Тақырып Топырақтың органикалық бөлігі

Мақ саты: топырақ тың органикалық бө лігінің пайда болуы, кө здері, оның қ ұ рамы мен қ асиеттері, ә ртү рлі топырақ тарда гумустың пайда болуы, гумустың топырақ ты тү зілу жә не оның топырақ тың қ ұ нарлылығ ындағ ы рө лін оқ ып білу.

Дә ріс сұ рақ тары:

1 Топырақ тың органикалық бө лігінің кө здері

2 Органикалық қ алдық тардың топырақ та ө згеру процестері

3 Гумустың қ ұ рамы

4 Топырақ тың гумустық жай-кү йінің кө рсеткіштері

5 Гумустың топырақ тү зілу, топырақ қ ұ нарлығ ы жә не ө сімдіктердің қ оректенуіндегі рө лі

1 Топырақ тың органикалық бө лігін ү ш қ ұ рауыштар (компонент) қ ұ райды: тірі организмдер (ө сімдіктер, жануарлар микроорганизмдері), органикалық қ алдық тар жә не олардың ыдырау ө німдері, сонымен қ атар топырақ тү зілу кезінде пайда болғ ан ерекше зат - гумус.

Гумустың кө зі болып жоғ ары сатыдағ ы ө сімдіктермен топырақ ты мекендейтін микроорганизмдер мен жануарлардың органикалық қ алдық тары саналады.

Шө пті ө сімдіктер астында гумустың негізгі кө зі тамырлар, ал ормандағ ы топырақ тарда тө сеніш саналады, оның мө лшері аймақ қ а, қ ұ рамына, жасына жә не екпелердің жиілігіне, сонымен қ атар ө сімдік мен мү ктер жамылғ ысының дамуына байланысты болады. Ағ ашты ө сімдіктердің тамырлары кө п жылдық тар, олардың гумус тү зілуіндегі рө лі шамалы.

Жасыл ө сімдіктер биомасса қ алдық тарының шамамен 1/3 бө лігін микроорганизмдердің органикалық қ алдық тары қ ұ райды. Топырақ фаунасының органикалық қ алдық тары ө те аз мө лшерде жиналады - 100-200 кг/га қ ұ рғ ақ зат.

Соынмен, гумусты қ ұ райтын бірінші немесе бастауыш жә не негізгі кө зі болып жасыл ө сімдіктердің жердегі тү сулер (опад) мен тамырлар тү ріндегі қ алдық тары саналады.

Ө сімдіктер қ алдық тарының химиялық қ ұ рамы ә ртү рлі болады, негізгі бө лігін (75-90%) су қ ұ райды. Қ ұ рғ ақ затқ а кө мірсулар, белоктар, лигнин, липидтер, балауыздар (воски), шайырлар (смолы), илік (дубильные) жә не басқ а да заттар кіреді. Органикалық қ алдық тардағ ы заттар топтарының ара қ атынасы ә ртү рлі болады. Мысалы, бактериялардың негізгі массасы белоктар, сү ректе (древесина) жә не қ ылқ анжапырақ та лигнин, шайырлар, жә не иліктер кө п, ал белок аз болады жә не олардың ыдырауы баяу жү реді. Шө птер белокқ а бай болады да тез ыдырайды.

Органикалық қ алдық тар қ ұ рамында ылғ ыйына кү лдік элементтер: калий, магний, кремний, фосфор, кү кірт, темір жә не басқ алардың біршама мө лшері болады. Сү ректің кү лділігі ө те тө мен, кү лдік элементтер шө птің қ алдық тарында кө п болады.

Жыртылатын топырақ тарда гумустың кө зі болып мә дени ө сімдіктердің аң ыздық жә не тамырлар қ алдық тары, сонымен қ атар органикалық тың айтқ ыштар (кө ң, компостар жә не тағ ы с.с.) саналады.

2 Топырақ та органикалық заттардың гумусқ а айналуы микроорганизмдер, жануарлар, оттегі мен судың қ атысуымен жү реді.

Жер ү стіне немесе топырақ қ а тү сетін жасыл ө сімдіктер қ алдық тарын микроорганизмдер ыдыратады, ө німдерін олар қ оректену, энергия кө зі реті қ олданады. Ыдырау процесінде бұ л қ алдық тар анатомиялық қ ұ рылысынан айрылады, оларды қ ұ райтын заттар жылжымалы кө бірек жә не қ арапайым қ осылыстарғ а айналады. Бұ л қ осылыстардың бір бө лігі микроорганизмдермен толық минералданады, ал ыдырау ө німдері жасыл ө сімдіктермен сің іріледі, ыдырау ө німдерінің бір бө лігін гететрофтық микроорганизмдер қ айтара пайда болғ ан белоктар, майлар, кө мірсулар жә не басқ а да қ осылыстарды синтездеуде пайдаланады. Ақ ыр аяғ ында ыдылау ө німдерінің кейбір бө лігі кү рделі жоғ ары немесе ү лкен молекулалы заттар – гумус қ ышқ ылдарына айналады. Бұ л процесті гумификация процесі деп атайды, оның агенттері болып ауадағ ы оттегі, су жә не микроорганизмде ферменттері саналады.

Органикалық қ алдық тардың гумусқ а айналу процесінде топырақ жануарлары белсенді қ атысады, олар органикалық қ алдық тарды ұ сақ тайды, бар массаны араластырады, оларды қ айта ө ң дейді де экскременттерін (нә жістерін) топырақ қ а шығ арып тастайды. Бұ л арада топырақ қ ұ рттарының рө лі ө те зор.

Сонымен, органикалық заттардың гумусқ а айналу процесі (гумустың тү зілуі) алғ ашқ ы органикалық заттардың ыдырау, микробтық плазманың қ айта қ ұ рылғ ан тү рлерінің синтездену жә не олардың гумификациялану процестерінің жиынтығ ы болып саналады.

Гумустың қ ұ ралу (тү зілу) қ ұ былысының ұ зақ тығ ы, сипаты топырақ қ а тү сетін ө сімдік қ алдық тарының қ ұ рамына, мө лшеріне, ылғ алдылық қ а, ауамен қ амтамасыз етілуіне, ортаның реакциясына, микробиологиялық ерекшеліктеріне, топырақ тың химиялық, минералды жә не грануметриялық қ ұ рамына байланысты болып келеді. Аэробты жағ дайларда ылғ ал жетікті жә не оң тайлы температура (25-30⁰С) болғ анда органикалық заттардың ыдырауы қ арқ ынды жү реді. Осындай жағ дайларда аралық ө німдердің болсын, гумустық заттардың болсын минералдану процестері белсенді жү реді, топырақ та гумус мө лшері шамалы жиналады да кү лдік элементтер мө лшерлері кө п болады. Топырақ та тұ рақ ты жә не кенет ылғ ал жетіспеген жағ дайларда ө сімдіктер қ алдық тары аз жиналады, гумификация жә не минералдану процестері бә сең детіледі де гумус аз тү зіледі.

Топырақ та ылғ ал мө лшері тұ рақ ты шамадан тыс болғ анда, сонымен қ атар температура да тө мен болғ ан жағ дайларда гумификация процесі баяу жү реді. Органикалық қ алдық тар анаэробты жағ дайда ыдырайды да организмдердің тіршілік ә рекетін ауырлататын газтә різді (СН₄, Н₂) заттар кө птеп жиналады. Осының салдарынан ыдырау процесі ө шеді, гумификация баяу жү реді дкке органикалық қ алдық тар шымтезекке (торфқ а) айналады.

Гумустың жиналуына ең қ олайлы жағ дайлар топырақ та су жә не ауа режимдері оң тайлы жә не қ айта-қ айта қ ұ рғ ақ тану болғ анда туады. Бұ ндай режим қ ара топырақ тарғ а тә н нә рсе.

Гумус тү зілу процесінің бағ ыты мен жылдамдығ ына ыдырайтын қ алдық тардың химиялық қ ұ рамы жә не олардың топырақ қ а тү су сипаты ү лкен ә сер етеді.

Шө пті ө сімдіктер қ алдық тарының ыдырауы, ә сіресе бұ ршақ тылар, топырақ та негіздер мө лшерінің кө п болуымен жү реді, бұ ндай жағ дайда топырақ тың минералдық бө лігін біркелкі шаншығ ан «жұ мсақ гумус» пайда болады.

Белоктарғ а кедей, кү лдік элементтер мө лшері шамалы, лигнин, балауыздар мен шайырларғ а қ анық қ ан ағ ашты ө сімдіктер қ алдық тары тө сенішті ылғ ыйына жауын-шашындар шаятын жағ дайда ыдырайды. Тө сеніш саң ырауқ ұ лақ тардың қ атысуымен ыдырайды да кө п мө лшерде органикалық қ ышқ ылдар пайда болады. Топырақ тың қ ышқ ыл реакциясы гумификация процесін тежейді жә не топырақ тың ү стің гі қ абатында жартылай ыдырағ ан қ алдық тары бар «қ атты немесе дө рекі гумус» қ ұ рылады.

3 Гумус деп органикалық қ алдық тардың ыдырау жә не гумификациялануынан қ ұ рылғ ан органикалық қ осылыстардың динамикалық комплексін немесе кешенін айтады. Топырақ тағ ы гумус мө лшері 1-2-дан 12-15-ғ а % дейін қ ұ былады жә не терең деген сайын кенет немесе бірте-бірте азаяды.

Гумустың қ ұ рамына кіретін заттарды 2 топқ а ажыратады: ерекше жә не ерекше емес органикалық қ осылыстар.

Топырақ тағ ы ерекше емес заттар (белоктар, кө мірсулар, липидтер, шайырлар жә не с. с.) мө лшері 10-15 %.

Ерекше (гумусты қ осылыстар) заттар болып қ ұ рылысы циклді жә не қ ышқ ылды табиғ аты бар жоғ арымолекулалы қ ұ рамында азоты бар органикалық қ осылыстар жү йесі саналады. Оларғ а жататындар: гумин жә не фульво қ ышқ ылдары, сонымен қ атар гуминдер.

Гумин қ ышқ ылдары қ оң ыр тү сті, ө зінің қ ұ рылғ ан жерінде жиналады, суда, органикалы жә не минералды қ ышқ ылдарда ерімейді, негіздерде шамалы ериді, топырақ кескінінде шамалы жылжиды. Бұ л қ ышқ ылдар қ ұ рамында кө міртегі (52-62 %), сутегі (2, 8-5, 8 %), оттегі (31-39 %) жә не азот (1, 7- 5 %) бар. Гумин қ ышқ ылындағ ы бұ л элементтердің мө лшері топырақ тың тү ріне, ыдырайтын қ алдық тардың химиялық қ ұ рамына жә не гумификациялану жағ дайына байланысты болады. Қ ара топырақ тардың гумин қ ышқ ылдарында кө міртегі кө п болады. Гумин қ ышқ ылдарының тұ здары – гуматтар, олар топырақ та жақ сы қ ұ рылым қ ұ раушы болып саналады.

Фульвоқ ышқ ылдар –жоғ арымолекулалы қ ұ рамында азот бар органикалық қ ышқ ылдар. Олар сары тү сті, суда, қ ышқ ылдарда, негіздердің ә лсіз ерітіндісінде жақ сы ериді, фульфаттардың еритін тұ здарын қ ұ райды. Фульфоқ ышқ ылдарының су ерітінділері ө те қ ышқ ыл болады (рН 2, 6 -2, 8). Фульвоқ ышқ ылдары ө зінің қ ышқ ыл реакциясына жә не суда жақ сы еритіндігіне байланысты топырақ тың минералды бө лігін белсенді бұ зады. Топырақ та неғ ұ рлым гумин қ ышқ ылдары аз болса, соғ ұ рлым фульфоқ ышқ ылдарының бұ зушы ә сері кү штірек.

Гумин –гумин жә не фульвоқ ышқ ылдарының комплексі, топырақ тың минералдық бө лігімен ө те мық ты байланғ ан жә не ә деттегіше тә сілмен бө лінбейді..

Кезкелген топырақ та гумустық заттар гумин жә не фульфоқ ышқ ылдары жә не олардың тұ здарынан тұ рады (гуматтар, фульваттар, алюмо- жә не теміргумусты қ ышқ ылдар). Бұ л қ осылыстардың бә рі топырақ тың минералды бө лігімен ә ртү рлі кү штегі байланыста болуы мү мкін.

4 Топырақ тың гумустық жай-кү йі, топырақ та олардың жиналу дең гейін, оның кескін бойынша бө лінуі, сапалық қ ұ рамын кө рсететін кө птеген кө рсеткіштердің жиынтығ ымен сипатталады.

Топырақ ты агрономиялық тұ рғ ыдан сипаттау ү шін келесі кө рсеткіштерді пайдаланады.

1. Гумустық қ абаттардағ ы гумус мө лшері (С, %):

ө те жоғ ары > 10

жоғ ары 6-10

орташа 4-6

тө мен 2-4

ө те тө мен < 2

2. Гумустың қ оры (ЗГ, т/га) формула бойынша есептейді:

ЗГ=С_*d_v*h, мұ нда

ЗГ – гумус қ оры, т/га;

d_{v –} топырақ тың тығ ыздығ ы, г/см3;

h – қ абаттың қ алың дығ ы, см

0-20 см (0-100 см) қ абаттардағ ы гумус мө лшері келесі шкала бойынша бағ аланады, т/га:

ө те жоғ ары > 200 (> 600);

жоғ ары 150-200 (400-600);

орташа 100-150 (200-400);

тө мен 50-100 (100-200);

ө те тө мен < 50 (< 100).

3. Гумустың метрлік қ алық дық та кескін бойынша бө лінуі (кенет азаятын, бірте-бірте азаятын, біркелкі жә не б.).

4 .Гумус тү рі (тип) гумин жә не фульвоқ ышқ ылдар қ атынасымен анық талады (С_ГК: С_ФК):

гуматтық > 2;

фульватты-гуматтық 1-2;

гуматты-фульваттық 0, 5-1;

фульваттық < 0, 5;

5. Гумустың азотпен қ анығ уы С: N атомдық қ атынасымен бағ аланады:

ө те жоғ ары > 5;

жоғ ары 5-8;

орташа 8-11;

тө мен 11-14;

ө те тө мен < 14.

5 Гумус топырақ тү зілу жә не топырақ қ ұ нарлылығ ының дамуында ү лкен рө ль атқ арады..

1. Гумуста ө сімдіктер мен микроорганизмдерінің қ оректенуіне қ ажетті барлық негізгі элементтер жиналады жә не ұ зақ сақ талады. Оның бірте-бірте минералдануынан барлық элементтер минералды тү рге айналады жә не ө сімдіктермен пайданылады.

2. Гумус пен органикалық қ алдық тар ыдырау кезінде кө мірқ ышқ ыл газы кө п мө лшерде бө лінеді, олар жер бетіне жақ ын орналасқ ан ауа қ абатын кө мір қ ышқ ылы газымен қ амтамасыз етіп, ө сімдіктердің кө міртегімен қ оректену кө зі болады.

3. Гумустық заттар жә не органикалық қ алдық тар ыдырауының аралық ө німдері топырақ тү зілу процесінің бірінші сатысында белсенді қ атысады – минералдардың биологиялық мү жілу жә не тау жыныстарының бұ зылуы. Минералдар ә сіресе фульвокышқ ылдар арқ ылы бұ зылады жә не олардан организмдерге қ ажетті қ оректік элементтер алынады.

4. Гумустың топырақ кескінін қ алыптастыруда ү лкен рө лі бар. Гумин қ ышқ ылдары кө п дең гейдегі топырақ тардың гумустық қ абаты жақ сы кө рінеді. Егер топырақ та кальций кө п болса, гумин қ ышқ ылдары кальций гуматын қ ұ райды, суғ атө зімді қ ұ рылым қ ұ рауда ол ө те маң ызды.

5. Егер гумус қ ұ рамында фульвоқ ышқ ылдар кө п болса, бұ ндай топырақ тар кальций, магний, калий жә не басқ а да негіздермен кедейленеді, топырақ реакциясы қ ышқ ыл болады, силикаттар мен алюмосиликаттар бұ зылады. Бұ л жағ дайлар тұ рақ ты жә не шамадан тыс ылғ алданғ ан топырақ тарда байқ алады.

6. Органикалық заттарғ а байланысты топырақ ты кө птеген микроорганизмдер мен топырақ жануарлары мекендейді, олармен ә ртү рлі кү рделі биохимиялық процестер байланысты.

Ә дебиет:

1 Почвоведение. Под ред. И.С. Кауричева. – М.: Колос, 1982. - с.65-83.

2 В.Д. Муха. Агропочвоведение. – М.: КолосС, 2003. – с.58-73.

3 Д.С.Орлов Химия почвы.- М.: Издательство Московского университета, 1985.- с. 275-279.

4 Тазабеков Т., Тазабекова Е. Орысша-қ азақ ша топырақ тану тү сіндірме сө здігі. – Алматы: Ана тілі, 1994. – 200б.

5 Почвоведение с основами геологии. Под ред. В.П.Ковриго. – М.: КолосС, 2008, - с. 78-94.

6 Мамонтов В.Г. и др. Общее почвоведение. – М.: КолосС, 2006. – с. 179-226.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1 Топырақ тың органикалық бө лігі дегеніміз не?

2 Гумустың кө здерін атаң ыз.

3 Жыртылатын топырақ тарда гумустың кө зі болып не саналады?

4 Гумус дегеніміз не, ол қ андай заттардан тұ рады?

5 Ә ртү рлі топырақ тардағ ы гумус мө лшерлері қ андай?

6 Топырақ тың гумустық жай-кү йінің негізгі кө рсеткіштерін атаң ыз.

7 Топырақ тү зілу жә не топырақ қ ұ нарлығ ының дамуында гумустың рө лі қ андай?