Топырақтың физикалық қасиеттері

 

 

 

Жоспар:

1. Топырақтың физикалық қасиеттері;

2. Топырақтың ылғалдылық қасиеттері;

3. Топырақтың сыбағалы қарсыластығы ;

4. Топырақтың су ережесі;

5. Қорытынды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Топырақ және тоған-табиғи экожүйесіндегі микроорганизмдердің қарым-қатынасы

 

Топырақтың физикалық қасиеттері. Топырақ табиғи дене болғандықтан, ол белгілі физикалық қасиеттермен ерекшеленеді.  Топырақтың физикалық қасиеттеріне оның тығыздылығы, көлемдік массасы және қуыстылығы жатады.

Топырақтың тығыздылығы деп оның қатты фазасы массасының 4 С-тағы судың сондай көлемдегі массасына қатынасын айтады.

Негізінен топырақтың тығыздылығы оның қатты фазасы құрамындағы минералдық және органикалық бөлшектер мөлшерінің арақатынасына тікелей байланысты.  Егер топырақта қарашірік көп болса, онда қатты фазаның тығыздылығы төмен болады. Құмды топырақтың қатты фазасының тығыздылығы -2,70 г/см, қара топырақтікі-2,37 г/см, ауыр сазды топырақтікі-2,67 г/см болады.

Топырақ тығыздылығының жоғары болуы тамырдың  төмен бойлап өсуіне, тұқымның көктеп өсуіп шығуына кедергі жасайды. Топырақ тығыздылығының ең қолайлы мөлшері өсімдіктің биологиялық  ерекшелігіне байланысты өзгеріп отырады. Топырақ тығыздығының шамадан тыс жоғары болуынан ауылшаруашылық дақылдарының өнімі төмендейді.

Сонымен бірге топырақ тығыздылығы ондағы органикалық заттардың мөлшеріне байланысты, себебі олардың тығыздылығы 1,25 г/см,-ден 1,80 г/см –ге дейін болса, ал минералдарда бұл көрсеткіштер 2,3 г/см –ден 3,0 г/см-ге дейін ауытқиды. Яғни, топырақта органикалық зат көп боған сайын , оның тығыздылығы төмендейді. Мысалы, қара шірігі мол қара топырақтың тығыздылығы 2,37 г/см. Топырақ тығыздылығына оның гранулометриялық құрамы, құрылымы үлкен әсер етеді.

Топырақтардың көлемдік массасы. Табиғи күйдегі 1 см абсолютті құрғақ топырақтың массасын оның көлемдік массасы дейміз. Топырақтың көлемдік массасы оның тығыздылығынан әрқашан кем болады, әйткені топырақ түйіршіктерінің арасындағы ауаның тығыздылығы өте төмен. Көптеген дақылдар (дәнді, отамалы) үшін топырақтың  қолайлы көлемдік массасы 0,9-1,2 г/см аралығында болады.

Топырақтың қуыстылығы немесе кеуектілігі-деп топырақтың жалпы көлеміне пайыз есебімен алынған қуыстылықтар  көлемінің жиынтығын айтады. Жалпы қуыстылықтар топырақтың гранулометриялық құрамына, қарашіріктің мөлшеріне, топырақ қабаты мен құрылым күйіне байланысты.

Топырақтың үстіңгі қабатында қуыстылық  50-60 %-ға дейін, ал төменгі сазды және балшықты қабатында 35-49%, құмды қабатында 30-35%-ға тең.

Топырақта екі түрлі, яғни капиллярлық және капиллярлық емес қуыстылықтар болады. Әдетте капиллярлық қуыстылық (майда қуыстар) суға толып тұрады, ал ірі қуыстарда, яғни капиллярлық емес қуыстылықта ауа болады. Топырақтың қуыстылығы оның жалпы көлемінің 50-55 пайызына, ал капиллярлық және капиллярлық емес қуыстылықтардың арақатынасы 1:1 тең болғанда, өсімдіктер үшін топырақта ең қолайлы ауа ылғалдылық режимі қалыптасады.

Топырақтың физикалық-механикалық қасиеттері. Топырақтың физикалық-механикалық қасиеттеріне оның созымдылығы , ісінуі,шегуі,байланыстылығы,жабысқақтығы, физикалық «пісуі» жатады.

Тұқымның бөртіп өнуі, өсімдік тамырының төмен қарай бойлап өсуі, топырақ пенг атмосфераның арасында газ алмасу, жер өңдеу сапасы топырақтың физикалық-химиялық қасиеттеріне тікелей байланысты.

Топырақтың созымдылығы деп оның сыртқы күштің әсерінен өзінің пішінін өзгертуін және оны ұзақ уақыт сақтай алатын қабілетін айтамыз.

Топырақтың ісінуі деп оның ылғалдану нәтижесінде көлемін ұлғайтуын айтамыз, ал, керісінше, топырақ кепкенде өзінің көлемін кішірейтуін топырақтың шөгуі деп атайды.

Топырақ түйіршіктерін бір-бірінен ажыратуға әсер ететін сыртқы механикалық күштің әсеріне топырақтың  қарсы тұра алатын қасиетін оның байланыстылығы дейді.

Жер өңдеу құралдарының жұмыс органдарына немесе басқа заттарға топырақтың жабысу  қабілетін оның жабысқақатығы деп атайды.

Топырақтың физикалық «пісіп-жетілуі» деп оның өңдеуге дайын болған кезін, яғни, топырақтың кеберсіп, оны өңдейтін  құралдардың жұмыс органдарына жабыспайтын жағдайын айтады. Піскен топырақ жеңіл өңделеді, құралға жабыспайды, кесекке айналмайды және т.б.

Топырақ қабыршағы. Қар ерігенде, жауған сел жаңбырдан, немесе жерді суарғаннан кейін топырақ кеберсігенде оның бетінде қабыршақ түзіледі. Ол, әсіресе, балшықты және майдаланып үгілген құрылымсыз топырақтарда пайда болады.

Қабыршақ пайда болған топырақта газ алмасу нашарлайды, одан булану нәтижесінде  ылғал көп мөлшерде жоғалады, тұқымның көктеп шығуы қиындайды, соның әсерінен өсімдіктер сирейді.

Жерді жылдан-жылға бір тереңдікке жырта берсе, соқаның табанымен топырақ нығыздалып, оның төменгі қабатында «соқа табаны» деп аталатын қабат пайда болады. Ол өте тығыз, қатты қабат болғандықтан, өсімдіктер тамырларының, ауаның, ылғалдың төмен қарай жылжуына кедергі келтіреді.

Сондықтан да топырақта осындай «соқаның табаны» пайда болмас үшін жерді жырту бағыты мен топырақтың өңделу тереңдігін өзгертіп отыру қажет.

Топырақтың ылғалдылық қасиеттері. Өнімділікті жоғарылатуда топырақтағы ылғалдың алатын орны ерекше. Негізгі ылғал көзі-жауын-шашын, олар топырақ бетіне сұйық және қатты түрде түседі. Топырақ құрылымды болса, онда қарашірік мол болады, ылғал көп жиналады. Екінші су көзіне атмосфера қабатында түзілетін бу тәріздес ылғал жатады. Бұл ылғал көзінің құрғақ континентальды аудандарда маңызы зор. Үшінші су көзі-ыза сулары, егер олар топырақ бетінен 3 м-ге дейін тереңдікте жатса.

Топырақ ылғалдылығы дегеніміз-топырақтың құрғақ массасына пайызбен көрсетілген су мөлшері. Топырақтағы ылғал әр түрлі жағдайда болады, сондықтан олар өсімдіктің қоректенуіне әр түрлі әсер етеді. Топырақтағы судың төмендегідей басты түрлері бар.

Гранитациялық су-топырақтың ірі қуыстылықтарымен (капиллярлық емес) өз салмағымен жоғарыдан төмен қарай жүреді. Бұл-өсімдік ең жеңіл қабылдайтын су,  егер ол топырақтың барлық қуысын толтырса, онда ылғал шамадан тыс болып кетеді. Құмды топырақта гранитациялық су тез төмен кетіп қалады.

Капиллярлық су-топырақ капиллярына орналасады.  Ол капилляр арқылы төменгі ылғалды  қабаттан беткі құрғақ қабатқа қарай жылжиды. Капиллярлық суды өсімдік оңай пайдалана алады.

Гигроскопиялық су топыраққа сіңірілген жағдайда молекулалар түрінде болады. Ол топырақ бөлшектерінің үстінде берік ұсталады, бірақ өсімдікке пайдасыз, себебі, олар топырақ бөлшектері арасында тек қана бу түрінде қозғалады (диффузиялық жолмен). Топырақтың осы суды ұстау қасиетін оның гигроскопиялығы деп атайды.

Қабықшақты су-топырақ бөлшектерін  жұқа қабықша мен гигроскопиялық су жауып тұрады. Бұл суды өсімдік пайдалана алмайды.

Бу тәрізді су-топырақ арасында бу түрінде болады. Ол төменгі температурада шық түрінде  тамшылы суға айналады. Оны өсімдіктің пайдалануы мүмкін. Бірақ бұл түрдегі судың өсімдіктерге маңызы шамалы.

Топырақтың ылғалдылық қасиеттеріне оның су өткізгіштігі, ылғал көтергіштігі, ылғал сыйымдылығы, ылғал жоғалтқыштығы жатады.

Су өткізгіштік – топырақтың өз бойынан жоғарыдан төмен қарай су өткізу, сіңіру қабілеті. Ол топырақтың гранулометриялық құрамына, құрылымына, құрылысына, минерологиялық, катиондық құрамына байланысты.  Борпылдақ, құмды және құмдауыт топырақтардың су өткізгіштігі жоғары болады.

Бл қасиеттің дұрыс және бұрыс жақтары да бар. Егер топырақтың су  өткізгіштік қасиеті төмен болса, онда ылғал оның жоғарғы бетінде жиналып қалады да, микроағзалар тіршілігін баяулатуға, органикалық қалдықтардың шіруіне және тағы басқа жағымсыз жағдайларға әкеп соғады. Ал топырақтың су өткізгіштігі шамадан тыс жоғары болса, қолдан берілген сулар, жауын-шашын сулары тамыр жүйесінен ары қарай  тез өтіп кетеді де, суды өсімдік сіңіріп үлгермейді. Топырақтың гранулометриялық құрамы ауыр типтерінде оның су өткізгіштігін арттыратын негізгі әдіс-топырақты қопсыту, оның құрылымын, құрылысын жақсарту болып табылады.

Ылғал сыйымдылық-топырақтың белгілі бір мөлшерде суды сіңіріп, өз бойында ұстап тұру қабілетті. Ылғал мөлшері бойынша  оны танаптық , капиллярлық және толық ылғал сыйымдылық деп бөледі.

Топырақтың гранулометриялық құрамына, құрылымына, құрылысына және тағы басқа жағдайларға байланысты оның ылғал сыйымдылығы әр түрлі болады. Мысалы, ол құмды топырақта 4-9%, құмдауыт топырақта 10-17% саздақ жерде 18-30%,ауыр топырақта 23-40% болады.

Топырақтың капиллярлық қуыстарында ұсталған ылғал мөлшерін капиллярлық  ылғал сыйымдылық деп атайды.

Топырақтың барлық қуыстарының сумен толған кездегі ылғал мөлшері толық ылғал сыйымдылығы болып табылады. Мұндай жағдай қар еріген кезде, қатты жаңбырдан және егістікті суарғаннан кейін байқалады. Толық ылғал сыйымдылық кезінде топырақтағы ауа атмосфераға ығыстырылып шығарылады, сондықтан оттегі азаяды да, топырақтың құнарлылығы кемиді және өсімдік өнімі төмендейді. Толық ылғал сыйымдылық топырақтың қуыстылығына байланысты.

Ылғал көтергіштік- топырақтың менискілік күштің әсерінен өзінің капилляр түтіктері арқылы ылғалды төменгі қабаттан жоғарғы қабатқа көтеру қабілеті. Ол капилляр түтігінің диаметріне, құрылысына, құрылымына байланысты.  Капиллярдың диаметрі аз болған сайын, топырақтың бұл қасиеті күштірек (жоғары) болады. Ауыр құрылымсыз топыраққа қарағанда, жеңіл құрылымды топырақтың ылғал көтеру қабілеті аз болады.

Топырақтың ауа қасиеттері. Өсімдіктер, жануарлар және микроағзалар тіршілігінде топырақ ауасы  маңызды рөл атқарады. Ол өсімдіктер үшін көмірқышқыл газының негізгі көзі,  фитосинтез жүру  үшін қажетті. Сонымен қатар, оттегіні өсімдіктердің тамыр жүйесі, микроағзалар және топырақта тіршілік ететін жәндіктер пайдаланады.

Топырақ ауасы деп оның қуысының судан бос жерлерін толтыратын газ қосылыстарын айтады. Топырақ ауасы құрамы жағынан атмосфера ауасынан көмірқышқыл газының көптігімен (0,5%-дан – 1,5%-ға дейін   ) және оттегінің аздығымен ерекшеленеді. Оттегінің жеткіліксіздігінен (3-9%) тұқымның өнімі баяулайды, тамыр жүйесінің дамуы нашарлайды, топырақтағы микроағзалардың тіршілігі үшін қажетті процестер тежеледі. Топырақтың әр түрлі типінде ауа мөлшері де әр түрлі болады. Ауа мен атмосфера арасында үнемі аэрация деп аталатын газ алмасу процесі жүріп жатады. Бұл топыраққа таза ауаның, яғни оттегінің келуі нәтижесінде өсімдіктің өсіп, дамуына қолайлы жағдай туғызады.

Топырақтың ауа қасиеттеріне ауа сыйымдылығы және ауа өткізгіштігі жатады.

Ауа сыйымдылығы-топырақтың өзінің бойында белгілі мөлшерде ауа сақтау қасиеті. Бұл топырақтың қуыстылығына, құрылымына, гранулометриялық құрамына, ылғалдану дәрежесіне байланысты болады. Топырақта ылғал неғұрлым көп болса, онда ауа соғұрлым аз болады, топырақтың құрылысы мен құрылымы жоғары болса, онда ауа сыйымдылығы мол болады.

Ауа өткізгіштігі-топырақтың ауа сіңіру қабілеті. Жалпы алғанда, топырақтағы ауа мөлшері оның көлемінің 15-25 пайызын құрау керек. Жеңіл, құрылымы жақсы және құрғақ топырақтың ауа өткізгіштігі ауыр, құрылымсыз, шамадан тыс ылғалданған топыраққа қарағанда жақсы. Топырақ құрамындағы ауа мөлшері  көптеген жағдайларға байланысты қатты өзгеріске ұшырап отырады.

Топырақ аэрациясы дегеніміз- топырақ ауасы мен атмосфера арасындағы газ алмасу процесі.  Газ алмасудың жақсы жүруіне топырақтың құрылымдық жағдайы, борпылдақтығы, жеңіл гранулометриялық құрамы көмектеседі.

Топырақтың жылулық қасиеттері. Топырақтағы жылудың негізгі көзі-күн сәулесінің энергиясы. Оның мөлшері жердің географиялық орнына қарай анықталады. Қосымша жылу көзі органикалық қалдықтардың экзотермиялық ыдырау процесінде бөлінетін жылу болып табылады. Топырақтың түріне қарай олардың жылу қасиеті  де әр түрлі болады.  қара топырақ сұр топыраққа қарағанда тез жылиды, ылғалды топырақ баяу жылиды, баяу суыйды, сазбалшықты топырақтың  қызуына көп жылу қажет және жылу процесінің өзі де баяу жүреді. Сондықтан оларды «салқын» топырақ деп атайды. Қиыршық құмды, құмдақ топырақтар тез қызады, олар «жылы» топыраққа жатады. Топырақ жылуы дәннің бөртуі, өсімдіктің өсуі, дамуы және топырақтағы микроағзалардың  тіршілігі үшін маңызды фактор болып табылады. Мысалы, бидай, арпа, сұлы тұқымдарының бөртіп өнуі үшін топырақ температурасы12-14 С болуы қажет, ал микроағзалардың тіршілігі белсенді  болуы үшін топырақ температурасы 25-30 С аралығында болғаны жөн.

Топырақтың маңызды жылулық қасиеттеріне оның жылу сіңіруі, жылу бөлуі, жылу  сыйымдылығы және жылу өткізгіштігі жатады.

Жылу сыйымдылық – топырақтың жылу сақтау қабілеті.  Ол топырақтың гранулометриялық құрамына, органикалық заттардың қорына, ылғалдылыққа және тағы басқа жағдайларға байланысты.

Жылу сіңіру – топырақтың күн сәулесінің жылуын өз бойына сіңіру қабілеті. Қара түсті топырақтар мен оңтүстік беткейдегі топыраққа қарағанда жылуды көп сіңіреді. Өсімдік жамылғысы топырақтың жылу сіңіруін төмендетеді.

Топырақтың айналасындағы атмосфераға жылу беруі иен жоғалтуын жылу шағылысуы (беруі) деп атайды. Өсімдік жамылғысы, органикалық заттардың  қалдықтары  және қар жамылғысы топырақтың жылу жоғалтуын айтарлықтай бәсеңдетеді.

Жылу өткізгіштік – топырақтың қатты жылыған қабаттан салқындау қабатына жылуды өткізу қабілеті. Ол топырақтың құрамына кіретін заттардың жылуын өткізгіштігіне байланысты.  Мысалы, топырақта ауа мен органикалық заттар неғұрлым  көп болса, ол жылуды соғұрлым  нашар өткізеді және оны ұзақ уақыт сақтайды. Құрғақ, құрылымсыз және тығыз топырақтар тез жылиды да, жылуды шапшаң жоғалтады, ал ылғалды, бос,  органикалық заттарға бай топырақ , керісінше, баяу жылиды,  бірақ жылуды біртіндеп жоғалтады. Мұндай топырақта жылу ұзақ сақталады және бұл ауылшаруашылық дақылдарының өсіп-дамуына қолайлы жағдай туғызады.