«Жоңғар Алатауы» табиғат саяжайының табиғи ортасы компоненттерінің ауыр металдармен ластануын зерттеу

       Мысалы, сорланған сазды топырақта  МГ 27% болғанда, шайдырғаннан кейін 14,4 процентке дейін, сазды топырақта 16,5 проценттен 6,7 процентке дейін кеміген (С.В.Астапов).

       Гигроскопиялық ылғалдық шамасын  абсолютті құрғақ топырақтың  массасыеа есептеп анақтайды.  Абсолютті құрғақ массағскелтіру  үшін өлшемі белгілі ауа-құрғақ  топырақтың кептіргіш шкафта  5-6 сағат бойы 105⁰C температурада тұрақты массаға дейін құрғатады және буланған ылғалдың (гигроскопиялық ылғалдың) проценттің шамасын табады.

        Жабдықтар мен заттар. Саңлауы  1 мм елеуіштен өткізілген гранулометриялық құрамы әртүрі 2-3 ауа-құрғақ топырақтар үлгілері, жабылатын қақпағы бар шыны стаканшалар немесе алюминий бюкстер, аналитикалық таразылар, кептіргіш шкаф, түбіне альций хлориді құйылған эксикатор, тигель қысқаштары.

        

Топырақтың  су сыймдылығы анықтау

       Топырақтың толық немесе ең үлген су сыймдылығы деп оның барлық қуыстары сумен толып, толық қаныққандағы судың максималды мөлшерін атайды. Бұл ретте топырақ ылғалдылығының көлемдік проценті оның жалпы қуыстылығымен бірдей болады. Сондықтан топырақтың толық су сыймдылығы (ТСС) оның жалпы қуыстылығымен (ЖҚ) есептеледі. Егер толық су сыймдылықты көлемге процентпен есептеген, онда ТСС=ЖҚ, ал ТСС г құрғақ топырақ массасына процентпен көрсетілген болса, онда

 

                         ТСС = ЖҚ/ҚТ,

 

Мұнда:     ҚТ- топырақ құрлымының тығыздығы, г/см³,

                  ЖҚ- жалпы қуыстылық, % (топырақ көлеміне есептегенде).

 

        Топырақтың толық су сыйымдылық жағдайынанда ұзақ уақыт бола алмайды. Нөсер жауынан, қар ерігенен, қар ерігенен, қанықтырып суарғаннан кейін аз ғана уақыт болады. Табиғи жағдайларда толық су сыймдылық ыза су жүретін қабатқа тән.

        Топырақ ұстап тұра алатын  капиллярлық-шіреу судың максималды мөлшерін капиллярлық су сыймдылық дейді. Ыза судың терең жатыуында топырақ аспалы түрде ұстап тұра алатын судың (топырақтың мол ылғалдануынын және гравитациялық судың терең қабаттарға сіңіп кетуінен кейін болаты) ең көп мөлшерін жалпы (Н.А.Кацинский), немесе ең аз (А.А.Роде) немесе далалық (С.И.Долгов), немесе шеткі шекті далалық (В.Г.Розов) су сыймдылық дейді. Сонымен, топырақтың шекті далалық су сыймдылығы пен оның далалық жағдайда гравитациялық су ағып кетеннен кейін ұстап тұра алатын ең жоғағы нақты мөлшерін атайды. Ол абсолютті құрғақ массасын нақтылап келгенндеқұм топырақтарда 4-10%, құмайт топырақта 10-20%, жеңіл және орташа сазды топырақтарда 20-30%, ауыр сазды және саз топырақтарда 30-40% болады.

        Далалық су сыйымдылықтың мөлшері-маңызды  агрономиялық көрсеткіш. Оны білу  арқылы дақылдардың сумен қамтамасыз  етілу дәрежесін бақылайды, суару  мерзімдерін белгілейді.

        Көптеген мәдени өсімдіктер үшін  оптимальды сыйымдылық сол топырақтың  толық су  сыйымдылығының 60 процентіне  немесе шекті далалық су сыйымдылық 70-80 процентіне (далалық дақылдар, жеміс-жидек өсімдіктері үшін), 75-90 процентіне (көкөніс дақылдары үшін) тең болады.

       

 

      2.3.2 Топырақтың химиялық қасиеттері

 

Топырақ түзілу құбылыстарының нәтижесінде жалпы тау жыныстарының құрамын сақтайды. Бірақ көптеген элементтердің мөлшері өзгереді.

 

Топырақтардың орташа химиялық құрамы,%

(А.П.Виноградов, 1962)

 

O- 49                                     K-1,36                                   P-0,08             

Si-33                                      Mg-0,63                                Zn- 0,005

AI-7,13                                  Ti-0,46                                  Cu-0,002

Fe-3,80                                  C-2,00                                   B-0,001   

Ca-1,37                                  N-0,10                                  Mo-0,0003

Na-0,83                                 S-0,085                                  Co-0,0008

 

Топырақтағы химиялық элементтердің мөлшеріне қарай бірінші орында О мен  Si, екіеші  AI мен Fe, үшінші Ca мен Mg, солардан кейін Na,  K т.б. элементтер орналасқан. Топырақтың химиялық құрамы өзін түзген тау жыныстарының  химиялық құрамынан айырмашылығы көрінеді. Мұнда органикалық элементтердің мөлшерлері көп: көміртегі 20 есе, азот 10 есе артық. Сонымен қатар оттегі және сутегі мөлшерінің көп, ал алюминий, темір, калий, кальций, магнйдің аз екені байқалады. осы элементтер әр түрлі химиялық қосылндылар түрінде топырақ құрамына еніп, топырақтиптерін анықтайды. Өсімдіктер мен топырақ арасындағы қарамақатынасты белгілеугеде бұлардың биологиялық маңізі өте зор. Көміртегі, сутегі, оттегі топырпқтың органикалық заттардың құрамына кіреді, минералды түрде олардың карбонатты тұздары кездеседі.

Оттегі су құрамында, гидроксидтер, алюмосиликаттар, бос қышқылдар және олардың тұздарының құрамында болады.

Топырақтағы тағы бір үлесі мол элементтің бірі—кремний. Ол жер қабатындағы минералды қосындылар құрамына кіріп, органикалық заттар құрамындағы көміртегі сияқты маңізді рөл атқарады. Топырақта ең көп таралған кремний қосындыларының бірі-кварц минералы Si0₂ . Кремний және кремний қышқылдарының тұздары силикаттар мен алюмосиликаттар құрамына кіреді. Өсімдіктердің құрамында да кремний бар, мысалы, ол дәнді дақылдарда 10%-дан 60%-ға дейін жетеді.

Алюминий алюмосиликаттар балшықты минералдар құрамында кездеседі. Бұлардың биологиялық маңызы ноша емес. AI₂O₃-тің топырақтағы жалпы мөлшері 1-2%-ден 15-20%-ға дейін, ал ферралитті топырақтарда 40%-ға дейін жетеді.

Темір әр түрлі оксидті, гидроксидті және шала күкіртті қосындылардың құрамына кіреді. Бұл элемент биологиялық жағынан өсімдіктердегі хлорофильдің түзілуіне қатысады. Егер өсімдіктерге темір жетіспесе, олардың жапырақтары сарғайып хлороз деген ауруға шалдығады. Топырақтағы темір элементтінің мөлшері әр түрлі. Мысалы құмдақ топырақтарға 0,5-1,0%, лесс жыныстарында түзілген топырақтарында 3-5, ал ферралитті топырақтарда 20-50%.

Кальций мен мегний топырақта слюдалардың немесе басқа минералдардың құрамында кездеседі. Бұлар тұздар түрінде бөлініп, басқа минералдың қосындыларымен ракцияға түсіп, күкірт, фосфор қышқылдарының тұздарын құрайды. Бұл екі элемент те өсімдіктерге өте қажет. Топырақта ол 1-3% мөлшерінде болады.

Калий мен натрий дала шпаттарының ортоклаз, микроклин, альбит құрамында бұзылу нәтижесінде минералды қышқылдардың тұздарын құрайды. Бұл тұздар суда жақсы ериді. Калий—өсімдіктердің қоректік элементтрінің бірі. Оның топырақтағы мөлшері-2-3%. Na₂O-ның мөлшері -1-3%. Натрийдің жылжымалы түрі топырақта жоғары болса, ол физикалық және химиялық жағынан қолайсыз қасиеттер туғызады.

Тиман көбінесе алғашқыда үгілуге азберілетін минералдық құрамына жатады (ильмент, рутил, сфен). TiO₂ мөлшері топырақта көп болмайды.

Күкірт өсімдіктердің немесе жануарлардың қардықтарынан түзілген органиеалық заттардық құрамында болады Пирит деген минерал түрінде де кездеседі: Fe₂S. Топырақта SO₃ мөлшері проценттің оннан бір бөлігінен аспайды, кейбір сульфатты тұздар топырақта көп болуы мүмкін. Еген де күкірттің топырақта жылжымалы түрі мол болса, оның себебін осы төңіректе ыластаушы өндіріс орындарынан іздестірген жөн.

Көміртегі, сутегі, азот, фосфор- органогендік элементтер. Олардың топыраққа тигізер пайдасы көп. Көміртегі гумустың, органикалық қалдықтардың құрамында, сутегі газдардың, өсімдік пен жануарлардың денелеріндегі органикалық заттарда болады. Көміатегі органикалық заттарға бай топырақтарда 3-10%, сутегі 3-6% мөлшерде. Азот өсімдіктің өсіуінде, жануарлардың тіршілігінде зор рөл атқарады. Оның мөлшері топырақта көбіне оргаеикалық қосындылар, аммиак, азот және азотты қышқылдардың тұздары күйінде кездеседі (0,3-0,4, кейде 0,1%). Топырақ азот екі жолымен келеді: 1) үлген қысым, әрі катализатор (найзағай) қатысуы арқылы аммиак NH₃ түзіліп, жауын-шашынмен т8седі; 2) азот сіңіруші бактериялардың (бос немесе бұршақты өсімдіктер тамыр түйінднріндегі) қатысумен шоғырланады.

Фосфор апатит, фосфорит минералдары құрамында және топырақ шіріндісінде, органиеалық қосынджыларда кездеседі. Топырақта фосфор- фосфор қышқылының тұздары фосфаттар түрінде болады Na мен Ca бір фосфаты NaHPO₄, Ca(H₂PO₄)₂, натрий мен кальций екі фосфаты Na₂HPO₄, CaHPO₄.2H₂O, натрий мен кальций үш фосфаты - Ca₃(PO₄)₂, Na₃PO₄. Топырақта көбінесе суда еритін, өсімдікке сіңімді Ca(H₂PO₄)₂ түрі болуы қажет.

Микроэлементтер. Кейбір химиялық элементтердің мөлшері топырақта өте аз (n10^-3) болғандықтан, оларды: бор, молибден, мыс, жнз, марганец, кобальт, мырыш, иод, фторды (B, Mn, Mo, Cu, Zn, Co, I, F) т.б. жеке топқа жатқызады. Микроэлементтер өсімдіктерге қоректік элемен ретінде тіркелей сібейді, олра қоректік элементтермен бірге сіңіріледі және тірі организмдердердің ферменттік құрамына кіреді де топырақта биохимиялық алмасу процестерін жеделдетеді. Өсімдіктер өнімі мен оның сапасының және топырақтағы микроэлементтер мөлшнрінің арасында тікелей байланыс бар. Топырақта микроэлементтердің жетіспеуінен өсімдіктердің өнімі де, сапасы да төмендеп, тіпті ауруға шалдығады. Микроэлементтер жктіспесе немесе артық мөлшерде болса, онда топырақты биохимиялық заралы эпкдимия провинциялары деп атайды. Бұл табиғи фаеторлармен қатар, техногндік ластану, тыңайтқыштарды артық қолдану салдарынан болуы мүмкін. Топырақтағы микроэлементтердің мөлшері олардың топырақ түзуші аналық жыныстарындағы бастапқы мөлшерлеріне байланысты. Гумус белсенді түрде жиналатын процестерде микроэлементтер топырақтың беткі қабатында мол болады, ал шайылу процесі басым болған топырақтарда едәуір аз болады.

        Топырақтың химиялық құрамы

Топырақта әртүрлі биохимиялық  және геохимиялық процестер ұдайы  жүріп жатады.

Осының әсерінен топырақтың химиялық құрамын аналық жыныстардың да химиялық құрамы өзгерістерге түседі. Сондай-ақ, гипергеннз тіршіліктерінің әсерінен топырақта химиялық элементтердің кеңістікте таралуы жүреді. Кейбір химиялық элементтер және олардың қосындылары топырақтардың түзілуіне әртүрлі әсер етеді. Мысалы, топырақ жаратылу процесінде кремийдің топырақтағы орташа мөлшері 33% болғанмен, мөлшері 2% көміртегінен гөрі аз роль атқарады. Далалық топырақтар типтері жасалуында мөлшері алюминийден 10 есе кем натрийдің маңызы артық болады. Сол сияқты әлем топырақтарында кальцийдің мөлшері шамалас болғанымен, кальцийдің еөп болігі топырақ түзілуінің активті қатынасады, ал калийдің көп бөлігі мұндай активті қатынас жасамайды. Топырақтың құрамында кремиезем және роксидтер, сол сияқты С, Н, Р, S, K, Ca, Mg және т.б. органогендік элементтер бар. Бұлармен қатар Na, AI, Mn, CI және аз мөлшерде болса да, менделеев кестесіндегі химиялық элементтердің барлығы дерлік кездеседі.

Өсімдіктер негігі қоректік элкмкенттерді  азотты, фосфорды, калийді, кальцийді, магниді, темірді, күкіртті топырақ  ертіндісінен сіңіреді. Өсімдіктер өздерінің  физиологиялық дамуы жақсы жүруі  үшін әртүрлі витаминдердің, ферменттердің, гармондардың құрамына кіретін мырыш, мыс, бор, йод, фтор, кобальт және т.б. микроэлементтерді де керек етеді.

Өсімдіктер үшін топырақтағы химиялық элементтердің барлық массасы маңызды  емес. Олардың өсімдіктер сіңіре алатын жылжымалы (еріген) түрлері ғне бағалы болады. Сонымен, топырақта барлық қоректік элементтердің қоры көп болғанымен, өсімдіктерге түсетін жылжымалы  формалары жеткілікті болмайды. Сондықтан  ауыл шаруашылығы дақылдарынан мол  өнім алу үшін топыраққа органикалық  және минералдық тыңайтқыштарменгізіледі. Топырақтың жасалуында органикалық (қарашірік) және әртүрлі анорганикалық қосындылар, негізінен тұздар (карбонаттар, суьфаттар, хлоридтер, нитраттар, фосфаттар), кальцийдің, натрийің, магнийдің тұздары, темірдің, марганецтің, сирек кремнийдің, алюминийдіңгидроксидтері және егіншілік силикаттар түзіледі.

Азот қарашіріктің, нитраттардың, аммоний тұздарының құрамына кіреді, атмосферада және топырақ ауасында болады.

Бұл элементті өсімдіктер көп мөлшерде пайдаланады, бірақ жылжымалығы  жоғары болғандықтан және денитрификацкациялаушы бактериялардың әсерінен, сол сияқты химиялық жолмен топырақтан тез жоғалып  кетіп отырады.

Фосфор –өсімдік қорегіндегі негізгі элементтердің бірі. Оның топырақтағы қоры жеткілікті, бірақ ерімейтін (жылжымайтын) формасы басым.

Калийде өсімдіктердің күлдік қоректік элементтердің негізгілерінің бірінен  саналады. Топырақтағы қоры жеткілікті болғанымен көп жағдайларда жетіспейді.

Топырақта бұлардан басқа табиғи және жасанды радиоактивтілік жасайтын радиоактивті химиялық элементтер де кездеседі. Топырақтардың табиғи радиоактивтілігі аналық жыныстардың құрамындағы уранға, радийге, торийге, радиоактивті изотоптар: калийге (К⁴⁰), кальцийге (Са⁴⁸), көміртегіне (С¹⁴) байланысты. Жасанды радиоактивтілік топыраққа атом өнеркәсібінің ластарымен түсетін радиоактивті изотоптардың немесе атом жарлыстарының бөліну заттары стронцийдің (Sr⁹⁰), цезийдің (Сs¹³⁷) себебінен болады. Топырақта радиоактивті заттардың мөлшері аз болғанымен, олар атомдық сынақтардың әсерінен көбейеді.

      Топырақтың химиялық қасиеттері, негізінен, топырақтың қатты фазасы  мен сұйық фазасының арасында  жүретін процестердің әсерінен  пайда болады.

      Топырақтың қатты және сұйық  фазалары арасында жүретін бұл  процестердің әсерінен топырақ  ертіндісіне әртүрлі заттар түсіп,  ондағы заттардың концентрациясының  тепе-теңдігі сақталып тұру шарт. Өсімдіктердің өсуіне, дамуына әсер ететін топырақтың басты және активті бөлігі – топырақ ертіндісі немесе топырақтың сұйық фазасы.