Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги мирзо улуғбек номидаги ўзбекистон миллий университети биология-тупроқшунослик факуьтети

Тупроқ суви шакллари
Юқорида баён қилганимиздек, туарок заррачалари ҳамма вақт озми —кўпми сув бўлади. Тупроқ суви доимо ернинг тортиш кучи, тупроқ зарраларининг молекуляр тортиш кучи ва ниҳоят сув молекулаларининг ўзаро тортиш кучлари таъсирида бўлади. Бу кучлар бир вақтнинг ўзида баравар таъсир қилсалар ҳам, устунлик қилиши мумкин. Шунинг учун ҳам олимлар ўзларининг таснифлари асосида тупроқдаги у еки бу кучини асос қилиб ундаги сув шакилларининг дастлабки таснифини ишлаб чиқдилар. Биринчи бўлиб рус олими С.Богданов (1889) тупроқда 4 хил гигроскопик, имбибицион, капилляр ва гидростатик босим остидаги сувлар мавжуддигини, улардан биринчи ва иккинчиси ўсимлик учун фойдали сув эмас, чунки улар катта сорбцион куч таъсирида тупроқда ушланиб қолишини, қолган 2 та сув ўсимлик учун фойдали эканлигини .исботлади.
Кейинчалик бу таснифни бошқа олим А.Ф.Лебедевнинг (1919) янги маълумотлари билан такомиллаштирилади. Лебедев тупроқда унинг ҳарорати 00 С дан юқори бўлган сувнинг қуйдаги шаклларини ажратади; буғ ҳолатдаги сув, гигросқопик сув, парда сув ват нихоят гравитацион сув.
а)С.И.Долгов (1948) тупроқ қаттиқ фазасининг коллоид химия назариясига асосланиб сувнинг 3 хил шаклини ажратди; сорбцион сувлар, эркин (суюқ) сувлар, бур холатдаги сув. Шу билан бирга химиявий боғланган сувлар хам ажратилди.
А.А.Роде (1956,1965) тупроқ гидрологияси соҳасидаги ишларни чуқур анализ қилиб, ўзининг янги маълумотлари асосида тупроқдаги сувнинг куйидаги шаклларини ажратди;
1.Конституцион ва кристализацион сувлар (химиявий боғланган сувлар —Долгов)
2.Қаттиқ сув (муз)
З.Буғ холатдаги сув
4.3ич боғланган сувлар
5.Бўш боғланган сувлар
Эркин (суюқ) сувлар. Булар қуйдагиларга бўлинади;
а)оралиқ сувлар;
б)сорбцион~ бекик сувлар;
в)капилляр — осилган сувлар;
г)капилляр — пастга окувчан сувлар;
д)гравитацион тиркалган сувлар.
Биз юқорида айтилган классификацияларини инобатга олиб тупроқда сувнинг қуйдаги шакилларини кўриб чиқамиз.
1.Химиявий богланган сув,
2,Бурсимон сув.
З.Гигроскопик сув.
4.Парда сув.
5.Капилляр сув.
6.Гравитацион сув.
Кимёвий борланган сув шакиллари конституцион ва кристализацион кенжа турлардан ташкил топган. Конституцион сувлар одатда минераллар таркибига кириб, унинг кристаллик панжарасидан ўрин олади. Бу сувлар жуда юқори температура шароитда (500—1000° С да) минералларнинг таркибидан ажралиб чиқади, натижада
минералларнинг таркиби ва хусусияти ўзгаради.
Кристаллизацион сувлар эса минерал тузлар таркибида сақланиб, паст температурада ундан ажралади. Бунда минералнинг тузулиши ва таркиби ўзгармайди.
Тупроқ таркибидаги сувнинг бу шакли тупроқдаги хеч бир физик жараёнларда, унинг умумий сув жамгармасига иштирок этмай, лекин тупроқ ва минералларнинг таркибини характерловчи кўрсаткич хисобланади.
Туироқ говак система бўлгани учун, бу роваклар доимо хаво ва сув буқлари билан тўлган бўлади. Тупроқдаги сувнинг бу шакли хам ўсимлик учун фойдасиз. Бироқ бур ҳолатдаги сув ўсимликка сингадиган ҳолатга ўта олади. Қишда сувбури ернинг пастки бирмунча иссиқ қатламларидан, юқориги совуқ қатламларига қўтарилиб, суюқ ҳолатга' айланади, Тупроқдаги бурсимон сувнинг харакати диффузия қонунига бўйсупади. Бу харакат, асосан, тупроқ ҳавосининг бур сувларига тўйиниш даражаси ва температурага боғлиқ бўлади. Бур ҳолатдаги сувнинг ҳаракатини оддий кузатиш олиб бориш йўли билан билиш мумкин. Ёз кунларида чўл зонасининг қумли тупроқлари ёки қумлари роса кизийди ва ўзининг таркибидаги сувларни атмосферага парлатади. Биринчи қарашдаёқ бундай тупроқларда сув қолмайди. Агарда сиз кечқурун тупрок, юзасини (1x1) ёки (2x2) полиэтилен материали билан бекитсангиз, эрталаб полиэтиленнинг ички юзасида сон —саноқсиз сув томчилари пайдо бўлганини кўрамиз. Бу сув томчилари буғсимон сувларнинг кондоисациясидан пайдо бўлди. Буғсимон сувнинг ҳаракатга келтирувчи фактор бу сутка давомида тупроқ қатламида вужудга келган термик градиент ҳисобланади.
Гигроскопик сув. Одатдаги очиқ шароитда ётган тупроқдаи бирорта идишга олиб, уни узлукснз 406 соат давомида махсус1 термосггатда 1000—1050 атрофида қуритинг, сўнг тарозида тортинг. Қуритилгйн тунроқни очиқ жойда бир оз (2 — 3 соат ) совитиб, яна бўлиб қолганини кўрасиз. Демак, тупроқ куритилганда ундан сингдирилган сув молекулалари буғланиб кетади, совитилганда эса, тупроқ заррачаларининг адсорбцион (сорбцион) тортиш кучи таъсирида атмосфера хавосидаги сув молекулалари тупрокка қайта сингади хамда тупроқ заррачалари юзасида тўплана бошлайди.
Тупрок заррачаларининг атмосфера хавосидаги ўзига сув молекулаларини (намни) сингдириш қобилиятига унинг гигроскопиклик хусусияти ва шу йўл билан сингдирилган сув гигроскопик сув деб аталади.
Гигроскопик сув тупрок заррачалари орқали жуда катга куч билан тортилиб турганлиги учун ундан ўсимлик ва бошқа тупроқ организмлари фойдалана олмайди. Шунинг учун хам гигроскопик сувни тупрок билан зич борлаган сув деб юритилади. Гигроскопик сув моддаларни эритиш хамда электр ўтказувчанлик қобилиятига эга эмас, музлаш даражаси хам жуда паст ( — 78° С). Гигроскопик сувнинг микдори тупроқларда ўзгармайдиган сон эмас. Унинг миқдори биринчидан хавонинг намлиги ошиши билан кўпайса, иккинчидан тупроқ механик таркибииинг оғирлашиши, коллоид заррачалар ва органик моддаларнинг кўпайиши билак ортади. Бу ўринда айниқса тупроқни ташкил эгган хар хил минералларнинг сувга бўлган муносабати катта роль ўйнайди. Борди —ю минераллар сувни ўзига яхши қабул қилса, (гидрофил бўлса,) бу минералларнинг гигроскопиклиги шунча юқори бўлади, агарда минераллар сувни ўзига яхши қабул қилмаса (гидрофоб), бундай минералларнинг гигроскопиклиги паст бўлади. Тупроқ таркибида минерал тузлар миқдорининг ошиши, унинг албатта, шгроскопиклик кобилиятининг юқори бўлишига олиб келади. Гигроскопик сув миқдори атмосфера ҳавосининг сув парлари билан тўйинганлик даражасига қараб ўзгариб боради. Тупроқнинг хаво сув парлари билан максимал тўйинган ҳолати (нисбий намлик 94 — 96% бўлганда) сингдирган максимал намлик миқдори қуруқ тупрок массасига нисбатан процент ҳисобида ифодаланиб, бу намликни максимал гигроскопик сув (МГ) деб атаймиз. Бунда тупроқ заррачаси атрофи батамом сув молекулалари билан ўралган бўлади.
Гигроскопик ва максимал гигроскопик намликларни аниқлаш, тупрокнинг таркибий қисмлари тўғрисида мулохаза юритишга имкон беради. Баъзи ҳот\ларда максимал гигроскопиклик кўрсаткичи орқали ўсимликларнинг сўлиш намлигини ёки сўлиш коэффициентини хисоблаб чиқиш мумкин.
Парда сув. Тупроқ максимал гигроскопик намлик даражасига етганда ҳам тупрок ҳам тупроқ заррачаларининг молекуляр тортиш кучидан бир қисми эркин қолиши мумкин. Мана шу эркин қолган куч, хаводан ўзига нам сингдира олмасада, лекин суюқ сув билан тўқнашганда, бу сувнинг бир қисмини ўзига сингдириб олади. Бу намлик тупроқ заррачаларини юпқа парда шаклида ўраб олганлиги учун уни парда сув деб юритилади.
Тупроқ таркибидаги сувнинг бу шакли, одатда, тупроқ заррачалари (агрегатлари) томонидан молекуляр кучлар таъсирида ушлаб турилганлиги учун А.Ф.Лебедов максимал молекуляр сув (ММС) деб аташни таклиф этган. ММС кўрсаткичи хам тупроқнинг гранулометрик таркиби ҳамда чиринди моддасининг кўп — озлигига қараб ўзгариб боради.
Парда сув (ёки ММС) ни тупрок заррачалари унчаликкатта куч билан ўшлаб турилмаганлиги учун, уни тупроқ билан юмшоқ боғланган сув деб аталади. Парда сувни ўсимликлар осонлик билан ўзлаштира олмайдилар, лекин тупроқда қалин заррачалардаги сув пардаси юпқа заррачаларга суюқ ҳолатда ҳаракат қилганлиги учун тузларни эритади; электр ўтказувчанлик каби хоссаларга хам эга бўлади.
Капилляр сув. Тупроқнинг сув ўтказувчанлигини унинг капилляр сув хоссаларисиз тасаввур қилиб бўлмайди. Тупрокда сув хамда хаво ҳаракатини таъминловчи капилляр найчалар агрегатлар оралиғида бўлади.Чанг — тўзонлардан таркиб топган тупроқда капилляр найчалар бўлсада, улар ўсимлик учун фойдасиз ҳисобланади.
Ёғин —сочин ёки оқар сувларнинг типроқ пастки қатламларига, сизот сувларнинг эса қора қатламларига харакати анашу капилляр найчалар орқали амалга ошади. Демак, тупроқ заррача (агрегат) лари оралирида хосил бўлган капилляр найчаларни тўлдириб, мениск куч таъсирида пастдаи юқорига ёки юқоридан пастга ҳаракат эта оладиган сув капилляр сув дейилади.
Н.А.Качинскийнинг кўрсатишича, диаметри 8 мм дан кичик, айниқса 100 мк —3 мк орасида бўлганда капилтшрлик яхши ифодаланади. Чунки диамотр жиҳатдан кагга капиллярлардан (8 мм) капилляр сувларии ҳаракатга келтирувчи ботиқ ёки қавариқ юза вужудга келмайди. Диаметри 3 мм дан кичик бўлган капиллярлар эса доимо сорбция қилинган сувлар билан банд бўлиб, капилляр сувлар харакатига тўс-қиилик қилади.
Эритманинг тупрок, капилляридаги табиатини математик кийматини Лаплас (1807) қуйидаги формуласи бўйича ифодалаш мумкин.
_{ }, бунда,
Р — капил71яр сув юзаси вужудга келтирган нормал босим.
К — эркин сув юзасининг нормал босим.
Г — эритманинг юза тортилиш кучи.
R1 ва R — мениск кучларни вужудга келтирган капиллярлар радиуси.
Мениск кучлар пастга томон юналган бўлса (қабариқ юза) мусбат, агарда улар юқори йўналган бўлса, (ботиқ юза) манфий ҳисобланади.
Агарда биз шартли равишда тупроқ капиллярини цилиндир шаклида деб фараз қилсак, бунда R1 ва R2 лар ўзаро тенг бўлиб юқоридаги формула қуйдаги кўринишда бўлади:

Бу формулани капиллярдаги суюклик вужудга келтирган уч турдаги ҳолатга қараб 'Қуйдаги кўрсаткичларни олиш мумкин:
1.Суюқлик юзаси текислик яъни мениск юза ҳосил бўлмаган. Бунда юқоридаги формула қуйдагича тус олади:
Р=К+2_{ } =К+O=К
яъни бунда капилляр ичидаги суюқлик билан кўтарилишни таъмин этувчи босим бир —бирига тенг, ҳеч бир кўтарилиш бўлмайди.
2.Мениск юзаси қабариқ (мусбат куч). Бунда Лаплас формуласи қуйдагича тус олади.
_{ } бунда қабариқ юзада ҳосил бўлган нормал
Босим биринчи ҳолатдаги босимдан катта бўлади,
3. Мениск юза ботиқ (манфий куч) бўлганда Лаплас формуласи қуйдагича ифодаланади.

Кейинги ҳолатдаги, ботик юза вужудга келтирилгаи манфий куч (босим) суюкликни маълум бир баланддиккача (Ь см да) кўтарилишига сабаб бўлади. Ўз навбатида бу кўтарилиш мениск юза ҳамда суюқлик кўтариладиган эркин юза ўртасидаги босим тенглашгунча давом этади.
Жюрен (1718) бўйича капилляр кўтарилиш баландлиги (Ь) қуйдаги формула билан ифодаланади. 2 а
_{ }, бунда
h — сувнинг капиллярлар бўйлаб кўтарилиш баландлиги, см Да,
Г—юза тортилиш кучи (коэффициенти),
r— капилляр радиуси, мм да,
d — суюқлик зичлиги.
Жюрен тенгламасидан ҳулоса қилиб, капилляр кўтарилиш баландлиги h, юза тортилиш коэффициенти (кучи) билан тўрри пропорционал, капилляр радиуси ҳамда кўтариладиган суюқлик зичлиги (концентрацияси) кўпайтмасига тўғри пропорционал боғланишда бўлар экан.
Юқорида келтирилган Лаплас ва Жюрен тенгламасидан шу нарса аниқланадики, капилляр кўтарилиш сизот сувлари юзасидан чексиз баландликкача бўлиши мумкин, яъни капилляр найча диаметри қанча кичик бўлса капилляр кўтарилиш баландлиги шунча катта ва аксинча, капилляр найчалар қанча йирик бўлса сувнинг кўтарилиш баландлиги хдм шунча кичик бўлади. Демак, механик (гранулометрик) таркиби орир тупроқларда сувнинг кўтарилиш баландлиги катта бўлади.
Михельсон кўрсатиши бўйича, механик. заррачаларнинг диаметри 0,0001 мм дан ташкил топган тупроқларда Лаплас формуласи бўйича капилляр кўтарилиш баландлиги 296,5 гача, Терцаги бўйича эса бир неча юз метргача бўлиши мумкин. Масалам, Заволжьенинг лёссимон қумоқлари 350 см дан (Качинский) ёки А.А.Робо бўйича 600 с:м дан, Мирзачўлнинг оч тугли бўз тупроқла.рида эса 3 — 4 м дап (Беспалов) ошмаслиги кўрсатилади.
Табиий шароитда олинган маълумотлар назарий йўл билан ҳисобланган маълумотларга тўғри келмаслигинииг асосий сабаби — диаметри жихатидан жуда кичик тешикчаларининг зич боғланган сувлар ёки хаво билан банд бўлиши мумкин. Бундай шароитда эркин сувнинг капиллярлар бўйлаб харакати учун шароит бўлмайди.
Ҳар хил механик таркибли тупроқларда капилляр кўтарилиш тезлиги ва баландлиги лабаратория шароитида (моделда) баландлиги 120 см ли шиша трубкаларда куйидаги варианларда ўрганилди:
1.чангли кум:
2.енгил қумоқ:
3.ўртача кумоқ:
4.енгил соз:
5.қумлоқ (0 — 30 см), ўртача қумоқ (30 — 60 см), орир қумоқ (60-90 см), соз (90- 120 см);
6.оғир қумок (0 — 30 см), ўртача қумоқ (30 — 60 см), қумлоқ (60-90 см), қум (90-120 см):
7.ўртача кумоқ (0 — 30 см), соз (30 — 50 см), оғир қумок (50 — 80 см), қум (80-120 см):
8.оғир қумоқ (0 — 30 см), енгил қумоқ (30 — 50 см), соз (50 — 70 см), қум (70-90 см), оғир қумоқ (90-120 см)?
9.оғир қумоқ (0 — 20 см), қумлок, (20 — 40 см), қум (40 — 60 см), соз (60 — 80 см)г ўртача қумоқ (80—100 см), енгил қумоқ (100-120см).
(80-100 см), енгил қумоқ (100- 120 см).
Намликнинг тарқалиш ҳолатини қуйдаги категорияларга ажратилди (тупроқ вазнига нисбатан процент миқдорида)
0— 10 —ўсимликнинг сўлиш намлиги, таркибидаги сув қийин ўзлаштириладиган шаклда:
10—15 —максимал молекуляр нам сиғими даражаси, қийин ўзлаштириладиган сув шаклида:
15 — 20 — капиллярларнинг узилиш намлиги кўрсаткичи, тупроқ таркибидаги ўртача ўзлаштириладиган сув:
20 —30 —дала нам сиғими (ҳар хил механик таркибли тупроқлар учун), таркибидаги сув осон ўзлаштириладиган шаклда:
30 дан юқори — капилляр, хаттоки тўла нам сирими таркибидаги сув осон ўзлаштириладиган, лекин бу сув шакли тупрок қатламларида ўзоқ туриши унда хаво алмашинувининг осонлашишига олигаига олиб келади.
Хуллас, тупроқ механик таркибининг унинг профилида ўзгариши — бир томондан, сизот сувлар сатхининг ўзгариши — иккинчи томондан ўсув даври давомида тупроқда капиляр кўтарилиш тезлиги ва намликни бошқариб тўради.
Гравитацион сув деб, ёғин — сочиндан еки суғоришдан сунг ҳогил бўлиб, ернинг тортиш кучи таъсирида ўз оғирлиги билан тупрокнинг пастки қатламлари ёки тупрокнинг капилляр ва капилляр бўлмаган оралиқларни тўлдирган ҳолда ён атрофда эркин оқувчи сувга айтилади. Гравитацион сувни б.аъзан фильтрацион сув деб ҳам юритилади.
Гравитацион сув тупроқда қатламлар орасида тарқалиб, кагшлляр сувга айланади ёки сизот сувларига қўшилади. Гравитацион сувнихам ўсимликлар жуда яхши ўзлаштиради, лекин бу сувнинг тупроқда узоқ вақт сақланиб қолиш тупроқ ҳавосининг сиқиб чиқарилишига, ўсимлик ва микроорганизмлар учун ҳаво етишмай қолишига сабаб бўлади. Бундан ташқари тўпроқ ҳолати ва сув сиғимини ҳисобга олмай нормадан ошиқ ерга бериладиган сув, биринчидан тупроқдаги озиқ моддаларни сизот сувларигача ювиб туширса, иккинчидан сизот сувлари сатҳининг кўтарилишига сабаб бўлади. Ҳар иккала ҳолатда хам хўжалик жуда катта зарар кўриш мумкин. Айниқса, сизот сувларининг тупроқ юзасига яқинлашиши, агар унинг оқими ёмон бўлса, (мас, Мирзачўл), тупроқнинг шўрланиши ва ботқоқланишига сабаб бўлади. Шўр ва ботқоқ тупроқларни яхшилаш ва уларни унумдор қиладиган ишлар қаичалик оғир эканлиги дехдонларимизга маълум.
Шундай қилиб, тупроқдаги умумий сув икки қисмдан — ўсимликлар учун фойдасиз ва фойдали сувлардан ташкил топган. Тупроқ таркибидаги сунъий ўсимлик учун осон ўзлаштирилиши унинг тупроқдаги хдракатчанлигига боғлиқ бўлади, Тупроқ суви харакатчанлигини Секера методида аниқлаш маскур қўлланмада берилган,
Чикиндига бой, оғир соз тупроқларда ўсимлик, учун фойдасиз сувлар кўп бўлади. Қумли тупроқда ўсимлик узлаштиролмайдиган сувнинг миқдори 100 г тупроқда 1—2 г бўлса, оғир соз тупроқларда эса бу кўрсаткич 10—15 г гача бўлиши мумкин. Шунингдек, ҳар хил механик таркибли тупроқлар сувни ҳар хил миқдорда ушлаб қолади. Оғир соз тупроклар ўзидан ўтаётган сувнинг 70% часини ўзида сингдириб қолса, қумоқ тупроқлар 30 — 40, қумли тупроқлар эса 20 — 25% гина сингдириб қолади.