Топырақтың қатты фазасының тығыздығы мен қаттылығы осы көрсеткіштердің агрономиялық сипаттамасы

Топырақтың қатты фазасы
Топырақтың қатты фазасы механикалық элементтер деп аталатын әртүрлі мөлшердегі бөлшектерден тұрады. Олар тау жыныстарының үгінді сынықтары, жеке минералдар, қарашірінді заттар, органикалық және минералдық заттардың өзара әрекеттестіктерінен пайда болатын минералды, органикалық және органо- минералды болып келеді.
Механикалық элементтердің (фракциялардың) салыстырмалы мөлшерін топырақтың грануметриялық құрамы деп атайды.
Диаметрі 1 мм- ден ірі топырақтың механикалық бөлшектері оның қаңқасын ал 1 мм- ден уақ бөлшектері ұсақ ұнтақ бөлімін құрайды. Өз кезегінде ұнтақты бөлшектер физикалық құмда (0,01 мм ірі бөлшектер) және физикалық сазға (0,01 мм уақ) бөлінеді.
Топырақтың гранулометриялық құрамы. Грануметриялық құрамы жеңіл топырақтар жақсы су сіңімділігімен, оңтайлы ауа жүргісімен тез қызу қабілеттілігімен сипатталады. Сонымен бірге олардың теріс қасиеттері бар, мысалы ылғал сыйымдылығының төмендігі, қарашіріндісінің, қоректік элементтердің аз болуы, сіңіргіштік қабілетінің шамалылығы, жел эрозиясына бейімділігі.


Топырақтағы физикалық құммен саз бөлшектердің салыстырмалы мөлшеріне сәйкес ол құмды, құмайт(құмдауыт), саздауыт ( жеңіл, орта, ауыр ), сазды (олда 3-ке бөлінеді: жеңіл, орта, ауыр ), ал топырақты өңдегенде тарту кедергісіне байланысты шартты түрде жеңіл, орташа, ауыр топырақтар деп үш топқа бөлінеді.
Ауыр саздауытты және сазды топырақтар жоғары байланыстылығы және су сыйымдылығымен, қарашірінді, қоректік заттармен қамтамасыз етілу деңгейі жоғарлылығымен ерекшеленеді. Мұндай топырақтардың оң қасиеттері олардың құрылымы жоғары болғанда айқын көрінеді де, керісінше, шаңдақ болғанда теріс көріністері ұлғаяды.
Құрылымы нашар топырақтардың арасында өздерінің қасиеттерімен жеңіл және орта саздақты топырақтар ерекшеленіп тұрады.
Топырақтың физикалық пісіп-жетілуі оның грануметриялық құрамына тығыз байланысты болып келеді. Сонымен қатар топырақтың технологиялық қасиеттері (байланыстылығы, иілімділігі, жабысқақтығы ), қаттылығы, ісіну қабілеттілігі де оның грануметриялық құрамына байланысты.
Топырақтың грануметриялық құрамын еске ала отырып ауыл шаруашылық дақылдарын аумаққа орналастыру әбден мүмкін. Мысалы, картоп, көптеген көкөніс дақылдарын құмдауыт, жеңіл саздауытты жерлерге орналастырған тиімді болып келеді.
Гранулометриялық құрам топырақ тузуші жыныстан қалған оның өте тұрақты белгілерінің бірі, ол топырақты шаруашылықта пайдаланғанда өзгерістерге ұшырайды деуге болмайды. Тек жылыжай жағдайларында немесе аз көлемді жерлерді органикалық тыңайтқыштарды көп мөлшерде берумен қатар сазды немесе құмды топырақпен араластыру арқылы оның грануметриялық құрамын өзгертуге болады.
Топырақтың технологиялық қасиеттері дегеніміз өңдеу құралдарын дұрыс таңдап алғанда, топырақты өңдеудің жоғарғы сапасын қамтамасыз ететін оның механикалық, физикалық, химиялық және биологиялық қасиеттерінің жиынтығы.
Топырақтың созымдылығы деп оның сыртқы күштердің әсерінен өз формасын өзгерту және сол өзгерген қалпын күш әсері тоқтағаннан кейін де бұзбай ұзақ уақыт сқтау қабілетін айтамыз. Созымдылық топырақтың грануметриялық құрамына, ылғалдылық деңгейіне және басқа жағдайларға байланысты.

Топырақтың минералдық бөлігі
Топырақтың қатты фазасының 90-99 проценті минералдық бөліктен тұрады. Оның минералогиялық және химиялық құрамы өте күрделі болып келеді. Топырақтағы минеералдар шығу тегіне қарай екі топқа бөлінеді: алғашқы және екінші қатардағы минералдар. Алғашқы минералдардың ішінде топырақта калийлі және натрий-калийлі далалық шпат, калийлі және темірлі-магнийлі слюдалар, кварцтар кеңінен таралған. Алғашқы минералдар топыра түзуші аналық жыныстардың құрамында болады. Химиялық құбылыстардың, топырақты мекендейтін организмдердің әсерінен алғашқы минералдардан темір, алюминий гидрооксидтері, кремнезем гидраттары, әртүрлі тұздар және екінші қатардағы минералдар пайда болады.
Екінші қатардағы минералдар химиялық қасиеттері бойынша үш топқа бөлінеді:
1. Монтмориллониттер (монтмориллонит, бейделит т.б). Бұл минералдардың ісінуі, жабысқақтығы, тұтқырлығы жоғары.
2. Каолиниттер (каолинит, галлуазит). Бұл топқа жататын минералдардың тұтқырлығы мен жабысқақтығы азырақ болады.
3. Гидрослюдалар (гидромусковит, гидробиотит, вермикулит).
Олардың химиялық құрамы тұрақты емес. Топырақтың минералдық бөлігінің құрамына аморфты заттар да кіреді.
Сонымен қатар топырақта әртүрлі тұздар: карбонаттар, сульфаттар, хлоридтер, нитраттар, және калий, натрий, кальций, магний фосфаттары кездеседі. Олардың көпшілігі суда жақсы ериді.
Топырақтың механикалық фракцияларының химиялық құрамы бірдей емес.
Топырақтың механикалық фракцияларының химиялық құрамы (% есебімен)

Фракциялар, мм Si Al Fe Ca Mg K P
0.18ы. Сондықтан топырақтың тиімді құнарлығын арттыруда органикалық және минералды тыңайтқыштар қолданудың маңызы зор.
Топырақтың сіңіру қабілеті
Өсімдікке қажетті қоректік заттардың топырақта жиналуы, оның сіңіру қабілетімен тығыз байланыста болады.Топырақтың сіңіру қабілеті деп, оның ерітіндідегі түрлі заттардың молекулалары мен иондарын өз бойына сіңіріп, және оларды ұстап қалуын айтады. Топырақтың бұл қасиетті ертеден белгілі болған. 1850-1854 жылдары Д.Уэй өзінің зерттеу жұмыстарында топырақ бүкіл тұзды сіңірмей, тек оның негіздік тобын ғана қабылдайтынын дәлелдеді.
Топырақтың сіңіру қабілеті жөніндегі ғалымның дамуына коллоидты химия үлкен әсерін тигізді.
Топырақтың сіңіру қабілетін зерттеуге К.К Гедройц, Г.Вагнер, С.Маттсон, Д.Н Прянишников сияқты ғалымдар көп үлес қосты.
К.К Гедройц топырақтың сіңіру қабілетінің механикалық, биологиялық, физикалық, химиялық және физика-химиялық түрлері болатынын ашты. Механикалық сіңіру қабілеті деп топырақтың басқа қуыс денелер сияқты, өзінен өткен судың құрамындағы заттарды(құм, лай т,б) ұстап қалуын айтады. Топырақтың бұл сіңіру қабілеті оның механикалық құрамы мен түйіртпектігіне байланысты болады.
Топырақты мекендейтін әрбір организм қоректік элементтерді сіңіруде талғампаздық танытады. Атап айтқанда, өсімдік тамыры мен микроорганизмдер топырақтан тек қана өздеріне қажетті элементтерді сіңіреді.
Топырақтағы түйнек және еркін тіршілік ететін бактериялардың атмосферадағы азотты байланыстыру құбылысы да биологиялық сіңіру болып саналады.
Сыртқы тарту күшінің әсерінен топырақ бөлшектерінің әр түрлі заттардың молекулаларын сіңіріп, өз бойында ұстап тұру қабілетін физикалық сіңіру деп атайды.

Топырақ реакциясы
Өсімдік пен микроорганизмдер үшін топырақ реакциясы өте маңызды тіршілік факторы болып саналады. Топырақ ерітіндісінің реакциясы оның құрамындағы сутек және гидрооксид иондарының арақатынасына қарай өзгереді. Ерітіндіде сутек иондарының концентрациясының өсуі, гидрооксид иондарының концентрациясының азаюына ықпал жасайды, және керісінше, гидрооксид иондардың концентрациясының өсуі сутек иондарының азаюына әсерін тигізеді.
Биологиялық құбылыс нәтижесінде топырақ ерітіндісінде әрдайым көмірқышқылы пайда болып, сыртқы ортада қышқылдық реакция тудырады:
H2O +CO2=H2CO3
H2CO3 = H+ + HCO3
Бұл қышқылдықты топырақ сіңіру комплексіндегі катиондар және карбонаттар бейтараптайды:
H
(Т.С.К) Ca + 2H2CO3 =(Т.С.К) H + Ca(HCO3)2
CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
Егер топырақтың сіңіру комплексінде натрий иондары болса ерітіндіде натрий карбонаты немесе натрий бикарбонаты түзіледі:
(T.C.K) Na + H2CO3 = (T.C.K) H + NaHCO3
Na H
(T.C.K) Na + H2CO3 =(T.C.K) H + Na2CO3
Көмірқышқыл тұздары гидролиттік диссоциацияланады:
Ca(HCO3)2 + H2O =Ca(OH)2
NaHCO3 + H2O =NaOH + H2CO3
Көмір қышқыл тұздарының еруінен кальций гидрооксиді және натрий гидрооксиді сияқты күшті негіздер мен әлсіз көмір қышқылының пайда болуынан, реакция сілтілік жаққа қарай жылжиды.
Сонымен топырақ ерітіндісінің реакциясы топырақтың сіңіру комплексіндегі катиондардың құрамына қарай өзгереді.
Топырақ ерітіндісінің реакциясы құрамында CO2 , органикалық қышқылдар, алюминий тұздарының әсерінен қышқылдық қасиет көрсетеді. Топырақ қышқылының актуалды және потенциалды түрлері болады. Ал потенциалдық қышқылдылықтың өзі алмасу және гидролитикалық болып бөлінеді. Актуалдық қышқылдылықты, топырақ ерітіндісіндегі H2CO3 , органикалық қышқылдар, алмасу қышқылдығын сіңіру комплексінің сутек және алюминий иондары тудырады.
(T.C.K) H + KCl =(T.C.K) K +HCl
Ал топырапен тығыз байланысқан сутек иондарын тек гидролиттік сілтілік тұздардың көмегімен ығыстыру мүмкін.
CH3COONa + H2O = CH3COO + NaOH
(T.C.K) H+ NaOH + CH3COO = (T.C.K) Na + CH3 COOH + H2O

Топырақтың алмасу қышқылдығын суда еритін тыңайтқыш түрін дұрыс қолдану үшін, гидролитикалық қышқылдық бейтараптауға қажет әк мөлшерін есептеу үшін қолданады.

Топырақтың негіздермен қанығу дәрежесі және буферлігі

Топырақ ерітіндісінің гидролитикалық реакциясының мәні құрамындағы сутек иондарына ғана емес, оның негіздермен қанығу дәрежесіне де байланысты болады. Егер топырақ қышқылдығын Н әрпімен, сіңірілген негіздердің қосындысын S әрпімен белгілесек топырақтың сіңіру сиымдылығы Т=S+H болады. Сіңірілген негіздердің сіңіру сиымдылығына қатынасын топырақтың негізбен қанығу дәрежесі (V) дейді. Топырақтың негізбен қанығу дәрежесін процентпен өрнектейді:

V=S*100/S+H немесе V=S/T*100

Гидролитикалық қышқылдығы бірдей болуына қарамастан негізбен қанығу дәрежесі төмен топыраққа қолданылатын әк мөлшері көп болуы керек.
Топырақ реакциясы түрлі биологиялық, химиялық және физика-химиялық құбылыстардың әсерінен өзгеріп тұрады.
Топырақтың ерітіндісі реакциясының қышқылдық немесе сілтілік жаққа өзгеруіне қарсы тұра алатын қабілетін, оның буферлігі деп атылады. Топырақ буферлігі топырақтың негізбен қанығу дәрежесі мен сіңіру сиымдылығына байланысты. Негізбен қанығу дәрежесі жоғары гидролитикалық қышқылдығы аз топырақтың орта реакцисының қышқылдық бағытқа жылжуына қарсы тұруы артады. Егер топырақтың негізбен қанығу дәрежесі төмен болса, оның реакциясының сілтілік жаққа өзгеруіне қарсы тұру қабілеті күшейеді. Топырақ буферлігі тыңайтқыштарды дұрыс қолдану әдістерін таңдауға көмектеседі. Мәселен, буферлігі төмен топырақтарға физиологиялық қышқыл тыңайтқыштарды қолдану, дақылдардың өсіп-дамуына қолайлы жағдай жасамайды. ....