Топырақ механикасы
Кіріспе
Топырақ ресурстары — жер бетіндегі тіршілікке қажетті ең маңызды алғышарттардың бірі. Алайда күнделікті өмірде оның шынайы маңызы мен рөлін толық бағалай бермейміз. Топырақ биосфераның негізгі компоненті ретінде адам, жануарлар және өсімдіктер үшін биохимиялық орта қызметін атқарады. Сонымен қатар ол табиғи тепе-теңдікті сақтайтын, өзін-өзі тазарту үдерістерінің маңызды «қоры» болып саналады.
Азық-түлік өндірудің, мал азығын өсірудің және ауыл шаруашылығының тұрақтылығының негізгі шарты — топырақтың құнарлылығы мен оны ұқыпты пайдалану.
Адамзат ежелден-ақ құнарлы топырақта өнім мол болатынын түсінген: жабайы өсімдіктерді мәдени дақылдарға айналдырудың өзегі де осы білімге сүйенді. Топырақ — ауыл шаруашылығы өндірісінің базалық ресурсы. Құнарлылықты көтеру үшін адамдар ерте кезден бастап органикалық тыңайтқыштарды (құс саңғырығы, мал қиы және т.б.) қолданған.
Бүгінде топырақ құнарлылығының төмендеуі алаңдатарлық деңгейге жетіп отыр. Қазақстанда 1953–1955 жылдардағы тың игеру науқаны кезінде даланың қомақты бөлігі жыртылды, ал кей аумақтар кейін толық игерілмей қараусыз қалды. Соның салдарынан жел эрозиясы күшейіп, қара топырақтың құнарлы үстіңгі қабаты ұшып кетті. Егіншілік те дұрыс агротехникасыз жүргізілсе, жер жыл сайын тозып, өнімділік төмендейді.
Соңғы жылдары микробиологиялық үдерістерді күшейтетін бактериялық тыңайтқыштар да кеңірек қолданылуда. Мысалы, фосфорбактерин органикалық заттардың ыдырауын жеделдетіп, фосфорды өсімдік сіңіре алатын түрге айналдыруға көмектеседі. Дегенмен өсімдіктің қалыпты өсуі тек макроэлементтерге ғана емес, сондай-ақ сирек кездесетін маңызды элементтердің жеткіліктілігіне де тәуелді: тапшылық ауруға, өнімнің азаюына әкеледі.
Зерттеудің мақсаты мен міндеттері
Мақсаты
Топырақтың шаруашылықтағы рөлін күшейту және оны тиімді пайдалану туралы түсінікті тереңдету.
Зерттеу әдістері
- әдебиеттерді талдау
- салыстыру
- жалпылау
- бақылау
Міндеттері
- 1 Топырақты тиімді пайдалану мәселесін әдеби деректер арқылы талдау.
- 2 Топырақтың адамзат қоғамының өзге тіршілік салалары үшін маңызын ашу.
- 3 Топырақ мелиорациясы және тиімді пайдалану проблемаларымен танысу.
Топырақтың табиғаттағы орны мен маңызы
Топырақ литосфера, атмосфера және гидросфера шекарасында орналасып, олардың өзара әрекеттесуінен дамиды және Жердің ерекше қабығын — педосфераны (топырақ жамылғысын) түзеді. Ол кеңістікте таралуы, пайда болуы және дамуы бойынша биоценоздың, экожүйенің және биосфераның ажырамас бөлігі.
1) Тіршіліктің қоректік өзегі
Өсімдіктер топырақтан су мен қоректік элементтерді сіңіріп өнім түзеді. Сол өнім арқылы жануарлар мен адам қоректенеді. Топырақта биофильді элементтер шоғырланып, өсімдік тамыры дамиды, жәндіктер мен сансыз микроағзалар тіршілік етеді. Топырақсыз тірі ағзалар кешенінің толыққанды өмірі мүмкін емес.
2) Зат айналымдарының түйіні
Топырақ геологиялық «үлкен» және биологиялық «кіші» зат айналымдарының өзара байланысын қамтамасыз етеді. Кіші айналым нәтижесінде қоректік элементтер тамырлы қабатта жиналып, құнарлы топырақ қалыптасады; ал үлкен айналымда үгілу қабаты пайда болып, топырақ түзілуінің негізі қаланады.
3) Ауа мен судың құрамын реттеу
Топырақ атмосфера мен гидросфераның химиялық құрамын тұрақтандыруға қатысады. Өсімдіктер фотосинтез арқылы көмірқышқыл газын сіңіреді, ал топырақтағы тыныс алу және микробиологиялық үдерістер жерге жақын ауа қабатының құрамының бірқалыптылығына ықпал етеді.
4) Биосфералық үдерістерді реттеу
Топырақ жамылғысының географиялық өзгеруі тірі ағзалардың таралуына, соның ішінде халықтың қоныстану тығыздығына да әсер етеді. Құрлықтағы өнімділік пен биоалуантүрлілік климатпен қатар топырақ жағдайына тәуелді.
5) Органикалық зат пен энергияны жинақтау
Құрамында 4–6% қарашірік бар топырақтың әр гектарында 200–400 тоннаға дейін гумус жиналуы мүмкін. Бұл — экожүйе үшін әрі қоректік заттардың, әрі химиялық энергияның стратегиялық қоры.
Қорытындылай айтқанда, топырақ атмосфера, гидросфера, литосфера және биосферамен үздіксіз зат пен энергия алмасуға қатысып, Жердегі тіршіліктің алуан түрлілігін сақтауға жағдай жасайды.
Топырақтың пайдалы қазбаларды іздеудегі маңызы
Топырақта жүретін үдерістерді зерттеу геохимиялық барлау әдістерін жетілдіруге мүмкіндік береді. Минералдық шикізат қорлары жер қойнауының әр түрлі тереңдігінде орналасатындықтан, топырақ пен топырақ ауасының құрамын талдау арқылы кен орындарының ықтимал белгілерін анықтауға болады. Мысалы, топырақ ауасын зерттеу мұнай-газдың жиналуын немесе радиоактивті элементтердің шоғырлануын бағалауға көмектеседі.
Металлометрия: негізгі қағида
1930-жылдары геохимиктер металл рудасы кен орындарының маңында руда элементтері шашыраңқы күйде кездесетінін анықтады. Егер белгілі бір аумақтың топырағында металл элементтерінің мөлшері жоғары болса, ол маңда кен орны болуы ықтимал. Бұл тәсіл металлометрия деп аталады және көптеген елдерде кең қолданылады.
Дегенмен дәл интерпретация үшін сынама алынған топырақтың профилін, горизонттарының ерекшелігін міндетті түрде ескеру қажет. Кейбір элементтер белгілі қабатта шайылып кетуі мүмкін немесе керісінше, гумусты қабатта табиғи түрде жоғары болуы ықтимал. Сондықтан топырақтанушы мамандардың тәжірибесі геохимиялық барлауда шешуші рөл атқарады.
Сонымен бірге жер қыртысын түзуші үдерістер топырақтың физика-химиялық қасиеттерін өзгертіп отырады. Осыған байланысты аэродром, автомобиль жолы, теміржол сияқты ірі нысандарды салу алдында инженерлік-геологиялық ізденістер жүргізгенде топырақтың құрылысқа жарамдылық сипаттамаларын дұрыс бағалау ерекше маңызды.
Топырақтың қоғам өміріндегі басқа салалар үшін маңызы
Топырақ және халық денсаулығы
Топырақтың санитарлық-гигиеналық және медициналық маңызы зор. Ол көптеген қарапайым жәндіктер мен микроорганизмдер үшін тіршілік ортасы. Ғалым А.И. Павловскийдің зерттеулерінде табиғатта жұқпалы және паразиттік аурулардың «ошақтары» болатыны көрсетілген. Осындай ошақтар үшін қолайлы орта көбіне топырақпен байланысты.
Табиғи ошақтарға мысалдар
- Гистоплазмоз қоздырғышы болатын саңырауқұлақтар жылы климаттағы қызыл-сары топырақта жақсы дамиды.
- Холераның таралуы гидроморфты (аллювиалды, атыраулық, батпақты) топырақтар басым аймақтарда жиірек байқалған.
Химиялық құрамның әсері
Топырақтағы элементтердің тапшылығы немесе артықтығы өсімдік пен жануар арқылы адамға да әсер етуі мүмкін. Кальций, темір, йод, фтор тапшылығы кейбір аурулардың туындауына себеп болады. Мұндай құбылыстарға байланысты аймақтық аурулар эндемиялық деп аталады.
Мысалы, йод жетіспейтін таулы аудандарда ас тұзын йодтау арқылы зоб сияқты ауруларды азайтуға болады. Дұрыс жоспарланған шаруашылық пен алдын алу шаралары эндемиялық мәселелерді едәуір төмендетеді.
Қостанай облысы топырағының географиясы және егіншілік
Қазақстанның топырақ жамылғысы өте алуан түрлі және зоналылық айқын байқалады. Жазық аумақ ел территориясының негізгі бөлігін алып жатыр және іріктеп айтқанда үш басты зонаға бөлінеді: қара топырақты, қара қоңыр, қоңыр және сұр қоңыр топырақты аймақтар.
Қара топырақты зона
Қара топырақты зона Қазақстанның солтүстігінде кең тараған: Солтүстік Қазақстан облысының барлығын, Қостанай облысының көп бөлігін, сондай-ақ Ақмола, Павлодар, Ақтөбе және Батыс Қазақстан облыстарының солтүстік өңірлерін қамтиды. Бұл аймақ республиканың негізгі астық өндіретін белдеуі саналады.
Сілтісізденген қара топырақ
Орманды дала зонасының оңтүстігінде шағын аумақтарда.
Кәдімгі қара топырақ
Гумусы мол, өнімділігі жоғары.
Оңтүстіктің қуаң дала қара топырағы
Гумусы салыстырмалы төмен (шамамен 4–6%).
Егіншілік жүйесі табиғи жағдаймен үйлесуі керек: В.В. Докучаев ілімі бойынша топырақ топырақ түзуші факторлардың (климат, аналық жыныс, тірі ағзалар, жер бедері, уақыт және адам әрекеті) өзара ықпалы нәтижесінде қалыптасады. Бұл тепе-теңдік бұзылса, топырақ режимі өзгеріп, құнарлылық әлсірейді.
Тыңайтқыш тиімділігі табиғи аймаққа тәуелді
| Табиғи аймақ | Топырақ түрлері | Тыңайтқыш әсері |
|---|---|---|
| Орманды | Күлді және шым-күлді | Жоғары (әктеу тиімді) |
| Орманды-далалық | Сұр орманды, күларалас, негіз аралас қара топырақ | Жоғары (фосфорит қосу тиімді) |
| Далалық | Типтік, кәдімгі, оңтүстік қара топырақ | Орташа (ылғал тұрақсыз) |
| Құрғақ дала | Каштан топырақтары | Әлсіз (қуаңшылық әсері) |
| Шөл және шөлейт | Сұр топырақтар | Күшті (суармалы егіншілікте) |
Демек, топырақты өңдеу, мелиорация, тыңайтқыш қолдану сияқты шаралар міндетті түрде аймақтың табиғи жағдайларын ескере отырып жоспарлануы керек.
Жер ресурстары және азық-түлік қауіпсіздігі
Адамзат тұтынатын қоректік заттардың басым бөлігі егістік жерлерден алынады. Дегенмен Жердің жалпы аумағында егіншілікке қолайлы жер үлесі шектеулі: көптеген аймақтар тым суық, тым құрғақ, таулы-тасты немесе топырақ қабаты жұқа болып келеді. Урбанизация, жолдар мен су қоймалары жыл сайын миллиондаған гектар өнімді жерді айналымнан шығарады. Бұған қоса, қате шаруашылық салдарынан эрозия, тұздану, шөлейттену күшейіп, жердің бір бөлігі жарамсыз күйге түседі.
Қазақстан жағдайының ерекшелігі
Қазақстанның жер көлемі үлкен болғанымен, егін өсіруге аса қолайлы, құнарлы топырақ үлесі шектеулі. Құнарлы қара топырақ ел аумағының шамамен 9,5%-ын ғана қамтиды және негізінен солтүстік өңірлерде таралған. Орталық пен шығыста қуаңшылық жиі қайталанып, егіншілік тәуекелді сипат алады; ал оңтүстікте тұрақты өнім көбіне суармалы егіншілік арқылы қамтамасыз етіледі.
Тың игеру кезеңінде егістік алқаптың күрт ұлғаюы қысқа мерзімде өнім бергенімен, жайылымдардың қысқаруы мен жер деградациясының күшеюі сияқты ұзақ мерзімді салдарларды да туындатты. Сондықтан бүгінгі таңда басты міндет — жаңа жерді жаппай жырту емес, бар жердің құнарлылығын сақтап, ғылыми негізделген агротехнологияларды қолдану.
Қорытынды
Топырақ — тіршіліктің қоректік негізі, табиғаттағы зат айналымдарының түйіні және биосфераның тұрақтылығын сақтайтын жүйе. Ол ауыл шаруашылығы үшін ғана емес, пайдалы қазбаларды іздеу, инженерлік құрылыс, халық денсаулығын қорғау сияқты көптеген салаларда шешуші мәнге ие.
Сондықтан топырақты қорғау, құнарлылықты қалпына келтіру, эрозия мен тұзданудың алдын алу, тыңайтқыш пен мелиорацияны ғылыми негізде жүргізу — экологиялық қауіпсіздік пен азық-түлік тұрақтылығының басты шарттары.