Tele2 бойынша анықтама, тарифтер, сұрақтар

4-тарау. ТОПЫРАҚ ОРГАНИКАЛЫҚ ЗАТТАР ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚҰРАМЫ

§1. Органикалық заттардың көздері және оның құрамы

Топырақтың ең маңызды құрамдас бөлігі – органикалық заттар, ол әртүрлі ыдырау кезеңіндегі өсімдік және жануарлар қалдықтарының және гумус деп аталатын топырақтың ерекше органикалық заттарының күрделі қосындысы.

Топыраққа түсетін немесе топыраққа түсетін биоценоздың барлық құрамдас бөліктері (өлі микроорганизмдер, мүктер, қыналар, жануарлар және т.б.) органикалық заттардың потенциалды көзі болып саналады, бірақ жыл сайын топырақта және оның үстінде қалатын жасыл өсімдіктер. топырақта гумустың жиналуының негізгі көзі.органикалық заттардың көп мөлшерінің беті. Өсімдіктердің биологиялық өнімділігі әр түрлі және 1–2 т/жылына құрғақ органикалық заттардан (тундра) 30–35 т/жылға дейін (ылғалды субтропиктер) ауытқиды.

Өсімдіктердің қоқысы тек сандық жағынан ғана емес, сонымен қатар сапалық жағынан да ерекшеленеді (2 тарауды қараңыз). Топыраққа түсетін органикалық заттардың химиялық құрамы өте алуан түрлі және көбінесе өлген өсімдіктердің түріне байланысты. Олардың массасының көп бөлігін су құрайды (75 - 90%). Құрғақ заттардың құрамына көмірсулар, белоктар, майлар, балауыздар, шайырлар, липидтер, таниндер және басқа қосылыстар кіреді. Бұл қосылыстардың басым көпшілігі макромолекулалық заттар. Өсімдік қалдықтарының негізгі бөлігін негізінен целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин және таниндер құрайды, ал ағаш түрлері оларға ең бай. Ақуыз бактериялар мен бұршақ тұқымдастарда көп, ең аз мөлшері ағашта кездеседі.

Сонымен қатар, органикалық қалдықтарда күл элементтерінің белгілі бір мөлшері әрқашан болады. Күлдің негізгі бөлігін гумустың құрамында органоминералды комплексонаттар түзетін кальций, магний, кремний, калий, натрий, фосфор, күкірт, темір, алюминий, марганец құрайды. Кремний диоксиді (SiO 2) мөлшері күл массасының 10-нан 70% -ға дейін, фосфор - 2-ден 10% -ға дейін. Күл элементтерінің атауы өсімдіктердің күйген кезде күлде қалуына және көміртегі, сутегі, оттегі және азот сияқты ұшпауға байланысты.

Күлде микроэлементтер өте аз мөлшерде кездеседі - бор, мырыш, йод, фтор, молибден, кобальт, никель, мыс және т.б. Балдырларда, дәнді дақылдарда және бұршақ дақылдарында күлдің мөлшері ең жоғары, ал ең аз күл қылқан жапырақты ағаштарда кездеседі. . Органикалық заттардың құрамын былай көрсетуге болады (6-сурет).

§2. Топырақтағы органикалық заттардың өзгеруі

Органикалық қалдықтардың қарашірікке айналуы топырақта микроағзалардың, жануарлардың, ауа оттегі мен судың тікелей қатысуымен өтетін күрделі биохимиялық процесс. Бұл процесте негізгі және шешуші рөл қарашірік түзілудің барлық кезеңдеріне қатысатын микроорганизмдерге тиесілі, оған микрофлорасы бар топырақтың үлкен популяциясы ықпал етеді. Топырақты мекендейтін жануарлар да органикалық қалдықтардың қарашірікке айналуына белсенді қатысады. Жәндіктер мен олардың дернәсілдері, жауын құрттары өсімдік қалдықтарын ұсақтап, ұсақтайды, топырақпен араластырады, жұтып, өңдеп, пайдаланылмаған бөлігін экскремент түрінде топыраққа тастайды.

Өлген кезде барлық өсімдік және жануарлар организмдері қарапайым қосылыстарға дейін ыдырау процестерінен өтеді, оның соңғы кезеңі аяқталады. минералдануорганикалық заттар. Алынған бейорганикалық заттарды өсімдіктер қоректік зат ретінде пайдаланады. Әртүрлі қосылыстардың ыдырауы мен минералдану жылдамдығы бірдей емес. Еритін қант пен крахмал қарқынды минералданады; белоктар, гемицеллюлозалар және целлюлоза жақсы ыдырайды; төзімді – лигнин, шайырлар, балауыздар. Ыдырау өнімдерінің тағы бір бөлігін микроорганизмдердің өздері (гетеротрофты) микроорганизмдердің жаңа ұрпақтарының плазмасын құрайтын екінші реттік белоктарды, майларды, көмірсуларды синтездеу үшін жұмсайды, ал соңғылары өлгеннен кейін ол қайтадан әсерге ұшырайды. ыдырау процесі. Микроб жасушасында органикалық заттардың уақытша сақталуы процесі деп аталады микробтардың синтезі. Ыдырау өнімдерінің бір бөлігі ерекше күрделі жоғары молекулалық заттарға – гуминдік заттарға айналады. Органикалық заттардың өзгеруінің күрделі биохимиялық және физика-химиялық процестерінің жиынтығы, нәтижесінде топырақтың белгілі бір органикалық заты, қарашірік түзіледі. гумификация.Барлық үш процесс топырақта бір мезгілде жүреді және бір-бірімен байланысты. Органикалық заттардың трансформациясы микроорганизмдер бөлетін ферменттердің, өсімдік тамырларының қатысуымен жүреді, олардың әсерінен гидролиз, тотығу, тотықсыздану, ашыту және т.б биохимиялық реакциялар жүреді. және қарашірік түзіледі.

Гумустың пайда болуының бірнеше теориялары бар. Біріншісі 1952 жылы пайда болды конденсацияМ.М.Кононова әзірлеген теория. Осы теорияға сәйкес гумустың түзілуі органикалық заттардың аралық ыдырау өнімдерінің поликонденсациялануының (полимерленуінің) бірте-бірте процесі ретінде жүреді (бірінші кезекте фульвоқышқылдар түзіледі, ал олардан гумин қышқылдары түзіледі). Тұжырымдама биохимиялық тотығуХХ ғасырдың 70-жылдарында Л.Н.Александрова әзірлеген. Оған сәйкес гумификация процесінде ыдырау өнімдерінің баяу биохимиялық тотығу реакциялары, нәтижесінде өзгермелі элементтік құрамды жоғары молекулалық гумин қышқылдары жүйесі түзіледі. Гумин қышқылдары соңғысының минералдануы кезінде бөлінетін өсімдік қалдықтарының күл элементтерімен, сондай-ақ топырақтың минералды бөлігімен әрекеттесіп, гумин қышқылдарының әртүрлі органо-минералды туындыларын түзеді. Бұл жағдайда қышқылдардың бір жүйесі молекуланың ерігіштік дәрежесі мен құрылымы бойынша ерекшеленетін бірқатар фракцияларға бөлінеді. Кальций және сесквиоксидтермен суда ерімейтін тұздар түзетін аз дисперсті бөлігі гумин қышқылдары тобы ретінде түзіледі. Көбінесе еритін тұздарды беретін дисперсті фракция фульвоқышқылдар тобын құрайды. Биологиялықгумустың түзілу концепциялары гуминдік заттардың әртүрлі микроорганизмдердің синтезінің өнімдері екендігін көрсетеді. Бұл көзқарасты В.Р.Вильямс білдірді, ол Ф.Ю.Гельцер, С.П.Лях, Д.Г.Звягинцев және т.б. еңбектерінде дамыды.

Әртүрлі табиғи жағдайларда сипаты мен жылдамдығыгумустың түзілуі бірдей емес және топырақ түзілудің өзара байланысты жағдайларына: топырақтың су-ауа және жылу режимдеріне, оның гранулометриялық құрамы мен физика-химиялық қасиеттеріне, өсімдік қалдықтарының құрамы мен қоректену сипатына, түрлік құрамы мен қарқындылығына байланысты. микроорганизмдердің тіршілік әрекеті.

Қалдықтардың өзгеруі су-ауа режиміне байланысты аэробты немесе анаэробты жағдайда жүреді. IN аэробтытопырақта ылғалдың жеткілікті мөлшері, қолайлы температура және O 2-ге еркін қол жетімділік жағдайында органикалық қалдықтардың ыдырау процесі аэробты микроорганизмдердің қатысуымен қарқынды дамиды. Ең оңтайлы жағдайлар 25 - 30 ° C температура және ылғалдылық - топырақтың жалпы ылғал сыйымдылығының 60%. Бірақ бірдей жағдайларда аралық ыдырау өнімдерінің де, гумусты заттардың да минералдануы тез жүреді, сондықтан топырақта салыстырмалы түрде аз қарашірік жиналады, бірақ өсімдіктердің күл мен азотпен қоректенуінің көптеген элементтері (сұр топырақта және басқа субтропикалық топырақтарда).

Анаэробты жағдайда (ылғалдың тұрақты артық болуымен, сондай-ақ төмен температурада, O 2 жетіспеушілігінде) қарашірік түзілу процестері, негізінен, анаэробты микроорганизмдердің қатысуымен баяу жүреді. Бұл жағдайда микроорганизмдердің тіршілік әрекетін тежейтін көптеген төмен молекулалық органикалық қышқылдар және қалпына келтірілген газ тәрізді өнімдер (CH 4 , H 2 S) түзіледі. Ыдырау процесі бірте-бірте әлсірейді, ал органикалық қалдықтар шымтезекке айналады - анатомиялық құрылымды ішінара сақтай отырып, әлсіз ыдыраған және ыдырамаған өсімдік қалдықтарының массасы. Топырақтағы аэробты және анаэробты жағдайлардың кептіру және ылғалдану кезеңдері ауыспалы үйлесуі гумустың жиналуына ең қолайлы. Бұл режим қара топырақтарға тән.

Топырақ микроорганизмдерінің түрлік құрамы және олардың тіршілік әрекетінің қарқындылығы да гумустың түзілуіне әсер етеді. Солтүстік подзоликалық топырақтар, ерекше гидротермиялық жағдайлардың нәтижесінде микроорганизмдердің ең аз мөлшерімен ерекшеленеді, олардың әртүрлілігі төмен және тіршілік белсенділігі төмен. Мұның салдары - өсімдік қалдықтарының баяу ыдырауы және әлсіз ыдыраған шымтезектердің жиналуы. Ылғалды субтропиктер мен тропиктерде микробиологиялық белсенділіктің қарқынды дамуы және осыған байланысты қалдықтардың белсенді минералдануы байқалады. Микроорганизмдердің саны әртүрлі әртүрлі топырақтардағы қарашірік қорын салыстыру топырақтың өте төмен және жоғары биогенділігі де гумустың жиналуына ықпал етпейтінін көрсетеді. Қарашіріктің ең көп мөлшері микроорганизмдердің орташа мөлшері бар топырақта (қара топырақтарда) жиналады.

Топырақтың гранулометриялық құрамы мен физико-химиялық қасиеттері кем емес әсер етеді. Құмды және құмды сазды, жақсы қызған және газдалған топырақтарда органикалық қалдықтардың ыдырауы тез жүреді, олардың едәуір бөлігі минералданған, гумусты заттар аз және олар құм бөлшектерінің бетіне нашар бекітіледі. Сазды және сазды топырақтарда бірдей жағдайда органикалық қалдықтардың ыдырау процесі баяу жүреді (О 2 жетіспеуінен), гуминдік заттар минералды бөлшектердің бетіне бекітіліп, топырақта жиналады.

Топырақтың химиялық-минералогиялық құрамы микроорганизмдерге қажетті қоректік заттардың мөлшерін, қарашірік түзілетін ортаның реакциясын, топырақта гумусты заттарды бекіту жағдайларын анықтайды. Осылайша, кальцийге қаныққан топырақ бейтарап реакцияға ие, бұл бактериялардың дамуына және гумустың суда ерімейтін кальций гуматтары түріндегі гумин қышқылдарының бекітілуіне қолайлы, бұл оны гумуспен байытады. Қышқыл ортада топырақ сутегімен және алюминиймен қаныққан кезде еритін фульвоқышқылдары түзіледі, олар қозғалғыштығы артып, гумустың көп жиналуына әкеледі. Монтмориллонит және вермикулит сияқты сазды минералдар да топырақта қарашіріктің бекітілуіне ықпал етеді.

Қарашіріктің түзілуіне әсер ететін факторлардың әртүрлілігіне байланысты әр түрлі топырақтарда қарашіріктің мөлшері, сапасы және қоры бірдей болмайды. Сонымен, типтік қара топырақтардың жоғарғы горизонттарында 10–14% қарашірік, сұр қара орман топырақтары 4–9%, сазды-подзолды топырақтар 2–3%, қара каштан, сары топырақтар 4–5%, қоңыр және сұр-қоңыр жартылай шөлді топырақтар бар. 1 - 2%. Табиғи аймақтардағы органикалық заттардың қоры да әртүрлі. Ірі қорықтарда, И.В.Тюриннің айтуы бойынша, қара топырақты, шымтезекті, сұр орманды, орташа – қара каштанды, қызыл топырақты, аласа – подзолды, шым-подзолды, типтік сұр топырақты әртүрлі субтиптер бар. Беларусь Республикасының егістік топырақтарында қарашірік бар: сазды– 65 т/га, д сазды– 52 т/га, д құмды - 47 т/га, д құмды– 35 т/га. Беларусь Республикасының топырақтары егістік қабатындағы қарашіріктің құрамына байланысты 6 топқа бөлінеді (3-кесте). Басқа табиғи зоналардың топырағында қарашіріндінің құрамына байланысты градациялар болады.

3-кесте

Беларусь Республикасының топырақтың гумустың құрамы бойынша топтастырылуы

Беларусь Республикасында жердің көп бөлігі II және III топтағы топырақтарға, шамамен 20% - IV топтағы топырақтарға жатады (7-сурет).

§3. Қарашіріктің құрамы және классификациясы

Гумусқышқыл табиғаты бар ерекше жоғары молекулалы азотты органикалық зат болып табылады. Ол өлген өсімдік және жануар организмдерінің анатомиялық құрылыс ерекшеліктерін толығымен жоғалтқан топырақтың органикалық затының негізгі бөлігін құрайды. Топырақ гумусы ерігіштігі мен экстракциялану қабілетімен ерекшеленетін гуминді қышқылдарды (ГҚ), фульвоқышқылдарды (ФҚ) және гуминді (6-суретті қараңыз) қоса алғанда, ерекше гумустық заттардан тұрады.

Гумин қышқылдары- бұл суда, минералды және органикалық қышқылдарда ерімейтін қара түсті жоғары молекулалы азотты заттар. Олар қара шие немесе қоңыр-қара түсті коллоидты ерітінділердің түзілуімен сілтілерде жақсы ериді.

Металл катиондарымен әрекеттескенде гумин қышқылдары тұздар – гуматтар түзеді. Бір валентті металдардың гуматтары суда жақсы ериді және топырақтан жуылады, ал екі және үш валентті металдардың гуматтары суда ерімейді және топырақта жақсы бекітіледі. Гумин қышқылдарының орташа молекулалық массасы 1400. Олардың құрамында С – 52 – 62 %, Н – 2,8 – 6,6 %, О – 31 – 40 %, N – 2 – 6 % (салмақ бойынша) болады. Гумин қышқылы молекуласының негізгі құрамдас бөліктеріне өзек, бүйірлік тізбектер және перифериялық функционалдық топтар жатады. Гуминді заттардың өзегі бірқатар ароматты циклді сақиналардан тұрады. Бүйірлік тізбектер көмірсулар, амин қышқылы және басқа тізбектер болуы мүмкін. Функционалды топтар бірнеше карбоксил (–COOH) және фенолгидроксил топтарымен ұсынылған, олар топырақ түзілуде маңызды рөл атқарады, өйткені олар гумус қышқылдарының топырақтың минералдық бөлігімен әрекеттесу процестерін анықтайды. Гумин қышқылдары гумустың ең құнды бөлігі болып табылады, олар топырақтың сіңіру қабілетін арттырады, топырақтың құнарлы элементтерінің жиналуына және суға төзімді құрылымның қалыптасуына ықпал етеді.

Фульвоқышқылдарыгумин қышқылдары тұнбаға түскеннен кейін ерітіндіде қалатын гумин қышқылдарының тобы. Бұлар да жоғары молекулалы органикалық азотты қышқылдар, гумин қышқылдарынан айырмашылығы оларда көміртегі аз, бірақ оттегі мен сутегі көп. Олардың ашық түсі бар (сары, қызғылт сары), суда оңай ериді. Тұздар (фульваттар) суда да ериді және топырақта әлсіз бекінеді. Фульво қышқылдары қатты қышқылдық реакцияға ие, топырақтың минералды бөлігін қатты бұзады, топырақтың podzoobrazovaniya процесінің дамуын тудырады.

Әртүрлі топырақтардағы гумин қышқылдары мен фульвоқышқылдарының арақатынасы бірдей емес. Осы көрсеткішке байланысты (C HA: C FA) қарашіріктің келесі түрлері бөлінеді: гумат(> 1,5), гумат-фульват (1,5 – 1), fulvatno-гумат (1 – 0,5), фульвик (< 0,5). Качество гумуса, плодородие почвы зависят от преобладания той или иной группы. К северу и к югу от черноземов содержание гуминовых кислот в почвах уменьшается. Относительно высокое содержание фульвокислот наблюдается в гумусе подзолистых почв и красноземов. Можно сказать, что условия, благоприятствующие накоплению гумуса в почвах, способствуют и накоплению устойчивой и наиболее агрономически ценной его части – гуминовых кислот. Соотношение С ГК: С ФК имеет наибольшее значение (1,5 – 2,5) в гумусе черноземов, снижаясь к северу и к югу от зоны этих почв. При интенсивном использовании пахотных земель без достаточного внесения органических удобрений наблюдается снижение как общего содержания гумуса (дегумификация), так и гуминовых кислот.

Гумин- бұл ешбір еріткіште ерімейтін, топырақтың минералды бөлігімен тығыз байланысқан органикалық заттардың (гумин қышқылдары, фульвоқышқылдары және олардың органикалық-минералды туындылары) кешенімен ұсынылған гуминді заттардың бөлігі. Ол топырақ гумусының инертті бөлігі болып табылады.

Қарашірік кешендерінің ерекшелігі мен құрамы қарашірік түрлерін жіктеуге негіз болады. Р.Е.Мюллер органикалық заттар, микробиоталар мен өсімдіктердің өзара әрекеттесуінің биологиялық жүйесі ретінде қарашіріктің орман формаларының классификациясын ұсынды. Бұл кешендердің ішінде қарашіріктің 3 түрін ажыратады.

Жұмсақ қарашірік - мулОл қолайлы гидротермиялық жағдайларда және қоқыс пен топырақта негіздердің, ең алдымен кальцийдің жеткілікті мөлшерінің болуы кезінде топырақ фаунасының қарқынды белсенділігі бар жапырақты немесе аралас ормандарда қалыптасады; Қоқыс қашыр топырақтарында дерлік жиналмайды, өйткені кіретін қоқыс микробиотаның әсерінен қатты ыдырайды. Гумустың құрамында гумин қышқылдары басым.

Дөрекі гумус – індет, құрамында жартылай ыдыраған қалдықтардың көп мөлшері бар, қылқан жапырақты ормандарға тән, қоқыстағы күл элементтерінің аз мөлшерімен, негіздердің жетіспеушілігімен және топырақта кремнеземнің жоғары мөлшерімен қалыптасады, қышқылдық реакцияға ие, микроорганизмдерге төзімді, ал саңырауқұлақтардың қатысуымен баяу минералданады. Топырақтағы гумификация және минералдану процестерінің баяу дамуы нәтижесінде 3 қабаттан тұратын қуатты қоқыс шымтезек тәрізді А 0 горизонты түзіледі: а) әлсіз ыдырайтын органикалық заттар қабаты (L), ол жаңа қоқыс; б) жартылай ыдыраған ашыту қабаты (F), в) ылғалданған қабат (Н).

Аралық форма – модераторөсімдік қалдықтарының жеткілікті жылдам минералдануы жағдайында дамиды, мұнда өсімдік қалдықтарын ұнтақтайтын топырақ жануарларының функционалдық белсенділігі маңызды рөл атқарады, бұл олардың кейіннен топырақ микрофлорасы арқылы ыдырауын айтарлықтай жеңілдетеді.

§4. Топырақ гумусының маңызы және балансы

Қарашіріктің жиналуы топырақ түзілу процесінің нәтижесі болса, топырақ түзілу процесінің әрі қарай бағытталуына және топырақ қасиеттеріне қарашірік заттардың өзі үлкен әсер етеді. Топырақтағы қарашіріктің атқаратын қызметі өте алуан түрлі:

1) топырақтың нақты профилінің қалыптасуы (А көкжиегімен), топырақ құрылымының қалыптасуы, топырақтың су-физикалық қасиеттерінің жақсаруы, топырақтың сіңіру қабілеті мен буферлік қабілетінің артуы;

2) өсімдіктерге арналған минералды қоректік заттардың көзі (N, P, K, Ca, Mg, S, микроэлементтер), гетеротрофты топырақ ағзаларының органикалық қоректену көзі, атмосфераның беткі қабатындағы СО 2 көзі және биологиялық өсімдіктердің өсуі мен дамуын тікелей ынталандыратын, қоректік заттарды жұмылдыратын, топырақтың биологиялық белсенділігіне әсер ететін топырақтағы белсенді қосылыстар;

3) санитарлық-қорғау функцияларын орындайды - пестицидтердің жойылуын тездетеді, ластаушы заттарды бекітеді, олардың өсімдіктерге түсуін азайтады.

Топырақ құнарлылығында органикалық заттардың алуан түрлі рөліне байланысты егістік топырақтардың қарашірік балансы мәселесі қазіргі таңда өзекті болып отыр. Кез келген баланс сияқты, қарашірік балансына кіріс (органикалық қалдықтардың түсуі және олардың гумификациясы) және шығыс (минералдану және басқа да шығындар) баптары кіреді. Табиғи жағдайда топырақ неғұрлым ескі болса, соғұрлым құнарлы болады: баланс оң немесе нөлге тең, егістік топырақта жиі теріс болады. Орташа алғанда, егістік топырақтар жылына шамамен 1 т/га гумусты жоғалтады. Қарашірік мөлшерін реттеу үшін көң түріндегі органикалық заттардың жеткілікті мөлшерін жүйелі түрде енгізу (1 тонна көңнен ≈ 50 кг қарашірік түзіледі), шымтезек компосттары, көпжылдық шөптерді егу, пайдалану жасыл тыңайтқыштардан (жасыл көң), қышқыл топырақты әктеуден және сілтілі гипстен.

Топырақтың гумусты күйі құнарлылықтың маңызды көрсеткіші болып табылады және органикалық заттардың мөлшері мен қорының деңгейі, оның профильдік таралуы, азотпен (C:N) және кальциймен байыту, гумификация дәрежесін қамтитын көрсеткіштер жүйесімен анықталады. , гумин қышқылдарының түрлері және олардың қатынасы. Оның кейбір параметрлері экологиялық мониторинг объектісі ретінде қызмет етеді.

органикалық бөлігі топырақтірі организмдер (тірі фаза немесе биофаза), ыдырамаған, органикалық қалдықтар және гуминді заттармен ұсынылған (1-сурет)

Топырақтың органикалық бөлігі

Күріш. 1. Топырақтың органикалық бөлігі

Тірі организмдер жоғарыда талқыланды. Енді органикалық қалдықтарды анықтау керек.

органикалық қалдықтар- бұл өзінің бастапқы пішіні мен құрылымын ішінара сақтайтын органикалық заттар, өсімдіктер мен жануарлардың ұлпалары. Әртүрлі қалдықтардың әртүрлі химиялық құрамын атап өту керек.

Гуминді заттарТірі организмдер мен олардың ұлпалық құрылымын жоғалтпаған қалдықтарын қоспағанда, топырақтың барлық органикалық заттары. Оларды спецификалық гуминді заттарға тиісті және жеке сипаттағы бейспецификалық органикалық заттар деп бөлу жалпы қабылданған.

Бейспецификалық гуминді заттардың құрамында жеке сипаттағы заттар бар:

а) азотты қосылыстар, мысалы, қарапайым және күрделі, белоктар, амин қышқылдары, пептидтер, пуриндік негіздер, пиримидиндік негіздер; көмірсулар; моносахаридтер, олигосахаридтер, полисахаридтер;

б) лигнин;

в) липидтер;

д) таниндер;

f) органикалық қышқылдар;

ж) спирттер;

з) альдегидтер.

Сонымен, спецификалық емес органикалық заттар жеке органикалық қосылыстар және органикалық қалдықтардың аралық ыдырау өнімдері болып табылады. Олар минералды топырақтың жалпы гумустың шамамен 10-15% құрайды және шымтезек горизонттары мен орман қоқыстарында органикалық қосылыстардың жалпы массасының 50-80% жетуі мүмкін.

Шын мәнінде гуминді заттар циклдік құрылымды және қышқылдық табиғаты жоғары молекулалы азотты органикалық қосылыстардың белгілі бір жүйесін білдіреді. Көптеген зерттеушілердің пікірінше, гумус қосылысы молекуласының құрылымы күрделі. Молекуланың негізгі компоненттері ядро, бүйірлік (перифериялық) тізбектер және функционалдық топтар екені анықталды.

Өзегі бес және алты мүшелі қосылыстардан тұратын ароматты және гетероциклді сақиналар деп саналады:

бензол фуран пиррол нафталин индол

Бүйірлік тізбектер молекуланың өзегінен шетіне дейін созылады. Олар гуминді қосылыстардың молекуласында аминқышқылдары, көмірсулар және басқа тізбектермен ұсынылған.

Гуминді заттардың құрамында карбоксил (-СООН), фенолгидроксил (-ОН), метоксил (-СН3О) және спирт гидроксилдері болады. Бұл функционалды топтар гуминді заттардың химиялық қасиеттерін анықтайды. Гуминді заттар жүйесіне тән қасиет гетерогенділік болып табылады, яғни. онда гумификацияның әртүрлі сатыларының құрамдастарының болуы. Бұл күрделі жүйеден заттардың үш тобын ажыратады:

а) гумин қышқылдары;

б) фульвоқышқылдар;

в) гуминдер, дәлірек айтқанда, гидролизденбейтін қалдық.

Гумин қышқылдары (HA)- топырақтан сілтілі ерітінділермен алынған және рН = 1-2 кезінде минералды қышқылдармен тұндырылған қара түсті гумустық заттардың тобы. Олар келесі элементтік құраммен сипатталады: С мөлшері 48-ден 68% дейін, Н - 3,4-5,6%, N - 2,7-5,3%. Бұл қосылыстар іс жүзінде суда және минералды қышқылдарда ерімейді, олар HA ерітінділерінен H+, Ca2+, Fe3+, A13+ қышқылдарымен оңай тұнбаға түседі. Бұл карбоксил және фенол гидроксилінің функционалдық топтарына байланысты қышқылдық сипаттағы гумусты қосылыстар. Бұл топтардың сутегін басқа катиондармен алмастыруға болады. Ауыстыру қабілеті катионның табиғатына, ортаның рН-ына және басқа жағдайларға байланысты. Бейтарап реакцияда тек карбоксил топтарының сутегі иондары ауыстырылады. ГА-ның осы қасиетіне байланысты сіңіру қабілеті 100 г ГА-ға 250-ден 560 мекв-ге дейін. Сілтілік реакция кезінде сіңіру қабілеті гидроксил топтарының сутегі иондарын алмастыру қабілетіне байланысты 600-700 мг·экв/100 г ГА дейін артады. Әртүрлі әдістермен анықталған ГА молекулалық салмағы 400-ден жүздеген мыңға дейін өзгереді. HA молекуласында массасы бүйірлік (перифериялық) тізбектердің массасынан басым болатын хош иісті бөлігі барынша айқын көрінеді.

Гумин қышқылдарының кристалдық құрылымы жоқ, олардың көпшілігі топырақта гель түрінде кездеседі, олар сілтілердің әсерінен оңай пептизацияланады және молекулалық және коллоидты ерітінділер түзеді.

ГА металл иондарымен әрекеттескенде тұздар түзіледі, олар аталады гуматтар.Гуматтар NH4+, Na+, K+ суда жақсы ериді және коллоидты және молекулалық ерітінділер түзе алады. Бұл қосылыстардың топырақтағы рөлі орасан зор. Мысалы, Са, Mg, Fe және Al гуматтары негізінен нашар ериді, стационарлық күйге (жинақталу) өте отырып, суға төзімді гельдер түзе алады, сонымен қатар суға төзімді құрылымның қалыптасуына негіз болады.

Фульвоқышқылдары (FA)суда және минералды қышқылдарда еритін гуминді заттардың белгілі бір тобы. Келесі химиялық құрамымен сипатталады: С мөлшері 40-тан 52% дейін; Н - 5-4%, оттегі -40-48%, N - 2-6%. Фульвоқышқылдары ГА-дан айырмашылығы суда, қышқылдарда және сілтілерде жақсы ериді. Ерітінділер сары немесе сабан-сары түсті. Осы жерден бұл қосылыстар өз атауын алды: латын тілінде fulvus - сары. FA су ерітінділері қатты қышқыл (рН 2,5). Әртүрлі әдістермен анықталатын фульвоқышқылдардың молекулалық массасы 100-ден бірнеше жүздеген, тіпті мыңдаған шартты массалық бірліктерге дейін жетеді.

Фульво қышқылының молекуласы гумин қышқылдарымен салыстырғанда қарапайым құрылымға ие. Бұл қосылыстардың хош иісті бөлігі азырақ көрінеді. FA молекуласының құрылымында бүйірлік (перифериялық) тізбектер басым. Белсенді функционалдық топтарға сутегі алмасу реакцияларына түсетін карбоксил және фенолгидроксил топтары жатады. FA алмасу қабілеті 100 г фульвоқышқылды препараттарға 700-800 мг·экв жетуі мүмкін.

Топырақтың минералдық бөлігімен әрекеттескенде фульвоқышқылдары минералдармен қатар металл иондарымен органо-минералды қосылыстар түзеді. Фульвоқышқылдары күшті қышқыл реакциясы мен суда жақсы ерігіштігі арқасында топырақтың минералдық бөлігін белсенді түрде бұзады. Бұл жағдайда топырақ профилінде жоғары қозғалғыштығы бар фульвоқышқылдарының тұздары түзіледі. Фульвоқышқылдарының органо-минералды қосылыстары топырақ профиліндегі заттар мен энергияның миграциясына, мысалы, жеке генетикалық горизонттардың түзілуіне белсенді қатысады.

Гидролизденбейтін қалдық (гуминдер) – топырақтағы сілтіде ерімейтін органикалық қосылыстардың қалдығы болып табылатын гумусты заттар тобы. Бұл топқа тиісті гуминді заттар да кіреді, мысалы, гуминдер минералдармен қатты байланысқан гумин қышқылдарынан және топырақтың минералды бөлігімен ыдырау дәрежесі әртүрлі жеке заттар мен органикалық қалдықтардан күшті байланысқан.

Топырақ - бір-бірімен үйлесетін компоненттердің күрделі жиынтығы. Топырақтың құрамына мыналар кіреді:

• минералды элементтер.
• органикалық қосылыстар.
• топырақ ерітінділері.
• топырақ ауасы.
• органо-минералды заттар.
• топырақ микроорганизмдері (биотикалық және абиотикалық).

Топырақтың құрамын талдау және оның параметрлерін анықтау үшін табиғи құрамның мәндері болуы керек - осыған байланысты белгілі бір қоспалардың мазмұнына бағалау жүргізіледі.

Топырақтың бейорганикалық (минералды) бөлігінің көп бөлігін кристалды кремнезем (кварц) құрайды. Ол минералды элементтердің жалпы санының 60-тан 80 пайызына дейін болуы мүмкін.

Бейорганикалық компоненттердің едәуір көп бөлігін слюда және дала шпаттары сияқты алюмосиликаттар алады. Бұған екінші реттік сипаттағы сазды минералдар да жатады, мысалы, монтмориллониттер.

Монмориллониттер катиондарды (оның ішінде ауыр металдарды) сіңіру және сол арқылы топырақты химиялық дезинфекциялау қабілетіне байланысты топырақтың гигиеналық сапасы үшін үлкен маңызға ие.

Сондай-ақ топырақ компоненттерінің минералдық бөлігіне келесі химиялық элементтер кіреді (негізінен оксидтер түрінде):

• алюминий
• темір
• кремний
• калий
• натрий
• магний
• кальций
• фосфор

Бұдан басқа, басқа компоненттер бар. Көбінесе олар күкіртті, фосфорлы, көміртекті және тұзды тұздар түрінде болуы мүмкін.

Топырақтың органикалық компоненттері

Органикалық компоненттердің көпшілігі гумуста кездеседі. Бұл белгілі бір дәрежеде күрделі органикалық қосылыстар, олардың құрамында мынадай элементтер бар:

• көміртегі
• оттегі
• сутегі
• фосфор

Топырақтың органикалық компоненттерінің едәуір бөлігі топырақ ылғалында еріген күйінде кездеседі.

Топырақтың газдық құрамына келетін болсақ, ол шамамен келесі пайызбен ауа болып табылады:

1) азот - 60-78%

2) оттегі – 11-21%

3) көмірқышқыл газы - 0,3-8%

Ауа мен су топырақтың кеуектілігі сияқты көрсеткішті анықтайды және жалпы көлемнің 27-ден 90% -ға дейін болуы мүмкін.

Топырақтың гранулометриялық құрамын анықтау

Топырақтың гранулометриялық (механикалық) құрамы деп олардың шығу тегіне қарамастан (химиялық немесе минералогиялық) әртүрлі көлемдегі топырақ бөлшектерінің қатынасын айтады. Бөлшектердің бұл топтары фракцияларға біріктірілген.

Топырақтың гранулометриялық құрамы құнарлылық деңгейін және топырақтың басқа негізгі көрсеткіштерін бағалауда шешуші мәнге ие.

Дисперсияға байланысты топырақ бөлшектері екі негізгі категорияға бөлінеді:

1) диаметрі 0,001 мм-ден асатын бөлшектер.

2) диаметрі 0,001 мм-ден аз бөлшектер.

Бөлшектердің бірінші тобы барлық минералды түзілімдер мен тау жыныстарының сынықтарынан туындайды. Екінші категория сазды минералдар мен органикалық компоненттердің тозуы кезінде пайда болады.

Топырақ түзілуіне әсер ететін факторлар

Топырақтың құрамын анықтаған кезде топырақ түзуші факторларға назар аудару керек - олар топырақтың құрылымы мен құрамына айтарлықтай әсер етеді.

Келесі негізгі топырақ түзуші факторларды ажырату әдеттегідей:

• топырақтың аналық жынысының шығу тегі.
• топырақтың жасы.
• топырақтың беткі рельефі.
• топырақ түзілудің климаттық жағдайлары.
• топырақ микроорганизмдерінің құрамы.
• топыраққа әсер ететін адам әрекеті.

Кларк топырақтың химиялық құрамының өлшем бірлігі ретінде

Кларк – идеалды (ластанбаған) топырақтағы белгілі бір химиялық элементтің қалыпты мөлшерін анықтайтын шартты бірлік. Мысалы, табиғи таза топырақтың бір килограммында шамамен 3,25% кальций болуы керек - бұл 1 кларк. Химиялық элементтің деңгейі 3-4 кларк немесе одан да көп болуы топырақтың осы элементпен қатты ластанғанын көрсетеді.

Топырақминералды және органикалық компоненттерден тұратын күрделі жүйе болып табылады. Ол өсімдіктің дамуы үшін субстрат ретінде қызмет етеді. Егіншілікті табысты жүргізу үшін топырақ түзілу ерекшеліктері мен жолдарын білу қажет – бұл оның құнарлылығын арттыруға көмектеседі, яғни оның экономикалық маңызы зор.

Топырақтың құрамытөрт негізгі компонентті қамтиды:
1) минералды зат;
2) органикалық заттар;
3) ауа;
4) топырақ ерітіндісі деп дұрысырақ су, өйткені онда белгілі бір заттар әрқашан еріген.

Топырақтың минералды заттары

Авторытопырақ әртүрлі мөлшердегі минералды құрамдастардан тұрады: тастар, қиыршық тас және «ұсақ топырақ». Соңғысы әдетте бөлшектердің ірілену реті бойынша саз, лай және құмға бөлінеді. Топырақтың механикалық құрамы ондағы құмның, лайдың және саздың салыстырмалы құрамымен анықталады.

Топырақтың механикалық құрамытопырақтың дренажына, қоректік заттарға және температуралық режиміне, басқаша айтқанда, агротехникалық тұрғыдан топырақ құрылымына қатты әсер етеді. Саздар, саздақтар және шөгінділер сияқты орташа және ұсақ құрылымды топырақтар әдетте өсімдіктердің өсуіне қолайлы, өйткені оларда жеткілікті қоректік заттар бар және еріген тұздары бар суды жақсы ұстай алады. Құмды топырақтар сілтілеу арқылы тезірек ағып, қоректік заттарды жоғалтады, бірақ ерте егін жинау үшін пайдалы; көктемде олар саз балшықтарға қарағанда тезірек кебеді және қызады. Тастардың, яғни диаметрі 2 мм-ден асатын бөлшектердің болуы ауылшаруашылық құралдарының тозуы және дренажға әсері тұрғысынан маңызды. Әдетте, топырақтағы тастардың мөлшері артқан сайын оның суды ұстау қабілеті төмендейді.

топырақтың органикалық заттары

органикалық заттар, әдетте, топырақтың аз ғана көлемдік бөлігін құрайды, бірақ бұл өте маңызды, өйткені ол оның көптеген қасиеттерін анықтайды. Ол фосфор, азот және күкірт сияқты өсімдік қоректік заттардың негізгі көзі болып табылады; ол топырақ толтырғыштарының, яғни, ауыр топырақтар үшін өте маңызды болып табылатын ұсақ түйіршік құрылымның пайда болуына ықпал етеді, өйткені нәтижесінде су өткізгіштігі мен аэрациясы артады; микроорганизмдер үшін қорек ретінде қызмет етеді. Топырақтың органикалық заттары детрит немесе өлі органикалық заттар (МОБ) және биота болып бөлінеді.

Гумус(гумус) – МОБ толық ыдырауынан пайда болатын органикалық материал. Оның едәуір бөлігі бос күйде жоқ, бейорганикалық молекулалармен, ең алдымен саз топырақ бөлшектерімен байланысты. Олармен бірге гумус топырақтың сіңіру кешенін құрайды, ол ондағы барлық дерлік физикалық, химиялық және биологиялық процестер үшін, атап айтқанда су мен қоректік заттардың сақталуы үшін өте маңызды.

Топырақ организмдері арасындажауын құрттары ерекше орын алады. Бұл зиянды заттар MOB-пен бірге минералды бөлшектердің көп мөлшерін сіңіреді. Топырақтың әртүрлі қабаттары арасында қозғала отырып, құрттар оны үнемі араластырады. Сонымен қатар, олар оның аэрациясын және дренажын жеңілдететін, осылайша оның құрылымын және онымен байланысты қасиеттерін жақсартатын өтулерді қалдырады. Жауын құрттары бейтарап және аздап қышқыл ортада жақсы өседі, рН 4,5-тен төмен болғанда сирек кездеседі.

топырақтың органикалық заттары- бұл профильде бос күйде немесе тірі ағзалардың құрамына кіретіндерді қоспағанда, органоминералды қосылыстар түрінде болатын барлық органикалық заттардың күрделі жүйесі.

Топырақтың органикалық заттарының негізгі көзі болып әртүрлі ыдырау кезеңіндегі өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтары табылады. Биомассаның ең үлкен көлемі құлаған өсімдік қалдықтарынан алынады, омыртқасыздар мен омыртқалылар мен микроорганизмдердің үлесі әлдеқайда аз, бірақ олар органикалық заттарды құрамында азот бар компоненттермен байытуда маңызды рөл атқарады.

Топырақтың органикалық заттары шығу тегіне, сипатына және атқаратын қызметіне қарай органикалық қалдықтар және қарашірік болып екі топқа бөлінеді. «Гумус» терминінің синонимі ретінде кейде «гумус» термині қолданылады.

органикалық қалдықтарнегізінен анатомиялық құрылымын жоғалтпаған жоғары сатыдағы өсімдіктердің топырақ және тамыр қоқысымен ұсынылған. Әртүрлі ценоздардың өсімдік қалдықтарының химиялық құрамы әртүрлі. Оларға ортақ көмірсулар (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин), лигнин, белоктар мен липидтердің басым болуы. Барлық осы күрделі заттар кешені тірі организмдер өлгеннен кейін топыраққа еніп, минералды және гумусты заттарға айналады және топырақтан жер асты суларымен, мүмкін мұнайлы горизонттармен жартылай шығарылады.

Топырақтың органикалық қалдықтарының ыдырауына механикалық және физикалық жойылу, биологиялық және биохимиялық трансформация және химиялық процестер жатады. Органикалық қалдықтардың ыдырауында ферменттер, топырақ омыртқасыздары, бактериялар мен саңырауқұлақтар маңызды рөл атқарады. Ферменттер – көптеген функционалды топтары бар құрылымдық белоктар. Ферменттердің негізгі көзі болып табылады; өсімдіктер. Топырақта катализатор қызметін атқара отырып, ферменттер органикалық заттардың ыдырауы мен синтезі процестерін миллиондаған есе тездетеді.

Гумустірі организмдер құрамына кіретіндер мен анатомиялық құрылымын сақтап қалған органикалық қалдықтардан басқа топырақта кездесетін барлық органикалық қосылыстардың жиынтығы.

Қарашіріктің құрамында спецификалық емес органикалық қосылыстар және спецификалық – гумусты заттар бөлінеді.

Арнайы еместабиғаты және жеке құрылымы белгілі органикалық заттар тобы деп аталады. Олар топыраққа өсімдіктер мен жануарлардың шіріген қалдықтарынан және тамырдың секрециясымен түседі. Спецификалық емес қосылыстар жануарлар мен өсімдік ұлпаларын және макро- және микроорганизмдердің интравитальді секрецияларын құрайтын барлық дерлік компоненттермен ұсынылған. Оларға лигнин, целлюлоза, белоктар, амин қышқылдары, моносахаридтер, балауыз және май қышқылдары жатады.

Тұтастай алғанда, бейспецификалық органикалық қосылыстардың үлесі топырақ қарашіріндінің жалпы мөлшерінің 20%-нан аспайды. Бейспецификалық органикалық қосылыстар - топыраққа түсетін өсімдік, жануар және микробтық заттардың әртүрлі дәрежедегі ыдырауы мен гумификациясының өнімдері. Бұл қосылыстар топырақтың тез өзгеретін қасиеттерінің динамикасын анықтайды: тотығу-тотықсыздану потенциалы, қоректік заттардың жылжымалы формаларының мазмұны, топырақ микроорганизмдерінің көптігі мен белсенділігі, топырақ ерітінділерінің құрамы. Гуминді заттар, керісінше, топырақтың басқа қасиеттерінің уақыт бойынша тұрақтылығын анықтайды: алмасу қабілеті, су-физикалық қасиеттері, ауа режимі және түсі.

Топырақтың ерекше органикалық бөлігі - гуминдік заттар- құрамында қышқылдық табиғаты жоғары молекулалы азот бар ароматты қосылыстардың гетерогенді (гетерогенді) полидисперстік жүйесін білдіреді. Гуминді заттар топыраққа түсетін органикалық қалдықтардың ыдырау өнімдерінің күрделі биофизикалық және химиялық түрленуінің (гумификациясының) нәтижесінде түзіледі.

Өсімдік қалдықтарының химиялық құрамына, олардың ыдырау факторларына (температура, ылғалдылық, микроорганизмдердің құрамы) байланысты гумификацияның екі негізгі түрі бөлінеді: фульваттық және гуматты. Олардың әрқайсысы қарашіріктің белгілі бір фракциялық-топтық құрамына сәйкес келеді. Қарашіріктің топтық құрамы деп қосылыстардың құрылымы мен қасиеттеріне байланысты әртүрлі заттардың жиынтығы мен құрамын түсінеді. Ең маңызды топтарға гумин қышқылдары (ГҚ) және фульвоқышқылдары (ФҚ) жатады.

Гумин қышқылдарының құрамында 46 - 62% көміртек (С), 3 - 6% азот (N), 3-5% сутегі (Н) және 32-38% оттегі (О) болады. Фульвоқышқылдарының құрамында көміртегі – 45-50%, азот – 3,0-4,5% және сутегі – 3-5% көбірек болады. Гумин және фульвоқышқылдарының құрамында әрқашан дерлік күкірт (1,2%-ға дейін), фосфор (ондаған және жүздеген пайыз) және әртүрлі металдардың катиондары болады.

HA және FA топтарының бөлігі ретінде фракциялар ерекшеленеді. Қарашіріктің фракциялық құрамы HA және FA топтарына кіретін әртүрлі заттардың жиынтығы мен құрамын олардың топырақтың минералды құрамдас бөліктерімен қосылыстарының формаларына сәйкес сипаттайды. Топырақ түзілу үшін келесі фракциялардың ең үлкен маңызы бар: сесквиоксидтермен байланысқан қоңыр гумин қышқылдары (BHA); кальциймен байланысты қара гумин қышқылдары (CHA); сесквиоксидтердің қозғалмалы формаларымен байланысты фульвоқышқылдарының I және Ia фракциялары; HA және FA, сесквиоксидтермен және саз минералдарымен тығыз байланысты.

Гумустың топтық құрамы гумин қышқылдары мен фульвоқышқылдарының сандық қатынасын сипаттайды. Қарашірік түрінің сандық өлшемі гумин қышқылдарының көміртегі мөлшерінің (C HA) фульвоқышқылдарының көміртегі мөлшеріне (C FA) қатынасы болып табылады. Бұл қатынастың мәні бойынша (С gk / С fk) қарашіріктің төрт түрін бөлуге болады:

• - гумат - 2-ден астам;
• - фульватты-гумат - 1-2;
• - гумат-фульват - 0,5-1,0;
• - fulvate - 0,5-тен төмен.

Топырақтың зоналық генетикалық қатарында гумустың топтық және фракциялық құрамы табиғи және тұрақты түрде өзгереді. Подзолды және сазды-подзолды топырақтарда гумин қышқылдары дерлік түзілмейді және аз жинақталады. C gk / C fc қатынасы әдетте 1-ден аз және көбінесе 0,3-0,6 құрайды. Сұр топырақтар мен қара топырақтарда гумин қышқылдарының абсолютті мөлшері мен үлесі әлдеқайда жоғары. Қара топырақтардағы С gk / С fk қатынасы 2,0-2,5 жетуі мүмкін. Қара топырақтардың оңтүстігінде орналасқан топырақтарда фульвоқышқылдарының үлесі қайтадан біртіндеп артады.

Шамадан тыс ылғалдылық, тау жыныстарының карбонаттылығы, тұздылығы гумустың топтық құрамына із қалдырады. Қосымша ылғалдандыру әдетте гумин қышқылдарының жиналуына ықпал етеді. Ылғалдылықтың жоғарылауы карбонатты жыныстарда немесе қатты жер асты суларының әсерінен түзілген топырақтарға да тән.

Топырақ профилі бойынша гумустың топтық және фракциялық құрамы да өзгереді. Әртүрлі горизонттағы гумустың фракциялық құрамы топырақ ерітіндісінің минералдануына және рН мәніне байланысты. Көбінесе гумустың топтық құрамының профильдік өзгерістері

Топырақ топырақтары бір жалпы заңдылыққа бағынады: тереңдікке қарай гумин қышқылдарының үлесі азаяды, фульвоқышқылдардың үлесі артады, С га/С fc қатынасы 0,1-0,3 дейін төмендейді.

Гумификацияның тереңдігі немесе өсімдік қалдықтарының гуминдік заттарға айналу дәрежесі, сонымен қатар C GC/C FC қатынасы гумификация процесінің жылдамдығына (кинетикасына) және ұзақтығына байланысты. Гумификация кинетикасы микроорганизмдердің белсенділігін ынталандыратын немесе тежейтін топырақ-химиялық және климаттық сипаттамалармен (қоректік заттар, температура, рН, ылғалдылық) және өсімдік қалдықтарының заттың молекулалық құрылымына (моносахаридтер, белоктар оңайырақ айналады, лигнин, полисахаридтер қиынырақ) .

Қоңыржай климаттық топырақтардың гумусты горизонттарында С HA/C FA қатынасымен көрсетілген гумустың түрі мен гумификация тереңдігі биологиялық белсенділік кезеңінің ұзақтығымен сәйкес келеді.

Биологиялық белсенділік кезеңі деп өсімдіктердің қалыпты өсімдік жамылғысына, белсенді микробиологиялық белсенділікке қолайлы жағдай жасалған уақыт кезеңін айтады. Биологиялық белсенділік кезеңінің ұзақтығы ауа температурасы тұрақты түрде 10°С-тан асатын, ал өнімді ылғалдың қоры кемінде 1-2% болатын кезеңнің ұзақтығымен анықталады. Топырақтың зоналық қатарында гумификацияның тереңдігін сипаттайтын С HA /C ph мәні биологиялық белсенділік кезеңінің ұзақтығына сәйкес келеді.

Екі факторды – биологиялық белсенділік пен топырақтың негіздермен қанығу кезеңін бір мезгілде қарастыру әр түрлі гумустың түзілу аймақтарын анықтауға мүмкіндік береді. Гумат гумусы биологиялық белсенділіктің ұзақ кезеңімен және топырақтың негіздермен қанығуының жоғары дәрежесімен ғана түзіледі. Шарттардың бұл үйлесімі қара топырақтарға тән. Қатты қышқыл топырақтарда (подзолдар, шымтезек-подзолды топырақтар) биологиялық белсенділік кезеңіне қарамастан, фульваттық қарашірік болады.

Топырақ гумусты заттары жоғары реактивті және минералды матрицамен белсенді әрекеттеседі. Органикалық заттардың әсерінен аналық жыныстың тұрақсыз минералдары жойылып, химиялық элементтер өсімдіктерге қолжетімді болады. Органикалық-минералды әрекеттесу процесінде топырақтың құрылымдық жағдайын жақсартатын топырақ агрегаттары түзіледі.

Фульвоқышқылдары топырақ минералдарын белсенді түрде бұзады. Сесквиоксидтермен (Fe 2 O 3 және Al 2 O 3) әрекеттесе отырып, FA жылжымалы алюминий- және темір-қарашірік кешендерін (темір және алюминий фульваттары) құрайды. Бұл кешендер иллювиальды-гумусты топырақ горизонттарының түзілуімен байланысты, олар шөгінді. Сілтілік және сілтілі жер негіздерінің фульваттары суда жақсы ериді және профиль бойынша оңай ауысады. FA-ның маңызды ерекшелігі - олардың кальцийді бекіте алмауы. Сондықтан қышқыл топырақты әктеу әр 3-4 жыл сайын жүйелі түрде жүргізілуі керек.

Гумин қышқылдары FA-дан айырмашылығы кальциймен нашар еритін органоминералды қосылыстар (кальций гуматтары) түзеді. Осыған байланысты топырақтарда гумусты-аккумулятивті горизонттар түзіледі. Топырақ гумусты заттары көптеген потенциалды улы металдардың – Al, Pb, Cd, Ni, Co иондарын байланыстырады, бұл топырақтың химиялық ластануының қауіпті әсерін төмендетеді.

Орман топырағында қарашірік түзілу процестерінің өзіндік ерекшеліктері бар. Ормандағы өсімдік қалдықтарының басым көпшілігі топырақ бетіне түседі, онда органикалық қалдықтардың ыдырауы үшін ерекше жағдайлар жасалады. Бір жағынан, бұл оттегінің еркін қол жетімділігі және ылғалдың ағып кетуі, екінші жағынан, ылғалды және салқын климат, қоқыстағы әрең ыдырайтын қосылыстардың көп мөлшері, негіздердің жуылуынан тез жоғалуы. қоқыстардың минералдануы кезінде бөлінеді. Мұндай жағдайлар топырақ жануарлары мен микрофлорасының тіршілік әрекетіне әсер етеді, ол органикалық қалдықтардың трансформациялану процестерінде маңызды рөл атқарады: ұнтақтау, топырақтың минералды бөлігімен араластыру, органикалық қосылыстарды биохимиялық өңдеу.

Органикалық қалдықтардың ыдырауының барлық факторларының әртүрлі үйлесуі нәтижесінде орман топырағының органикалық заттарының үш түрі (формасы) түзіледі: кеуек, модер, мор. Орман топырақтарындағы органикалық заттардың нысаны деп орман қоқысында да, қарашірік горизонтында да болатын органикалық заттардың жиынтығы түсініледі.

Морадан қалыпты және мульге ауысқанда топырақтың органикалық заттарының қасиеттері өзгереді: қышқылдық төмендейді, күлділігі жоғарылайды, негіздерге қанығу дәрежесі, азот мөлшері және орман қоқысының ыдырау қарқындылығы. Кеваялы типті топырақта қоқыс құрамында органикалық заттардың жалпы қорының 10%-дан аспайды, ал мора типінде қоқыс оның жалпы қорының 40%-ға дейінін құрайды.

Мора типті органикалық заттардың түзілуі кезінде астындағы минералды горизонттан (әдетте Е, ЕІ, АЙ горизонттары) жақсы бөлінген қалың үш қабатты қоқыс түзіледі. Қоқыстардың ыдырауына негізінен саңырауқұлақ микрофлорасы қатысады. Жауын құрттары жоқ, реакциясы күшті қышқыл. Орман қабаты келесі құрылымға ие:

O L – анатомиялық құрылымын сақтап қалған қоқыстан тұратын қалыңдығы шамамен 1 см-дей жоғарғы қабат;

О F – жартылай ыдыраған ашық-қоңыр қоқыстан тұратын, саңырауқұлақ гифаларымен және өсімдік тамырларымен өрілген әртүрлі қалыңдықтағы ортаңғы қабат;

О - қатты ыдыраған қоқыстың төменгі қабаты, қара қоңыр, дерлік қара, жағылған, минералды бөлшектердің айтарлықтай қоспасы бар.

Модерн түрімен орман төсеніші әдетте екі қабаттан тұрады. Аздап ыдыраған қоқыс қабатының астында қалыңдығы шамамен 1 см болатын жақсы ыдырайтын қарашірік қабаты ерекшеленеді, бірте-бірте қалыңдығы 7-10 см болатын нақты анықталған гумусты горизонтқа айналады.Жаңбыр құрттары ыдырауда маңызды рөл атқарады. қоқыс. Микрофлора құрамында саңырауқұлақтар бактериялардан басым болады. Қарашірік қабатының органикалық заттары топырақтың минералды бөлігімен жартылай араласады. Қоқыстың реакциясы аздап қышқыл. Ылғалдылығы жоғары орман топырақтарында өсімдік қоқысының ыдырау процестері тежеліп, оларда шымтезек көкжиектері қалыптасады. Орман топырағындағы органикалық заттардың жинақталуына және ыдырау жылдамдығына бастапқы өсімдік қалдықтарының құрамы әсер етеді. Өсімдік қалдықтарында лигнин, шайырлар, таниндер көп және азот аз болса, ыдырау процесі баяу жүреді және қоқыста органикалық қалдықтар соғұрлым көп жиналады.

Қоқыстан қоқыс пайда болған өсімдіктердің құрамын анықтау негізінде орман қоқыстарының классификациясы ұсынылды. Н.Н.Степановтың (1929) айтуы бойынша қоқыстардың келесі түрлерін ажыратуға болады: қылқан жапырақты, ұсақ жапырақты, жалпақ жапырақты, қыналар, жасыл мүк, мүк, шөп, мүк, сфагнум, дымқыл шөп, шөпті батпақ, кең шөп.

Топырақ гумусының жағдайы- бұл органикалық заттардың топырақ бейіндегі жинақталу, түрлену және көшу процестері нәтижесінде жасалған және сыртқы белгілердің жиынтығында көрсетілетін жалпы қорлары мен қасиеттерінің жиынтығы. Қарашірік күйінің көрсеткіштерінің жүйесіне қарашіріктің мөлшері мен қоры, оның профильдік таралуы, азотпен байытылуы, гумификация дәрежесі, гумин қышқылдарының түрлері кіреді.

Қарашіріктің жиналу деңгейі биологиялық белсенділік кезеңінің ұзақтығына жақсы сәйкес келеді.

Органикалық көміртегінің құрамында солтүстіктен оңтүстікке қарай гумин қышқылдары қорының тұрақты өсуі байқалады.

Арктикалық аймақтың топырақтары органикалық заттардың аз мөлшерімен және аз қорымен сипатталады. Гумификация процесі топырақтың биохимиялық белсенділігі төмен өте қолайсыз жағдайларда өтеді. Солтүстік тайганың топырағы қысқа мерзіммен (шамамен 60 күн) және биологиялық белсенділіктің төмен деңгейімен, сонымен қатар микрофлораның түрлік құрамымен сипатталады. Гумификация процестері баяу жүреді. Солтүстік тайганың аймақтық топырағында ірі қарашірікті профильді түрі қалыптасқан. Бұл топырақтарда гумусты-аккумуляциялық горизонт іс жүзінде жоқ, қоқыс астындағы қарашірік мөлшері 1-2% дейін жетеді.

Оңтүстік тайганың сазды-подзолды топырағының субзонасында күн радиациясының мөлшері, ылғалдылық режимі, өсімдік жамылғысы, топырақ микрофлорасының бай түрлік құрамы және жеткілікті ұзақ уақыт ішінде оның жоғары биохимиялық белсенділігі өсімдік қалдықтарының тереңірек өзгеруіне ықпал етеді. Оңтүстік тайга субзонасы топырағының негізгі ерекшеліктерінің бірі сазды процестің дамуы болып табылады. Аккумуляциялық горизонттың қалыңдығы шағын және шөптесін өсімдіктердің негізгі тамыр массасының ену тереңдігіне байланысты. Орманды сазды-подзолды топырақтардағы АЙ горизонтындағы гумустың орташа мөлшері 2,9-дан 4,8%-ға дейін. Бұл топырақтардағы қарашірік қоры аз және топырақтың субтипі мен гранулометриялық құрамына байланысты 0-20 см қабатта 17-ден 80 т/га-ға дейін жетеді.

Орманды дала зонасында 0-20 см қабаттағы қарашірік қоры боз топырақта 70 т/га-дан қара сұр топырақта 129 т/га-ға дейін жетеді. Орманды дала зонасының қара топырақтарында 0-20 см қабатта қарашіріндінің қоры 178 т/га дейін, ал 0-100 см қабатында 488 т/га дейін жетеді. Қара топырақтардың А горизонтында қарашірік мөлшері 7,2%-ға жетеді, тереңдеген сайын бірте-бірте азаяды.

Ресейдің еуропалық бөлігінің солтүстік аймақтарында органикалық заттардың едәуір мөлшері шымтезек топырақтарында шоғырланған. Батпақты ландшафттар негізінен орманды аймақта және тундрада орналасқан, мұнда жауын-шашын буланудан айтарлықтай асып түседі. Шымтезек мөлшері әсіресе тайганың солтүстігінде және орман-тундрада жоғары. Ең көне шымтезек шөгінділері, әдетте, 12 мың жылға дейінгі сапропель шөгінділері бар көл бассейндерін алып жатыр. Мұндай батпақтардағы шымтезектердің алғашқы шөгуі шамамен 9-10 мың жыл бұрын болған. Ең белсенді шымтезек шамамен 8-9 мың жыл бұрын тұндыра бастады. Кейде шамамен 11 мың жылдық шымтезек шөгінділері бар. Шымтезектегі ГА-ның мөлшері 5-тен 52% дейін ауытқиды, биік шымтезектен жазық шымтезекке көшу кезінде жоғарылайды.

Топырақтың экологиялық қызметтерінің алуан түрлілігі гумустың құрамымен байланысты. Қарашірік қабаты планетаның арнайы энергетикалық қабығын құрайды, деп аталады гумосфера. Юморосферада жинақталған энергия Жердегі тіршіліктің болуы мен эволюциясының негізі болып табылады. Гумосфера келесі маңызды қызметтерді атқарады: жинақтау, тасымалдау, реттеу, қорғау, физиологиялық.

Жинақтаушы функциягумин қышқылдарына (ХА) тән. Оның мәні тірі ағзалардың ең маңызды қоректік заттардың гумустық заттардың құрамында жинақталуында жатыр. Аминдік заттар түрінде топырақта барлық азоттың 90-99% дейін, фосфор мен күкірттің жартысынан астамы жиналады. Бұл пішінде калий, кальций, магний, желе – 30 және өсімдіктер мен микроорганизмдерге қажетті барлық дерлік микроэлементтер жинақталып, ұзақ сақталады.

тасымалдау функциясыгуминді заттар тұрақты, бірақ еритін және геохимиялық миграцияға қабілетті күрделі органоминералды қосылыстар металл катиондарымен түзе алатындығына байланысты. Көптеген микроэлементтер, фосфор және күкірт қосылыстарының едәуір бөлігі осы формада белсенді түрде қоныс аударады.

Реттеу функциясыгуминді заттар топырақтың барлық дерлік маңызды қасиеттерін реттеуге қатысатындығына байланысты. Олар гумустың горизонттарының түсін және осы негізде олардың жылу режимін құрайды. Гуминді топырақтар, әдетте, құрамында гумустық заттар аз топырақтарға қарағанда әлдеқайда жылы. Гуминді заттар топырақ құрылымының қалыптасуында маңызды рөл атқарады. Олар өсімдіктердің минералды қоректенуін реттеуге қатысады. Топырақтың органикалық заттарын оның тұрғындары негізгі тамақ көзі ретінде пайдаланады. Өсімдіктер азоттың шамамен 50%-ын топырақ қорынан алады.

Гуминді заттар топырақтың көптеген минералдарын еріте алады, бұл өсімдіктерге қол жеткізу қиын кейбір минералды қоректік элементтердің мобилизациясына әкеледі. Топырақтың катион алмасу қабілеті, ион-тұз және қышқыл-негіз буферлік сыйымдылығы, тотығу-тотықсыздану режимі топырақтағы гуминдік заттардың қасиеттерінің санына байланысты. Топырақтың физикалық, су-физикалық және физикалық-механикалық қасиеттері топтық құрамы бойынша қарашіріктің құрамымен тығыз байланысты. Қарашіріктері жақсы топырақтың құрылымы жақсы, олардың микрофлорасының түрлік құрамы әртүрлі, омыртқасыздардың саны көп. Мұндай топырақтар су өткізгіштігі жоғары, механикалық жұмысы жеңіл, өсімдіктердің қоректену режимінің элементтерін жақсы сақтайды, сіңіру қабілеті мен буферлік қабілеті жоғары, минералды тыңайтқыштардың тиімділігі оларда жоғары.

қорғаныс функциясытопырақтың гумустық заттары топырақ биотасын, өсімдік жамылғысын әртүрлі қолайсыз экстремалды жағдайлар кезінде қорғайды немесе сақтайды. Гумусты топырақтар құрғақшылыққа немесе батпақтануға жақсы төзімді, олар дефляциялық эрозияға аз ұшырайды және жоғары мөлшерде немесе минералданған сулармен суарғанда қанағаттанарлық қасиеттерін ұзақ сақтайды.

Гуминді заттарға бай топырақтар жоғары техногендік жүктемелерге төтеп береді. Топырақтың ауыр металдармен ластануының бірдей жағдайында қара топырақтағы өсімдіктерге улы әсері сазды подзоликалық топыраққа қарағанда аз дәрежеде көрінеді. Гуминді заттар көптеген радионуклидтерді, пестицидтерді өте қатты байланыстырады, осылайша олардың өсімдіктерге енуіне немесе басқа да жағымсыз әсерлеріне жол бермейді.

Физиологиялық қызметгумин қышқылдары мен олардың тұздары тұқымның өнуін ынталандырады, өсімдіктердің тыныс алуын белсендіреді, ірі қара мен құстың өнімділігін арттырады.

Қатені тапсаңыз, мәтін бөлігін бөлектеп, басыңыз Ctrl+Enter.