Torpağın element və faza tərkibi

Bu məqaləni vikiləşdirmək lazımdır. Lütfən, məqaləni ümumvikipediya və redaktə qaydalarına uyğun şəkildə tərtib edin.

Torpaqda baş verən bütün proseslər mürəkkəb olmaqla kompleks xarakter daşıyır və bu onun təbii-tarixi cisim olmasını bir daha sübut edir. Kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə torpaqda baş verən prosesləri bu cür adlandırmaq olar:

1. Polikimyalaşma. Torpaqda çox böyük miqdarda kimyəvi elementlər və maddələr mövcuddur. Qanunauyğun olaraq hər bir elementin bir neçə birləşmələri olur ki, bunlar da torpaqda həm kristal, həm də amorf formasında olurlar.
2. Heterogenlik və polidisperslilik. Torpaq çox fazalı sistem olmaqla üzvi və mineral komponentlərin inkişaf etmiş, müxtəlif cinsli üst qatında sorbsiya və desorbsiya (xemosorbsiya daxil olmaqla) prosesləri baş verir.
3. Üzvi-minerallı qarşılıqlı təsir – spesifik torpaq xüsusiyyətləri olmaqla torpaqəmələgəlmə prosesinin əlamətidir. Belə ki, torpaqda ancaq sadə və kompleks duzlar formalaşmır, həm də mineral və üzvi maddələrdən ibarət olan mürəkkəb adsorbsiyalı komplekslər (simplek-slər) yaranır.
4. Torpaq proseslərinin dinamikliyi. Təbii torpaq üçün bir günlük (sutkalıq), mövsümü, illik və əsrlik dinamika xarakterikdir. Torpaqda bu dəyişiklik daima baş verir. Klassik kimyəvi birləşmələr transformasiyaya məruz qalır və torpaq buferlik qabiliyyəti qazanır.
5. Əhatəli müxtəlifcinslilik – torpağın ayrılmaz xassəsi olub, torpaqəmələgətirən amillərin əhatəli müxtəlifcinslilikdən asılılığı şərtləndirilir (ilkin müxtəlifcinslilik). Torpaq əmələgəlmə prosesinin inkişafı ilə əlaqədar olaraq daha da genişlənə bilər (təkrar müxtəlifcinslilik).
6. Qeyri-bərabər vəziyyət və termodinamik bərpa olunmayan proseslər. Torpaq açıq termodinamik sistemdir, hansı ki, buradan fasiləsiz olaraq maddələr və enerji axır. Bu isə torpaqda bərabər vəziyyətin yaranmasına imkan vermir.

Nəticədə torpaq-kimyəvi proseslərin özünəməxsus kinetikası güclənir və sürətli reaksiyalar baş verir. Torpaqda baş verən prosesləri anlamaq üçün onun kimyəvi tərkibini, torpaqəmələ gətirən amillərin dəyişilməsini və bunların torpaq örtüyünün əmələgəlməsində istifadəsini bilmək lazımdır. Torpağın kimyəvi tərkibi iki göstərici ilə xarakterizə olunur:

• element tərkibi
• faza (maddələr) tərkibi

Torpağın əsas kimyəvi xassələrindən biri onun element tərkibi hesab edilir. Məhz bu xassə üzərində onun genezisi və münbitliyi formalaşır. Torpağın element tərkibini bilmədən dərin kimyəvi tədqiqatların aparılması qeyri-mümkündür. Torpaq kütləsində kimyəvi elementlərin toplanmasına və kəmiyyət nisbətinə torpağın element tərkibi deyilir. "Element tərkibi"nin sinonimi kimi bəzən "torpağın xam tərkibi" termini işlədilir. Lakin bu cür adlanma söhbətin hansı tərkib (kimyəvi, mexaniki) haqqında getməsini aydınlaşdırmır. "Xam" sözü əslində "ümumi" anlayışı bildirir və torpaqda olan bütün komponentlərin miqdarını göstərir. Ona görə də "xam tərkib" deyəndə torpaqda olan elementlərin birləşmə formalarından asılı olmayaraq ümumi elementlərin miqdarı başa düşülür. Torpaq kimyasında və ümumiyyətlə torpaqşünaslıqdaelement tərkib deyəndə – torpağın genezisi, münbitliyi vəkimyəvi tərkibinin vəziyyəti anlaşılmalıdır.

Element tərkibi torpaqəmələgəlmə proseslərinin çox mühüm nəticələrini əks etdirir. Element tərkibinə görə torpa- ğın genetik horizontları bir-biri ilə fərqlənir. Məsələn, çürüntülü akkumulyativ horizont yüksək miqdarda C, P və N olması ilə; ilyuvial horizontlar Fe, Al və bir sıra elementlərin toplanması ilə; elyuvial horizontlar isə silisiumun miqdarının artması, digər elementlərin azalması ilə müşayiət olunur. Başqa sözlə genetik horizontları təyin etmək üçün torpağın element tərkibi diaqnostik əlamət kimi qəbul edilir. Lakin sarı-podzol torpaqlarda tamamilə başqa prosesin getdiyinin şahidi oluruq. Belə ki, humusun profil boyu toplanması yalnız üst qatda gedir və hissə-hissə ilyuvial horizonta üzvi maddə formsında aparılır. Dəmirin yayılmsı elyuvial horizontda toplanır. Dəmirin maksimal miqdarda top lanması çürüntülü-akkumulyativ horizontda gedir. Çox ehtimal ki, bu elementlərin maksimum bioloji toplanması ilə bağlıdır. Hətta torpağın element tərkibi haqqında olan bu kiçik məlumatlar imkan verir ki, profilin formalaşmasında bəzi mühüm proseslər haqqında ideyalar irəli surək. Element tərkibinin tam analizindən sonra burada gedən proseslərin başlıca istiqamətini, yəni torpaqəmələgəlmənin nəticələrini təyin etmək olar. Lakin, təkcə element tərkibinə görə torpaqda gedən reaksiyaların mexanizmi haqqında mühakimə yürütmək olmaz. Belə ki, transformasiya ilə bağlı prosesləri, yeni maddələrin əmələ gəlməsini geniş şəkildə fərqləndirilən torpaq kütləsi ilə izah etmək lazımdır.

Torpağın element tərkibi onun potensial münbitliyi haqqında təsəvvürlər yaradır. Karbonun və azotun üzvi birləş- mələrinin yüksək miqdarda olması torpağın münbitlik əlamətləridir. Xlor ionlarının hədsiz toplanması isə bitkilər üçün əlverişli xasə sayılmır. Əlbəttə, torpaqda olan elementlərin hamısı bitkilər üçün mənimsənilə bilən şəkildə olmur. Alümosilikatların kristallik qəfəsinə daxil olan elementlər ya çətin həll olan birləşmələrin, yaxud hidroliz olunmayan humus maddələri komponentinin tərkibində olur. Bunların bitki tərəfindən mənimsənilməsi hissə-hissə ilkin strukturun dağıdı- laraq, asan həll olan formalara keçməsi ilə baş verir. Bu elementlərin ümumi miqdarı yaxud ehtiyat formaları göstərir ki, belə torpaqlar öz potensialı hesabına bitkiləri uzun müddət qida maddələri ilə təmin edə bilər. Dağ qaratorpaqlarının azot, fosfor və kaliumla potensial təminatının vəziyyəti 1 saylı cədvəldə təsvir edilmişdir. Cədvəldən göründüyü kimi bu torpaqların 0–20 sm qatında azotun miqdarı 5–10 t/ha çatır ki, bu da 25–30 s/ha payızlıq buğda məhsulu almaq üçün 60–100 il kifayət edər. Fosforun və kaliumun miqdarı isə azotla müqayisədə daha çox illərə bəs edər. Apardığımız hesablamalar əsas verir ki, ehtiyat qida maddələrindən istifadəsinə görə torpaqların bəzi potensial imkanlarını qiymətləndirə bilək. Torpaqda olan ehtiyat qida maddələrini tamamilə səfərbər etmək qeyri-mümkündür. Elə apardığımız bu hesablama da göstərir ki, on illər ərzində torpaqda qida elementləri tükənə bilər. Belə ki, elementlərin tam səfərbər olunması torpağın deqradasiyası, dağılması və qeyri-münbit oksidlər qarışığına çevrilməsi ilə nəticələnə bilər. Beləliklə, torpağın element tərkibi haqqındakı məlumatlar göstərir ki, əkin qatında bütün qida elementlərinin defisitsiz balansını təmin etmək vacibdir.

Yulius Lotar Meyer və D. İ. Mendeleyevin dövrü sistemlərinin (1864–1869) demək olar ki, bütün təbii elementləri torpaqda vardır. Torpaqda həmin elementlərin 95 %-ni məlum 26 element təşkil edir. Torpaq, elementlərin kəmiyyətcə toplanmasına görə bütün canlı orqanizmlərdən, minerallardan və dağ süxurlarından fərqlənir. Bildiyimiz kimi canlı orqanizmlər əsasən orqanogen elementlərdən – C, H, N, O, P, S təşkil olunmuşdur. Müqayisəcə az miqdarda isə mineral komponentlər adlanan maddələr də bu tərkibə aiddir. Lakin elə minerallar var ki, 2,5–7, 9–11 elementdən (sadə silikatlar) ibarətdir. Duz mineralları 2–5 elementdən ibarətdir. Torpağın tərkibinə daxil olan bütün kimyəvi elementlər mütləq və mü- hüm rola malikdirlər. Torpağın birinci fərqləndirici xüsusiyyəti onun böyük elementlər toplumundan ibarət olmasıdır. İkinci xüsusiyyəti isə yüksək miqdarda karbon və silisium elementinin olmasıdır. Hansı ki, bu iki mühüm torpaqəmələgəlmə amilinə eyni zamanda təsir edir: bunlar bitki və heyvanat aləmidir. Üçüncü xüsusiyyəti elementlərin qatılığının böyük diapazonda mövcudluğudur. Element tərkibinə görə profildə ən çox fərqli cəhətlər torflu, elyuvial, karbonatlı və şorlaşmış horizontlarda müşahidə olunur. Ayrı-ayrı elementlərin miqdarı geniş intervalda dəyişir. Məsələn, torflu torpaqlar istisna olmaqla qalan torpaqlarda silisiumun miqdarı 22-dən 44%-ə qədər tərəddüd edir.

Alüminiumun miqdarının diapazonu – 1–8%, dəmirinki isə – 0,5–6% təşkil edir. Kiçik tərəddüdlərə baxmayaraq, hər bir elementin miqdarının intervalı mövcuddur.

Məsələn, yüngül torpaqlarda silisiumun miqdarı SiO2 formasında olmaqla çox, digər elementlərinki isə az olur. Karbon isə karbonatlar şəklində əsasən yuyulmamış torpaqlarda və karbonatlı süxurlar olan yerlərdə mövcuddur. Kükürdün miqdarı isə qeyri-üzvi karbonun miqdarı ilə eynilik təşkil edir. Torpaqəmələgətirən süxurlarla müqayisədə torpaqda üzvi karbonun və digər biogen elementlərin nisbi miqdarı humusla toplanır. Si, Al, Fe, Mg, K, Na kimi elementlər isə torpaq- əmələgətirən süxurlardan torpağın müxtəlif qatlarına paylanır.

Torpaqda mütləq miqdarına görə elementlər bir neçə qrupa bölünür. Birinci qrupa O və Si aiddir ki, bunların miqdarı torpaq kütləsinin 80–90%-ni təşkil edir. İkinci qrupa faizin 10 payından çox hissəsini tütan elementlərdir: Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C. Bu iki qrupa daxil olanlar tipik makroelementlərdir. Üçüncü qrupa daxil olan elementlər Ti, Mn, N, P, S makro və mikroelementlər arasında keçid təşkil edir. Mikro və ultramikroelementlərin miqdarı torpaqda n 10–3 — n10–10 %-lə ölçülür və bunlar aşağıdakılardır: Ba, Sr, B, Rb, Cu, V, Cr, Ni, Co, Li, Mo, Cs, Se və s.

Belə təsnifatlardan birini V. M. Qoldşmidt (1924) tərtib etmişdir. Onun təsnifatına görə bütün elementlər dörd qrupa bölünür: litofillər, xalkofillər, siderofillər, atmofillər.

Litofil elementlər oksigenlə qohumluğu ilə fərqlənir və biosferdə tərkibində oksidlər, hidroksidlər, oksigenli turşuların duzları olan minerallar əmələ gətirirlər. Bura 54 element aiddir: Si, Ti, S, P, F, Cl, Al, Se, Na, K, Ca, Mg və s.

Xalkofillər kükürdlə birləşmələr əmələ gətirməyə meyillidirlər: Cu, Zn, Pb, Cd, Ag, Mn, Fe və s.

Siderofil elementlər dəmir xəlitələrində həll olaraq dəmirli birləşmələr əmələ gətirirlər: Fe, Ni, Co, P, C, Pt, Au, Sn, Mo və s.

Atmofil elementlərə aid olanlar: H, N, C, O, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Cl, Br, Y.

V. M. Qoldşmidt bunlardan xüsusi bir qrup ayıraraq biofil elementlər adlandırmışdır. Hansı ki, bunlar canlı orqanizmlərdə toplanırlar. Qoldşmidtə görə əsas biofil elementlər bunlardır: C, H, O, N, P, S, Cl, Y. Az da olsa B, Ca, Mg, K, Na, V, Mn, Fe, Cu kimi elementləri də o biofil elementlər qrupuna daxil edirdi. V. M. Qoldşmitdin təsnifatına görə bu elementlər torpağın maye fazasında olaraq, bərk fazaya da keçə bilir və torpaq proseslərində o qədər də böyük rol oynamırlar. Torpaqşünaslıqda böyük maraq yaradan elementlər təsnifatı landşaftda onların miqrasiya xüsusiyytləridir. Belə bir təsnifat A. İ. Perelman tərəfindən işlənmişdir. O, bütün elementləri iki böyük qrupa ayırır: 1) hava miqrantları, 2) su miqrantları. Hava miqrantları qrupuna əsasən passiv elementlər xüsusilə təsirsiz qazlar He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn və atmosfer şəraitində kimyəvi birləşmələr əmələ gətirən aktiv elementlər (O, H, C, N, Y) daxildir. Biofil dərəcələrinə görə A. İ. Perelman kimyəvi elementləri belə sıralandırır:

1. maksimum biofillər – C,
2. yüksək biofillər – N, H,
3. orta biofillər – O, Cl, S, P, B, Br,
4. aşağı biofillər – Fe, Al.

Elementlərin biofillik dərəcəsinə görə qruplaşdırılması onların canlı orqanizmlərdə rolu və kimyəvi elementlərin miqrasiya prosesini aydınlaşdırmaqdır. Bitkilərin kimyəvi elementləri seçib udma qabiliyyətini bioloji udma koeffisenti adlandırırlar. Bunu isə məlum ele- mentin bitki külündə miqdarının həmin elementin litosferdə yaxud torpaqda miqdarına olan nisbətinə görə hesablayırlar.

Ümumiyyətlə, torpaq kimyasında qarşıya qoyulan məsə- lədən asılı olaraq analizlərin nəticələrini hesablamaq üçün müxtəlif üsullardan istifadə edilir. Ən çox işlənən üsullar aşağıda göstərilənlərdir:

• havada quru torpağa görə hesablama;
• mütləq quru torpağa görə hesablama (1050C);
• közərdilmiş torpağa görə hesablama;
• humuzsuz torpaq kütləsinə görə hesablama;
• karbonatsız torpağa görə hesablama;
• humuzsuz və karbonatsız torpağa görə hesablama;
• karbonatlı torpağa görə hesablama;
• müəyyən torpaq həcminə görə hesablama.

Bunlardan başqa elə hesablamalar var ki, tam torpaq kütləsinə görə və bəzən də onun bir hissəsinə görə aparılır. Məsələn, karbonun və azotun miqdarını tam torpaq kütləsinə görə hesablamaq lazımdır, çünki burada olan üzvi maddələrin miqdarını yalnız bu üsulla tapmaq olar.

Torpaq proseslərinin mexanizmini araşdırdıqda təkcə element tərkibi az informasiyalı hesab edilir. Torpaqəmələ- gəlmə eyni vaxtda, ardıcıl proseslər və kimyəvi reaksiyalar nəticəsində baş verir. Hələlik bu proseslərin tam və təkmilləşmiş təsnifatı yoxdur. İlkin torpaq-kimyəvi prosesləri aşağıdakı qruplara bölmək olar:

1. Torpağın üzvi və mineral komponentlərinin transformasiya prosesləri.
2. Maddələrin köçürülmə prosesləri.
3. Torpaq horizontları və profilində spesifik mürəkkəb proseslərin formalaşması.

Transformasiya prosesinə daxildir: müxtəlif maddələ- rin kimyəvi reaksiyalar zamanı parçalanması, sintezi, yenidən yaranması torpaqəmələgətirən süxurlardan və xaricdən torpaq tərkibinə daxil olmalar. Bura həmçinin minerallar və dağ süxurlarını aşındıran bütün kimyəvi reaksiyalar, həllolmalar, oksidləşmələr, reduksiyalar, hidrolizlər və s. daxildir. Bu qrupa üzvi maddələrin minerallaşması reaksiyaları, humifikasiya prosesləri, qalıqların birləşmə və həllolma reaksiyaları da aid edilir. Maddələrin köçürülmə prosesləri – torpaqdaxili miqrasiyanı əhatə etməklə, həmçinin torpaq sərhəddindən kənara (atmosferə, suya, süxurlara) maddələrin miqrasiyası kimi anlaşılır. Bu proseslər qrupuna elyuvial, illyuvial, akkumulyasiya, yuyulma, lessivaj və s. daxildir. Torpaq proseslərinin və onun horizontlarının dəyişilməsi – tam, spesifik təzahür forması olub, çoxlu proseslər və reaksiyalardan ibarətdir. Məsələn, qleyləşməni, podzollaş- manı və s. bura aid etmək olar. Bu prosesləri başa düşmək üçün daha torpağın element tərkibinə yox, onun molekulyar tərkibinə istinad etmək lazımdır. Artıq konkret reaksiyalarda atomlar deyil, ionlar və molekulalar iştirak edir. Ona görə də torpaq kimyası real olaraq molekulların xassələrinə əsaslanır. Kütlədən asılı olmayaraq eyni tərkib və eyni termodinamiki xassələrə malik olan heterogen sistemin homogen hissələrinin məcmusuna faza deyilir. Belə bir tərifdən sonra, aydın olur ki, torpaq çox fazalı sistemdir. Bəzən torpağın ücfazalı sistem (bərk, maye, qaz) kimi ifadə olunması "faza" anlayışı ilə qətiyyən düz gəlmir. Yaxşı olar ki, bərk, maye, qaz hissələri deyilsin. Çünki "faza" termini kimyada və termodinamikada ciddi təyin edilmiş fikri ifadə edir. Lakin torpaqşünaslar faza deyəndə torpağın bərk, maye, qaz və canlı orqanizmləri anlayırlar və biz də bu cür qəbul edirik.

Pedomorf elementlər sırasında xüsusi yarımqrup elementləri ayırmaq vacibdir. C, Fe, Mn, Ca, Si belə elementlərdən sayılır. Silisium birləşmələri torpaq kütləsinin başlıca hissəsini təşkil edərək ona ağımtıl rəng verir. Torpağın rəngi onun çox mühüm makromorfoloji əlamətlərindən olub, təsnifat və diaqnostika məsələlərində geniş istifadə edilir. Bütün çöl torpaq tədqiqatları onun rənginə istinad edilərək, horizontlara və profillərə ayrılır. 1927-ci ildə prof. S. İ. Tyuremnov torpağın rənginə görə formalaşması hipotezini (qara, sarı, qırmızı və ağ) irəli sürdü. Sonra isə üç rəngli spektrə əsaslanan nəzəriyyə qəbul edildi. Rənglər haqqında olan ümumi nəzəriyyə isə torpağa rəng verən komponentlərin hamısı nəzərə alınmaqla, spektral əksetdirmə qabiliyyətinə görə spektrofotometrik ölçülərə əsaslandı. Torpağa və onun horizontlarına rəng verən maddələrə torpaq piqmentləri deyilir. Karbon birləşmələri, dəmir, manqan və kükürdün bəzi formaları başlıca torpaq piqmentləri sayılır.

Karbonun birləşmələri torpağın rənginə ikitərəfli təsir göstərir. Mineral birləşmələri (torpaq karbonatları) ağ rəng verir. Burada əsasən CaCO3 və MgCO3 başlıca rol oynayır. Üzvi karbon birləşmələri isə torpağa sarımtıl, qonur və yaxud qaramtıl rənglər verir.

Manqan adətən torpağa tünd rəng verir ki, bu da pirolyuzitin (MnO2) təsirindən olur. Bəzi metalların sulfidləri də torpağa tünd və ya qara rəng verə bilir. Buna əsasən reduksiyaedici şəraitlərdə rast gəlinir. Torpaq profilinə həm müxtəlif və həm də parlaq rəngi dəmir birləşmələri verir. Qamma rənglər və onun çalarları çox geniş yayılmış dəmir birləşmələri ilə əlaqələndirilir. Bura sarı, samanı sarı, qırmızımtıl, qonur, sarı-yaşıl, yaşıl, qaramtıl rənglər aiddir. Adətən bütün yumşaq torpaəmələgətirən süxurlar müəyyən dərəcədə dəmir birləşmələri ilə rənglənmiş olur. Bu ümumi sarımtıl və qonurvari rənglər torpaq profilində saxlanılır. Lakin dəmirin genetik horizontlar arasında paylanması bu rənglərin zəifləməsi və güclənməsi ilə müşayiət olunur. Torpaq rənglərini qiymətləndirmək çox çətin bir problem sayılır, hətta praktiki olaraq torpaq horizontlarını öyrənərkən kimyəvi tərkibdən yaxud digər xassələrdən asılılığını müəyyən etmək mümkün olmur. Ayrı-ayrı elementlərin və onların birləşmələrinin torpaq rənginin formalaşmasında rolunu rənglər ölçüsünün beynəlxalq sisteminə əsaslanaraq qiymətləndirmək lazımdır. Hansı ki, burada şərti rənglərə (göy, yaşıl, qırmızı) təyinetmələr aparılır.

• Arif Hüseynov, Namiq Hüseynov. Torpaq kimyası. (Ali məktəblər üçün dərslik). Bakı – 2012. 582 səh
• http://elibrary.bsu.az Arxivləşdirilib 2017-07-21 at the Wayback Machine