Тапсырма.
1. Топырақтың механикалық, физикалық, физика-химиялық, химиялық, биологиялық сіңіру қасиеті түрлерін зертханалық тәжірибелер жүргізу арқылы зерттеп нәтижесін қорытындылау.
Қажетті құралдар мен материалдар:Қара топырақ, қиыршық тас, құм, балшық алюминий стакан, диаметрі 1мм торкөздер, 250 мл колбалар, воронкалар, қағаз сүзгі, электр плитка, дистелденген су, молекулярлық сия, 0,1 H NaOH, 0,1 H H2SO4.
Тапсырмаға түсініктеме.
Топырақ өз бойымен молекулаларды, иондарды, еріген заттарды, газдарды, коллоидтарды және қатты заттарды сонымен қатар тірі организмдерді ұстап қалу қасиетіне ие. Топырақтың бұл қасиеті сіңіру қасиеті деп аталады.
Сіңіру құбылысы өте күрделі және әрқилы. К.К. Гедройц іліміне байланысты сіңірудің бес түрі бар: 1. Механикалық, 2.Физикалық, 3.Физика-химиялық, 4. Химиялық, 5. Биологиялық.
Механикалық сіңіру—бұл топырақтың су құрамындағы мөлшері топырақтың түтікшелерінен диаметрі ірі заттарды ұстап қалуы. Сіңірудің бұл түрі топырақтың механикалық құрамымен байланысты.
1-тәжірибе.
Екі үлкен воронка алып, екеуіне де қиыршық тас салыңдар, үстіне біреуіне жұқа етіп құм, екіншісіне балшық салыңдар.
Жеке колбаға ұсатылған қара топырақ салып су құйып жақсылап араластырамыз. Суспензияны дайындалған воронкалардан өткіземіз. Тәжірибе нәтижесін дәптерге жаз және түсіндір.
Физикалық сіңіру—топырақтың қатты фазасының өз беткейімен еріген заттармен газдарды ұстап қалу қасиеті, бұл заттар топырақ құрамына кірмейді. Бұл құбылыс топырақтың еркін беткейлік энергиясының болуымен түсіндіріледі. Механикалық және физикалық сіңірудің маңызы мынада. Топырақтан ұсақ бөлшектер және көпшілік еріген заттар жуылып кетпейді.
2-тәжірибе.
Бірінші тәжірибедегідей воронкалар дайындаймыз, біріншісінде-қиыршық тас + құм, екіншіде—қиыршық тас + құм + балшық, бұлар арқылы молекулярлы сия ерітіндісін өткіземіз. Тәжірибе нәтижесін дәптерге жаз және түсіндір.
Физика-химиялық сіңіру—Топырақтың иондарды физика-химиялық немесе алмаса сіңіруі. Ерітінділер иондары топырақта көбінесе теріс зарядты коллоид бөлшектермен сіңіріледі. Мұнда қанша катион сіңірілсе сонша катион коллоид бөлшектерден ығыстырылады, алмасу эквивалентті қатынаста жүреді. Алмаса сіңіруді мынадай түрде бейнелеуге болады (сурет-1).
CaCl2
MgCl2
+ nNH4Cl + NaCl
(n-16)NH4Cl
Рис. 2. Схематическое изображение обменной сорбционной реакции
-Са2+, - Mg2+, - Na+, - NH4+
Топырақта сіңірілген күйде мына иондар болуы мүмкін: Ca, Mg, H, K, NH4. Топырақтың әрбір типіне өз алмасу катиондары тән. Сіңірілген негіздердің маңызы зор. Олардың құрамынан құрылым түзу, ауа қасиеттері, топырақ минералының бұзылу жылдамдығы, топырақ реакциясы т.б. байланысты.
3-тәжірибе.
Екі колбаға 20 г-нан қара топырақ саламыз. Бір колбаға 50 мл I H КСl ерітіндісін құямыз. Екі колбаны да 3 минут шайқаймыз. Таза колбаға сүземіз. Филтратта Са++ катионы барлығын анықтаймыз. Ол үшін фильтратқа NH4 (C2 PO4 ) құямыз, егер Ca+ болса ақ тұнба немесе ерітіндінің лайлануы байқалады. Нәтижесін түсіндір.
Химиялық сіңіру– бұл топырақтың ерітінділері аниондары және катиондарымен жаңа нашар еритін қосындылар түзуі.
Топырақта көбінесе Н2РО4 тұздары Са (РО 4) 2 түрінде сіңіріледі.
Фосфор қышқылының топырақпен қатты сіңірудің жағымсыз жағы фосфаттар өсімдіктер үшін сіңірімсіз болып қалады. Бірақ топырақтан жуылудан сақталады.
4 тәжірибе.
Қағаз сүзгілі воронкаға ұсатылған І мм ситодан өткізілген қара топырақ саламыз топырақ арқылы еппен тамшылатып 0,05 Н концентрациялы (NH4 )C2 O3 өткіземіз.
Фильтратта және воронкаға құйылатын ерітіндіде CO3 анионын анықтау. Ол үшін 10% Ва Сl2 ерітіндісін құямыз.
Биологиялық сіңіру – топырақтың өн бойындағы микроорганизмдер тіршілік әрекетімен кейбір заттарды сіңіруге қабілетті.
Биологиялық сіңіру нәтижесінде топырақта қоректік элементтер жиналады.
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:
1. Топырақтың механикалық сіңіру қасиеті қандай жағдаймен анықталады ?
2. Топырақтың қатты фазасының өз беткейімен еріген заттарды, газдарды ұстап қалу қасиеті қалай аталады ?
3. Топырақта физика-химиялық сіңіру қалай жүреді ?
4. Топырақтағы химиялық сіңірудің жағымды жақтары қандай ?
5. Топырақтың өн бойындағы микроорганизмдердің тіршілік әрекетімен кейбір заттарды сіңіруге қабілеті қалай аталады ?
ТОПЫРАҚТЫҢ ҚАТТЫ ФАЗАСЫНЫҢ
ТЫҒЫЗДЫҒЫ МЕН КЕУЕКТІЛІГІН АНЫҚТАУ
Жұмыс мақсаты: Топырақтың қатты фазасының тығыздығы мен кеуектілігін анықтау әдістерін меңгеру.
Тапсырма:
1. Пикнометрлік әдісті қолданып, топырақ үлгісінде қатты фазасының тығыздығын анықтау.
2. Алынған топырақтың қатты фазасының көрсеткіштерін қолданып, топырақтың кеуектілігін есептеп шығару. Топырақ кеуектілігі (көлемдік масса) 1,05; 1,21; 1,32; 1,12; 1,45 г/см3 болғанда, үлгілердің кеуектілігіне қарай агрономиялық бағалау.
Қажетті құралдар мен материалдар: Топырақ үлгілері, 100 мл пикнометрлер, қайнатылған су, қара топырақ, 1мм елеуіш, таразылар, электроплитка.
Тапсырмаға түсініктеме.
Топырақтың қатты фазасының кеуектілігі деп, құрғақ күйіндегі қатынасын айтады. Бұл көрсеткіш топырақ құрамына енетін минералды және органикалық заттардың мөлшеріне байланысты.
Орта есеппен көпшілік топырақтарда қатты фазасының тығыздығы 2,5-2,65 г/см3 –ке тең және көрсетілген себептерге байланысты өзгереді. Топырақ құрамындағы қарашірік мөлшері көп болса, қатты фаза тығыздығы соғұрлым төмен. Мысалы, құрамындағы қарашірік мөлшері 10% қара топырақ қатты фазасының тығыздығы шамамен 2,4 г/см3, ал құрамында 2,5% қарашірік бар шымды күлгін топырақ қатты фазасының тығыздығы шамамен 2,6 г/см3.
Топырақ қатты фазасы тығыздығының көрсеткіші топырақтың кеуектілігін шығару үшін қажет. Топырақтың көлем бірлігіндегі түтікшелердің жиынтық көлемі топырақ кеуектілігі деп аталады.
Жалпы кеуектілік қылтүтікті кеуектілік және қылтүтікті емес кеуектілік (аэрация қуыстары) болып бөлінеді.
Қылтүтікті емес қуыстар негізінен топырақ ауасымен толтырылған. Оларда су гравитациялық күшпен ұсталынып тұрмайды. Қылтүтікті қуыстар суға толтырылған оларда су беттік керілу (минискілік) күштермен ұсталынып тұрады.
Жалпы кеуектілікті қатты фазаның тығыздығымен және топырақ тығыздығынан есептеп шығаруға болады.
РЖ – жалпы кеуектілік % көлемімен
d – қатты фазаның тығыздығы
ау – топырақ тығыздығы
Құмбалшықты және балшықты топырақтардың жалпы кеуектілігін бағалау үшін Н.А. Качинский, төмендегі шкаланы ұсынады.
70 – шамадан тыс кеуектілік
55-65- өте жақсы
50 – жарамсыз жырту қабаты үшін
40-25 – шамадан тыс төмен, тығызданған иллювиальді қабаттар үшін сипатты.
Қатты фазаның тығыздығын пикнометрлік әдіспен анықтайды. Есептеу үшін қатты фазаның көлемі мен массасын білу қажет. Пикнометрлік әдісте қатты фазаның көлемін алынған топырақ өлшемі мен суды ығыстыру арқылы анықтайды.
Анықтау жолы:
1. Колбаға 250 мл қайнатылған су құйып, одан еріген оттегіні шығару үшін жарты сағат қайнатамыз және үй температурасына дейін суытамыз.
2. 100 мл пикнометрге белгіге дейін қайнатылып суытылған су құйып температурасын өлшеп аналитикалық таразыларда салмағын анықтаймыз.
3. Миллиметрлік елеуіштен өткізілген құрғақ топырақтан аналитикалық таразы көмегімен әйнек ыдысқа 9-10г өлшеп саламыз. Бір уақытта гидроскопиялық ылғалдылығын өлшеу үшін үлгі аламыз.
4. Өлшенген пикнометрден жартысынан жоғары суды төгіп өлшенген топырақты саламыз. Ішінде топырақ болған ыдысты қайта өлшеп салынған ыдыспен бос ыдыстың арасындағы айырмашылық арқылы топырақ массасын шығарамыз.
5. Пикнометрдегі топырақ пен суды 30 минут қайнатамыз, құрамындағы ауаны шығару үшін үстінен дистилденген су құйып отырамыз. Қайнатқаннан кейін пикнометрді бөлме температурасына дейін суытамыз үстіне белгіге дейін қайнатып суытылған су құямыз, сыртын сүзгі қағазбен сүртеміз де аналитикалық таразыларда өлшейміз.
Қатты фазаның тығыздығын мына формуламен есептейміз:
Мұнда:
d – топырақтың қатты фазасының тығыздығы, г/см 3.
А – құрғақ топырақ өлшемі.
Мұнда: А – құрғақ топырақ өлшемі,г.
W – гидроскопиялық ылғалдылық,%
В – су толтырылған пикнометр салмағы.
С – су және топырақ салынған пикнометр салмағы, г.
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:
1. Топырақ құрамындағы қарашірік мөлшері топырақ тығыздығына қалай әсер етеді ?
2. Топырақтың көлем бірлігіндегі түтікшелердің жиынтық көлемі қалай аталады ?
3. Топырақтың жалпы кеуектілігі қандай жолмен анықталады ?
4. Топырақ қатты фазасының тығыздығы қандай жолмен анықталады ?
СУ ЕРІТІНДІСІН ТАЛДАУ
Жұмыс мақсаты: Топырақта еріген заттардың мөлшерін және сапалық құрамын анықтау
Тапсырма:
1. Топырақтың су ерітіндісі ұғымына түсінік беру.
2. Суда еритін минералды және органикалық заттардың жалпы мөлшерін анықтау.
3. Топырақта еріген тұздардың сапалық құрамын анықтау.
Қажетті құралдар мен материалдар: Топырақ үлгілері, 250мл колбалар, дистилденген су, қара топырақ, 1мм елеуіш, таразылар, электроплитка, реактивтер.
Тапсырмаға түсініктеме.
Су ерітіндісі органикалық, минералды заттардың суда еритін қарапайым тұздарының топырақтағы мөлшерінен түсінік береді.
Су ерітіндісін талдау – бұл топырақ ерітіндісін талдаудың бір жолы, себебі су ерітіндісі – бұл сумен араластырылған топырақ ерітіндісі.
Су ерітінділері нәтижесі топырақтағы суда еритін заттардың сандық құрамы туралы салыстырмалы дерек береді.
Су ерітіндісін топырақтағы өсімдіктерге зиянды тұздарды анықтау үшін, қоректік режимін анықтау үшін және басқа практикалық сұрақтарды шешу үшін қолданады.
Судың топыраққа әсері, топырақта барлық жеңіл еритін қосылыстардың еруінен тұрады.
Жеңіл еритін тұздар – хлоридтер: NaCI, Mn CI, Ca CI.
Сульфаттар: Na2 SO4 және Mn SO4 бикарбонаттар: NaНСO3. Са (НСО3) 2 және натрий карбонаты : Na2 СO3. нитраттар, нитриттер, аммоний тұздары, натрий гуматы және фульваты.
Суда еритін тұздар өсімдіктерге зиянды болуы мүмкін В.А. Ковда жеңіл еритін тұздардың зияндық дәрежесіне қарай мынадай қатар құрады:
Барлық тұздардың ішіндегі ең зияндысы сода Na2СO3 оның 0,005% мөлшері өсімдіктің өлуін тудырады.
Су ерітіндісін дайындау. Техникалық таразыларда алдын ала үгітілген және 1 мм торкөзді сито арқылы өткізілген 50 г құрғақ топырақ аламыз, өлшендіні 250 мл колбаға салып, 5-есе мөлшерде дистилденген су құямыз. Содан кейін топырақпен суды 3 минут бойы шайқап келесі колбаға қағаз сүзгі арқылы сүземіз. Ерітіндіні талдауды сүзгі арқылы барлық су өтіп болғасын ғана бастаймыз, себебі сүзіндінің бастапқы және соңғы мөлшерінде кейбір компоненттерде айырмашылық болуы мүмкін.
Талдауды жеңіл еритін тұздардың жалпы мөлшерін анықтаудан бастаймыз (құрғақ қалдық).
Ерітіндінің құрғақ қалдығын анықтау. Ерітіндінің құрғақ немесе тығыз қалдығы суда еритін органикалық және минералды қосылыстардың жалпы мөлшерін көрсетеді. Құрғақ қалдық топырақтың тұздану дәрежесін көрсетеді. Тұзданған қабаттар деп құрамындағы суда еритін тұздар мөлшері 0,3%-тен жоғары топырақтарды айтамыз. Топырақтардың тұздану дәрежесін құрамындағы тұздардың сапалық құрамына қарай айырады (19-кесте).
19-кесте - Тұздану дәрежесі және сапасы бойынша топырақтар классификациясы
Топырақтардың тұздауына қарай топтары | Топырақтардың тұздану типтері, құрғақ қалдық, % | ||
Хлоридті және сульфатты-хлоридті | Сульфатты және хлоридті-сульфатты | Содалы және аралас | |
Тұзданбаған | 0,2 | 0,3 | 0,1 |
Сәл тұзданған | 0,2-0,3 | 0,3-0,6 | 0,1-0,3 |
Орташа тұзданған | 0,3-0,5 | 0,6-1,0 | 0,3-0,5 |
Тұздануы жоғары | 0,5-1,0 | 1,0-2,0 | 0,5-0,7 |
Сорлар | 1,0 | 2,0 | 0,7 |
Құрғақ қалдықты анықтау үшін 50 мл су ертіндісін алып, алдын ала құрғатылған және өлшенілген аллюминий бюкске құямыз. Егер 50 мл бюкске симайтын болса, құрғатуды бөлшектеп жүргіземіз: алдымен 25мл құйып құрғап болған соң сол бюкске қалған 25 мл кұямыз, колбадан су ерітіндісін сыйымдылығы 25 мл өлшеуіш пипеткалармен аламыз.
Су ерітіндісі бар бюксті жабық спиральды электроплиткада құрғағанша қайнатамыз, қайнату кезінде ерітіндінің қатты қайнап шашырамауын қадағалайды.
Қайнату аяқталған соң бюксті құрғату шкафында 1050 температурада 3 сағат бойы құрғатады. Сонан соң эксикатарда суытады және өлшейді. Дәптерге жазуды мына тәртіппен жүргізеді:
форма -1
кескін | Топырақ үлгісі тереңд-гі, см | Топырақ өлшемі | Ерітінді нің жалпы көлемі | Бос бюкс салма-ғы | Құрғақ қалдық-ты бюкс салмағы | Құрғақ қалдық | Кептіруден кейінгі бюкс салмағы |
Топырақтағы құрғақ қалдық мөлшерін %-пен формула бойынша есептейді: Х=a*10
Мұнда Х= құрғақ қалдық, %
а = құрғақ қалдық салмағы, г
10-50 мл ерітіндіні 10 г топыраққа аудару коэффициенті.
Су ерітіндісін сапалық талдау. Су ерітіндісін сапалық талдау топырақтағы тұздардың сапалық құрамын анықтау үшін жүргізіледі.
Су ерітіндісінде негізінен хлорид , сульфат және карбонаттар болғандықтан, ең бірінші аниондарды сонан соң кейбір катиондарды анықтайды.
СО23 анионын анықтау. Еритін карбонаттар топырақта негізінен Na НСO3 (сода) түрінде болады. Na2СO3 болуы топырақта сілтілік реакция тудырады. Сондықтан СO3 ионын анықтауды фенолфталеин көмегімен жүргізеді: сілтілік реакцияда ол қызғылт реакция береді. Су ерітіндісіндегі СО23 барын анықтау үшін пробиркаға аз ғана су ерітіндісін құйып 2 тамшы фенолфталеин қосамыз. Егер ерітінді қызғылт түске боялса топырақта СО23 анионы болғаны. Егер ерітінді түссіз қалпында қалса, онда топырақта СО23 анионы жоқ.
СI анионын анықтау. СI анионын анықтау үшін таза пробиркаға су ерітіндісін құйып 2-3 тамшы азот қышқылын қосамыз, сонан соң бірнеше тамшы азотқышқыл күміс қосамыз. Егер топырақта хлоридтер болса, мысалы натрий хлориді онда реакция мына теңдеумен жүреді:
NaCI + AдNO3 HNO Ag CI + Na NO3
Хлорлы күміс ақ іркіт тәрізді тұнбаға түседі.
SО23 анионын анықтау. Таза пробиркаға су ерітіндісін құйып 2 тамшы 10% HCI ерітіндісімен қышқылдандырамыз, сонан кейін 2-3 тамшы 5% ВаCI2 ерітіндісін қосамыз, реакция мына теңдеуме н жүреді:
CaSO4 +BaCI HCI BaSO4 + CaCI2
Күкірт қышқыл барийдің ақ тұнбасы түзіледі.
Қышқылдандыру барийдің карбонаттарын бұзу үшін жүргізіледі, барий СО23 және НСО3 аниондарымен де қиын еритін тұздар түзеді, бірақ тек сілтілік және бейтарап ортада. Қышқыл ортада бұл тұздар еріп кетеді.
Са2+ катионын анықтау. Аниондардан басқа су ерітіндісінде Са, Mg, Na және тағы басқа катиондар болады.
Су ерітіндісіндегі Са2+ катиондарын анықтау үшін, су ерітіндісі бар пробиркаға 1-2 тамшы 10% сірке қышқылын және 2-3 тамшы 4% (NH4)2 C2 O4 құйып араластырамыз. Реакция тендеуі:
СаSO4 + (NH4)2C2O4 | CH34COOH | СаC2O4 + (NH4 )2SO4 |
Кальций оксалатының ұсақ кристалды ақ тұнбасы түзіледі.
Mg2+ катионын анықтау. Су ерітіндісіндегі магний катионын анықтау үшін бірнеше тамшы NH4OH (аммиак иісі білінгенше) және 2-3 тамшы NH4Cl ерітіндісінен фосфорқышқыл магний аммонидің ақ кристалды тұнбасын түзеді.
Mg СО3 + Na2PO4 + NH4Cl + NH4OH ─ Mg H4PO4 + Mg СО3+Na2HPO4+ NaCl+NaOH
Тұзданған топырақтарда көбінесе Na+ катионы мөлшері көп, Na мөлшерін жиі аниондар және катиондар жиынтығы арасындағы айырмашылықпен анықтайды немесе жалынды фотометрде натрий ионы газ жандырғыны жалыны сары түске бояйды. Су ерітіндісіндегі натрийді сапалық анықтауды да жалын түсінің өзгеруі бойынша анықтауға болады. Топырақтың тұздану типін топырақтағы әртүрлі катиондар мен аниондар мөлшеріне қарай арнаулы кестелермен анықтайды.
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:
1. Топырақ ерітіндісінің құрғақ қалдығы мөлшерін білу арқылы топырақтың қандай көрсеткішін анықтаймыз ?
2. Топырақ ерітіндісінің сапалық құрамы қандай жолмен анықталады ?
3. Топырақ ерітіндісі құрамындағы СО23, СI, SО23,, Са2+, Mg2+ аниондары қандай реакциялар көмегімен анықталады ?
ТОПЫРАҚТЫҢ СУ ӨТКІЗГІШ ЖӘНЕ
СУ КӨТЕРГІШ ҚАСИЕТТЕРІ
Жұмыс мақсаты: Топырақтың су өткізгіштік және су көтергіш қасиеттерінің механикалық құрамнан, топырақ түзуші жыныстардың құралуынан, қарашірік мөлшерінен, сіңірілген негіздер құрамынан қалай байланыстылығын талқылау.
Тапсырма:
1. Топырақтың су өткізгіштік және су көтергіш қасиеттері ұғымына түсінік беру.
2. Бірінші тәжірибені жүргізу арқылы топырақтар мен жыныстардың су өткізгіштік көрсеткіштерін анықтау.
3. Екінші тәжірибені жүргізу арқылы топырақтар мен жыныстардың су көтергіш көрсеткіштерін анықтау.
Қажетті құралдар мен материалдар: Топырақ үлгілері, түтіктер, штативтер, Петри шашкалары, стакандар, өлшегіш цилиндрлер, құмбалшық, құрылымы бұзылған (үгітілген) қара топырақ, құрылымы бұзылған кебір топырақ.
Тапсырмаға түсініктеме.
Топырақтың негізгі су қасиеттері: су ұстау қасиеті, су өткізгіш қасиеті, су көтергіш қасиеті.
Су ұстау қасиеті сорбциялық және капиллярлық күштер әсерімен қалыптасады. Әртүрлі күштермен топырақта ұсталынып тұратын ылғалдың ең жоғары мөлшері ылғал сиымдылық деп аталынады. Топырақтың бу тәрізді ылғалды сіңіруі гигроскопиялық деп аталынады. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 100%-ке жақындағанда топырақ максималды гигроскопиялыққа дейін қанығады.
Адсорбциялық күштермен ұсталынатын тығыз байланысқан ылғалдың ең жоғары мөлшері максималды адсорбциялық ылғал сиымдылық деп аталады. Сорбциялық немесе молекулярлық тартылу күштерімен ұсталынып тұратын бос байланысқан ылғалдың ең жоғары мөлшері максималды молекулярлық ылғал сиымдылықты сипаттайды. Топырақтың барлық түтіктері суға толғандағы ылғалдың ең жоғары мөлшері толық ылғал сиымдылық деп аталады. Көлдете суарудан кейін гравитациялық ылғал ағып жер асты суларының тірек әсері болмаған жағдайда топырақта қалатын ылғал мөлшері ең аз немесе қаныққан-далалық ылғал сиымдылық деп аталады. Капиллярлардағы толған ылғалдылық үзіктерге бөлінуіне сәйкес ылғалдылық капиллярлардың үзілу ылғалдылығы деп аталынады. Жер асты суларының үстіндегі капиллярлық тірек ылғалының ең жоғары мөлшері капиллярлық ылғал сиымдылық деп аталынады.
Су өткізгіштік – топырақтың суды сіңіру және өткізу қасиеті. Топырақтың сумен толық қаныққандағы судың ауырлық күшімен төмен қарай жылжуы фильтрация деп аталады. Су өткізгіштік уақыт бірлігінде топырақ беткейін аудан бірлігінен өтетін су көлемімен түтіктердің жалпы ауданына, мөлшеріне тәуелді. Сондықтан жеңіл механикалық топырақтарда су өткізгіштік жоғары.
Н.А.Качинский су өткізгіштігіне қарай топырақ градациясын ұсынған. Егер топырақ 100С температурада 5 см ағыста бір сағатта 1000 мм-ден жоғары су өткізсе, су ұстауы жоқ болып саналады. 1000-нан 500мм-ге дейін шектен тыс жоғары, 500-ден 100мм-ге дейін ең жақсы, 70-30 қанағаттанарлық, 30мм-ден төмен қанағаттанымсыз.
Суды жоғары көтергіштік қасиеті – топырақтың капиллярлар арқылы жоғарыға су өткізгіштігі жатады. Ол топырақ құрылымына, механикалық құрамына, органикалық зат мөлшеріне байланысты. Суды ең жақсы көтеретін топырақтарға құрамында ірі шаң бөлшектері көп құмбалшықты топырақтар жатады. Капиллярлармен су көтеру арқылы топырақ құрғақшылық жерлерде өсімдіктерді сумен қамтамасыз етіп отырады.
І тәжірибе. Су өткізгіштік
Түбі сүзгімен қапталған ішіне аздап құм салынған бес әйнек түтікшеге қалыңдығы 8 см етіп келесі жыныстарды салу қажет: біріншісіне – құм, екіншісіне – құмбалшық, үшіншісіне – құрылымды құмбалшықты қара топырақ, төртіншісіне – үгітілген құмбалшықты қара топырақ, бесіншісіне – үгітілген құмбалшықты қара топырақ.
Түтікшелерді толтырғанда топырақтармен жыныстар біркелкі таралу үшін айналдырып аздап соққылап отыру қажет. Барлық түтікшелерге 1 см. қалындықта құм себіңдер. Бес колбаға 100мл су құйыңдар. 1-ші және 3-ші түтікшелер арқылы 100 мл су өткізіңдер (түтікшелерді стакан үстінде ұстап тұрыңдар). Сүзіндінің басталу және аяқталу уақытын белгілеңдер.
Былай жазыңдар: 100 мл су құм арқылы ... минута сүзілді, құрылымды қара топырақ арқылы ... минута сүзілді.
Сонан кейін қалған үш түтікшеге су құйыңдар (құм үстіндегі су бағаны 2 см). 20 минут бойы әрбір 2 минут сайын ылғалдану тереңдігін белгілеп отырыңдар. Алынған көрсеткіштерді 20-шы кестеге толтырыңыздар.
20- кесте – Жыныстар мен топырақтардың су өткізгіштігі
Топырақ және жыныс | Су өткізгіштік, см |
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |
Құмбалшық | |
Үгітілген құмбалшықты қара топырақ | |
Үгітілген құмбалшықты кебір топырақ |
2- тәжірибе. Топырақтың суды жоғары көтеру қасиеті
Бес әйнек түтікшелерге қалыңдығын 10 см етіп келесі топырақ түрлерін салыңдар: біріншісіне – құм, екіншісіне – үгітілген құмбалшықты қара топырақ, үшіншісіне – үгітілген құмбалшықты кебір топырақ, төртіншісіне – құрылымды құмбалшықты қара топырақ, бесіншісіне – 6 см қалыңдықта құмбалшық, 1см құм, 1 см құмбалшық, 1см құм, 1 см құмбалшық.
Түтікшелер Петри чашкаларында тұру қажет. Барлық чашкаларға бір мезгілде су құйыңыздар. Судың кетуіне қарай толтырып отырыңыздар. Судың көтерілу жылдамдығын әрбір 2-минут сайын 20 минут бойы қадағалаңыздар. Алынған көрсеткіштерді 21- кестеге толтырыңыздар.
21- кесте – Топырақтардың су көтергіш қасиеті
Топырақ және жыныс | Су өткізгіштік, см |
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |
Құмбалшық | |
Үгітілген құмбалшықты қара топырақ | |
Үгітілген құмбалшықты кебір топырақ | |
Құрылымды құмбалшықты қара топырақ | |
6 см қалыңдықта құмбалшық, 1см құм, 1 см құмбалшық, 1см құм, 1 см құмбалшық |
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:
1. Каналдардағы су шығынын қалай азайтуға болады?
2. Қайталап сорлануды тоқтату үшін жер асты суларының көтерілу биіктігін қалай азайтуға болады?
3. Су өткізгіштік құрылымға қалай бағынышты?
4. Су өткізгіштік механикалық құрамға қалай бағынышты?
5. Су өткізгіштік сіңірілген катиондар құрамына қалай бағынышты?
6. Судын көтерілу жылдамдығы механикалық құрамға қалай бағынышты?
7. Топырақ құрылымы судың көтерілуіне қалай әсер етеді?
8. Сіңірілген Са2+ және М2+ судың көтерілуіне қалай әсер етеді?
9. Ылғалданған топырақтарда жырту қабатына судың көтерілуін қалай тоқтауға болады?
V ТАРАУ. ТОПЫРАҚ ТҮЗІЛУДІҢ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ФАКТОРЛАРЫ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ АЙМАҚТЫЛЫҚҚА ӘСЕРІ
Топырақ генезисі (пайда болу және дамуы) топырақтанудың жеке бөлімі ретінде топырақ түзілу факторлары, топырақ түзілу процесстерінің механизмдерін топырақ кескіні қалыптасуын анықтайтын энергия мен масса алмасуды, олардың қасиеттері мен құнарлығын, топырақтың генетикалық қасиеттерін зерттейді.
Топырақ классификациясы деп топырақтарды басты қасиеттері, пайда болуы мен құнарлық ерекшеліктеріне қарай топтауды атайды.
В.В.Докучаев, Н.М.Сибирцев топырақты қоршаған ортамен тығыз қарым-қатынаста дамитын ерекше табиғи органо-минералды дене деп танитын көзқарасты бекітті. Олар топырақтың генетикалық типтері туралы ілімді қалыптастырды.
Топырақтың географиялық таралу заңдылықтары жер беткейінде табиғи жағдайлардың әртүрлі орналасуымен анықталады. Осы таным топырақ географиясының келесі басты бөлімдерінің дамуында жатыр: ендік аймақтылық, бойлық аймақтылық, топырақтық климаттық фациялар мен провинциялар, топырақ жабынының құрылымы мен әртүрлілігі.
Топырақтар аймақтылығы туралы ілім В.В. Докучаевтың топырақ түзілу табиғи тарихи концепциясының соңғы бөлімі. В.В. Докучаев алғашқы рет орыс жазықтығында топырақтардың орналасуындағы аймақтылықты зерттеуі солтүстіктен оңтүстікке жылжығанда топырақ түрлері біртіндеп өзгеріп отырады. Тундра топырақтары, күлгін, орман сұр, қара топырақтар, қара-қоңыр топырақтар, қоңыр топырақтар, шөлейт топырақтары.
В.В. Докучаевтың топырақтардың орналасуындағы жалпы принципі кең мағыналы болып терең бекіді, бірақ ендік аймақтылықта біраз өзгерістер де енгізілді.
Қазіргі кезде құрылық топырақтарын климаттық термиялық ерекшеліктеріне қарай топырақтық климаттық белдеулерге бөледі (полярлық, бореальды, суббореальды, субтропиктік, тропиктік). Топырақтық климаттық белдеулерді атмосферлік ылғалдану режимі өсімдіктер типіне қарай топырақтық-биоклиматтық облыстарға бөледі. Мынандай областарды айырады: ылғалды орманды, тайгалы немесе тундралы өсімдік жабынды; аралық далалық, ксерофитті орманды және саваналы өсімдік жабынды, құрғақ шөлейт және шөл өсімдік жабынды.
Топырақтық-биоклиматтық облыстар тұрақты болғанымен бірнеше топырақ типінен құралады, сондықтан оларда 2-3 топырақ зонасын айырады.
Топырақ зонасы бір немесе екі топырақ типі ішінде орналасқан интрозональды топырақтардан тұрады. Топырақ зонасын топырақ тип тармақтарының зона аймақтарына бөледі.
Топырақ фациясы - температуралық режиміне мерзімдік ылғалдануына қарай зона бөлшегі.
Топырақ провинциясы – белгілердің айқын білінуіне қарай топырақ фациясы бөлігі. Топырақ провинциясы округтерге, округ аудандарға бөлінеді.
В.В. Докучаевтың Кавказда жүргізілген зерттеулері нәтижесінде тауларда топырақтардың бойлық аймақтылық ілімі құрылды. Бойлық аймақтылық құрылымы келесі факторлармен анықталады: таулы мекеннің ендік топырақ зонасында орналасу орны, тау биіктігі, ауа массасының басты қозғалысына қарай таулы мекеннің орналасуы, температуралық инверсиялардың болуы, яғни жыл мерзіміне қарай суық ауаның тау беткейімен жылжуы.
ТОПЫРАҚ КЛАССИФИКАЦИЯСЫ ПРИНЦИПТЕРІ
ТАКСОНОМИКАЛЫҚ БІРЛІКТЕР
Жұмыс мақсаты:Топырақ классификациясы принциптері және таксономикалық бірліктерімен танысу.
Тапсырма:
1. Негізгі таксономикалық бірліктерді оқу.
2. Қазақстан топырақтары классификациясымен танысу.
Тапсырмаға түсініктеме.
Табиғатта топырақтар әр алуан болып келеді. Топырақтарды зерттеу және тиімді пайдалану оларды нақты анықтағанда ғана мүмкін яғни классификация.
Топырақ классификациясы деп топырақтарды олардың басты қасиеттеріне, шығу және құнарлық ерекшеліктеріне қарай топтарға біріктіруді атайды.
Қазіргі классификацияны құрғанда мына негізгі принциптерге сүйенеді:
1. Топырақ классификациясы мыналарға сүйенуге тиісті: негізгі қасиеттерге және топырақ режимдеріне және міндетті түрде оларды кұрушы процесстерді ескеру, яғни кең ауқымда мағынада генетикалық болуға тиісті экологиялық, морфологиялық және эволюциалық қарастарды біріктіруге тиісті.
2. Классификация таксономикалық бірліктердін қатаң ғылыми жүйесіне негізделе кұрылуға тиісті.
3. Классификацияда шаруашылық әрекетінен пайда болған топырақтың белгілерімен қасиеттерін ескеру қажет.
4. Классификация топырақтың өндірістік ерекшеліктерін ашып көрсетіп оларды ауыл шаруашығында орман шаруашылыгында тиімді пайдалануға жол ашуы керек.
5. Қазіргі классификация топырақ кескінінің морфологиялық және микроморфологиялық кұрылымын, топырақтың құрамы мен қасиеттерін, басты топырақ түзу процесстерін, және экологиялық жадайларын толық ескеру қажет. Органикалык заттардың сапалық құрамы, заттардың биологиялық айналым ерекшеліктер де ескеріледі.
6.Бұлар топырақтың негізгі генетикалық ерекшеліктері терең түсініп, құнарлылығын бағалау агрономиялық сипаттама беруге мүмкіншілік туғызады
Таксономиялық бірліктердің қазіргі жүйесі 1958 жылы мекеме аралық номенкалатура, топырақ жүйесі және классификациясы жөніндегі ғылыми академия комиссиясымен бекітілді.
Қазіргі топырақ классификациясының ерекше таксономикалық бірлігі болып генетикалық топырақ типі табылады.
Әрбір топырақ типі біртекті биологиялық, климаттық және гидрологиялық жағдайларда дамып негізгі топырақ түзілу процесінің айқын байқалуымен сипатталады.
Топырақ типіне тән белгілер:
1. Органикалық заттардың топыраққа ену және олардың өзгеру бұзылу процесстерінің біртектілігі.
2. Минералдық массаның ыдырау процесінің біртекті комплекс және минералдық органо-минералдық жаңа жарандылардың, заттардың миграциясымен аккумуляциясының бір типтік сипаты.
3.Топырақ кескінінің біртекті құрылымы.
4. Топырақтың кұнарлық деңгейін ұстап тұру және көтеруге бағытталған шаралардың біртектілігі.
Топырақ типінен төмен мынадай таксономикалақ бірліктер бөлінеді: типше, тег, түр, түрше, разряд.
ТИП |
|
ТИПШЕ |
|
ТЕГ |
|
ТҮР |
|
ТҮРШЕ |
Типше тип ішіндегі бірлік. Негізгі топырақ түзілу процесін анықтайтьн белгінің байқалуындағы сапалық өзгеріске байланысты топырақ тобы және типтер арасындағы аралық саты болып табылады.
Тег типше ішінде бөлінеді, олардың сапалық, генетикалық ерекшеліктері жергілікті жағдайлармен анықталады: топырақ түзуші жыныстар құрамы, жер асты сулары химиялық құрамы.
Түр туыстық ішінде бөлінетін бірлік топырақ түзілу процестерінің даму дәрежесімен ерекшеленеді ( тұздану дәрежесі, карашірік мөлшері, қарашірікті қабаттың қалыңдығы).
Түрше жоғарғы топырақ қабаттарының және топырақ түзуші жыныстардың механикалық құрамымен анықталады.
Разряд топырақ түзуші жыныстардың генетикалық қасиеттерімен анықталады.
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:
1. Қазіргі кезеңдегі топырақ классификациясы қандай принциптерге сүйене құрылған?
2. Қандай таксономикалық бірлік топырақ классификациясының негізгі, ерекше бірлігі болып саналады?
3. Топырақ тегі, түрі, түршесі, разряды қандай көрсеткіштермен анықталады?
ТАЙГАЛЫ ОРМАН АЙМАҒЫ ТОПЫРАҚТАРЫ
Аймақтың топырақ жабыны негізінен күлгіндену, шымдану және батпақтану процестерінің әсерінен қалыптасады. Шығыс Сибирде топырақтар түзілуінде тоңдану процестерінің үлкен ықпалы бар. Игерілген топырақтарда ауылшаруашылығында қолдану тәсілдерінің әсерінен қалыптасқан өзгерістер байқалады.
Аймақтың барлық топырақтарын мынадай негізгі типтерге біріктіруге болады: күлгін, шымды-карбонатты, шымды-глейлі, шымды-күлгінді, батпақтық, батпақты-күлгінді және тоңды-тайгалы топырақтар тобы.
КҮЛГІН ТОПЫРАҚТАР
Сабақтың мақсаты: Күлгін топырақтар классификациясымен, морфологиялық, белгілерімен, қасиеттерімен танысу.
Тапсырма:
1. Монолиттер мен жәшіктегі үлгілерді пайдаланып күлгін топырақтардың морфологиялық белгілерін қарастыру дәптерге осы топырақ бейнесін түсіру.
2. Күлгін топырақтар классификациясымен танысу.
3. Күлгін топырақтардың таралу шекарасын, түзілу жағдайларын қарастыру.
Тапсырмаға түсініктеме.
Күлгін топырақтар қылқан жапырақты және жалпақ жапырақты-қылқанды мүкті, бұталы-мүкті немесе әбден солған ағаш қалдықтары астында қалыптасқан. Жер шарының солтүстік жартысында кең таралған, тайгалы ормандар астында түзілген.
Тың топырақтарға генетикалық қабаттардың мынадай қатары тән: А0-А0А1–А1А2–А2–А2В–В1–В2–ВС–С; игерілген топырақтарда –Аж–А2– А2В– В1–В2–ВС–С.
Аймақтық топырақ түзілу жағдайларына байланысты күлгін топырақтар күлгін және глейлі күлгін болып бөлінеді.
Күлгін топырақтардың беткейінде қалыңдығы 3-6 см А0 қабаты болады. Оның астында нашар дамыған қарашірікті-элювиальды қабат А0А1 орналасады. Төменде ағарған, ашық-сұр немесе жалын түсті А2 күлгінденген (элювиальды) қабат орналасады. Бұл қабат тақталанған-жапырақты құрылымды немесе құрылымсыз болуымен сипатталады. Темірмаргенецті түзілістер, кейде таттанған дақтар, ал глейлі күлгін топырақтарда –глейленген ақтаңдақ дақтар кездеседі. Бұлар төмен орналасқан қабатқа тілшелер түрінде еніп, ауыспалы А2В қабатын түзеді.
Ауыспалы қабаттан кейін қоңыр, сары-қоңыр немесе қызыл-қоңыр түсті, жиі тығыздалған иллювиальды (В) қабат орналасады. Құмбалшықты және балшықты механикалық құрамда өткір қырлы жаңғақты-призмалы құрылымды бөлшектер анық байқалады, олардың қырларында жылтырлық, жұғын, күлгіндену іздері байқалады. Осы белгілердің байқалуына қарай В1, В2 және ВС қабатшаларына бөлінуі мүмкін. Біртіндеп С аналық жынысқа өтеді.
Жылы фация күлгін топырақтары қабаттарға анық бөлінуімен және кескіннің жоғарғы бөлігінде қышқыл реакциялы (рНКСІ 2,9-3,5) болуымен сипатталады.
Суық фация күлгін топырақтары сәл күлгінденген, бүкіл кескін бойында күшті қышқылды және қышқылды реакциялы (рНКСІ 3-3,8) болуымен сипатталады. Баяу еріп жылынады, топырақ кескінінен төмен көпжылдық тоңдану кездеседі. Батыс Сибир, Краснояр өлкесі, Иркутск облыстарында таралған.
Ұзақ мерзімді қататын фациядағы күлгін топырақтар қалыңдығы 50-100 см, күшті қышқыл реакциялы (рНКСІ <4). Төселуші жыныстарда тоңдану жыл бойы немесе вегетациялық кезеңнің басым бөлігінде байқалады. Байкал көлі мен Охот теңізінің жағалауында кездеседі.
Глейлі күлгін топырақтар күлгін топырақтардың белгілерін сақтайды, сонымен қатар анық байқалатын глейлену және 10-15 см-ге дейін торфты төсеніштің болуымен сипатталады. Олардың топырақ кескіні мынадай: А0–А2g– А2Вg–В–ВС.
Глейлі күлгін топырақтар күлгіндену дәрежесіне қарай бөлінуімен қатар, глейлену дәрежесіне қарай да бөлінеді.
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:
1. Күлгіндену процесі күлгін топырақтар кескінінің қалыптасуы туралы қазіргі көзқарастар?
2. Күлгін топырақтардың құрылысы, қасиеттері, классификациясы?
3. Климаттық жағдайлар, жер бедері, аналық жыныстар мен ағаштардың күлгіндену процесіне әсері?
ШЫМДЫ ТОПЫРАҚТАР
Сабақтың мақсаты: Шымды топырақтар классификациясымен, морфологиялық белгілерімен, қасиеттерімен танысу.
Тапсырма:
1. Монолиттер мен жәшіктегі үлгілерді пайдаланып шымды топырақтардың морфологиялық белгілерін қарастыру дәптерге осы топырақ бейнесін түсіру.
2. Шымды топырақтар классификациясымен танысу.
3. Шымды топырақтардың таралу шекарасын, түзілу жағдайларын қарастыру.
Тапсырмаға түсініктеме.
Шымды топырақтар шалғынды өсімдіктер жиынтығы, шөптесін немесе мүкті-шөптесін өсімдікті ормандар астында карбонатты жыныстарда, кальций мен магнийдің силикатты формаларына бай жыныстарда, темірге бай бұзылу өнімдерінде немесе кермек жер асты суларымен ылғалдану жоғары болған жағдайларда түзіледі. Оларда қарашірікті қабат жақсы жетілген, гумус мөлшері жоғары, кесекті –дәнді құрылымды, орта реакциясы сәл қышқылды немесе бейтарапқа жуық, сіңіру сиымдылығы мен негіздермен қанығу дәрежесі жоғары. Түзілу процесі ерекшеліктеріне қарай шымды топырақтар бірнеше топтарға бөлінеді: шымды-карбонатты; шымды литогенді; шымды-глейлі.
Шымды-карбонатты топырақтардың кескіні мынадай қабаттардан құралған: А0–А1– А1В (А1А2)– В–Ск(Дк).
Тың топырақтарда шым немесе төсеніш қабаты А0 болады, оның астында сұр немесе күңгірт-сұр түсті кесекті-дәнді құрылымды қарашірікті А1 қабаты орналасады. Ол аз қарашіріктенген ауыспалы қабат А1В немесе А қабаты күлгінденгенде А1А2 қабатына ауысады. Қарашірікті қабаттың (А1+ А1В) астында ауыспалы қабат В орналасады, біртіндеп аналық жынысқа Ск немесе төселуші жынысқа Дк ауысады. Мынадай типшелерге бөлінеді: шымды-карбонатты типті, шымды-карбонатты сілтісізденген, шымды-карбонатты күлгінденген.
Шымды-карбонатты типті топырақтар әкті жыныстардың аз қалыңдықты эллювиінде қалыптасады. Кескін қалыңдығы 30-50 см. 10% НСІ-дан қайнауы беткейінде немесе А1 қабатында байқалады.
Шымды-карбонатты сілтісізденген топырақтар элювий-делювийлі карбонатты жыныстардың қалың қабатында қалыптасады, кескін қалыңдығы 60-100 см. 10% НСІ-дан қарашірікті қабаттан төмен қайнайды.
Шымды-карбонатты күлгінденген топырақтарда күлгіндену белгілері В қабатында болады.
Шымды (шірінділі) литогенді топырақтардың кескіні мынадай қабаттардан құралған: А0–А1– А1В – В–С (Д). Мынадай типшелерге бөлінеді: шымды қаныққан, шымды қышқыл, шымды күлгінденген.
Шымды-глейлі топырақтар шымды топырақтардың белгілерін сақтайды және анық байқалған глейлену мен шымтезекті төсеніш, шірінділі қабаттың болуымен сипатталады. Кескін құрылымы: А0–А1(А1g)– В g–С (С g). Мынадай типшелерге бөлінеді: шымды-беткейлі-глейлі, шірінділі беткейлі-глейлі, шымды-грунтты-глейлі, шірінділі грунтты-глейлі.
Шымды топырақтардың түрлерге бөлінуі қарашірік мөлшері бойынша: шірінділі– 12%-тен жоғары, орташа қарашірікті– 5-12%, аз қарашірікті– 3-5% және қарашірікті қабат қалыңдығы бойынша: аз қалыңдықты – 15 см-ден жұқа және орташа қалыңдықты – 15 см-ден қалың.
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:
1. Шымдану процесі шымды топырақтар кескінінің қалыптасуы туралы қазіргі көзқарастар?
2. Күлгін топырақтардың құрылысы, қасиеттері, классификациясы?
3. Су режимі, аналық жыныстар мен өсімдіктер жабынының шымдану процесіне әсері?
ШЫМДЫ-КҮЛГІН ТОПЫРАҚТАР
Сабақтың мақсаты: Шымды-күлгін топырақтар классификациясымен, морфологиялық, белгілерімен, қасиеттерімен танысу.
Тапсырма:
1. Монолиттер мен жәшіктегі үлгілерді пайдаланып шымды-күлгін топырақтардың морфологиялық белгілерін қарастыру дәптерге осы топырақ бейнесін түсіру.
2. Шымды-күлгін топырақтар классификациясымен танысу.
3. Шымды-күлгін топырақтардың таралу шекарасын, түзілу жағдайларын қарастыру.
Тапсырмаға түсініктеме.
Шымды-күлгін топырақтар оңтүстік тайга аймақшасында шөптесін немесе мүкті-шөптесін өсімдікті ормандар астында қалыптасқан. Бұл топырақтардың қасиеттері мен белгілері күлгіндену және шымдану процестерінің әсері нәтижесінде қалыптасқан. Шымды-күлгін топырақтардың беткі қабаты қалыңдығы 3-5 см шым (А g) немесе төсеніш (А 0). Төменде 5 см-ден қалың қарашірікті-элювиальды (шымды), ашық-сұр немесе күңгірт сұр түсті, кесек құрылымды А1 қабаты орналасады. Оның астында элювиальды күлгін (А2) қабат орналасады, одан кейін алмасу (А2В) және біртіндеп аналық жынысқа ауысатын иллювиальды (В) қабат орналасады.
Генетикалық қабаттардың белгілері күлгінді топырақтардағыдай. Екі типшеге бөлінеді: шымды-күлгінді және шымды-жалынды-күлгінді.
Шымды-жалынды-күлгінді топырақтардың сипатты морфологиялық ерекшелігі күлгінді қабатының жалын түсті болуы.
Шымды-күлгінді топырақ типшелерінде күлгінді топырақтардағыдай топырақ тегтері кездеседі, айырмашылығы шымды-күлгінді топырақтарда екінші қарашірік қабатты топырақ тегі қосылады. Бұл топырақ тегіне А1 қабатымен салыстырғанда күңгірт түсті екінші қарашірікті қабаттың Аh болуы және В қабатындағы жоғары ылғалдылық тән.