Топырақ экологиясынын мәселелері

Калий топыраққа өте баяу көшеді және топырақтың өздігінен тазаруы мен топырақ биоценозына зиянды әсер етпейді. Дегенмен, олармен бірге топырақ қыртысына жасанды сортаңдандыратын хлор иондары енгізіледі. Сонымен бірге мал организміне жиналған аз ғана калий жүрек-қан тамырлары жүйесі қызметінің бұзылуына әкеп соқтырады.

Фосфат топырақты онша ластай қоймайды. Әйтсе де фосфат тыңайтқышы гектарына 600 кг немесе топырақтың 1 килограмына 200 мг аспауы қажет. Бұл шамадан асып кетсе жем-шөптің органолептикалық қасиеті мен қоректік құндылығын нашарлатады. Сонымен қатар топыраққа фосфор тыңайтқышын енгізу онымен бірге 1 литр жер асты суында 20 мг дейін фтор енгізілді деген сөз[4].

1.5 Топырақ жәндіктері мен микроорганизмдері

 Топырақты табиғи тіршілік ортасы ретінде пайдаланатын әр түрлі тірі организмдер; топырақтың кабаты. Онда топырақ микроорганизмдерінен — бактерия, саңырауқұлақ, сәулелі саңырауқұлак, т.б. және көптеген омыртқа-сыз жануарлардан  қарапайым жәндіктер, кұрттар, былқылдақденелілер, ересек бунакденелілер мен олардың дернәсілдері, жер қазғыш омырт-калылар, т.б. кездеседі. Олардың санының өзгеруі жыл маусымына да байланысты, көктем мен күзде кобірек болса, қыс пен жазда азаяды. Қарапайым жәндіктер өздігінен тіршілік ететін, бір жасушалы өте үсақ организмдерден тұрады. Топырақ арасындағы тұнба суларда бірнеше мыңға жуық түрлері мекеңдейді. Оларды 4 класқа бөледі: талшықтылар, саркодиналар, споралылар  және инфузориялар. Карапайым жәндіктер кәсіптік бағалы жануарлардың негізгі қорегі, ал басқа түрлері паразит түрінде адамдар мен жануарларға ауру жұқтырады. Мыс, талшықгылар , споралылар құстар мен адамдарды безгек ауруына шалдықтырады. Жұмыр кұрттардың бір түрлері топырақтың арасында (50 — 1200 млн/га-ға дейін) шоғырланып, топырақтың қалыптасу процесіне қатысады, ал екіншілері өсімдіктерді зақымдап, адамдар мен омыртқалы жануарларды ауруға шалдықтырады.

Сақиналы кұрттардың да кейбір түрлсрі топырақта мекендейді. Мысалы жауын кұрты топырақты өз ішегінен өткізіп, оны қопсытып, араластырып, ауа мен ылғал өткізгіштігін жақсарта отырып, топырақ құрамының қальптасу процесіне қатысады. Топырақты буынакаяқтылар арасында шаянтәрізділср, өрмекші тәрізділер, бунакденелілср кластарынан өрмекшілер, кенелер, бұзаубастар, шаяндар, сымқұрттар, т.б., хордалылардан жыландар, кесірткелер, кірпілер, суырлар, сарышұнақтар, қосаяқтар, тышқандар мекендейді. Кірпілер мен жертесерлер зиянкестер мен кеміргіштерді жойып пайда келтірсе, кейбір түрлері адамдар мен жануарлар арасында ауру қоздырғыштарын таратады (сарышұнақтар, тышқандар, т.б;).Топырақ  жәндіктері мен микрорганизмдері  жүйесі табиғаттағы зат айналымында, топырақ құрамын құрылу процесінде, оның құнарлылығының түзілуінде белсенді рөл атқарады. Олардың барлық табиғи органикалық қосылыстарды табиғи немесе бірнеше органикалық қосылыстарды ыдырата алады. Яғни, олар топырақта өскен өсімдіктердің барлық қалдықтарын ыдыртып, өсімдіктерге сіңетін әр түрлі минералды заттармен қатар, қарашірінді түзеді. Мұндай организмдерге, мысал ретінде, бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырларында өмір сүріп, ауадағы азотты осы өсімдіктердің тамырларына жинайтын түйнек бактерияларын жатқызуға болады. Бүкіл әлемдегі ауыспалы егіс жүйесінде бұршақ тұқымдас өсімдіктердің ерекше орын алатыны да сондықтан. Топырақ құнарын тиімді пайдалану үшін оның құрамындағы организмдерге жағдай жасап, ауыспалы егіс жүйесі мен агротехниканы дұрыс колдану қажет. Топырақтың 10 — 15 см-ге дейінгі беткі құнарлы қабатында га-на 10 т бактериялар, сол шамада саңырауқұлақтар, 4 т жауын құрты,140кг балдыр,17кг-дай әртүрлі жәндіктер кездеседі[6].

Топырақта тіршілік ететін организмдер эдафобионттар немесе педобионттар деп аталады. Қоңыржай аймақтағы орман топырағының 1 шаршы метрінде 1000 жуық жануарлар түрін,нематодтар мен қарапайымдылардың 10 млн-нан аса, аяққүйрықтар мен топырақ кенелерінің 100 мыңнан аса түрлерін табуға болады. Эдафобионттардың көптеген экологиялық топтарының классификациялары бар. Тіршілік ортасымен байланысы бойынша топырақ жануарлары негізгі үш экологиялық топқа бөлінеді:

геобионттар - үнемі топырақта тіршілік ететін организмдер. Олардың бүкіл даму циклы топырақта жүреді (жауын құрттары);

геофиллер - тіршілік циклының жоқ дегенде бір фазасы міндетті түрде топырақта ететін организмдер (шегірткелер Acrididea, кейбір қоңыздар - Staphylinidae, Carabidae, Elateridae). Олардың личинкалары топырақ ішінде дамып, өскен соң жер бетінде тіршілік етеді;

геоксендер - топырақты кейде уақытша немесе қорғаныс ретінде пайдаланатын организмдер (тарақандар, кемірушілер жәңе басқа да інде тіршілік ететін сүтқоректі организмдер).Сондай-ақ топырақ организмдерін дене мөлшері мен қимылына байланысты да экологиялық топтарға бөледі:

микрофауна - детриттік қоректік тізбектің негізін құрайтың топырақ микроорганизмдері. Бүларға жасыл (Chlorophyta), көк-жасыд

балдырлар (Cyanophyta), бактериялар (Bacteria), саңырауқүлақтар (Fungi) және қарапайымдар (Protozoa) жатады.

мезофауна - қозғалғыш, майда жануарлар тобы. Бүларға топырақ нематодтары (Nemaloda), жәндіктердің майда личинкалары, кенелер (Oribatei) және басқалар жатады. Бүлар негізінен детриттермен және бактериялармен қоректенеді.

макрофауна - топырақтағы ірі жәндіктер (жауын құрттары және т.б.).

мегафауна — топырақта тіршілік ететін сүтқоректілер, мысалы, көртышқандар, жертесерлер және т.б.

1.5 Топырақ эрозиясы

Эрозия (лат. еrosіo – мүжілу), геологияда – тау жыныстары мен топырақ бетін аққан судың шаюы. Шайылу және ұсақ түйірлердің тасымалдану қарқыны тау жыныстарының қаттылығына, топырақ қабаттарының жатыс бағытына, су ағынының жылдамдығына және мүжілу нәтижесінде пайда болған массаның ірілі-ұсақтығына байланысты. Эрозиялық құбылыстың дамуына сол жердің топырақ-өсімдік жамылғысы және геологиялық құрылысы да әсер етеді. Эрозия – жер бедерін қалыптастырушы факторлардың бірі. Түзілген жер бедер пішіндеріне байланысты беткі Эрозияға (ағын өткен жер беті ой-шұңқырлары тегістеледі) және тілімдеу Эрозиясына (жер беті сай-жыраларға тілімделеді) ажыратылады. Беткі Эрозия аңғар және арнаның бүйірлері бұзылып, ағынның жайылуынан, ал тілімдеу Эрозиясы ағын арнасының тереңдеуінен қалыптасады. Демек, Эрозиялық бедер пішіндері – бүйірлік және тереңдік Эрозиялардың нәтижелері. Кейбір ғыл. әдебиетте “Эрозия” термині негізінен мұздық, жел және теңіз толқыны әрекетін сипаттағанда жиі қолданылады. Эрозияқұбылысына қарсы күресу жолдары – табиғатты қорғаудың басты шараларының бірі болып табылады.

Топырақ эрозиясы (латынша erosіo – желіну) – топырақтың беткі ұнтақталған құнарлы қабатының жел күшімен немесе су ағынының шаюы нәтижесінде құнарының азаюы. Жел эрозиясы кез келген топырақ типінде кездесіп, жел күшімен топырақтың беткі қабатын, кейде өсіп тұрған өсімдігімен бірге басқа жаққа ұшырып әкетеді. Әдетте жел эрозиясы жер бедері жазық, құрғақ, ормансыз шөл аймақтарында жиі болады. Тіпті шөл аймақтарындағы құмды алқаптардың шөп өспейтін бөліктері жел әсерінен бір орыннан екінші орынға жиі жылжып отырады. Оларды жылжымалы құмдар деп атайды.

Сурет-2. Эрозияға ұшыраған топырақ

Топырақ бетінде өсімдік жақсы өскен алқаптар жел эрозиясына ұшырай бермейді. Өсімдік тамырлары топырақтың беткі қабатын бекітіп ұстап тұрады, өскіндері жауын суының біразын өздеріне сіңіріп, қалғанын жер астына өткізеді, ал екпе ағаштар қар тоқтатуға және олардың топырақ бетінде біркелкі таралуына септігін тигізеді, желдің күшін азайтады, т.б. Ал бұл жерлерді кәдімгі қайырмалы соқамен жыртып, топырақтың майда ұнтақталған бос қабаты жер бетіне шыққан кезде олар желдің еркіне беріліп ұшады. Осындай жағдай тың игеру кезінде Қазақстанның солтүстік аймақтарында кең өріс алған. Табиғаттың бұл апатымен күресуде академик А.И. Бараев басшылық еткен Қазақ астық шаруашылығы ғылыми-зерттеу институты жақсы нәтижелерге қол жеткізді. Топырақты жел эрозиясынан қорғау үшін жасалған жүйенің негізінде топырақты бұрынғыдай қайырмалы соқамен жыртудың орнына қайырмасыз етіп жыртып, терең қопсыту ұсынылған. Сонда топырақта өскен дақыл сабақтары топырақ бетінде қалып, қыста қар тоқтатуға, желдің күшін төмендетуге септігін тигізеді. Ең бастысы бос топырақ жер бетіне шықпай, біршама тереңдікте жатады. Жел эрозиясына жиірек ұшырайтын алқаптар жайылымдық жерлерде, топырағы жұқа шөл белдемдерінде кездеседі. Себебі шөл белдемдерінде өсімдіктер сирек өседі әрі жақсы дамымаған, сондықтан бұзылуға өте бейім топырақ түзіледі. Мал жиі жайылатын елді мекендер немесе мал суаратын пункттердің төңірегіндегі топырақ та жиі бұзылып, шаңы шығып, желге ұшады. Ондай жағдайларды болдырмау үшін ауыспалы жайылымдық жүйеге көшу қажет. Су эрозиясы қатты нөсерлеп жауған жаңбырдан немесе қыста мол жиналған қардың тез еруі нәтижесінде пайда болады. Мұндай жағдайлар еңіс жері мол таулы беткейлерде жиі кездеседі. Бұл су ағындары тік беткейдегі топырақ бетін ғана шайып қоймай, көп жағдайларда сай, жыралардың пайда болуына әкеп соғады. Тау етегіндегі беткей алаптарын су эрозиясынан қорғау үшін бұл жерлерге а. ш. дақылдарын, жеміс ағаштарын отырғызып, қолдан ыңғайлы жер бедерлерін сатылап жасау (террасалау) әдісі де қолданылады[7].

Топырақтың су эрозиясының бір түрі ирригациялық эрозия, ол адам қолдан суаратын жерлерде болады. Суармалы жерлерде судың өз ағысымен ағуы үшін оның бір бағытта еңісі бар жер бедері таңдалынып алынады(1 сурет ). Сол бағытқа қарай майда суару арықшалары жүргізіледі, бірақ еңіс жерлерге қарай суды мөлшерлеп қана жіберу қажет. Олай болмаған жағдайларда, әсіресе, еңісі тіктеу суарылмалы беткейлерде топырақтың ирригац. эрозиясы өріс алады. Эрозияның бұл түрі тек суармалы алқаптарда ғана емес, сол суармалы алқаптарға су әкелетін арықтар мен канал бойларында, өзен жағалауларында (жағалаулар су әрекетінен бұзылып, шайылады) да кездеседі. Көктемгі нөсер жаңбырлар жауғанда немесе қар еріп, оның суы өзендерге қосылғанда, су деңгейі көп көтеріліп, жағалау беткейлерін жуып-шайып, тіпті кей жағдайларда арналарын бұзып, жаңа арнамен ағатын болады. Су эрозиясының бұл түрімен күресу үшін арнайы иненерлік құрылыстар салу, өзен бойларына ағаштар отырғызу, т.б. шаралар жүргізу қажет. Арықтар мен каналдар тез бұзылып кетпеуі үшін олардың жағаларына ағаш, бұталар отырғызу керек. Сонымен қатар артық суларды уақытша су қоймаларында жинап, қажет кездерінде пайдаланған орынды. Топырақ эрозиясыың қарқындылығы жер бедеріне, беткейлердің тік болуына, жауын-шашынның түсу мөлшеріне, топырақтың түйіршікті құрамына, су сіңіргіштік қабілетіне, өскен өсімдіктеріне, т.б. байланысты. Эрозияға ұшырау мөлшері беткейлер мен шатқалдардың тіп-тігіне және су жиналатын алқаптың аумағына  қарай әр түрлі болады. Топырақ эпозиясы көбіне ұсақ түйіршікті топырақтарда, жауын-шашын көп түсетін және күшті жел тұратын аймақтарда кездеседі. Топырақ эрозиясы күштірек болғанда топырақ құнарлылығын азайтып, себілген тұқым зиян шегеді, ауыл шаруашылығының жайылымдық жерлерін нашарлатады. Осының барлығы ауыл шаруашылығына орасан зиян келтіреді. Топырақ эрозиясының алдын алу үшін қорғаныш орман алқаптары, егістіктерді қорғайтын орман шаршылары отырғызылады, жайылымдық жерлер мен құмды жерлерге ағаштар отырғызу, топырақты қорғау үшін ауыспалы егіс жүйесін енгізу, топырақты аудармай өңдеу, тұқымды қатарлап себу әдісі, шатқалдарды сатыларға бөлу, су тоқтатын каналдар салу, т.б. шаралар жүргізіледі.

Аумақтың экологиялық жай-күйінің критерийі ретінде топырақ тозуының нәтижесінде (эрозия, дефляция, қайталама сортаңдалу, сортаңдалу, шел қабықтану) пайдаланылатын жерден шығарылған алқаптардың ауданын пайдалану ұсынылады. Қолайсыз процестердің бірқатары (пайдалы қазбаларды ашық өңдеу, құрылыс жұмыстары кезінде топырақтың жамылғысын механикалық жою; адам жасаған су эрозиясы және дефляциясы) оның дәрежесі топырақтың тозу критерийі ретінде пайдаланған топырақ көкжиектерін бұзуға әкеліп соғады. Топырақ құрылымының бұзылуы және қосылу процестерінің дамуы топырақ тозуының маңызды көрсеткіштері болып табылатын топырақ тығыздығының ұлғаю дәрежесімен сипатталады. Жер астындағы сулар деңгейінің ұлғаюын топырақтың әрбір типі үшін әртүрлі сыни мәніне қатысты бағалау ұсынылады. Топырақтың экологиялық уыттылылығын бағалау үшін қауіптіліктің әртүрлі сыныптағы заттары үшін сараланған түрде нақты ластаушы заттардың ШРШ асу еселігін пайдалану орынды. Бірқатар ластаушы заттар үшін ШРШ бекітілген мәнінің болмауына байланысты (мысалы, кадмий үшін) табиғи сулар үшін ШРШ тиісті шамасына топырақтың (топырақ қоспасы) сұйық фазасындағы ластаушы заттардың бар болуына қатынасын пайдалану ұсынылады. 
Топырақ ластануының кешенді көрсеткіші ретінде фитоуыттылықты жоғары өсімдіктер ұрықтарының өсіп шығуын, өсуін және дамуын басатын ластанған топырақтың қасиеті қабылданады (тестік көрсеткіш). Топырақтың биологиялық тозуының белгісі топырақтың микроорганизмдері өміршеңдігінің төмендеуі болып табылады, ол туралы белсенді микробты биомасса деңгейінің төмендеуі бойынша, сондай-ақ неғұрлым таратылған, бірақ сонша нақты емес көрсеткіш - топырақтың тыныс алуы бойынша айтуға болады. Топырақтың экологиялық жай-күйін бағалау критерийлері және параметрлер негізінде олардың маңыздылығы өңірлік ерекшеліктермен анықталатын қарастырылатын критерийдің байқалу ауданын ескере отырып жүргізіледі. Топырақтағы ластаушы заттардың шекті рұқсат етілген нормалардан асудың еселігін, ең алдымен, осы заттардың жылжымалы нысандары бойынша бағалаған жөн[8].

Сурет-3. Топырақтың су эрозиясы

Жел және су эрозиялары.

Топырақ өте күрделі организм сияқты үнемі өсу, даму және өзгеру үстінде болады. Онда үздіксіз түзілу және бұзылу процестері жүріп жатады. Су, жел, антропогендік факторлардың топырақ пен оның қабаттарын бұзу, беткі құнарлы қабатының сумен шайылу, желмен ұшу құбылыстары эрозия деп аталады. Эрозиялық процестердің байқалу сипатына қарай қалыпты, не геологиялық және жылдам, не антропогендік эрозия болып бөлінеді. 
Қалыпты эрозия – орманды жерлер мен шөптесін өсімдіктердің топырағында болады. Ол өте жай байқалып, нәтижесінде бұзылған топырақ қабаты топырақ түзілу процестерінің нәтижесінде бір жылда қайта қалпына келе алады.

Жылдам эрозия – табиғи өсімдіктер дүниесі жойылып біткен, топырақтың табиғи ерекшеліктері ескерусіз пайдаланылған территорияларда байқалып, бұл эрозия өте тез жүреді.

Кең таралған эрозиялардың түрлері: жазықтық, сызықтық, дефляция, ирригациялық, өндірістік (техногендік), абразия, жайылымдық.

Жазықтық эрозия – тау беткейлеріндегі жоғары горизонттағы топырақтардың жаңбыр, еріген қар суларымен шайылуы.

Сызықтық эрозия – тау беткейлері топырақтарының жаңбыр, еріген қар суларының әсерінен терең жыралар мен жылғалар түзіп шайылуы.

Жел эрозиясы, не дефляция – топырақтың жоғарғы құрғақ, құнарлы қабатының бөлшектерінің желмен ұшуы.

Ирригациялық эрозия – суармалы егін шаруашылығымен айналысатын аудандарда байқалып, топыраққа көп мөлшердегі су массасының берілуіне байланысты болады. Бұл су топыраққа сіңіп үлгермейді де, топырақ бетімен ағады. Су жіберілетін егістік жер азғана болса да тегіс болмаса топырақтың қарашірігі сумен бірге төменге қарай жуылып, ағып кетеді. Ирригациялық эрозия кезінде бір уақытта эрозия да, топырақтың сортаңдауы да жүреді. 
Өндірістік эрозия – пайдалы қазбаларды өндіру кезінде, әсіресе, ашық әдіспен өндіруде, тұрғын үй, өндіріс орындарының құрылысын, жолдар, газ және мұнай құбырларын салу кезінде байқалады.

Абразия кезінде (өзендер, басқа да су көздерінің жағалауларының құлауы) жыртылатын және мал жайылатын жерлердің ауданы кемиді.

Шамадан тыс мал жаю кезінде жайылымдық эрозия байқалады. 
Механикалық эрозия – ауыршаруашылық техникалардың ауыр түрлерін топырақтың өздігінен қалпына келу қабілетін ескермей пайдаланған жағдайларда қалыптасады. Бұл кезде топырақтың структурасы бұзылады, физикалық қасиеттері нашарлап, топырақ түзілу процесінің негізгі агенті – биологиялық белсенділігі әлсірейді. Мысалы, АҚШ–да топырақтың тығыздалуы мен бұзылуы жыл сайын 1млрд доллар шығын әкеледі. 
Егіс далалары, әсіресе, жылына екі рет өнім жинайтын аудандарда ауыр техникалардың әсерінен топырақ тығыздалып, ауылшаруашылық дақылдарының өнімі төмендейді. Бұл зардаптарды болдырмаудың тиімді жолы – топырақты минималды өңдеу, топырақ өңдеуші және басқа да машиналардың өнімділігін олардың алатын ауқымын ұлғайту арқылы арттыру.

Эрозия – құнарлылықтың жауы. Мамандардың есептеулері бойынша, әрбір минут сайын жер шарында 44га жер ауылшаруашылық айналымынан шығып отырады. Эрозияның әсерінен адамзат қоғамы күн сайын 3 мыңнан аса га жерден айырылып отырады. Ал барлығы қазіргі кезде 50 млн га құнарлы жер тозып бітті. Эрозияның түрлерінің әсерінен барлық ауылшаруашылық дақылдарының өнімі шамамен 20-40% төмендейді. Эрозияның зардаптары бұнымен бітпейді. Топырақ беттеріндегі жыралар, арықтардың түзілүі топырақты өңдеу жұмыстарын қиындатып, топырақ өңдеуші және өнім жинаушы техниканың еңбек өнімділігін төмендетеді. Топырақтың эрозиясы, олай болса, биогеоценоздардағы жануарлар мен өсімдіктердің тіршілік ету ортасының бұзылуы, табиғи комплекстердегі қалыптасқан биологиялық тепе–теңдіктің бұзылуына әкеп соғады. 
Эрозияға ең көп ұшыраған АҚШ жерлері. Соңғы 150 жылда барлығы 160 млн га жердің 120 млн га эрозияға ұшыраған, 20 млн га жер ауылшаруашылығында пайдалануға жарамсыз. Эрозияның әсерінен жыл сайын жердің қоректік заттарға 4млрд тонна құнарлы қабаты жойылып отырады.