Топырақтың физикалық қасиеттері және оның экологиялық маңызы

Топырақтың физикалық қасиеттері. Топырақтың физикалық қасиеттеріне оның құнарлылығын сипаттайтын маңызды көрсеткіштер: топырақ құрылымы, су – ауа режимі, жылылық, меншікті жəне көлемдік салмағы, сонымен қатар өндірістік құрылыс жол салуға топырақтың қаттылығы, иленгіштігі, жабысқақтығы сияқты қасиеттері жатады Топырақ құрылымы. Топырақ үгілу нəтижесінен пайда болғандығы, əр түрлі механикалық бөлшектерден тұратыны жайында жоғарыда айтылды. Осы механикалық бөлшектер топырақ түзуші жəне оның əрі қарай даму процестерінде топырақ шіріндісі, өсімдік тамырлары, топырақтағы жəндіктер əрекеттері арқылы бір-біріне желімденіп, жабысып, əртүрлі топырақ түйіртпектерін – агрегаттарын құрады. Топырақ құрылымы (структурасы) дегеніміз осы. Топырақ құрылымы оның су – ауа алмасуына, т.б, көптеген физикалық қасиеттеріне əсер етіп, оның құнарлылығына өте үлкен септігін тигізеді.

Топырақ құрылымы төмендегідей болады:

1. Құрылымы жоқ, шаң-тозаңды, борпылдақ;

2. Құрылымы майда түйіртпекті, оқ дəрісіндей, мөлшері 0,5-1 мм;

3. Дəнді түйіртпекті, диаметрі 1-5 мм;

4. Жанғақты құрылым, бөлшектері 5-10 мм;

5. Майда кесекті құрылым 10 мм-ден ірі;

6. Ірі кесек құрылым, топырақ бөлшектерінің көлемі бірнеше смге жетеді.

Сонымен, шамалы ылғалданбаған топырақтар өздері орналасқан табиғи жағдайларына қарай осы жоғарыда айтылған құрылымдардың біреуіне ыңғайлана бастайды. Игерілген жерлерде топырақ құрылымы адам əрекетіне, яғни өңдеу, қандай егістіктерге пайдалану жағдайларына тікелей байланысты. Топырақ құнарлылығына, ондағы ылғал ауа режиміне майда-түйіртпекті, дəнді-түйіртпекті құрылым жақсы əсер етеді. Топырақтардың мұндай құрылымдары топырақ қара шіріндісіне бай, топырақ сіңіру кешені (комллексі), негізінен, кальций катионына қаныққан қара топырақ пен қара қоңыр топырақтарға тəн. Ал толырақ сіңіру кешені натрий катионына қаныққан сортаң топырақ қара шіріндісі аз, құрғақ жəне шөлейтті топыраққа тəн. Топырақ құрылымы оның құнарлылығының бір шарты болғандықтан, игерілген жерлерде оны қолдан жасау шаралары да қарастырылады. Мəселен, академик Р. В. Вильямс топырақ құрылымын жақсарту үшін егіншіліктің шөптанапты жүйесін енгізді. Бұл əдіс еліміздің көптеген жерлерінде қолдау тапты. Оның мəні: егісті жерлерге шөптанапты емес бір дақылды жылма-жыл егіп, оны өңдеген кездерде, топырақтың құрылымы бұзылып, егістік өнімі кемиді. Мұны болдырмас үшін негізгі дақылды міндетті түрде шөптанапты егістіктермен ауыстырып, кезектестіріп егу қажеттігін (мəселен, шөптанапты егістіктер үшін, бұршақ тұқымды дақылдар мен дəнді шөптерді араластырып егуді) ұсынды. Сонда топырақтың əрі құрылымы жақсарып, əрі оның құрамына азот көп жиналады.

Топырақ құнарына жəне ондағы болатын процестерге топырақтың құрылымы мен оның физикалық қасиеттерінің əсері көп. Топырақтың үйлесімді су – ауа режимі да, оның көп физикалық қасиеттеріне тікелей байланысты. Топырақта қоректік заттар жеткілікті болғанымен, онда ауа немесе су тапшы болса, өсімдіктердің нашар өсетіні, ал кейде тіршілігі тіптен тежелетіні мəлім. Топырақта ауаның жəне судың үйлесімді мөлшерде болуы оның кеуектілік дəрежесімен анықталады. Ал кеуектілік топырақтың түріне карай əртүрлі болады. Адамдар топырақты кеуектілігін жасау үшін оны қолдан өңдейді. Топырақтың қопсыған, жыртылған қабатындағы топырақта, оның жартысына дейігі кеуектер болады да, қалғаны топырақтың қатты бөлігінің үлесіне тиеді. Шымтезекті топырақтарда кеуектілік одан артық, ал құм топырақтарда 30-40%-дай болады. Өсімдіктер тамырлары кеуекті топырақтарда жақсы өсіп, оңай таралады.

Топырақтағы судың түрлері. Топырақ ылғалы əртүрлi күйде болады. Олардың барлығы бiрдей өсiмдiкке сіңе бермейдi. Жалпы топырақ суларын төмендегі түрлерге бөлуге болады.

Химиялық байланыс күйіндегі су. Су көбiнесе əртүрлі минерал кристалдарымен байланысты болады. Бұл су заттың молекуласына гидроксил (ОН) ион тобымен кiредi. Мысалы, Fe2O3+ НО=2Ее (ОН)3. Ол топырақтан 400-800 0С градуста ажыратылады, сондықтан топырақтағы биологиялық процестерге тiкелей қатыса алады.

Гравитациялык су деп топырақтың түйірлерінің аралықтарын жайлап өз салмағымен (гравитация аралық) көбiнесе төмен қарай жылжитын суды айтамыз. Мұны өсiмдiктер оңай сіңіре алады. Дегенмен, оның ағысы қылтүтік судан гөрi шапшаңырақ болғандықтан, өсiмдiктердi ылғалмен қамтамасыз етуге тiкелей қатыспайды.

Қылтүтiк (капилляр) суы. Топырақ түйірлерінің i шiндегi су барлық бағытта қозғалады. Соның iшiнде, топырақтың төменгi қабатынан жоғары қарай түйiршiк қуыстарындағы сорғыштық (мениск) күштер арқылы ылғалданған жерден құрғаққа қарай жылжиды. Сондықтан бұл судың өсiмдiктер үшiн маңызы зор. Бұл суды өсiмдiктер оңай сіңіре алады.

Жарғақты су. Топырақтың қатты бөлшектерінің сыртын молекулалық тартылыс күшiмен, жарғақты қабат күйiнде қоршап тұрады. Ол молекулалық тартылыс күшінің көмегiмен қалың жарғақтанған күйiнен жұқа жарғағына қарай жылжиды. Топырақ түйiршiктерiне 6-10 мың атмосфералық күшпен байланысып тұрғандықтан, жарғақты суды өсiмдiктердiң тамырлары сіңіре алмайды. Бұл өсiмдіктерге сіңбейтін күйiндегi су болып табылады.

Гигроскопиялық су – гигроскопиялық ылғал топырақ түйiршiктерiнің бетiнде молекулалық тарту күшiмен будан жиналған су, ол қозғалмайды, өсiмдiкке пайдасыз. Ауыр жəне қарашірікке бай топырақтарда гигроскопиялық су көп болады. Топырақтан оны ажырату үшін оны 105 градус ыстықта 5– 6 сағат кептiредi.

Қатты ылғал. Мұз төмен температурада (0° төмен) пайда болады. Ал жарғақты сулар 78 градуста мұзға айналады.