Сіңіру қабілетінің түрлері

Сіңіру қабілетінің түрлері: механикалық, биологиялық, физикалық, химиялық, физика-химиялық

Топырақтың қопсыған кеуекті дене болғандықтан, оның түйірлерінен арасында әр уақытта бос кеңістіктер болады. Топырақтың сіңіру қасиеттерінің қалыптасуына шешуші рөл атұаратын топырақ қурамындағы ең майда ұнтақталған, көлемі 0,0001 мм-ден төмен колоидтты бөлшектер. Бұл бөлшектер топырақтың әр түрлі органикалык және минералдық қосылыстарынан тұрады.
Топырақтың сіңіру қасиеті деп, оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарды, майда ұнтақталған минералды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттарды өзіне сіңіріп ұстап қалуын айтады.
Топырақтың сіңіру құбылысы жалпы топырақтың дамуымен және топырақта өсетін өсімдіктерге күлді элементтердің ( азот т.б. көректік заттардың ) жиналуымен қатар жүреді. әсіресе өсімдіктердің коректік элементтер жиналуы топырақтың сіңіру қасиетімен тығыз байланысты. Осы қасиет арқылы топырақта өсімдіктерге керекті элементтер жиналады. Бұл салада көп еңбек еткен орыстың ірі ғылымдары К.К. Гедройц, Д.И. Прянишников, А.И. Соколовский, И.Н. Антипов-Каратаев, В.А.Чернов, И.И.Горбунов т.б.
Әр түрлі топырақтардың сіңіру қасиеттері әр деңгейде болады. Ол көбінесе топырақтағы өте жоғары бөлшектерге, түйірлерге, кодоидтты бөлшектердің мқлшеріне байланысты. Топырақ неғұрлым қарашіріндегі бай және механикалық құрамы ауырлау балшақты болса. Соғүрлым оның сіңіру қасиеті де мол, ал топырақта қара шірінді аз, құрамы жеңіл құм немесе құмдақ болса, оның сіңіру мүмкіндігі де шамалы болады.
Топырақ коллоидтарының диаметрлері шамамен микронмен есептелетін әр текті заттардың бөлшектердің құрайды: 1 мкр – 0,01 мм тең, оны миллимикрон дейді. Коллоидты бөлшектердің ірілігі 0,1 мкр-1 ммкр.
В.Оствальдің түжырымы бойынша коллоидтердің пайда болуының екі жолы бар:
1) бөліну арқылы, яғни топырақтың бөлініп жатқан бөлшектерінің шығуы;
2) конденсация арқылы яғни заттардың бірнеше молекулаларынан қосылып үлкейіп шығуы.
Сонымен топырақ коллоидтарының бір бөлігі минералдардан физикалық үгілу арұылы бөлініп,тозандатып қалдықтардан өзгеріп, химиялық угілу нәтижесінде түзіледі. Топырақта коллоидтар екі түрде золь (коллоидтік ерітінді) және гель ( коллоидты қоймалжын – тұнба ) күйлерінде кездеседі. Коллоидтар бір күйден екінші күйге көше береді. Ерітіндіден тұнбаға көшуін коагуляция (жиырылу), керісінше түнбадан ерітіндегі көшуін пептизация (бытырау) дейді. Коллоидтардың бір күйден екішінсіне көшүі қайталанатын немесе қайталанбайтын болады. Топырақтың қалыптасуына коллоидтар коагуляциясының маңызы үлкен. өйткені коллоидтар топырақта тек золь күйінде жылжып, жиыла да, гель күйінде топырақта бекиді. Коллоидтар топырақтың қандай жағдайы болса да, топырақтың температурасы жоғары немесе төмен болса да, қызғанына немесе кепкеніне, суығына қарамай коагуляцияланады. Бірақ коагуляция процессінде электролиттердің де (тұздар, қышқылдар, негіздер) әсері көп. Электролит дегеніміз заттар суға ерігенде оң немесе теріс зарядты иондарға бөлінуі. Коагуляция электролиттердің ең аз «коагуляция босағасы» деп аталатын қоюлануында өтеді. Топырақтағы коллоидты бөлшектер электр зарядты. Коагуляция процессі негізінен коллоидтардың зарядтардың жоғалтуына байланысты өтеді. Теріс зарядты коллоилтар оң зарядты катиондармен, ал темір мен алюминий коллоидтері теріс зарядты аниондармен кездескенде коагуляцияланады. Коагуляциялану қасиеті катиондардың валенттігіне, оның атомдық салмағына байланысты. Белсенді коагулянттарға үш валентті темір мен алюминий, содан кейін екі валентті кальций мен магний катиондары жатады. Ал бір валентті катиондар калий, аммоний, натрий, аз коагуляцияланады, кейде керісінше, коллоидтарды пытыратады. Тек сүтегі катионы коагуляциялау қабілеті жағынан екі валентті катиондарға жақын. Коллоидтар коагуляциясында топыраұта кең тараған кальций катионының рөлі өте өлкен. Ол коллоидтарды қайталанбайтындай етіп берік коагуляциялайды. Коллоидтар негізі тау жыныстарынан және органикалық заттардан шығатын болғандықтан, олардың құрамында органикалық және минералдық заттары бар. Органикалық заттар топырақ шіріндісінің құрамында, ал минералды заттар балшық құрамында болады. Топырақта катиондардың және коагуляцияның пайда болуына байланысты коллоидтар көбінесе тұрақты тұнба – гель күйінде кездеседі. Ал коллоидтардың золь күйінде болуы уақытша, тұрақсыз. Катиондардың гель түрінен зольге айналдыру үшін, оларды байланыстырып тұрған катиондарды басқа катиондармен ығыстыру керек. Мысалы К.К. Гедройц топыраққа сіңірілген катиондарды ығыстыру үшін ас тұзын қолдануды үсынған. Сіңірілген катиондарды ығыстыру кезінде топырақ коллоидтары пептизацияланып, ерітінде күйіне айналады. Жоғары айтылғандай, коллоидтарға өте майда күйіндегі заттар саналады. Қазіргі көзқарас бойынша коллоидті болшектің немесе мицелланың құрылысы күрделі ол төрт құрамды қабаттан:
1) коллоидті күйдегі заттың ішкі ядросынан;
2) ішкі ядромен тығыз байланысып тұратын сол коллоидті бөлшектің зарядын анықтайтын ионды немесе ішкі қос электр қабатшадан;
3) сыртқы қарама қарсы зарядты иондар қабатшасынан;
4) диффузиялық иондар қабатшасынан тұрады.

Сонымен коллоидтар заряды деген түсінік түгел мицеллаға жатпайды. Мысалы, кремний қышқылының мицелласының ядросы SiO3 молекуларының агрегаттарынан, яғни зарядты анықтайтын иондардан SiO3 тұрады. Коллоидті бөлшектің заряды теріс, оның сыртында оң зарядты теңгеру Н иондары орналасады. Теріс қабатты диффузды қабатында Н иондары бар коллоидтарды ацидоидтер дейді. Гумин қышқылы – СОО-, кремний қышқылы SiO2. оң зарядты, диффузды қабатында ОН иондары бар коллоидтарды базоидтер дейді (А1 және Fe гидроксидтері Al (ОН)3, Fe (ОН)3).
Академик К.К. Гедройцтың тұжырымдамасында топырақтығы сіңіру қасиеті деп оның топырақ ішіндегі ерітінділерінің кейбір қосылыстарын, майда ұнтақталған минералды және органикалық қосылыстарды, микроорганизмдерді және ұнтақталмаған ірі заттары өзіне сіңіріп, ұстап қалу мүмкіншілігін айтады. Сіңіру оның тәсілдеріне қарай, бірнеше түрге: механикалық, физикалық, физика-химиялық, химиялық және биологиялық сіңірулерге бөлінеді.
Топырақтың механикалық сіңіруі қасиеті деп, оның сумен немесе желмен бірге келген әр түрлі заттардың топырақ кеүектерінде ұсталынуын айтады (топырақ кеуектері арасында топырақ арқылы өткен сулардан ұсталып қалған әр түрлі заттар).
Топырақтың физикалық сіңіруі деп, топырақ бөлшектерінің беткі қабатының топырақ ауасы мен ерітіндісінен кейбір молекулаларды сіңіру қасиетін (абсорбция) айтады.
Топырақтың физика-химиялық сіңіруі деп, топыраққа жуысқан ерітінділерден топырақтың кейбір иондары сіңіру арқылы суға ерімейтін немесе өте аз еритін тұздарды құру процесін айтады. Мәселен, карбонаттар мен гипстердің түзілуі.
Топырақтың биологиялық сіңіруі деп, топырақтың тірі бөлігі (микроорганизмдер мен өсімдік тамырлары) арқылы әр түрлі заттарды сіңіруін айтады. Топырақтың көп қасиеттеріне өзінің шешуші әсерін тигізетіндердің бірі – топырақтың физика-химиялық немесе аймасу сіңіруі. Сондықтан бұл процесті зерттеуге академик К.К. Гедройц баса назар аударған болатын. Оның зерттеуі бойынша алмасу реакцияларына қатысы бар қосылыстарды топырақтың сіңіру комплексі деп атайды. Топырақтың сіңіру комплексіндегі катиондар әр уақытта өзіне тең мөлшердегі басқа катиондарға алмаса алады.
Топырақтың сіңіру мүмкіндігі әр түрлі топырақтарда түрліше. Топырақ неғұрлым қара шірікке бай және механикалық құрамы ауырлау (балшықтау) болса, соғұрлым оның сіңіру мүмкіндігі шамалы болады.
Топырақтың сіңіру қасиетінің оның құнарлығына өсері өте зор. Топырақ әр түрлі заттарды өзіне сіңіріп, ұстап қалу арқылы (әсіресе өсімдік тіршілігіне керекті заттарды ұстап қалу арқылы) құнарлығын арттыра түседі. Осы сіңірілген заттардың ішінде өсімдіктерге қажетті негізгі микроэлементтер: азот, фосфор, калий, кальцийлермен қатар, аз да болса көптеген микроэлементтер кездеседі. Сондықтан да топырақтарда заттардың құрамына, әсіресе топырақтың алмасу реакциясына мұмкіндігі бар, сіңірілген катиондарға байланысты топырақтың физикалық қасиеттері де әр түрлі болады. Әдетте, құрамында кальций катионы бар топырақтардың физикалық қасиеттері жақсы, ал құрамында натрий катионы мол топырақтардың физикалық қасиеттері өте нашар, сортаң топырақ болып келеді.
Ал топырақ құрамында СО3, Cl, SO4 иондары мол болса ондай топырақтар өсімдіктер үшін улы, онда ештеңе өспейді. Олар сорланған, сор, тұзы мол топырақтарға жатады. Бұл топырақтарды егістікке пайдалану үшін оның тұзын шайып мелиорациялау керек. ....