жылдам өзендерден, арықтар арқылы шығаратынына, тары мен бидай" егетініне көңіл бөлген.
1861 ж. Э.А. Эверсман Орал қазақ жасақтары территориясының (Батыс Қазақстан) алғашкы сызбалық топырақ картасын жасады, онда қаратопырақ, сортаңдар, жайылма топырақтары және т.б. керсетілген. Ф.Ю. Левинсон-Лессинг (1890) "Қыргыз даласының топырақтары жайлы ескертпелерінде" Ақтөбе облысының солтүстік бөлігінің топырақтарына қысқаша сипаттама берді. Кейінрек А.Я. Гордягин (1894-1899) Батыс Сібірдің оңтүстігіндегі (Петропавлдан Көкшетауға дейін) топырақ-ботаникалық зерттеулер нәтижесінде қаратопырақтын орманды және дала зоналарын, зона тармақтарын, оларға тән кебірлер және сұр орман топырақтарын бөліп көрсетті. 1902 ж. Г.И. Танфильев Epтic етегіндегі жазықты аралап қаратопырақты, күрең топырақты, сортаң және сорды сипаттады.
XX ғасырдың басында Ci6ip және Ташкент темір жолы салынғаннан кейін, Қазақстанның табиғи ресурстарына қызығушылық ұлғайып, кең алқаптарда жан-жақты топырақтық және биологиялық зерттеулер жүргізілді. Бұған себеп, Ресейдің негізгі жер өңдейтін аудандарында құрғакшылыктың жиілеуі мен өнімнің болмауы, соның салдарынан бірнеше рет 1901, 1905 және 1911 жылдары қайталанған аштық болды. Жұтқа ұшыраған орыс шаруаларын Қазақстанның, Орталық Азияның, Сібірдің және Қиыр Шығыстың тың құнарлы жерлеріне қоныстандыруға және ондағы топырақтарды зерттеуге мүмкіндік туды. 1906-1910 жж. Ресейдің орталық аудандарынан бұл аймақтарға 2,5 млн. шаруалар қоныстандырылды.
Қазақстан Республикасының топырақ жамылғысын жүйелі зерттеу 1907-1916 жж. К.Д. Глинканың басшылығымен қолга алынды. Топырақ зерттеуге Ресейдің белгілі топырақтанушылары С.С. Неструев, А.И. Бессонов, Р.И. Аболин, МИ. Рожанец, Г.М. Тумин, В.И. Искюль, Ф.И. Левченко, Б.А. Скалов, А.И. Хаинский, А. Райкин, Н.Д. Емельянов және т.б. жұмылдырылды.
Топырақ зерттеулері Қазақстанның барлық облыстарының үлкен территорияларын қамтыды және маңызды ғылыми нәтижелер алынды. Экспедиция жұмыстарының нәтижелері бойынша алғаш рет топырақ жамылғысының географиялық таралуының жалпы заңдылықтары айқындалды және топырақ зоналарының шекаралары белгіленіп, топырақтардың нeriзri типтері мен түрлерінің мор - фологиялық және химиялық қасиеттері зерттелді, әлемдік танымға ие болған топырактардың жаңа типтері: сұр, сұр-коңыр топырақтар бөлінді. Зерттеулер бойынша топырақ зоналары және биіктік белдеулерінің құрылымы анықталды, топырақ классификациясының сызбасы белгіленді. Қазақстанның жазық территорияларында солтүстіктен оңтүстікке дәйекті ауысатын келесі топырақ зоналары: қаратопырақ, күрең, құба және сұрқұба зоналар айқындалған еді.
1909-1915 жж. К.Д. Глинка басшылығымен Л.И. Прасолов, А.И. Бессонов, Александровский, С.С. Неуструев Қазақстанның тау жүйелерініңщ негізгі биіктік топырақтық белдеулерін және топырақ типтерін анықтады.
1918-1928 жж. И.В. Ларин, Н.А. Димо, Р.И. Аболин, И.П. Гера - симов, Е.Н. Иванова, Е.В. Лобова, ТФ. Якубов, В.А. Дубянский және басқалар Қазақстанның топырақтарын, өсімдіктерін және топырақтық-ботаникалық аудандарының табиғи-тарихи жағдайларын нақты сипаттады.
XX г. 20-жылдарынан бастап Қазақстандағы топырақ зерттеулері шаруаларды ұжымдастыруға, жергілікті тұрғындарды отырыкшылдыққа көшіруге және шаруашылықтарда жерге орналастыру жұмыстарын жүргізуге байланысты жаңа қарқынға ие болды. Қазақ КСР-ның Жерге орналастыру Халық комиссариатының топырақтар бюросы, Су шаруашылығы басқармасы және Мемлекеттік Жерге орналастыру тресті республиканың әр аудандарында ipi масштабты топырақтық-ботаникалық және агроэкономикалық зерттеулерді іске асырды. Оған қазақстандық жас топырақтанушылар У.У. Успанов, Я.Ф. Дубовник, СП. Матусевич, И.А. Бесполуденов, А.В. Мухля, А.Ф. Большаков, В:М. Боровский, А.Г Гаель, М.С Малюгин, Е.С Останин, В.В. Федоров қатысты. 1935 ж. Қазақ тыңайтқыш және агротопырақтану институты В.Р. Вильямс атындағы Қазақ жерөңдеу институты болып кайта құрылды және мұнда М.А. Глазовская, И.П. Герасимов сияқты белгілі то - пырақтанушылар жұмыс icтеді, кейін ол ҚР ҰҒА топырақтану ин - ституты болып аталды.
Топырақтанушылар ұжымы (В.М. Боровский, М.А. Погребинский, К.Д. Қаражанов, Н.Л. Якупова, Р.Х. Киевская, ТФ. Некрасо - ва, И.К. Асанбаев, К.Ш. Фаизов, СИ. Соколов, СА. Никитин, Ж.У Аханов, Л.И. Пачикина, Н.Т. Колесникова, В.А. Корниенко, Ж.У.Мамытов және т.б.) Қазақ ССР-ның топырақтары сериясынан, Республика облыстарының топырақ жамылғысының кешенді сипаттамасына арналған 14 томдық монография басып шығарды, үлкен региондар және табиғи зоналар топырақтары жайлы монографиялық мәліметтер, топырақтар систематикасы мен диагностикасы құрастырылып, мелиорация, эрозия, микробиология, минералогия және басқа мәселелер жөнінде түпкілікті қорытындылар жасалды.
Дәріс №3
Топырақ түзуші жыныстар. Топырақ түзілу нұсқасы.
Дәріс мақсаты: Топырақ түзілу процесінің түсінігіне тоқталып, топырақ түзілу факторларына тоқталу.
1. Топырақ - биосфераның экологиялық қуысы.
2. Топырақ түзілу факторлары.
3. Топырақ түзілудің экологиялық факторлары.
4. Топырақ жамылғысына антропогендік факторлардың әсері.
5. Топырақ түзілу процесі, оның түсінігі.
6. Үгілу, оның түрлері.
7. Топырақ профилінің қалыптасуы.
1. Топырақ - биосфераның экологиялық қуысы.
Топырақ (педосфера) - 1) литосфераның маңызды компоненттерінің бірі (жалпы геологиялық және ерекше экологиялық жоспарында); 2) құнарлығы бар ерекше табиғи-тарихи деңе және құрлықта тіршілік өнделуінің айналымдық сипатын қамтамасыз ететін полифункционалды табиғи жүйе; 3) өзара қамтамасыз етілген тепе-теңдіктердің күрделі жүйесінің алғысынан химиялық элементтердің массаалмасу ғаламдық айналымдық процесстерін реттейтін планетарлық механизм; 4) өзара тығыз байланыста болатын 4 фазадан тұратын көп фаздық полидисперсті жүйе; 5) биосфераның басқа жүйелерімен үзіліссіз өзара әрекеттесуде болатын ашық динамикалық жүйе.
2. Топырақ түзілу факторлары.
Топырақ түзілу факторлары туралы ілінің авторы В.В. Докучаев болады, ол топырақты - ерекше табиғи дене, келесі факторлардың тығыз өзара әрекеттесуінің нәтижесінде пайда болады деп анықтады.
Топырақ түзуші факторлар - топырақ пайда болуына әкелетін факторлар: климат, тірі ағзалар, топырақ түзуші жыңыстар, жергілікті жер бедері, мемлекеттің жасы (уақыты), адамның өндіріс әрекеті.
3. Топырақ түзілудің экологиялық факторлары.
Топырақ түзілудің экологиялық факторлары: климат, тірі ағзалар, топырақ түзуші жыңыстар, жергілікті жер бедері, мемлекеттің жасы (уақыты).
3.1 Атмосфералық климат - метеорологиялық элементтердің орташа немесе шеткі көрсеткіштерімен (температура, шашыңдар, ауа ылғалдылығы және т.б.) сипатталатын және тәуліктік, мерзімдік, жылдық өзгерістердің ауытқұлары туралы мәлімет беретін жергілікті (жер шары, құрлық, мемлекет, облыс, аудан және б.) атмосфераның орташа жағдайы.
Топырақ процесстерінің табиғатында маңызды климаттық көрсеткіштер температуралық жағдаймен және ылғалдылықпен сипатталады, себебі олармен топырақтың су-температуралық режимі және биологиялық процесстері байланысты. Биологиялық және топырақ процесстерінің негізгі энергия көзі - күн радиациясы, ал ылғалданудын негізгі көзі - атмосфералық шашыңдар. Атмосфера мен топырақ арасындағы алмасу нәтижесінде топырақтың гидротермиялық режимі - маңызды қасиеті қалыптасады. Климат негізгі термиялық топтарының бөлінуінде вегетациялық мерзімде 10 0С жоғары орта тәуліктік температуралардың қоспасы алынады (№ 1 кесте).
№ 1 кесте. Климаттың негізгі термиялық топтары
10 0С жоғары климаттың негізгі термиялық топтары, 0С
Температуралардың қоспасы
Суық (полярлы)
600
Суық-қоңыржай (бореалдық)
600 - 2000
Жылы-қоңыржай (суббореалдық)
2000 - 3800
Жылы (субтропикалық)
3800 - 8000
Ыстық (тропикалық)
8000
Топырақ-биоклиматтық немесе топырақ-биотермиялық белдеулері - жер шарын қоршайтын, еңдік белдеулер түрінде орналасқан климаттың термиялық топтарының анықталған өсімдік және топырақтар типтері.
Топырақ зерттеулерінде шашындармен ылғалдану жағдайында климаттың 6 негізгі топтарын ажыратады (№ 2 кесте).
№ 2 кесте. Ылғалдану жағдайы бойынша климаттың негізгі топтары
Высоцкий - Иванов бойынша климаттардың топтары
Ылғалдану коэффициенті (ЫК)
Өте ылғалды (экстрагумидты)
1,33
Ылғалды (гумидты)
1,33 - 1
Жартылай ылғалды (семигумидты)
1 - 0,55
Жартылай құрғақ (семиаридты)
0,55 - 0,33
Құрғақ (аридты)
0,33 - 0,12
Өте құрғақ (экстрааридты)
0,12
Ылғалдану коэффициенті - шашыңдар мөлшері мен олардың ылғалдануы арасында ара қатысының көрсеткіші.
Климаттың топырақтүзуші фактор ретінде ролі:
1. Биологиялық және биохимиялық процесстерді дамыту факторы. Температура мен ылғалдылықтың анықталған жағдайында өсімдік типі, органикалық заттың пайда болуы мен бұзылу жылдамдығы, топырақ микрофлорасы мен фаунасының құрамы және әрекетінің қарқындылығы қамтамасыз етіледі.
2. Атмосфералық климат, топырақтың қасиеттері мен құрамы арқылы шағылып, топырақтың су-ауа, температуралық және тотығу-тотықсыздану режиміне көп әсер етеді.
3. Топырақта минералдық қосылыстардың айналуы (үгілудің бағыты мен жылдамдығы, топырақ түзуші өнімдерінің жинақталуы және т.б.) климатпен тығыз байланысты.
4. Топырақтардың су және жел эрозиясына әсер етеді.
3.2 Тірі ағзалар.
Топырақ түзілуінде ағзалардың 3 тобы қатысады: құрлық биоценоздарының жасыл өсімдіктері, микроағзалар және жануарлар. Жасыл өсімдіктер - топырақтағы органикалық заттың бір ғана алғашқы көзі және оның негізгі топырақ түзуші функциясы - заттардың биологиялық айналымы, нәтижесінде топырақтың беткі бөлігінде потенциалдық энергия мен азотты және күлді элементтердің жинақталуы жүреді, бұл топырақтың құнарлығының дамуына әкеледі. Өсімдіктер формациялары туралы ілімнің авторы В.Р. Вильямс. Келесі өсімдіктер формациялары бөлінеді:
1. Ағаш формациясы (тайга ормандары, жалпақ жапырақты ормандар, ылғалды субтропикалық және ылғалды тропикалық немесе жаңбырлы ормандар);
2. Ауыспалы ағаш-шөп тестік формациясы (ксерофитты ормандар, саванналар);
3. Шөп тестік формациясы (қоңыржай даласы, субтропикалық бұтақты даласы);
4. Шөл формациялары (суббореалдық, борреалдық және тропикалық);
5. Қына-мүк формациясы (тундра, батпақтар).
Микроағзалардың топырақта әр түрлі топтары кездеседі (бактериялар, балдырлар, саңырауқұлақтар, актиномицеттер). Олардың саны 1 г топырақта млн.-нан млрд.-қа дейін есептеледі. Микроағзалардың массасы 3 - 7-8 тга. Микрофлораның мөлшері мен қарқындылығы жыл мерзімдік динамикасына бағынады, себебі топырақтың гидротермиялық режимі өзгереді және микроағзалардың көп қайталанатын генерациясы жүреді. Микроағзалармен бай келетін - қара және сұр майда топырақтары, кедей болатын - тундра мен солтүстік тайга топырақтары. Топырақта ең таралған микроағзалар тобы - бактериалар.
Топырақ фаунасы көп санды және алуанды (қарапайымдылар, омыртқасыздар және омыртқалылар). Жаңбыр құрттарының әрекеті топырақтың физикалық қасиеттерін (саңылаулығы, аэрациясы, су сыйымдылығы мен су өткізгіштігі) жақсартады, гумус мөлшерін, алмасу негіздердің қоспасын жоғарлатады, қышқылдығын төмендетеді. Топырақтың суға төзімділігі пайда болады.
5.1 Жер бедері формаларының 3 тобын ажыратады:
Макрорельеф - үлкен аймақтың жалпы көрінісін анықтайтын жер бедерінің ең ірі формалары: жазық, үстірт, тау жүйелері. Оның пайда болуы жер қыртысындағы тектоникалық құбылыстарға байланысты.
Мезорельеф - орташа мөлшерлі жер бедерінің формалары: құлама етектер, төбелер, алқаптар, қойнаулар, террасалар және олардың элементтері - жазық участкілер, түрлі тік баурайлар. Оның пайда болуын негізінен құрлық бөлек участкілерінің баяу көтерілу мен түсуі көп әсер етуші экзогендік геологиялық процесстер анықтайды.
Микрорельеф - алаңы кішкентай (бір неше кв.дм-ден бір неше жүздік кв.м-ге дейін) жер бедерінің кіші формалары, салыстырмалы биіктігі 1 м шекарасында ауытқыйды (төмендеген орындар, төбешіктер, түсіп екетулер). Жер бедерінің тегіс бетінде төмендеп кету құбылыстарынан, мұздық деформацияларынан және басқа себептен пайда болады.
Жер бедері күн радиациясы мен шашыңдардың таралуының экспозицияға және тік баурайларға байланысты негізгі факторы. Ол топырақтың су, жылу, қорек, тотығу-тотықсыздану және тұздық режиміне әсерін көрсетеді. Қазіргі кезде жер бедері бойынша орналасуына және шашыңдардың таралуына байланысты топырақтардың келесі топтарын (ылғалды реттері) ажыратады: автоморфтық, жартылай гидроморфтық, гидроморфтық топырақтар.
Автоморфтық топырақтар - беткі сулардың бос ағысы жағдайында, грунт суларының терең орналасуында (6 м терең) тегіс бетінде және баурайларда қалыптасады.
Жартылай гидроморфтық топырақтар - беткі сулардың уақытша тұрып қалуында немесе грунт сулары 3-6 м тереңдікте орналасқанда қалыптасады.
Гидроморфтық топырақтар - беткі сулардың ұзақ тұрып қалуында немесе грунт сулары 3 м терең емес орналасқанда қалыптасады.
Жер бедері эрозиялық процесстердің дамуына әсер етеді. Су эрозиясына баурайлық жер бедері жағдайы, ал жел эрозиясына құрғақшылық және континеталдық климаты бар жазық жер бедері аудандары қолайлы болады.
5.2 Топырақтың дамуы мен қалыптасуында топырақ түзілудін әр бір жаңа айналымы (мерзімдік, жылдық, көп жылдық) топырақ кесіндісінде минералдық және органикалық заттардың айналуында анықталған өзгерістерді әкеледі. Топырақ жасының 2 түсінігін ажыратады:
Топырақтың абсолюттық жасы - топырақтың қалыптасуы басынан қазіргі уақыттқа дейін өтілген жасы.
Топырақтың шартты жасы - топырақ түзілу процессінің жылдамдығы, топырақ дамуының бір сатысының келесі сатысына ауысу жылдамдығы.
5.3 Топырақ түзуші жыңыстар - топырақтың аналық негізі, оған өзінің механикалық, минералогиялық және химиялық құрамын, физикалық, химиялық, физика-химиялық қасиеттерін береді, олар болашақта топырақ түзілу процессінің әсерінен әр түрлі дәрежеде біртіндеп өзгереді. Жердің қатты қабаты - литосфера құрамында бөлінеді:
Магмалық (атылған) жыңыстар - силикатты балқыдан (магмадан) пайда болған, жер қыртысының тереңдігінде (тереңдік жыңыстар - интрузивтік) немесе Жер бетіне құйылған магмадан (құйылған жыңыстар - эффузивтік), құрылысы кристаллдық (граниттер, пегматиттер, дуниттер және т.б.). литосфераның құрамында 95 %, бірақ топырақ түзуші болып негізінен тек таулы облыстарда болады.
Метаморфиялық жыңыстар - екінші реттік массивты-кристалдық жыңыстар, жер қойнауында магмалық немесе шөгіндік жыңыстардан терең өзгерістер нәтижесінде пайда болған (тақта тастар, гнейстер). Топырақ түзілуде мәні аз.
Шөгіндік жыңыстар - массивты-кристаллдық жыңыстардың немесе тірі ағза қалдықтарының үгілу өнімдерінің шөгінділері. Сынық, химиялық тұңба және биогендік болып бөлінеді. Химиялық және биогендік пайда болған шөгіндік жыңыстардың арасында топырақ түзілуінде маңызды болатын - карбонатты шөгінділер (ақ тас, мергель, доломит, бор).
1. Топырақ жамылғысына антропогендік факторлардың әсері.
Адамның өндірістік әрекеті - топырақ қасиеттері мен тәртібтерінің өзгерістерін шақырушы, табиғи топырақ түзілу әсерімен салыстырғанда тез жүретін, адамның топыраққа және топырақ түзілу процессінің дамуының қоршаған орта жағдайларының кешеңіне саналық, бағытталған әсер ету факторы.
2. Топырақ түзілу процесі, оның түсінігі.
Топырақ түзілу процессі - топырақтың күрделі жүйелі қалыптасу кезеңдерінің ауысуы: тау жыңыстар минералдарының және топырақтың айналуы (трансформациясы), топырақта органикалық қалдықтардың жиналуы және жүйелі трансформациясы, органо-минералдық қосылыстардың күрделі жүйесінің пайда болуымен минералдық және органикалық заттардың әрекеттесуі, топырақтың беткі бөлігінде биофилдық элементтердің, біріншіден қорек элементтердің, жинақталуы (аккумуляциясы), топырақ кескінінде және оның беті бойынша су ағысымен топырақ түзуші өнімдерінің тасымалдануы (миграциясы).
Топырақ түзілу процессі биофизика-химиялық процесстердің категориясына жатады. Қандай болса да топырақтың генезисы, минимум, 3 кезеңдік сатыдан тұрады:
1. топырақ түзілуінің басталуы немесе бастапқы топырақ түзілу процессі;
2. топырақтың даму сатысы, бұнда аналық жыңыстың субстраты топыраққа сипатты қасиеттерін біртіндеп қалыптастырады; осы сатыда топырақ түзілу факторларымен тепе-теңдіктің болмауы - топырақ түзілу процессі дамуының себебі;
3. топырақтың жыңысы қалыптасқан сатысында айналымдық қайтымды процесстер басымды болады; биогеоценоздардың топырақ қасиеттері және биоөнімділік деңгейлері тұрақты, топырақтың орта факторларымен тепе-теңдікке жақын болуынан.
6. Үгілу, оның түрлері.
Топырақ түзуші жыңыстардың қалыптасуы үгілу процесстермен байланысты.
Желге мұжылу (үгілу) - атмосфера, гидросфера және биосфера әсерінен тау жыңыстары мен олрадың құрайтын минералдардың сандық және сапалық өзгерістерінің күрделі және түрлі процесстерінің бірлестігі.
Желге мұжылу (үгілу) қыртысы - желге мұжылу (үгілу) процессі жүретін тау жыңыстарының горизонттары. Екі зонаға бөлінеді: беткі немесе қазіргі кездегі және тереңдік немесе көне. Топырақ түзілу процессі жүретін қазіргі үгілу қыртысының қалындығы бір неше см 2-10 м-ге дейін ауытқыйды.
Факторлардың басымдылығына байланысты үгілудін 3 формасын ажыратады:
Физикалық желге мұжылу (үгілу) - химиялық құрамының өзгеріссіз тау жыңыстары мен минералдардың механикалық бөлінуі.
Химиялық желге мұжылу (үгілу) - жаңа минералдар мен қосылыстарының түзілуімен көрсетілген тау жыңыстары мен минералдардың химиялық өзгерістері және бұзылуы.
Биологиялық желге мұжылу (үгілу) - ағзарадың және олардың тірішілік өнімдерінің әсерінен тау жыңыстары мен минералдардың механикалық бұзылуы және химиялық өзгерістері. Жыңыстардан ағзалар, топырақ қалыптасуына жағдай жасап, өзінің деңесін құруға қажетті минералдық заттарды алады және оларды жыңыстың беткі горизонттарында жинақтайды.
7. Топырақ профилінің (кескінінің) қалыптасуы.
Топырақ кескіні - топырақ түзілу үрдістерінің біртектілігіне байланысты біріктірілген топырақ горизонттарының жиынтығы. Топырақ кескінінің құрылысы біртіндеп, белгілі заңдылықтар бойынша, біреуі келесісіне ауысып отыратын, жекеленген топырақ горизонттарының морфологиялық белгілерімен анықталады.
Көптеген топырақтар кескіндерінің құрылысы, егер оларға жоғарыдан төмен қарай қараса, салыстырмалы түрде бір типті: жоғарыда орман төсенішінің, шымды құрайтын өсімдік қалдықтарының кішігірім қабаты, тереңіректе әр түрлі дәрежеде қарашірікпен немесе қарашіріндімен боялған горизонт, ал оның астында, аналық жыныс пен ортадағы өтпелі горизонт қалыптасқан.
Топырақ кескінінің қалындығы мен тереңдігі, топырақ түзілу типі мен топырақ түзілуіне кететін уақытқа тәуелді және де кең ауқымда өзгеруі мүмкін. Топырақ кескіні қалың болған сайын, құнарлығы жоғары болады. Топырақ кескінінің құрылысы мен қалыңдығы топырақ түзілу үрдістерінің бағыты мен сипаты туралы мағлумат береді, сол арқылы пайдалану жолдары бойынша шешім қабылдауға мүмкіндік береді. Осы себептен топырақ кескінінің жазбасын жазу топырақты картографиялауда, дақылдарды өсірудің агротехникалық шараларын құрастыруда, нақты шаруашылық жүргізу тәсілдерінде маңызды орын алады. Топырақ кескіндісін сипаттау үшін оның жекеленген горизонттарының жазбасы жазылады.
Дәріс №4
Топырақтың минералдық және химиялық құрамы. Топырақтың гранулометрлік құрамын анықтау.
Дәріс мақсаты: Төменде келтірілген негізгі сұрақтар және олардың қысқаша мазмұны бойынша білімдерді игеру.
1. Топырақта және топырақ түзуші тау жыныстарда химиялық
элементтердің мөлшері. Топырақтың валдық химиялық құрамы.
2. Топырақтың профилінің бойында химиялық элементтердің
дифференциациясы.
3. Топырақтың макро- және микроэлементтері. Биогендік элементтер.
Ауыр металдар.
1. Топырақта және топырақ түзуші тау жыныстарда химиялық
элементтердің мөлшері. Топырақтың валдық химиялық құрамы.
Жер қыртысының химиялық құрамы.
Қaзipгi кезде жер қыртысының 15-20 км шамасындағы бөлігі толықтай зертелген. Тау түзілу үpдicтepi кезінде жер бетіне шығатын көптеген тау жыныстары мен минералдар үлгілерін, сонымен бipre тау-кен өндірістерінен, бұрғылау скважиналарынан, терең ашылған және эрозияға ұшыраған жерлерден алынған үлгілерді талдау нәтижесінде жер қыртысында кездесетін химиялық элементтердің орташа құрамы есептеліп шығарылды.
Жер қыртысында көп тараған 44 элемент бар, олардың ішіндe ceгiзi жер қыртысының 97,2-98,8 пайызын, eкeyi (оттегі және кремний) - жердің жалпы массаның 75 пайызын құрайды.
Химиялық элементтердің жер қыртысы салмағынан пайызға шаққандағы мөлшері (А. Е. Ферсман бойынша, 1934ж.) мынандай:
Оттегі
49,13
Цинк
0,020
Кремний
26,00
Бор
0,010
Алюминий
7,45
Мыс
0,010
Teмip
4,20
Иридий
0,005
Кальций
3,25
Бериллий
0,003
Натрий
2,40
Цезий
0,0029
Магний
2,35
Кобальт
0,002
Калий
1,00
Торий
0,002
Титан
0,61
Неодим
0,00175
Көміртегі
0,35
Қорғасын
0,0016
Хлор
0,20
Молибден
0,001
Фосфор
0,12
Бром
0,001
Күкірт
0,10
Вольфрам
0,0009
Марганец
0,10
Уран
0,0009
Фтор
0,08
Мышьяк
0,0015
Барий
0,05
Ртуть
0,0001
Азот
0,04
Йод
0,0001
Стронций
0,035
Сурьма
0,00005
Хром
0,030
Күміс
0,00001
Цирконий
0,025
Платина
0,000005
Ванадий
0,025
Алтын
0,000005
Никель
0,020
Радий
3-10~10
Жер қыртысында жиі кездесетін титаннан басқа алғашкы 13 элемент өсімдштердің органикалық құрамына кіреді және барлық тіршілік үрдістерінде ерекше роль атқарады, сонымен қатар топырақ құнарлылығындағы олардың маңызы зор. Жер қойнауындағы химиялық реакцияға қатысатын элементтер санының көптігі әр алуан қосылыстар түзілуіне алып келеді.
Топырақтардың химиялық құрамы.
Топырақтың химиялық құрамы аналық топырақ түзуші жыңыстардың химиялық құрамынан айрықша. Топырақтың химиялық құрамы минералдық, органикалық және органо-минералдық заттардан тұрады (кесте 1).
Топырақтардың химиялық құрамының ерекшеліктері:
1. Органикалық заттардың болуы, олардың ішінде арнайы топтың - гумус заттарының;
2. Бөлек элементтердің қосылыстарының формаларының алуандылығы;
3. Уақыт барысында тұрақсыздығы (динамикалылығы).
Кесте 1. Топырақтың химиялық құрамы
Көрсеткіштері
Топырақтың заттық құрамы
Минералдық
Органикалық
Органо-минералдық
Пайда болу көзі
Тау жыңыстары
Топырақта мекен ететін өсімдіктер мен жануарлардың тіршілік әрекеті
Минерадық және органикалық заттардың әрекеттесуі
Мөлшері, %
80 - 90
Кларк - литосферада және топырақта бөлек элементтердің орташа мөлшері . Бұл өлшем бірлігінің атауы жер қыртысының орташа химиялық құрамын 1889 ж. алғашқы есептеген американдық геохимик Ф.У. Кларк құрметіне академик А.Е. Ферсманның ұсынысы бойынша берілді. Топырақтардың геохимиялық көзқарастан зерттелуі 1911 ж. академик В.И. Вернадскиймен басталды. Литосферада және топырақта бөлек химиялық элементтердің мөлшері кең ауытқұда (кесте 2).
Кесте 2. Литосферада және топырақта бөлек химиялық элементтердің мөлшері (А.П. Виноградов бойынша), %
Элемент
Литосфера
Топырақ
O
47,2
49,0
Si
27,6
33,0
Al
8,8
7,13
Fe
5,1
3,80
Ca
3,6
1,37
Na
2,64
0,63
K
2,60
1,36
Mg
2,10
0,63
C
0,10
2,00
S
0,09
0,085
P
0,08
0,08
Cl
0,045
0,01
Mn
0,09
0,085
N
0,01
0,10
Литосфера жартылай оттектен (47,2 %) тұрады, төрттен бір бөлігінен асатын кремний (27,6 %) мөлшері, одан кейін алюминий (8,8 %) темір (5,1 %) кальций, натрий, калий, магний (2 - 3 % әр біреуі). Аталған 8 элемент литосфераның жалпы массасынан 99 % құрайды. Өсімдіктердің маңызды қорек элементтері (көміртек, азот, күкірт, фосфор) проценттің онды, жүздік үлесін құрайды. Жер қыртысында микроэлементтердің мөлшері аз.
Топырақтың минералдық бөлігі көп дәрежеде литосфераның тау жыңыстарының химиялық құрамымен қамтамасыз етілуінен, топырақ литосферамен бөлек химиялық элементтерінің шартты мөлшері бойынша ұқсас болады. Мысалы, топырақта литосферада сияқты бірінші орында мөлшері бойынша оттек, екінші орында - кремний, одан кейін алюминий, темір және басқалары тұрады. Бірақ, топырақта литосферамен салыстырғанда, көміртек 20-есе, ал азот 10-есе жоғары болады, себебі олардың топырақта жинақталуы ағзалардың тіршілігімен байланысты, ағзалардың құрамында 18 % көміртек, 0,3 % азоттірі затқа болады.
Топырақта литосфермен салыстырғанда оттек, сутек, кремний мөлшері жоғары, ал алюминий, темір, кальций, магний, натрий, калий және т.б. аз, бұл үгілу және топырақ пайда болу үрдістерінің әсері.
Тау жыңыстарының үгілу үрдістері, олардың өнімдерінің қайтадан шөгінуі, құрлықтың көп бөлігін жабатын және негізгі топырақ түзуші жыңыстар болып табылатын химиялық құрамы әр түрлі бос жыңыстардың пайда болуына әкеледі. Бос жыңыстарда магмалық жыңыстармен салыстырғанда кремнезем мөлшері жоғары, бірақ топырақ түзуші жыңыстың генетикалық типімен механикалық құрамына байланысты көп ауытқыйды, бұл үгілу, үгілу өнімдерінің шөгінуі және бөлінуі үрдістерінде кварцпен бос жыңыстардың байытылуымен байланысты. Құмды жыңыстарда кремнезем 90 % жоғары, балшықты және балшық жыңыстарда - 50-70 % дейін, ал Al2O3, Fe2O3 және т.б. тотықтардың мөлшері жоғарлайды. Байланысқан кремнеземды жоғалту (десиликация) және алюминий мен темір тотықтарын жинақтау топырақ пен жыңыстың лайлы тұңба фракциясында SiO2:Al2O3 немесе SiO2:R2O3 молярлы қатысының есебімен жақсы көрсетіледі.
С.В. Зонн (1969) лайлы тұңба фракциясында SiO2:R2O3 молярлы қатысы бойынша жер қыртысының келесі бөлінуін ұсынды:
* Аллитты (SiO2:R2O3 молярлы қатысы 2,5) бөлімшелері аллитты (Al2O3 Fe2O3 - тен күрт асады), ферраллиты (Al2O3 Fe2O3 - тен асады), ферритты (Fe2O3 Al2O3 - тен және SiO2 - ден лайлы тұңба фракциясында және қыртыста асады );
* Сиаллитты (SiO2:R2O3 молярлы қатысы 2,5) бөлімшелері сиаллитты және феррсиаллитты. Ақырғыларында SiO2: Fe 2O3 ара қатысы тар болады.
Үгілу өнімдерінің арасында жай тұздар ең жылжымалы, сондықтан олардың иондарының валенттілігі неғұрлым төмен болса, соғұрлым ерігіштігі жоғары болады. Бос жыңыстар мен топырақтарда литосферамен салыстырғанда негіздер орташа төмен. Бос жыңыстар ылғалды климатта негіздермен кедей, құрғақ климатта - оларда негіздер жиналады. Сілтілік жер және сілтілік негіздердің мөлшері бойынша топырақ түзуші жыңыстар тұздалған, карбонатты және сілтісіздірілген болып бөлінеді. Карбонатты жыңыстарда 15-20 % дейін кальций карбонатының мөлшері болады, тұздалған жыңыстарда кальций карбонатымен бірге көп мөлшерде кальций, магний және натрий сульфаттары мен хлоридтері кездеседі.
Топырақ түзуші жыңыстардың химиялық құрамы олардың механикалық және минералогиялық құрамын көрсетеді. Топырақ топырақ түзуші аналық материалдың геохимиялық қасиеттерін қайталайды.
2. Топырақтың кескінінің бойында химиялық элементтердің
дифференциациясы.
Топырақ түзілу типіне байланысты топырақ кесіндісі бойынша түрлі химиялық элементтердің мөлшері мен таралуының өзгерістері жүреді. Топырақтың әр типі анықталған химиялық құрамымен горизонттарға сипатты дифференциациясын көрсетеді. Топырақ түзуші жыңыстардың жоғарғы горизонттарымен салыстырғанда шымды-күлгін топырақтар кремнеземмен бай, алюминий және темір тотықтары оларда аз болады. Қара топырақтарда басымды тотықтардың құрамы өзгеріссіз қалады. Жыңыстардан ерекше барлық топырақтардың жоғарғы горизонттарында органикалық зат жинақталады, онымен биологиялық маңызды элементтердің - көміртек, азот, фосфор, күкірт, кальций аккумуляциясы байланысты. Топырақтың химиялық табиғаты тау жыңысынан өздік ерекшеленеді. Жыңыс өзгерістерінің сипаты мен масштабы топырақ түзілу факторларымен қамтамасыз етіледі. Топырақтың химиялық құрамы үгілу және топырақ пайда болу үзіліссіз үрдістерге сай тұрақты өзгереді.
3. Топырақтың макро- және микроэлементтері. Биогендік
элементтер. Ауыр металдар.
Оттек топырақтардың біріншілік және екіншілік минералдардың көбіне кіреді, органикалық заттар мен судың негізгі элементтерінің бірі.
Азот тірі жасушының ақуыздарының, хлорофиллының, нуклеин қышқылдарының, фосфатидтерінің және басқа органикалық заттарының құрамына кіреді. Топырақта азоттың негізгі массасы орагникалық затта жинақталған. Азоттың мөлшері топырақтағы органикалық заттың мөлшеріне, біріншіден гумус мөлшеріне тікелей байланысты.топырақтардың көбінде элемент гумустың 110-120 бөлігін құрайды. Топырақта азоттың жинақталуы оның атмсоферадан биологиялық фиксациясымен қамтамасыз етіледі. Топырақ түзуші жыңыстарда азот өте аз. Азот өсімдіктерге негізінен аммоний, нитраттар және нитриттер формасында жеткілікті, олар азооты органикалық заттардың ыдырауында пайда болады. Нитриттер топырақта өте аз болады, азоттың аммонийлы және нитратты формалары өсімдіктер қоректенетін азотты қосылыстардың негізгі формасы. Ылғалды аудандарда нитраттар шайылуға ұшыраған, ерекше булы далада. Аммоний иондары топырақпен жеңіл сіңіріледі және аздап алмасуға қатыспаушы жағдайға ауысады. Нитрат иондары топырақ ерітіндісінің құрамында өсімдіктермен жеңіл пайдаланады. Азотпен өсімдіктердің қамтамасыз етілуі органикалық заттардың ыдырау жылдамдығына байланысты. Азотты өсімдіктер жоғары мөлшерде тұтынады (өсімдіктерде қорек элементердің арасында азот бірінші орынды алады), сондықтан гумуспен бай топырақтарда да өсімдіктердің азотты жоғары қажет етуі оның топырақта қорын толықтыруды қажет етеді.
Фосфор оларсыз тіршілік болмайтын көптеген органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Өсімдіктермен жоғары мөлшерде сіңіріліп, фосфор топырақтың жоғарғы горизонттарында жинақталады. Қара шіріктерде фосфордың валдық мөлшері 0,35 %. Топырақта фосфор органикалық (фитин, нуклеин қышқылдары, нуклеопротеидтер, фосфатидтер, қантты фосфаттары және т.б.) және минералдық (кальций, магний, темір және алюминий ортофосфаттары) қосылыстарға кіреді. Фосфор топырақта апатит, фосфарит және вивианит құрамына кіреді, сонымен бірге сіңірілген фосфат-анион түрінде болады. Апатиттер көптеген магмалық жыңыстарда кездеседі және жер қыртысында фосфор қосылыстарының 95 % құрайды. Топырақта фосфордың минералдық қосылыстары аз жылжымалы. Кальций, магний, алюминий, темір фосфаттарының негіздігі неғұрлым жоғары, соғұрлым олардың ерігіштігі төмен. Қышқыл топырақтарда темір мен алюминийдың химиялық активті формалары болғандықтан, фосфор темір және алюминий фосфаттары түрінде немесе аздап алмасуға қабілетті адсорбциялық қосылыстар түрінде жартылай тотықтармен байланысқан болады. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе. Өсімдік шикізатының топырақ химиясы пәнінің мақсаты мен міндеттері.
Дәріс мақсаты: Өсімдік шикізатының топырақ химиясы пәнінің негізгі түсініктері мен анықтамаларына тоқталып, жалпы мазмұнын ашу.
1. Топырақтану және топырақ географиясы ғылымдары.
2. Курстың мақсаты мен міндеттері, негізгі бағыттары.
3. Топырақтанудың басқа ғылымдармен байланысы.
1. Топырақтану және топырақ географиясы ғылымдары.
Топырақтану - фундаменталды теориялық ғылыми пәндердің бірі, ол студенттерге топырақ - барлық биосфераның негізгі экологиялық қоймасы, оның табиғаты, қасиеттері және қоршаған ортамен байланысы туралы білім береді. Топырақ негізгі биокостық табиғи деңе. Ол геологиялық және биологиялық деңелермен тығыз байланыста. Топырақтану - топырақтардың пайда болуы, құрамы, қасиеттері және функциялары, оларды қорғау және тиімді пайдалану жолдары туралы ғылым. Топырақ ландшафтың өнімі және элементі ретінде жер шарының табиғаты дамуында маңызды орта болып табылады. Зат пен энергия арасында боисферамен және оның компоненттермен тұрақты алмасу жағдайында болып, топырақ жамылғысы планетада тіршілік дамуына қажетті барлық сфералар арасында қалыптасқан тепе-теңдіктің орыны басылмас жағдайы. Құнарлық қасиетіне байланысты топырақ өндірістің негізігі тәсілі. Сондықтан оны зерттеу географ - мамандары үшін өте маңызды.
Топырақ географиясы топырақты тұйық кеңестік пайда болуын және таралуын зерттейді.
1. Курстың мақсаты мен міндеттері, негізгі бағыттары және басқа ғылымдармен байланысы.
Пәнді оқыту мақсаттары:
- топырақ - Жердің тірі қабаты, табиғи деңе ретінде, оның құрамы, қасиеттері, функциялары, пайда болуы, эволюциясы туралы негізгі білімдерді қалыптастыру;
- топырақ түзілу процессін зерттеу, оның жер бетінде көрсетілуі, топырақ түзілуге экофакторларының әсері;
- топырақтың табиғатта және адамның шаруашылық әрекетінде ролін, топырақ ресурстарын тиімді пайдалану жолдарын зерттеу.
2. Курстың мақсаты мен міндеттері, негізгі бағыттары.
Курстың мақсаты мен міндеттері:
Топырақтар географиясын оқу нәтижесінде 1) білу керек:
- топырақтың адам өмірінде маңызын және биосферада ролін;
- топырақтың биоалуандылықты сақтауда маңызын;
- топырақтардың жер бетінде зоналдық таралуының заңдылықтарын және оның табиғи зоналдылықпен байланысын;
- топырақ түзілу процессін, топырақтың қасиеттерін және оларға экофакторлардың әсерін;
- топырақ құнарлығын, оның категорияларын, элементтерін және жер пайдалануда өзгерістерін;
- топырақ ресурстарын қорғау және тиімді пайдалану жолдарын;
2) істей білу:
- алынған білімдерді практикада қолдану және топырақ-экологиялық зерттеу әдістерін пайдалану;
3) алу керек:
- топырақтар географиясы бойынша зертханалық-аналитикалық жұмыстарды жүргізуде теориялық және практикалық істеулерді.
Топырақтар географиясы топырақтанудың негізгі бағыттарының бірі және ол топырақтанудың басқа бағыттарымен байланысты болады. Топырақтанудың негізгі бағыттары:
oo топырақтардың қалыптасуы мен дамуы (топырақтар генезисы) туралы ілім;
oo топырақ жамылғысының тұйық кеңестік пайда болуы және оның қоршаған ортамен байланысы туралы ілім (топырақтар географиясы және экологиясы);
oo топырақ пен топырақ жамылғысының құнарлығы және оны агротехникалық және мелиоративті әдістермен реттеу принциптері туралы ілім;
Топырақтанудың фундаменталдық бағыттары:
oo топырақ массасының қасиеттері бойынша (топрықтар физикасы, топырақтар химиясы, топырақтар биологиясы және т.б.);
Топырақтанудың қолданбалы бағыттары:
- топырақтың және топырақ жамылғысының пайдалану формалары бойынша (агрономиялық, ормандық және мелиоративтік);
3. Топырақтанудың басқа ғылымдармен байланысы.
Топырақтар географиясының білімдері және басқа топырақтану салаларының материалдары топырақтарды картаға түсіру үшін, олардың құнарлығын сипаттау және кешеңдік бағалау, мемлекеттің біріңғай жер кадастрін құрастыру және математикалық банктерді жинақтау үшін негізгі бөлім болады.
ТОПЫРАҚТАР ГЕОГРАФИЯСЫМЕН байланысты ғылымдар: геология, топырақтану, топырақтар экологиясы, геоморфология, биогеография, гидрология, метеорология климатология негіздерімен, құрлықтар мен мұхиттардың физикалық географиясы, Қазақстанның физикалық географиясы, ТМД физикалық география.
Дәріс №2
Қазақстанда өсімдік шикізатының топырақ химиясының ғылыми бағыт ретінде даму тарихы. Негізгі ғылыми бағыттары.
Дәріс мақсаты: Топырақтану және басқа ғылымдармен байланысы, топырақ зерттеулерінің тарихы, Қазақстандағы топырақтанудың дамуын қарастыру және негізгі бағыттарын оқыту.
1. Топырақ зерттеулерінің тарихы.
2. Қазақстандағы топырақтанудың дамуы.
1. Топырақ зерттеулерінің тарихы:
- антикалық кезеңі (егіншілермен жинақталған топырақ туралы білімдердің алғашқы қорытындысы). Мысалы: көне грек философтарының Аристотель және Теофраст шығармаларында топырақтардың өте жақсы, жақсы, құнарлы, қолайлы, кедей, құнарсыз болып бөлінуін кездестіреміз.
- XVIII ғ. аяғында - XIX ғ. бірінші жартысында Батыс Европада топырақ туралы 2 көрініс пайда болды: агрогеологиялық және агримәденихимиялық (Агрогеологиялық бағытты жақтаушылар Фаллу, Берендт, Рихтгофен және б. топырақты үгілу әсерінен тығыз тау жыңыстарынан пайда болатын бос тау жыңысы ретінде қарастырады. Өсімдіктер қорек элементтерін, үглу барысында босайтын, тартып алуда пассивтік роль атқарады. Агримәденихимиялық бағыты Таер, Либих және т.б. еңбектерімен байланысты. Осы бағыттың өкілдері топырақты - қорек элементтерінің көзі ретінде қарастырды. Таер гумус теориясының авторы: өсімдіктер топырақтан органикалық затпен қоректенеді. Либих бойынша: топырақ - табиғи деңе, одан өсімдіктер минералдық қорек заттарын сіңіреді.).
- 1725 ж. Ресейде Ғылымдар Академиясы ашылды және орыс ғалымдарымен топырақтардың алғашқы зерттеулері басталды. М.В. Ломоносов бойынша: топырақтың дамуы уақыт бойында өсімдіктер мен тау жыңыстарының өзара әрекеттесуі нәтижесінде жүреді. Ғылымдар Академиясымен мемлекеттің табиғи жағдайларын зерттеу мақсатымен экспедициялар ұйымдастырылды, олар Ресей кең территориясының жер байлықтары және ауыл шаруашылығы туралы алғашқы материалдарды берді.
- ғылыми генетикалық топырақтану немесе Докучаев кезеңі:
А) XIX ғ. екінші жартысында - жаратылыс тарихи немесе генетикалық топырақтануды құрастырушы В.В. Докучаев. В.В. Докучаев топырақтың - өздік табиғи деңе, оның қалыптасуы 5 табиғи топырақ түзуші факторлардың (климат, жер бедері, өсімдік және жануарлар әлемә, топырақ түзуші жыңыстар, мемлекеттің жасы) өзара әрекетесуінің күрделі процессі. Топырақ уақыт бойында және кеңістікте үзіліссіз өзгеруде (Русский чернозем, 1883). В.В. Докучаевтың ұсынысы бойынша, табиғаттың бөлек факторлары мен құбылыстарын ғана емес, олардың арасындағы заңдылық байланыстарды зерттеу қажет (К учению о зонах природы, 1899). В.В. Докучаев Солтүстік жарты шарының топырақтарының жіктелуі схемасын өндеді және 5 әлемдік географиялық зоналарды (бореалдық, тайгалық, қара топырақтар, аэральдық, латериттік) бөлді, әр біреуі анықталған топырақтар дамуымен, үгілу процесстерімен, грунтпен, климат жағдайларымен, өсімдік, фауна сипатымен, жер бедерімен көрсетіледі. В.В. Докучаев топырақтың зерттеу әдістерін өндеді, топырақтанудын негізін құрады, топырақ түзілудін көптеген заңдылықтарын дәлелдеді және топырақтар қарқынды құнарлығын жоғарлату практикалық шараларын ұсынды. В.В. Докучаев көп еңбектердің авторы (225 баспа еңбегін қалтырды), олардың арасында негізгілер: Русский чернозем (1883), К учению о зонах природы (1899), Материалы к оценке земель Нижегородской губернии (1884-1886), Материалы к оценке земель Полтавской губернии (1889-1894), Наши степи прежде и теперь (1892) және т.б.
В) XIX ғ. аяғы - В.В. Докучаевтың шәкірттерінің арасында Н.М. Сибирцев ерекше бөлінеді, ол топырақтанудың бірінші оқулығының авторы, В.В. Докучаевтың топырақ туралы ілімінің негізін дамытушы және жүйеге келтіруші, топырақ анықтамасын дәлелдеді, бірінші жоспарға климат және жер бедерінің түрлі жағдайында өсімдік пен тау жыңыстарының өзара әрекеттесуін көрсетті, топырақ түзуші факторларын биотикалық және абиотикалық топтарына бөлді. Ол топырақтар жіктелуіне маңызды ескертулерді еңгізді, топырақтардың зональдылық, интразональдылық және азональдылық бөлуін дәлелдеді, топырақ жыңысы түсінігін ұсынды және В.В. Докучаевтың құрғақшылықпен күресу жұмыстарын жалғастырды. В.В. Докучаевтың мектебінің дамуының жалғастырушылардың арасында П.А. Костычевпен топырақтар зерттеуі өткізілді. Ол агрономиялық топырақтанудын негізін қалаушы, топырақ пайда болуын өсімдік тіршілігімен байланыстырды және топырақты өсімдік тамырларының негізгі массасы жететін жердің беткі қабатының тереңдігімен анықтады. П.А. Костычев топырақ құнарлығында суға тұрақтылық құрылыстың және топырақ пайда болуында гумустың ролін көрсетті. Ол агротехника жолдарын топырақ қасиеттерімен және климат жағдайларының ерекшеліктерімен тығыз байланыстырды.
- XX ғ. басы - орыс топырақтану дамуындағы жаңа кезеңі: кең масштабта докучаев әдістерінің қолдануымен топырақтардың зерттеулері өткізіледі (Л.И. Прасолов, К.Д. Глинка, С.С. Неуструев, Б.Б. Полынов, Н.А. Димо, П.С. Коссович және т.б.). Зерттеулердің ерекшелігі: топырақ генезисы тұжырымдамасына, топырақтардың жіктелуі мен номенклатурасына аймақтық қарастар. К.Д. Глинкамен тау жыңыстарының үгілуі, топырақтардың генезисы, географиясы және жіктелуі бойынша бір қатар қайталмас жұмыстар жасалған, топырақтану бойынша фундаменталдық оқулығы (1908) жазылды, В.В. Докучаев атындағы Топырақтану институтының ұйымдастырушыларының бірі. П.С. Коссович - топырақтардың физикалық, химиялық, агрохимиялық қасиеттерінің зерттеудің негізін салушы. өзінің еңбектерінде Основы учения о почве (1911), Курс почвоведения (1903), Почвообразовательные процессы как основа генетической почвенной классификации (1910) топырақтар туралы мәліметтерді жүйеледі және топырақ түзілу, топырақтардың жіктелуі мен эволюциясы туралы сурақтар қарастырылды.
- советтік кезеңі: Ұлы Октябрьдық социалистік революциясы жаңа кезеңнің басталуын анықтады. Жинақталаған материалдардың және зерттеулердің жетекшілігін ССРБ ҒА құрылған В.В. Докучаев атындағы Топырақтану институты басқарды. Кезеңнің жетістіктері: жаратылыстық ғылымдар арасында топырақтанудын маңызын көрсетіп ССРБ ғылымдар Академиясында арнайы кафедра ашылды және 1927 ж. К.Д. Глинка алғашқы академик-топырақтанушы болып таяғандалды. 1927-1930 жж. арасында Орта Азияда, Қазақстанда, Кавказда, Украинада және Белоруссияда топырақ зерттеулері кең жүргізіле басталды. К.Д. Глинка басқаруымен топырақ карталары құрастырылды және топырақтардың физикасы, химиясы, биологиясы, генезисы туралы ілімі, географиясы мен каторграфиясы дамыды. К.К. Гедройц топырақтың сіңіру қабілеттілігі туралы ілімді құрастырды. Советтік кезеңнің негізгі жетістіктері:
* топырақ-биоклиматтық белдеулер және әлемдік облыстары туралы, топырақ зоналары, фациялары және провинциялары туралы биоклиматтық негізінде жалпы топырақ-географиялық ілімнің өнделуі, ол әлемдік топырақ ресурстарының есеп базасы болады (Л.И. Прасолов, И.П. Герасимов және т.б.);
* В.И. Вернадскийдің биогеохимиялық ойларының негізінде үгілу қыртысы және ландшафтар геохимиясы туралы жалпы ілімнің өнделуі, топырақ жамылғысының эволюциясын зерттеуде және пайдалы қазбалардың территориясын мелиоративтік бағасын берумен іздестіруде өте маңызды (Б.Б. Полынов, В.А. Ковда және т.б.);
* Өсімдіктерді қоректендіру және тыңайтқыштарды қолдануда ірі теориялық жетістіктер, агрохимия мектебінің болашақ дамуына маңызды (Д.Н. Прянишников);
* Топырақтың органикалық заттарының зертеулерін, агрофизикалық және мелиоративтік зерттеулерін, топырақтың физика-химиялық және химиялық қасиеттерінің зерттеулерін өткізуінде генетикалық және топырақ-агрономиялық зерттеулердің дамуы (И.В. Тюрин, И.С. Кауричев, Н.А. Качинский, А.Н. Соколовский және т.б.);
* Топырақтардың біріңғай жіктелуі мен диагностикасын, топырақтарды картаға түсіруін, топырақ құрылысының зертеулерін, бонитировка принциптері мен әдістерін, экономикалық бағалауын жетілдіру (И.П. Герасимов, Н.Н. Розов, В.М. Фридланд және т.б.);
* Ресей мен бірлестік республикаларының топырақиарының зерттеулерін дамыту және монографиялық қорытындылардың шығуы;
* Субтропикалық және тропикалық белдеулердегі топырақтардың зерттеуіне советтік топырақтанушылардың кең қатысуы және монографияларды шығару (М.А. Глазовская және т.б.);
* Топырақтардың орыс атаулары халықаралық қолдануын алды.
2. Қазақстандағы топырақтанудың дамуы.
Алғаш рет Казакстан топырактары туралы араб окымыстылары Ибн-Хардадбах, Ибн-Хаукаль, Ибн-Русте және баскалардың еңбектерінде X ғасырда айтыла бастады. Олар сор топырактар және саздар Сырдарья езенінің (Отырар маңайында) аңғарында кездесетінін көpceттi. Петр I және Екатерина II заманындағы экспедицияға катысушылардан, П.И. Рычковтан (1762), П.С. Палластан (1770), И.П. Фалькіден (1770-1771) және басқалардан өте кеңейтілген және нақты ғылыми мәліметтер түскен. И.И. Лепехин (1795), С.Г. Гмелин (1806), Э.А. Эверсман (1840), Ш.Уәлиханов (1855), П.П. Семенов-Тяньшанский (1855-1857), К.М. Беер (1856), Ф. Рупрехт (1866), Г.И. Танфильев (1902) және басқалар, топырақ-өсімдік жамылғысының зона бойынша таралатынын атап көpceттi, топырактардьң кейбір ерекшеліктерін сипаттады, жекеленген өлкелерді аудандастыруға әрекет жасады, мысалы Каспий ойпатының маңы (Борщов, 1865).
Ш.Ш. Уәлиханов Балқаш маңайындағы сор топырактарға, сор - таң сусыз Семей өлкесінің даласына, Тянь-Шань тауы бөктерінің жер өндеу ерекшеліктеріне, ол жердегі қазақ дихандарының өз егін алқаптарына "суды ағыны жылдам өзендерден, арықтар арқылы шығаратынына, тары мен бидай" егетініне көңіл бөлген.
1861 ж. Э.А. Эверсман Орал қазақ жасақтары территориясының (Батыс Қазақстан) алғашкы сызбалық топырақ картасын жасады, онда қаратопырақ, сортаңдар, жайылма топырақтары және т.б. керсетілген. Ф.Ю. Левинсон-Лессинг (1890) "Қыргыз даласының топырақтары жайлы ескертпелерінде" Ақтөбе облысының солтүстік бөлігінің топырақтарына қысқаша сипаттама берді. Кейінрек А.Я. Гордягин (1894-1899) Батыс Сібірдің оңтүстігіндегі (Петропавлдан Көкшетауға дейін) топырақ-ботаникалық зерттеулер нәтижесінде қаратопырақтын орманды және дала зоналарын, зона тармақтарын, оларға тән кебірлер және сұр орман топырақтарын бөліп көрсетті. 1902 ж. Г.И. Танфильев Epтic етегіндегі жазықты аралап қаратопырақты, күрең топырақты, сортаң және сорды сипаттады.
XX ғасырдың басында Ci6ip және Ташкент темір жолы салынғаннан кейін, Қазақстанның табиғи ресурстарына қызығушылық ұлғайып, кең алқаптарда жан-жақты топырақтық және биологиялық зерттеулер жүргізілді. Бұған себеп, Ресейдің негізгі жер өңдейтін аудандарында құрғакшылыктың жиілеуі мен өнімнің болмауы, соның салдарынан бірнеше рет 1901, 1905 және 1911 жылдары қайталанған аштық болды. Жұтқа ұшыраған орыс шаруаларын Қазақстанның, Орталық Азияның, Сібірдің және Қиыр Шығыстың тың құнарлы жерлеріне қоныстандыруға және ондағы топырақтарды зерттеуге мүмкіндік туды. 1906-1910 жж. Ресейдің орталық аудандарынан бұл аймақтарға 2,5 млн. шаруалар қоныстандырылды.
Қазақстан Республикасының топырақ жамылғысын жүйелі зерттеу 1907-1916 жж. К.Д. Глинканың басшылығымен қолга алынды. Топырақ зерттеуге Ресейдің белгілі топырақтанушылары С.С. Неструев, А.И. Бессонов, Р.И. Аболин, МИ. Рожанец, Г.М. Тумин, В.И. Искюль, Ф.И. Левченко, Б.А. Скалов, А.И. Хаинский, А. Райкин, Н.Д. Емельянов және т.б. жұмылдырылды.
Топырақ зерттеулері Қазақстанның барлық облыстарының үлкен территорияларын қамтыды және маңызды ғылыми нәтижелер алынды. Экспедиция жұмыстарының нәтижелері бойынша алғаш рет топырақ жамылғысының географиялық таралуының жалпы заңдылықтары айқындалды және топырақ зоналарының шекаралары белгіленіп, топырақтардың нeriзri типтері мен түрлерінің мор - фологиялық және химиялық қасиеттері зерттелді, әлемдік танымға ие болған топырактардың жаңа типтері: сұр, сұр-коңыр топырақтар бөлінді. Зерттеулер бойынша топырақ зоналары және биіктік белдеулерінің құрылымы анықталды, топырақ классификациясының сызбасы белгіленді. Қазақстанның жазық территорияларында солтүстіктен оңтүстікке дәйекті ауысатын келесі топырақ зоналары: қаратопырақ, күрең, құба және сұрқұба зоналар айқындалған еді.
1909-1915 жж. К.Д. Глинка басшылығымен Л.И. Прасолов, А.И. Бессонов, Александровский, С.С. Неуструев Қазақстанның тау жүйелерініңщ негізгі биіктік топырақтық белдеулерін және топырақ типтерін анықтады.
1918-1928 жж. И.В. Ларин, Н.А. Димо, Р.И. Аболин, И.П. Гера - симов, Е.Н. Иванова, Е.В. Лобова, ТФ. Якубов, В.А. Дубянский және басқалар Қазақстанның топырақтарын, өсімдіктерін және топырақтық-ботаникалық аудандарының табиғи-тарихи жағдайларын нақты сипаттады.
XX г. 20-жылдарынан бастап Қазақстандағы топырақ зерттеулері шаруаларды ұжымдастыруға, жергілікті тұрғындарды отырыкшылдыққа көшіруге және шаруашылықтарда жерге орналастыру жұмыстарын жүргізуге байланысты жаңа қарқынға ие болды. Қазақ КСР-ның Жерге орналастыру Халық комиссариатының топырақтар бюросы, Су шаруашылығы басқармасы және Мемлекеттік Жерге орналастыру тресті республиканың әр аудандарында ipi масштабты топырақтық-ботаникалық және агроэкономикалық зерттеулерді іске асырды. Оған қазақстандық жас топырақтанушылар У.У. Успанов, Я.Ф. Дубовник, СП. Матусевич, И.А. Бесполуденов, А.В. Мухля, А.Ф. Большаков, В:М. Боровский, А.Г Гаель, М.С Малюгин, Е.С Останин, В.В. Федоров қатысты. 1935 ж. Қазақ тыңайтқыш және агротопырақтану институты В.Р. Вильямс атындағы Қазақ жерөңдеу институты болып кайта құрылды және мұнда М.А. Глазовская, И.П. Герасимов сияқты белгілі то - пырақтанушылар жұмыс icтеді, кейін ол ҚР ҰҒА топырақтану ин - ституты болып аталды.
Топырақтанушылар ұжымы (В.М. Боровский, М.А. Погребинский, К.Д. Қаражанов, Н.Л. Якупова, Р.Х. Киевская, ТФ. Некрасо - ва, И.К. Асанбаев, К.Ш. Фаизов, СИ. Соколов, СА. Никитин, Ж.У Аханов, Л.И. Пачикина, Н.Т. Колесникова, В.А. Корниенко, Ж.У.Мамытов және т.б.) Қазақ ССР-ның топырақтары сериясынан, Республика облыстарының топырақ жамылғысының кешенді сипаттамасына арналған 14 томдық монография басып шығарды, үлкен региондар және табиғи зоналар топырақтары жайлы монографиялық мәліметтер, топырақтар систематикасы мен диагностикасы құрастырылып, мелиорация, эрозия, микробиология, минералогия және басқа мәселелер жөнінде түпкілікті қорытындылар жасалды.
Дәріс №3
Топырақ түзуші жыныстар. Топырақ түзілу нұсқасы.
Дәріс мақсаты: Топырақ түзілу процесінің түсінігіне тоқталып, топырақ түзілу факторларына тоқталу.
1. Топырақ - биосфераның экологиялық қуысы.
2. Топырақ түзілу факторлары.
3. Топырақ түзілудің экологиялық факторлары.
4. Топырақ жамылғысына антропогендік факторлардың әсері.
5. Топырақ түзілу процесі, оның түсінігі.
6. Үгілу, оның түрлері.
7. Топырақ профилінің қалыптасуы.
1. Топырақ - биосфераның экологиялық қуысы.
Топырақ (педосфера) - 1) литосфераның маңызды компоненттерінің бірі (жалпы геологиялық және ерекше экологиялық жоспарында); 2) құнарлығы бар ерекше табиғи-тарихи деңе және құрлықта тіршілік өнделуінің айналымдық сипатын қамтамасыз ететін полифункционалды табиғи жүйе; 3) өзара қамтамасыз етілген тепе-теңдіктердің күрделі жүйесінің алғысынан химиялық элементтердің массаалмасу ғаламдық айналымдық процесстерін реттейтін планетарлық механизм; 4) өзара тығыз байланыста болатын 4 фазадан тұратын көп фаздық полидисперсті жүйе; 5) биосфераның басқа жүйелерімен үзіліссіз өзара әрекеттесуде болатын ашық динамикалық жүйе.
2. Топырақ түзілу факторлары.
Топырақ түзілу факторлары туралы ілінің авторы В.В. Докучаев болады, ол топырақты - ерекше табиғи дене, келесі факторлардың тығыз өзара әрекеттесуінің нәтижесінде пайда болады деп анықтады.
Топырақ түзуші факторлар - топырақ пайда болуына әкелетін факторлар: климат, тірі ағзалар, топырақ түзуші жыңыстар, жергілікті жер бедері, мемлекеттің жасы (уақыты), адамның өндіріс әрекеті.
3. Топырақ түзілудің экологиялық факторлары.
Топырақ түзілудің экологиялық факторлары: климат, тірі ағзалар, топырақ түзуші жыңыстар, жергілікті жер бедері, мемлекеттің жасы (уақыты).
3.1 Атмосфералық климат - метеорологиялық элементтердің орташа немесе шеткі көрсеткіштерімен (температура, шашыңдар, ауа ылғалдылығы және т.б.) сипатталатын және тәуліктік, мерзімдік, жылдық өзгерістердің ауытқұлары туралы мәлімет беретін жергілікті (жер шары, құрлық, мемлекет, облыс, аудан және б.) атмосфераның орташа жағдайы.
Топырақ процесстерінің табиғатында маңызды климаттық көрсеткіштер температуралық жағдаймен және ылғалдылықпен сипатталады, себебі олармен топырақтың су-температуралық режимі және биологиялық процесстері байланысты. Биологиялық және топырақ процесстерінің негізгі энергия көзі - күн радиациясы, ал ылғалданудын негізгі көзі - атмосфералық шашыңдар. Атмосфера мен топырақ арасындағы алмасу нәтижесінде топырақтың гидротермиялық режимі - маңызды қасиеті қалыптасады. Климат негізгі термиялық топтарының бөлінуінде вегетациялық мерзімде 10 0С жоғары орта тәуліктік температуралардың қоспасы алынады (№ 1 кесте).
№ 1 кесте. Климаттың негізгі термиялық топтары
10 0С жоғары климаттың негізгі термиялық топтары, 0С
Температуралардың қоспасы
Суық (полярлы)
600
Суық-қоңыржай (бореалдық)
600 - 2000
Жылы-қоңыржай (суббореалдық)
2000 - 3800
Жылы (субтропикалық)
3800 - 8000
Ыстық (тропикалық)
8000
Топырақ-биоклиматтық немесе топырақ-биотермиялық белдеулері - жер шарын қоршайтын, еңдік белдеулер түрінде орналасқан климаттың термиялық топтарының анықталған өсімдік және топырақтар типтері.
Топырақ зерттеулерінде шашындармен ылғалдану жағдайында климаттың 6 негізгі топтарын ажыратады (№ 2 кесте).
№ 2 кесте. Ылғалдану жағдайы бойынша климаттың негізгі топтары
Высоцкий - Иванов бойынша климаттардың топтары
Ылғалдану коэффициенті (ЫК)
Өте ылғалды (экстрагумидты)
1,33
Ылғалды (гумидты)
1,33 - 1
Жартылай ылғалды (семигумидты)
1 - 0,55
Жартылай құрғақ (семиаридты)
0,55 - 0,33
Құрғақ (аридты)
0,33 - 0,12
Өте құрғақ (экстрааридты)
0,12
Ылғалдану коэффициенті - шашыңдар мөлшері мен олардың ылғалдануы арасында ара қатысының көрсеткіші.
Климаттың топырақтүзуші фактор ретінде ролі:
1. Биологиялық және биохимиялық процесстерді дамыту факторы. Температура мен ылғалдылықтың анықталған жағдайында өсімдік типі, органикалық заттың пайда болуы мен бұзылу жылдамдығы, топырақ микрофлорасы мен фаунасының құрамы және әрекетінің қарқындылығы қамтамасыз етіледі.
2. Атмосфералық климат, топырақтың қасиеттері мен құрамы арқылы шағылып, топырақтың су-ауа, температуралық және тотығу-тотықсыздану режиміне көп әсер етеді.
3. Топырақта минералдық қосылыстардың айналуы (үгілудің бағыты мен жылдамдығы, топырақ түзуші өнімдерінің жинақталуы және т.б.) климатпен тығыз байланысты.
4. Топырақтардың су және жел эрозиясына әсер етеді.
3.2 Тірі ағзалар.
Топырақ түзілуінде ағзалардың 3 тобы қатысады: құрлық биоценоздарының жасыл өсімдіктері, микроағзалар және жануарлар. Жасыл өсімдіктер - топырақтағы органикалық заттың бір ғана алғашқы көзі және оның негізгі топырақ түзуші функциясы - заттардың биологиялық айналымы, нәтижесінде топырақтың беткі бөлігінде потенциалдық энергия мен азотты және күлді элементтердің жинақталуы жүреді, бұл топырақтың құнарлығының дамуына әкеледі. Өсімдіктер формациялары туралы ілімнің авторы В.Р. Вильямс. Келесі өсімдіктер формациялары бөлінеді:
1. Ағаш формациясы (тайга ормандары, жалпақ жапырақты ормандар, ылғалды субтропикалық және ылғалды тропикалық немесе жаңбырлы ормандар);
2. Ауыспалы ағаш-шөп тестік формациясы (ксерофитты ормандар, саванналар);
3. Шөп тестік формациясы (қоңыржай даласы, субтропикалық бұтақты даласы);
4. Шөл формациялары (суббореалдық, борреалдық және тропикалық);
5. Қына-мүк формациясы (тундра, батпақтар).
Микроағзалардың топырақта әр түрлі топтары кездеседі (бактериялар, балдырлар, саңырауқұлақтар, актиномицеттер). Олардың саны 1 г топырақта млн.-нан млрд.-қа дейін есептеледі. Микроағзалардың массасы 3 - 7-8 тга. Микрофлораның мөлшері мен қарқындылығы жыл мерзімдік динамикасына бағынады, себебі топырақтың гидротермиялық режимі өзгереді және микроағзалардың көп қайталанатын генерациясы жүреді. Микроағзалармен бай келетін - қара және сұр майда топырақтары, кедей болатын - тундра мен солтүстік тайга топырақтары. Топырақта ең таралған микроағзалар тобы - бактериалар.
Топырақ фаунасы көп санды және алуанды (қарапайымдылар, омыртқасыздар және омыртқалылар). Жаңбыр құрттарының әрекеті топырақтың физикалық қасиеттерін (саңылаулығы, аэрациясы, су сыйымдылығы мен су өткізгіштігі) жақсартады, гумус мөлшерін, алмасу негіздердің қоспасын жоғарлатады, қышқылдығын төмендетеді. Топырақтың суға төзімділігі пайда болады.
5.1 Жер бедері формаларының 3 тобын ажыратады:
Макрорельеф - үлкен аймақтың жалпы көрінісін анықтайтын жер бедерінің ең ірі формалары: жазық, үстірт, тау жүйелері. Оның пайда болуы жер қыртысындағы тектоникалық құбылыстарға байланысты.
Мезорельеф - орташа мөлшерлі жер бедерінің формалары: құлама етектер, төбелер, алқаптар, қойнаулар, террасалар және олардың элементтері - жазық участкілер, түрлі тік баурайлар. Оның пайда болуын негізінен құрлық бөлек участкілерінің баяу көтерілу мен түсуі көп әсер етуші экзогендік геологиялық процесстер анықтайды.
Микрорельеф - алаңы кішкентай (бір неше кв.дм-ден бір неше жүздік кв.м-ге дейін) жер бедерінің кіші формалары, салыстырмалы биіктігі 1 м шекарасында ауытқыйды (төмендеген орындар, төбешіктер, түсіп екетулер). Жер бедерінің тегіс бетінде төмендеп кету құбылыстарынан, мұздық деформацияларынан және басқа себептен пайда болады.
Жер бедері күн радиациясы мен шашыңдардың таралуының экспозицияға және тік баурайларға байланысты негізгі факторы. Ол топырақтың су, жылу, қорек, тотығу-тотықсыздану және тұздық режиміне әсерін көрсетеді. Қазіргі кезде жер бедері бойынша орналасуына және шашыңдардың таралуына байланысты топырақтардың келесі топтарын (ылғалды реттері) ажыратады: автоморфтық, жартылай гидроморфтық, гидроморфтық топырақтар.
Автоморфтық топырақтар - беткі сулардың бос ағысы жағдайында, грунт суларының терең орналасуында (6 м терең) тегіс бетінде және баурайларда қалыптасады.
Жартылай гидроморфтық топырақтар - беткі сулардың уақытша тұрып қалуында немесе грунт сулары 3-6 м тереңдікте орналасқанда қалыптасады.
Гидроморфтық топырақтар - беткі сулардың ұзақ тұрып қалуында немесе грунт сулары 3 м терең емес орналасқанда қалыптасады.
Жер бедері эрозиялық процесстердің дамуына әсер етеді. Су эрозиясына баурайлық жер бедері жағдайы, ал жел эрозиясына құрғақшылық және континеталдық климаты бар жазық жер бедері аудандары қолайлы болады.
5.2 Топырақтың дамуы мен қалыптасуында топырақ түзілудін әр бір жаңа айналымы (мерзімдік, жылдық, көп жылдық) топырақ кесіндісінде минералдық және органикалық заттардың айналуында анықталған өзгерістерді әкеледі. Топырақ жасының 2 түсінігін ажыратады:
Топырақтың абсолюттық жасы - топырақтың қалыптасуы басынан қазіргі уақыттқа дейін өтілген жасы.
Топырақтың шартты жасы - топырақ түзілу процессінің жылдамдығы, топырақ дамуының бір сатысының келесі сатысына ауысу жылдамдығы.
5.3 Топырақ түзуші жыңыстар - топырақтың аналық негізі, оған өзінің механикалық, минералогиялық және химиялық құрамын, физикалық, химиялық, физика-химиялық қасиеттерін береді, олар болашақта топырақ түзілу процессінің әсерінен әр түрлі дәрежеде біртіндеп өзгереді. Жердің қатты қабаты - литосфера құрамында бөлінеді:
Магмалық (атылған) жыңыстар - силикатты балқыдан (магмадан) пайда болған, жер қыртысының тереңдігінде (тереңдік жыңыстар - интрузивтік) немесе Жер бетіне құйылған магмадан (құйылған жыңыстар - эффузивтік), құрылысы кристаллдық (граниттер, пегматиттер, дуниттер және т.б.). литосфераның құрамында 95 %, бірақ топырақ түзуші болып негізінен тек таулы облыстарда болады.
Метаморфиялық жыңыстар - екінші реттік массивты-кристалдық жыңыстар, жер қойнауында магмалық немесе шөгіндік жыңыстардан терең өзгерістер нәтижесінде пайда болған (тақта тастар, гнейстер). Топырақ түзілуде мәні аз.
Шөгіндік жыңыстар - массивты-кристаллдық жыңыстардың немесе тірі ағза қалдықтарының үгілу өнімдерінің шөгінділері. Сынық, химиялық тұңба және биогендік болып бөлінеді. Химиялық және биогендік пайда болған шөгіндік жыңыстардың арасында топырақ түзілуінде маңызды болатын - карбонатты шөгінділер (ақ тас, мергель, доломит, бор).
1. Топырақ жамылғысына антропогендік факторлардың әсері.
Адамның өндірістік әрекеті - топырақ қасиеттері мен тәртібтерінің өзгерістерін шақырушы, табиғи топырақ түзілу әсерімен салыстырғанда тез жүретін, адамның топыраққа және топырақ түзілу процессінің дамуының қоршаған орта жағдайларының кешеңіне саналық, бағытталған әсер ету факторы.
2. Топырақ түзілу процесі, оның түсінігі.
Топырақ түзілу процессі - топырақтың күрделі жүйелі қалыптасу кезеңдерінің ауысуы: тау жыңыстар минералдарының және топырақтың айналуы (трансформациясы), топырақта органикалық қалдықтардың жиналуы және жүйелі трансформациясы, органо-минералдық қосылыстардың күрделі жүйесінің пайда болуымен минералдық және органикалық заттардың әрекеттесуі, топырақтың беткі бөлігінде биофилдық элементтердің, біріншіден қорек элементтердің, жинақталуы (аккумуляциясы), топырақ кескінінде және оның беті бойынша су ағысымен топырақ түзуші өнімдерінің тасымалдануы (миграциясы).
Топырақ түзілу процессі биофизика-химиялық процесстердің категориясына жатады. Қандай болса да топырақтың генезисы, минимум, 3 кезеңдік сатыдан тұрады:
1. топырақ түзілуінің басталуы немесе бастапқы топырақ түзілу процессі;
2. топырақтың даму сатысы, бұнда аналық жыңыстың субстраты топыраққа сипатты қасиеттерін біртіндеп қалыптастырады; осы сатыда топырақ түзілу факторларымен тепе-теңдіктің болмауы - топырақ түзілу процессі дамуының себебі;
3. топырақтың жыңысы қалыптасқан сатысында айналымдық қайтымды процесстер басымды болады; биогеоценоздардың топырақ қасиеттері және биоөнімділік деңгейлері тұрақты, топырақтың орта факторларымен тепе-теңдікке жақын болуынан.
6. Үгілу, оның түрлері.
Топырақ түзуші жыңыстардың қалыптасуы үгілу процесстермен байланысты.
Желге мұжылу (үгілу) - атмосфера, гидросфера және биосфера әсерінен тау жыңыстары мен олрадың құрайтын минералдардың сандық және сапалық өзгерістерінің күрделі және түрлі процесстерінің бірлестігі.
Желге мұжылу (үгілу) қыртысы - желге мұжылу (үгілу) процессі жүретін тау жыңыстарының горизонттары. Екі зонаға бөлінеді: беткі немесе қазіргі кездегі және тереңдік немесе көне. Топырақ түзілу процессі жүретін қазіргі үгілу қыртысының қалындығы бір неше см 2-10 м-ге дейін ауытқыйды.
Факторлардың басымдылығына байланысты үгілудін 3 формасын ажыратады:
Физикалық желге мұжылу (үгілу) - химиялық құрамының өзгеріссіз тау жыңыстары мен минералдардың механикалық бөлінуі.
Химиялық желге мұжылу (үгілу) - жаңа минералдар мен қосылыстарының түзілуімен көрсетілген тау жыңыстары мен минералдардың химиялық өзгерістері және бұзылуы.
Биологиялық желге мұжылу (үгілу) - ағзарадың және олардың тірішілік өнімдерінің әсерінен тау жыңыстары мен минералдардың механикалық бұзылуы және химиялық өзгерістері. Жыңыстардан ағзалар, топырақ қалыптасуына жағдай жасап, өзінің деңесін құруға қажетті минералдық заттарды алады және оларды жыңыстың беткі горизонттарында жинақтайды.
7. Топырақ профилінің (кескінінің) қалыптасуы.
Топырақ кескіні - топырақ түзілу үрдістерінің біртектілігіне байланысты біріктірілген топырақ горизонттарының жиынтығы. Топырақ кескінінің құрылысы біртіндеп, белгілі заңдылықтар бойынша, біреуі келесісіне ауысып отыратын, жекеленген топырақ горизонттарының морфологиялық белгілерімен анықталады.
Көптеген топырақтар кескіндерінің құрылысы, егер оларға жоғарыдан төмен қарай қараса, салыстырмалы түрде бір типті: жоғарыда орман төсенішінің, шымды құрайтын өсімдік қалдықтарының кішігірім қабаты, тереңіректе әр түрлі дәрежеде қарашірікпен немесе қарашіріндімен боялған горизонт, ал оның астында, аналық жыныс пен ортадағы өтпелі горизонт қалыптасқан.
Топырақ кескінінің қалындығы мен тереңдігі, топырақ түзілу типі мен топырақ түзілуіне кететін уақытқа тәуелді және де кең ауқымда өзгеруі мүмкін. Топырақ кескіні қалың болған сайын, құнарлығы жоғары болады. Топырақ кескінінің құрылысы мен қалыңдығы топырақ түзілу үрдістерінің бағыты мен сипаты туралы мағлумат береді, сол арқылы пайдалану жолдары бойынша шешім қабылдауға мүмкіндік береді. Осы себептен топырақ кескінінің жазбасын жазу топырақты картографиялауда, дақылдарды өсірудің агротехникалық шараларын құрастыруда, нақты шаруашылық жүргізу тәсілдерінде маңызды орын алады. Топырақ кескіндісін сипаттау үшін оның жекеленген горизонттарының жазбасы жазылады.
Дәріс №4
Топырақтың минералдық және химиялық құрамы. Топырақтың гранулометрлік құрамын анықтау.
Дәріс мақсаты: Төменде келтірілген негізгі сұрақтар және олардың қысқаша мазмұны бойынша білімдерді игеру.
1. Топырақта және топырақ түзуші тау жыныстарда химиялық
элементтердің мөлшері. Топырақтың валдық химиялық құрамы.
2. Топырақтың профилінің бойында химиялық элементтердің
дифференциациясы.
3. Топырақтың макро- және микроэлементтері. Биогендік элементтер.
Ауыр металдар.
1. Топырақта және топырақ түзуші тау жыныстарда химиялық
элементтердің мөлшері. Топырақтың валдық химиялық құрамы.
Жер қыртысының химиялық құрамы.
Қaзipгi кезде жер қыртысының 15-20 км шамасындағы бөлігі толықтай зертелген. Тау түзілу үpдicтepi кезінде жер бетіне шығатын көптеген тау жыныстары мен минералдар үлгілерін, сонымен бipre тау-кен өндірістерінен, бұрғылау скважиналарынан, терең ашылған және эрозияға ұшыраған жерлерден алынған үлгілерді талдау нәтижесінде жер қыртысында кездесетін химиялық элементтердің орташа құрамы есептеліп шығарылды.
Жер қыртысында көп тараған 44 элемент бар, олардың ішіндe ceгiзi жер қыртысының 97,2-98,8 пайызын, eкeyi (оттегі және кремний) - жердің жалпы массаның 75 пайызын құрайды.
Химиялық элементтердің жер қыртысы салмағынан пайызға шаққандағы мөлшері (А. Е. Ферсман бойынша, 1934ж.) мынандай:
Оттегі
49,13
Цинк
0,020
Кремний
26,00
Бор
0,010
Алюминий
7,45
Мыс
0,010
Teмip
4,20
Иридий
0,005
Кальций
3,25
Бериллий
0,003
Натрий
2,40
Цезий
0,0029
Магний
2,35
Кобальт
0,002
Калий
1,00
Торий
0,002
Титан
0,61
Неодим
0,00175
Көміртегі
0,35
Қорғасын
0,0016
Хлор
0,20
Молибден
0,001
Фосфор
0,12
Бром
0,001
Күкірт
0,10
Вольфрам
0,0009
Марганец
0,10
Уран
0,0009
Фтор
0,08
Мышьяк
0,0015
Барий
0,05
Ртуть
0,0001
Азот
0,04
Йод
0,0001
Стронций
0,035
Сурьма
0,00005
Хром
0,030
Күміс
0,00001
Цирконий
0,025
Платина
0,000005
Ванадий
0,025
Алтын
0,000005
Никель
0,020
Радий
3-10~10
Жер қыртысында жиі кездесетін титаннан басқа алғашкы 13 элемент өсімдштердің органикалық құрамына кіреді және барлық тіршілік үрдістерінде ерекше роль атқарады, сонымен қатар топырақ құнарлылығындағы олардың маңызы зор. Жер қойнауындағы химиялық реакцияға қатысатын элементтер санының көптігі әр алуан қосылыстар түзілуіне алып келеді.
Топырақтардың химиялық құрамы.
Топырақтың химиялық құрамы аналық топырақ түзуші жыңыстардың химиялық құрамынан айрықша. Топырақтың химиялық құрамы минералдық, органикалық және органо-минералдық заттардан тұрады (кесте 1).
Топырақтардың химиялық құрамының ерекшеліктері:
1. Органикалық заттардың болуы, олардың ішінде арнайы топтың - гумус заттарының;
2. Бөлек элементтердің қосылыстарының формаларының алуандылығы;
3. Уақыт барысында тұрақсыздығы (динамикалылығы).
Кесте 1. Топырақтың химиялық құрамы
Көрсеткіштері
Топырақтың заттық құрамы
Минералдық
Органикалық
Органо-минералдық
Пайда болу көзі
Тау жыңыстары
Топырақта мекен ететін өсімдіктер мен жануарлардың тіршілік әрекеті
Минерадық және органикалық заттардың әрекеттесуі
Мөлшері, %
80 - 90
Кларк - литосферада және топырақта бөлек элементтердің орташа мөлшері . Бұл өлшем бірлігінің атауы жер қыртысының орташа химиялық құрамын 1889 ж. алғашқы есептеген американдық геохимик Ф.У. Кларк құрметіне академик А.Е. Ферсманның ұсынысы бойынша берілді. Топырақтардың геохимиялық көзқарастан зерттелуі 1911 ж. академик В.И. Вернадскиймен басталды. Литосферада және топырақта бөлек химиялық элементтердің мөлшері кең ауытқұда (кесте 2).
Кесте 2. Литосферада және топырақта бөлек химиялық элементтердің мөлшері (А.П. Виноградов бойынша), %
Элемент
Литосфера
Топырақ
O
47,2
49,0
Si
27,6
33,0
Al
8,8
7,13
Fe
5,1
3,80
Ca
3,6
1,37
Na
2,64
0,63
K
2,60
1,36
Mg
2,10
0,63
C
0,10
2,00
S
0,09
0,085
P
0,08
0,08
Cl
0,045
0,01
Mn
0,09
0,085
N
0,01
0,10
Литосфера жартылай оттектен (47,2 %) тұрады, төрттен бір бөлігінен асатын кремний (27,6 %) мөлшері, одан кейін алюминий (8,8 %) темір (5,1 %) кальций, натрий, калий, магний (2 - 3 % әр біреуі). Аталған 8 элемент литосфераның жалпы массасынан 99 % құрайды. Өсімдіктердің маңызды қорек элементтері (көміртек, азот, күкірт, фосфор) проценттің онды, жүздік үлесін құрайды. Жер қыртысында микроэлементтердің мөлшері аз.
Топырақтың минералдық бөлігі көп дәрежеде литосфераның тау жыңыстарының химиялық құрамымен қамтамасыз етілуінен, топырақ литосферамен бөлек химиялық элементтерінің шартты мөлшері бойынша ұқсас болады. Мысалы, топырақта литосферада сияқты бірінші орында мөлшері бойынша оттек, екінші орында - кремний, одан кейін алюминий, темір және басқалары тұрады. Бірақ, топырақта литосферамен салыстырғанда, көміртек 20-есе, ал азот 10-есе жоғары болады, себебі олардың топырақта жинақталуы ағзалардың тіршілігімен байланысты, ағзалардың құрамында 18 % көміртек, 0,3 % азоттірі затқа болады.
Топырақта литосфермен салыстырғанда оттек, сутек, кремний мөлшері жоғары, ал алюминий, темір, кальций, магний, натрий, калий және т.б. аз, бұл үгілу және топырақ пайда болу үрдістерінің әсері.
Тау жыңыстарының үгілу үрдістері, олардың өнімдерінің қайтадан шөгінуі, құрлықтың көп бөлігін жабатын және негізгі топырақ түзуші жыңыстар болып табылатын химиялық құрамы әр түрлі бос жыңыстардың пайда болуына әкеледі. Бос жыңыстарда магмалық жыңыстармен салыстырғанда кремнезем мөлшері жоғары, бірақ топырақ түзуші жыңыстың генетикалық типімен механикалық құрамына байланысты көп ауытқыйды, бұл үгілу, үгілу өнімдерінің шөгінуі және бөлінуі үрдістерінде кварцпен бос жыңыстардың байытылуымен байланысты. Құмды жыңыстарда кремнезем 90 % жоғары, балшықты және балшық жыңыстарда - 50-70 % дейін, ал Al2O3, Fe2O3 және т.б. тотықтардың мөлшері жоғарлайды. Байланысқан кремнеземды жоғалту (десиликация) және алюминий мен темір тотықтарын жинақтау топырақ пен жыңыстың лайлы тұңба фракциясында SiO2:Al2O3 немесе SiO2:R2O3 молярлы қатысының есебімен жақсы көрсетіледі.
С.В. Зонн (1969) лайлы тұңба фракциясында SiO2:R2O3 молярлы қатысы бойынша жер қыртысының келесі бөлінуін ұсынды:
* Аллитты (SiO2:R2O3 молярлы қатысы 2,5) бөлімшелері аллитты (Al2O3 Fe2O3 - тен күрт асады), ферраллиты (Al2O3 Fe2O3 - тен асады), ферритты (Fe2O3 Al2O3 - тен және SiO2 - ден лайлы тұңба фракциясында және қыртыста асады );
* Сиаллитты (SiO2:R2O3 молярлы қатысы 2,5) бөлімшелері сиаллитты және феррсиаллитты. Ақырғыларында SiO2: Fe 2O3 ара қатысы тар болады.
Үгілу өнімдерінің арасында жай тұздар ең жылжымалы, сондықтан олардың иондарының валенттілігі неғұрлым төмен болса, соғұрлым ерігіштігі жоғары болады. Бос жыңыстар мен топырақтарда литосферамен салыстырғанда негіздер орташа төмен. Бос жыңыстар ылғалды климатта негіздермен кедей, құрғақ климатта - оларда негіздер жиналады. Сілтілік жер және сілтілік негіздердің мөлшері бойынша топырақ түзуші жыңыстар тұздалған, карбонатты және сілтісіздірілген болып бөлінеді. Карбонатты жыңыстарда 15-20 % дейін кальций карбонатының мөлшері болады, тұздалған жыңыстарда кальций карбонатымен бірге көп мөлшерде кальций, магний және натрий сульфаттары мен хлоридтері кездеседі.
Топырақ түзуші жыңыстардың химиялық құрамы олардың механикалық және минералогиялық құрамын көрсетеді. Топырақ топырақ түзуші аналық материалдың геохимиялық қасиеттерін қайталайды.
2. Топырақтың кескінінің бойында химиялық элементтердің
дифференциациясы.
Топырақ түзілу типіне байланысты топырақ кесіндісі бойынша түрлі химиялық элементтердің мөлшері мен таралуының өзгерістері жүреді. Топырақтың әр типі анықталған химиялық құрамымен горизонттарға сипатты дифференциациясын көрсетеді. Топырақ түзуші жыңыстардың жоғарғы горизонттарымен салыстырғанда шымды-күлгін топырақтар кремнеземмен бай, алюминий және темір тотықтары оларда аз болады. Қара топырақтарда басымды тотықтардың құрамы өзгеріссіз қалады. Жыңыстардан ерекше барлық топырақтардың жоғарғы горизонттарында органикалық зат жинақталады, онымен биологиялық маңызды элементтердің - көміртек, азот, фосфор, күкірт, кальций аккумуляциясы байланысты. Топырақтың химиялық табиғаты тау жыңысынан өздік ерекшеленеді. Жыңыс өзгерістерінің сипаты мен масштабы топырақ түзілу факторларымен қамтамасыз етіледі. Топырақтың химиялық құрамы үгілу және топырақ пайда болу үзіліссіз үрдістерге сай тұрақты өзгереді.
3. Топырақтың макро- және микроэлементтері. Биогендік
элементтер. Ауыр металдар.
Оттек топырақтардың біріншілік және екіншілік минералдардың көбіне кіреді, органикалық заттар мен судың негізгі элементтерінің бірі.
Азот тірі жасушының ақуыздарының, хлорофиллының, нуклеин қышқылдарының, фосфатидтерінің және басқа органикалық заттарының құрамына кіреді. Топырақта азоттың негізгі массасы орагникалық затта жинақталған. Азоттың мөлшері топырақтағы органикалық заттың мөлшеріне, біріншіден гумус мөлшеріне тікелей байланысты.топырақтардың көбінде элемент гумустың 110-120 бөлігін құрайды. Топырақта азоттың жинақталуы оның атмсоферадан биологиялық фиксациясымен қамтамасыз етіледі. Топырақ түзуші жыңыстарда азот өте аз. Азот өсімдіктерге негізінен аммоний, нитраттар және нитриттер формасында жеткілікті, олар азооты органикалық заттардың ыдырауында пайда болады. Нитриттер топырақта өте аз болады, азоттың аммонийлы және нитратты формалары өсімдіктер қоректенетін азотты қосылыстардың негізгі формасы. Ылғалды аудандарда нитраттар шайылуға ұшыраған, ерекше булы далада. Аммоний иондары топырақпен жеңіл сіңіріледі және аздап алмасуға қатыспаушы жағдайға ауысады. Нитрат иондары топырақ ерітіндісінің құрамында өсімдіктермен жеңіл пайдаланады. Азотпен өсімдіктердің қамтамасыз етілуі органикалық заттардың ыдырау жылдамдығына байланысты. Азотты өсімдіктер жоғары мөлшерде тұтынады (өсімдіктерде қорек элементердің арасында азот бірінші орынды алады), сондықтан гумуспен бай топырақтарда да өсімдіктердің азотты жоғары қажет етуі оның топырақта қорын толықтыруды қажет етеді.
Фосфор оларсыз тіршілік болмайтын көптеген органикалық қосылыстардың құрамына кіреді. Өсімдіктермен жоғары мөлшерде сіңіріліп, фосфор топырақтың жоғарғы горизонттарында жинақталады. Қара шіріктерде фосфордың валдық мөлшері 0,35 %. Топырақта фосфор органикалық (фитин, нуклеин қышқылдары, нуклеопротеидтер, фосфатидтер, қантты фосфаттары және т.б.) және минералдық (кальций, магний, темір және алюминий ортофосфаттары) қосылыстарға кіреді. Фосфор топырақта апатит, фосфарит және вивианит құрамына кіреді, сонымен бірге сіңірілген фосфат-анион түрінде болады. Апатиттер көптеген магмалық жыңыстарда кездеседі және жер қыртысында фосфор қосылыстарының 95 % құрайды. Топырақта фосфордың минералдық қосылыстары аз жылжымалы. Кальций, магний, алюминий, темір фосфаттарының негіздігі неғұрлым жоғары, соғұрлым олардың ерігіштігі төмен. Қышқыл топырақтарда темір мен алюминийдың химиялық активті формалары болғандықтан, фосфор темір және алюминий фосфаттары түрінде немесе аздап алмасуға қабілетті адсорбциялық қосылыстар түрінде жартылай тотықтармен байланысқан болады. ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz