13. Топырақтың сіңіру сыйымдылығы, сіңірілген катиондардың құрамы мен арақатынасының өсімдік және тыңайтқыштарымен әрекеттесуі үшін маңызы

К.К.Гедройц физика-химиялықсіңіру құбылысының бірнеше заңдылықтарын ашты:

•Топырақтың қатты бөлігінің катиондары мен ерітінді катиондарының өзара алмасуы эквивалентті болады. Мұнда топырақ пен ерітінді арасында жылжымалы тепе-теңдікорнайды.

•Катиондардың алмасуы қайтымды реакция. Сондықтан катиондардың алмасу реакциясын мынадай түрде өрнектеледі:

(Т.С.К) Са + 2КСl (Т.С.К) 2К + СаСl2

•Ерітінді концентрациясы тұрақты болған жағдайда топырақтың сіңіру кешеніндегі катиондардың ерітіндіге ауысуы ерітінді көлеміне байланысты. Яғни, ерітінді көлемі артқан сайын топырақтан оған катиондар көбірек өтеді. Ерітінді көлемі өзгермеген жағдайда, концентрациясы жоғары ерітінді катиондарды көбірек ығыстырады.

•Катиондардың алмасу реакциясы өте жоғары жылдамдықпен жүреді де, реакцияға майда дисперсті коллоидты бөлшектердің бетінде орналасқан катиондар қатысады.

•Катиондардың сіңірілу энергиясы бірдей емес. Неғұрлым элементтің атомдық массасы мен катионының заряды көбірек болса, соғұрлым ол күштірек сіңіріледі және топырақтан оларды басқа катиондардың ығыстыруы қиынырақ өтеді. Демек, катиондардың сіңірілу энергиясы валенттілігі өскен сайын жоғарылайды. Екі және үш валентті катиондар бір валентті катиондарға қарағанда топырақ коллоидтарына күштірек тартылады. Ал, катиондар валенттілігі бірдей болған кезде, сіңірілу энергиясы атомдық массасы өскен сайын артады. Мысалы, бір валентті катиондар сіңірілу

энергиясының өсуіне қарай мынадай ретпен орналасады: Lі+ < Na+ < NH4+ < K+ < Pb+. Екі валентті катиондар: Mg2+ < Ca2+ < Co2+, үш

валентті катиондар: Al3+ < Fe3+ ретпен сіңіріледі. Сонымен бірге жеке катионның өзі топыраққа әр түрлі дәрежеде сіңіріледі.

Н.И.Горбунов зерттеуі бойынша топырақ құрамындағы катиондардың 80-85пайызы жақсы алмасатын болса,15-20пайызы топырақта берік сіңірілген күйінде сақталады.

Құрамындағы алмасу реакциясына бейім катиондардың жалпы мөлшерін топырақтың сіңіру сыйымдылығы деп атайды. Сіңіру сыйымдылығын 100г топырақтағы катиондардыңмг-эквивалентіменөрнектейді.

Мысалы, 100 г топырақ құрамында 500 мг сіңірілген кальций болғандағы топырақтың сіңіру сыйымдылығы 500 : 20 = 25 мг/экв. 100 г топырақта кальцийдің эквиваленттік массасы 40:2=20 болады.

Топырақтың сіңіру сыйымдылығының мөлшері оның гранулометриялық құрамына, майда дисперсті бөлшектердің жалпы мөлшері мен олардың химиялық және минералогиялық құрамына, топырақ реакциясына байланысты. Топырақта майда дисперсті бөлшектер көп болған жағдайда оның сіңіру сыйымдылығы жоғары болады. Сол сияқты саз топырақтың сіңіру сыйымдылығы құмайт топырақпен салыстырғанда жоғары. Монтмориллонит тобына жататын минералдар ең үлкен сіңіру сыйымдылығымен ерекшеленеді. Қарашіріндіге бай топырақтың да сіңіру сыйымдылығы жоғары болады. Топырақ реакциясы (рН) көтерілген сайын оның сіңіру сыйымдылығы артады. Сонымен бірге топырақтардағы сіңірілген катиондар құрамы

әртүрлі болып келеді. Барлық топырақтарда сіңірілген катиондар арасында кальций мен магний мөлшері көп болады. Мысалы, кәдімгі қара топырақта сіңіру сыйымдылығындағы катиондардың 80-90пайызы кальций және магний үлесіне тиеді. Оңтүстік қара, қара қоңыр, боз топырақтарда аз мөлшерде сіңірілген натрий кездеседі. Олардың құрамында сутек катиондары болмайды. Сор, сортаң топырақтарда кальций, магниймен бірге сіңірілген натрий көп болады. Калий және аммоний катиондары барлық топырақтарда аз мөлшерде кездеседі.

Сіңірілген катиондар құрамы топырақтың физикалық, химиялық қасиеттеріне, өсімдіктіңөніп-өсуіне,тыңайтқыштардың әсерінежан-жақтыықпал етеді. Топырақ ерітіндісінің құрамы қатты фазадағы катиондар құрамы мен түрлеріне байланысты өзгереді. Мысалы, құрамында кальций катиондары көп топыраққа суда жақсы еритін аммоний селитрасы немесе калий хлориді сияқты тыңайтқыштарды қолданғанда ерітіндіге көп мөлшерде кальций ауысады. Топырақтағы сіңірілген катиондар құрамы топырақтың сіңіру комплексіне әсер етеді. Мысалы, катиондар теріс зарядталған топырақ коллоидтарын шөгінді түрінде тұндырады (коагуляция).

Катиондардың тұндыру қабілеттері элементтердің атомдық массасы мен валенттілігінің өсуіне қарай жоғарылайды:

Lі+ < NH4+ < Na+ < K+ < Mg2+ < Ca2+ <H+ < Fe3+ < Al3+.

Бір валентті катиондардың (сутектен басқасы) коллоидтарды тұндыруы екі және үш валентті элемент катиондарына қарағанда төмен болады.

Топыраққа сіңірілген катиондардың құрамы мен олардың арақатынасын тыңайтқыш және мелиоранттар қолдану арқылы реттеуге болады. Мысалы, сілтілік

реакция тудыратын сіңірілген натрий катиондарын, сортаң топырақ құрамынан ығыстыру үшін гипс қолдану керек. Мұнда, натрийді алмастырған кальций катиондары өсімдіктің өсіп-өнуіне қолайлы жағдай тудырады.