Топырақтың физикалық және физико-механикалық қасиеттері

Топырақтың жалпы физикалық қасиеттеріне оның тығыздылығы (көлемдік салмағы), қатты бөлігінің тығыздылығы (меншікті салммағы) және кеуектілігі жатады.

Топырақтың тығыздылығы дегеніміз – табиғи құрылымы бұзылмаған құрғақ топырақтың м³ көлемінің салмағы. Оны г/см³-мен өлшейді. Өсімдіктердің өсіп-өнуіне қолайлы топырақ тығыздылығы 1-1,2 г/см³. Солтүстік Қазақстанның кәдімгі қара топырағының қарашірінді қабатының тығыздығы 1-1,1 г/см³ болып келеді. Ал қарашірінді аз, механикалық құрамы құмдақ нағыз қоңыр топырақтың үстіңгі қабатының тығыздығы 1,3-1,35 г/см³ болады.

Топырақтың қатты бөлігінің тығыздығы – 4⁰С температурада топырақтың қатты бөлігінің 1 м³ көлемінің салмағының осындай көлемдегі судың салмағына қатынасы.

Көптеген топырақтардың қатты бөлігінің тығыздылығы 2,4-2,65 г/см³ болып келеді. Оның мөлшері топырақ құрамында органикалық қосылыстар, қарашірінді мол болса, кеми түседі, ал ол аз болса, ұлғая түседі.

Топырақтың кеуектілігі – оның қатты бөлігі арасындағы қуыстардың қосындысымен есептеледі. Оны 1 м³ топырақ көлеміндегі кеуектердің (қуыстардың) үлесін % мөлшерімен өлшеу арқылы сипаттайды.

Топырақтың кеуектілігін есептеу үшін топырақтың тығыздығының (dv) және қатты бөлігінің тығыздығының (d) көрсеткіштерін қолданып, төмендегідей теңдеу арқылы анықтайды:

К = {1 – dv/d} * 100.

Топырақтың кеуектілігі оның механикалық құрамына, құрылымына, органикалық заттар мөлшеріне, топырақ фаунасының әрекетіне және оны баптау өңдеу әдісіне байланысты.

Н.А.Качинскийдің сипаттауы бойынша егер топырақтың кеуектілігі 55-65% болса, оған өте жақсы баға беріледі. Солтүстік Қазақстанның кәдімгі қара топырағының қарашірінді қабатының кеуектілігі 50-60%, ал саздақты ашық қара қоңыр топырағының кеуектілігі – 48-51% болып келеді.

Топырақтың физикалық-механикалық қасиеттері оны өңдеуге және өсімдік тамырлары дамуына тікелей әсерін тигізеді. Оларға топырақтың қаттылығы, байланыстылығы, иілгіштігі, жабысқақтығы, ісінуі және отыруы, меншікті кедергісі көрсеткіштері жатады.

Топырақтың қаттылығы - оның қабаттарына бойлата енгізген құрал білікке көрсететін кедергісі. Оның кг/см² мөлшерімен сипаттайды. Топырақ ылғалдылығына, механикалық құрамына байланысты оның мөлшері 5-45 кг/см² дейін болуы мүмкін. Топырақтың қаттылығы мен оның меншікті кедергісі арасында тікелей қатынас бар. Қаттылығы жоғары топырақтың меншікті кедергісі оны жырту кезінде әр см³ топырақ бетіне жұмсалатын тарту күшін сипаттайды. Меншікті кедергі топырақтың механикалық құрамына, құрымына, ылғалдылығына, қаттылығына байланысты өзгереді. Мысалы, механикалық құрамы құмдақ топырақта бұл көрсеткіш 0,2-0,3 кг/см², орташа саздақты топырақта 0,5-0,7, ал ауыр саздақты топырақта 0,7 кг/см²-ден көп болады.

Топырақтың байланыстылығы оның бөлшектерін бір-бірінен айыруға бағытталған күшке қарсыласу қабілетін көрсетеді. Байланыстылық топырақтың механикалық құрамына және ылғалдылығына байланысты. Саз балшық, саздақ топырақтардың байланыстылығы құм, құмдақ топырақтардың осы көрсеткішінен жоғары болады. Қазақстанның топырақтанушы ғалымдары осы көрсеткіші топырақтың эрозияға төзімділігін бағалауға қолданады.

Топырақтың байланыстылығы кеміген сайын оның жел эрозиясына төзімділігі нашарлайды. Алтыншы, бесінші топтағы топырақтар жел эрозиясына төзімсіз, ал бірінші, екінші топтағылардың төзімділігі жоғары болады.

Топырақтың иілгіштігі оның ылғалды күйінде икемдеп пішін беруге көнуін және оны сақтау қабілетімен сипатталады.

Құрғақ және өте ылғалды топырақтың басқа денелерге жабысу қабілеті – топырақтың жабысқақтылығын көрсетеді. Механикалық құрамы балшық, құрамында натрий иондары мол топырақтың жабысқақтығы жоғары болады. Ол топырақтарды өңдеуге көп күш жұмсалады. Топырақтың жабысқақтығы оның ылғалдылығына байланысты. Құрғақ топырақтың жабысқақтығы жоқ, ал ылғалдылығы өскен сайын оның жабысқақтығы арта түседі де, кейіннен ылғалдылық молайғанда тағы да жабысқақтық кемиді. Топырақтың жабысқақтығына байланысты егіншілікте топырақтың физикалық пісуі деген ұғым қолданылады. Ылғалды топырақты өңдегенде құралдарға жабыспай жақсы түйіршікті құрылымға бөліну қабілеті бар кезеңі оның физикалық піскен дәрежеде екенін көрсетеді. Осы кезеңде өңделген топырақтың құрылымы және фиизикалық қасиеттері қолайлы қалыптасады.

Топырақ ылғалданғанда оның ісінуі, ал құрғағанда – отыруы байқалады. Осы қасиеттер механикалық құрамы балшық және натрий иондары бар топырақтарда дамиды. Сондықтан осындай топырақтар ылғалданғанда қатты ісініп, ал құрғағанда көп отырып, топырақта үлкен жарықтар пайда болады. Сондықтан өсімдік тамырларына зақым келтіреді және ылғалдың артық булануына әсер етіп қолайсыз жағдай жасайды.

Топырақтың қолайлы физикалық және физикалық-механикалық қасиеттері оның құнарлығына үлкен әсер тигізіп және басқа да экологиялық қызметтерінің пәрменді жүруіне жағдай жасайды. Сондықтан осы қасиеттерін жақсарту үшін мол органикалық тыңайтқыш қолдану, егістікте және мал жайылымдарында, шабындықтарда алқаптарды ауыстырып отыру жүйесін қолдану арқылы топыраққа қолайлы әсер ету керек. Топырақты өңдегенде, одан өнім жинағанда оған аз қысым түсіретін техника қолданып, оның тығыздығын, құрылымын сақтауға жағдай жасалынуы керек.