TUPROQNING KIMYOVIY VA ORGANIK QISMI HAMDA TUPROQ BIOTASINING AHAMIYATI REJA 1. Tuproqning kimyoviy qismilarining ahamiyati 2. Yashil o’simliklar, mikroorganizmlarva ularning tuproq paydo bo’lishidagi. 3. Tuproqda hayot kechiruvchi jonzotlar va ularning tuproq paydo bo’lishidagi ahamiyati. Mikroorganizming organik va mineral birikma o’zgarishiga ta’siri TUPROQNING KIMYOVIY TARKIBI Asosiy kimyoviy elementlarning tuproq va jinslardagi miqdori va tarqalishi. Ma’lumki, tuproq mineral, organik va organik-mineral moddalardan iborat. Tuproqning kimyoviy tarkibi ona jinslarga bog’liq bo’lsa-da, undan keskin farq qiladi va asosan turli birikmalar holidagi elementlardan tashkil topgan. Tuproq kimyoviy tarkibining o’ziga xos xususiyati, undagi organik moddalar (jumladan gumus) ning mavjudligi, ayrim element birikmalarining turlicha shakldaligi va vaqt o’tishi bilan tarkibining doimiy bo’lmasligidir. Tuproqdagi mineral birikmalarning asosiy manbai yer po’sti qattiq qobig’i (litosferada) gi har xil tog’ jinslari hisoblanadi. Organik moddalar esa turli o’simlik va jonivorlarning hayot-faoliyati natijasida tuproqda to’planadi. Mineral va organik moddalarning o’zaro ta’siri tufayli tuproqdagi organik-mineral kompleksining murakkab birikmalari hosil bo’ladi. Ma’lum bo’lgan kimyoviy elementlarning barchasi tuproq tarkibida mavjudligi aniqlangan. Litosfera va tuproqning kimyoviy tarkibini o’rganish, uning miqdorini hisoblab chiqish sohasida V.I.Vernadskiy, A.Ye.Fersman, A.P.Vinogradov va boshqa olimlarning xizmatlari kattadir. Olingan ma’lumotlarga ko’ra ba’zi kimyoviy elementlarning miqdori litosfera va tuproqda keskin farq qiladi (7-jadval). Ko’rinib turibdiki, litosferaning deyarli yarmi kislorod (47,2 %), to’rtdan bir qismidan ko’prog’i (27,6 %) kremniydan, so’ngra alyuminiy (8,8 %), temir (5,1), kalsiy, natriy, kaliy, magniy (har qaysisi 2-3 foiz atrofida) singarilardan tashkil topgan. Bu 8 element litosfera umumiy massasining 99 foizini tashkil etadi. Litosfera va tuproq tarkibidagi kimyoviy elementlarning o’rtacha nisbiy miqdori, foiz hisobida A.P.Vinogradov, 1950) Elementlar Litosfera Tuproq Elementlar Litosfera Tuproq O 47,20 49,00 C 0,10 2,00 Si 27,60 33,00 S 0,09 0,085 Al 8,80 7,14 Mn 0,09 0,085 Fe 5,10 3,80 P 0,08 0,08 Ca 3,60 1,37 N 0,01 0,10 Na 2,64 0,63 Cu 0,01 0,002 K 2,60 1,36 Zn 0,005 0,005 Mg 2,10 0,60 Co 0,003 0,0008 Ti 0,60 0,46 B 0,0003 0,001 H 0,15 5,40 Mo 0,0003 0,0003 Tuproq mineral qismining kimyoviy tarkibi litosfera tog’ jinslariga bog’liq bo’lganidan, ayrim elementlarning miqdori jihatidan tuproq va litosfera tarkibi bir- biriga o’xshashdir. Masalan, litosfera va tuproqda kislorod birinchi, kremniy- ikkinchi o’rinda turadi. So’ngra alyuminiy, temir singarilar miqdori ham yaqindir. Ammo tuproqdagi ba’zi elementlar miqdori litosferadan keskin farq qiladi. Jumladan, tuproqda litosferadagiga nisbatan uglerod 20 marta va azot miqdori 10 barobar ko’pdir. Tuproqda bu elementlarning to’planishi turli organizmlarning faoliyati bilan bog’liq bo’lib, organizmlar tarkibida uglerod 18, azot 0,3 foizni tashkil etadi (A.N.Vinogradov). Nurash va tuproq paydo bo’lish jarayonlari natijasida ayrim elementlar miqdori o’zgaradi. Tuproqda litosferaga nisbatan kislorod, vodorod va kremniy ko’payib alyuminiy, temir, kalsiy, magniy, natriy, kaliy va boshqa elementlar kamayadi. Nurash natijasida hosil bo’ladigan g’ovak jinslarda magmatik jinslarga nisbatan kremnezyom (SiO2) ko’proq to’planadi. Qumli jinslarda kremnezyom 90 foizdan ko’p bo’lib, qumoq va soz tarkibli jinslarda uning miqdori 50-70 foizgacha kamayadi, ammo Al2O3, Fe2O3 singari oksidlar ko’payadi. S.V.Zonn (1969) SiO2:R2O (R2O3 - loyqa zarrachalaridagi alyuminiy va temir oksidining yalpi miqdori) ning molekulyar nisbatiga ko’ra nurash po’stining quyidagi turlarini ajratadi: 1. Allitli nurash po’sti (SiO2:R2O3 < 2.5); o’z navbatida allitli (Al2O3 miqdori Fe2 O3 ga nisbatan juda ko’p), ferralitli (Al2O3 miqdori Fe2O3 dan ko’p) va ferritli (Fe2O3 miqdori SiO2 va Al2O3 ga nisbatan nafaqat loyqa zarrachalarida, balki umuman yer po’stida ko’p), kabi gruppalarga bo’linadi. 2. Siallitli nurash po’sti (SiO2:R2O3 > 2.5) siallitli va ferrisiallitli gruppaga ajratiladi. Ferrisiallitli gruppa SiO2:R2O3 nisbatining ancha qisqa bo’lishi bilan xarakterlanadi. Nurash mahsulotlaridagi oddiy tuzlarning harakatchanligi ancha yuqori. Ion valentligi qanchalik past bo’lsa, tuzlar eruvchanligi shuncha yaxshi bo’ladi. Shuning uchun g’ovak jinslar va tuproqlarda litosferaga nisbatan asoslar kam bo’ladi. Nam iqlim sharoitida g’ovak jinslarda asosli tuzlar kam bo’lib, quruq iqlimli rayonlarda aksincha ko’p to’planadi. Ona jinslarning kimyoviy tarkibi ma’lum darajada uning mexanik va mineralogik tarkibini aks ettiradi. Jumladan, kvarsga boy qumli tuproq asosan kremnizyomdan tashkil topgan. Mexanik tarkibi qanchalik og’ir bo’lsa, ikkilamchi-yuqori dispers minerallar shuncha ko’payadi. Unda kremnezem kamayib, alyuminiy va temir oksidlari, shuningdek kimyoviy birikkan suv miqdori ko’payadi. Demak, tuproqning kimyoviy tarkibi tuproq paydo qiluvchi jinslarning geokimyoviy xususiyatlariga bevosita bog’liq. Tuproq paydo bo’lish jarayonlari natijasida turli tuproq tiplaridagi kimyoviy elementlarning profil bo’ylab o’ziga xos tarqalishi (differensiasiyasi) ro’y beradi. Barcha tuproqlar tarkibi ona jinslardan farq qilib, yuqori gorizontlarida organik moddalarning to’planishi natijasida biologik muhim elementlar - uglerod, azot, fosfor, oltingugurt, kalsiy singarilarning ko’payishi xarakterlidir. Bu ma’lumotlar tuproqning o’ziga xos kimyoviy tarkibga ega ekanligini ko’rsatadi. Ammo tuproqning kimyoviy tarkibi nurash va tuproq paydo bo’lish jarayonlari natijasida o’zgarib boradi. Tuproq granulometrik fraksiyalarining kimyoviy tarkibi. Ayrim granulometrik fraksiyalar mineralogik tarkibining turlicha bo’lishligi sababli ulardagi kimyoviy elementlarning tarqalishi ham bir xil emas. Kremniyning miqdori kvarsga boy bo’lgan 0,25 mm dan katta fraksiyalarda yuqori, nozik fraksiyalarda esa dala shpatlari va ayniqsa temir saqlaydigan boshqa birlamchi minerallarning miqdori ko’payadi va shu sababli alyuminiy, temir va boshqa elementlarni miqdori oshadi. Alyuminiy va temirga boy bo’lgan gilli minerallarni ko’p saqlaydigan loyqa va qisman nozik changli fraksiyalar minerologik tarkibining keskin o’zgarishi ushbu fraksiyalar yalpi kimyoviy tarkibida ham o’z aksini topadi (8-jadval). Keltirilgan ma’lumotlar shuni ko’rsatadiki, fraksiyalar o’lchamining kichrayishi bilan SiO2 ning miqdori qonuniy ravishda kamayadi, Al2O3 va Fe2O3 larning miqdori esa ko’payib boradi. Chamasi, tuproq va tuproq paydo qiluvchi jinslar granulometrik tarkibiga ko’ra ularning yalpi kimyoviy tarkibi ham o’zgaradi. 8-jadval Chimli- podzol tuproqlar granulometrik fraksiyalarining yalpi tarkibi, kuydirilgan tuproqqa nisbatan foiz hisobida (V.D.Tonkonogov, 1975) Fraksiyalarnin g kattaligi, mm Chuqur- ligi, sm SiO2 Al2O3 Fe2O3 Mg O K2O 1-0,25 2-10 96,87 1,66 0,25 0,00 0,48 20-30 93,79 3,54 0,49 0,00 0,83 170-180 94,63 3,12 0,39 0,20 0,71 0,25-0,1 2-10 92,95 4,68 0,39 0,00 1,25 20-30 88,88 6,57 0,68 0,00 1,55 170-180 89,58 6,99 0,59 0,00 1,83 0,1-0,01 2-10 87,66 7,90 1,18 0,00 1,54 20-30 88,86 6,43 0,88 0,40 1,95 170-180 83,48 10,62 1,58 0,10 2,10 0,01-0,001 2-10 74,13 17,58 1,43 0,10 3,41 20-30 58,46 26,80 9,13 1,59 1,69 170-180 63,77 22,45 7,33 2,20 1,92 <0,001 2-10 61,33 27,42 3,46 0,52 3,56 20-30 47,57 33,40 13,11 1,72 1,61 170-180 50,79 28,95 12,54 2,52 2,57 Tuproq profili bo’ylab kimyoviy tarkibining o’zgarishi. Bir xildagi tuproq paydo qiluvchi jinsdan hosil bo’lgan tuproq profilidagi ayrim gorizontlar yalpi kimyoviy tarkibidagi farq tuproq paydo bo’lish jarayonida jinslar kimyoviy tarkibining qayta o’zgarishi va profilining tabaqalanishi haqida fikr yuritishga imkon yaratadi. Gorizontlar tarkibidagi sezilarli farq, ayniqsa elyuvial-illyuvialli tabaqalashgan profilga ega bo’lgan tuproqlarda kuzatiladi: elyuvial qismi Al2O3va Fe2O3 miqdoriga nisbatan kambag’allashgan va SiO2 ga boyigan; profilining illyuvial qismida esa buning aksi kuzatiladi. Tuproqdagi asosiy kimyoviy elementlar. (C, O, N, K, P, S, Si, Al, Fe, Ca, Mg), ularning birikmalari, miqdori va ahamiyati. Tuproq tarkibidagi kimyoviy elementlar turli birikmalar holida bo’lib, ulardagi mineral va organik moddalar tarkibi bilan bevosita bog’liq. Quyida tuproqdagi ayrim element birikmalari va ularning o’simliklar hayotidagi ahamiyati haqida qisqa to’xtalib o’tamiz. Kislorod. Tuproq gumusi, ko’pchilik birlamchi va ikkilamchi minerallar hamda tuzlar, kislotalar va suv tarkibiga kiradi. Kislorod o’simliklar, barcha tirik organizmlar hayotida va tuproqda kechadigan jarayonlarda muhim ahamiyatga ega. Kremniy. Kvars (SiO2) tuproqda ko’p tarqalgan kremniy birikmalaridan biri hisoblanadi. Shuningdek, kremniy birlamchi va ikkilamchi silikatlar, ferrosilikatlar, alyumosilikatlar tarkibiga kiradi. Kremniy o’simlik hayotida, jumladan ular poyasining pishiq bo’lishida katta ahamiyatga ega. Kremniy o’simlik tanasi, boshoqlari, poyasida ko’p to’planadi va shamol esganda, yomg’ir yoqqanda shoxlarining egilib og’masligi uchun ularning mustahkamlagini oshiradi. O’simlik odatda kremniyni eritmadan oladi. Hozirgi vaqtda o’simliklar tanasining pishiqligini oshirishda (masalan, manzarali gulchilikda) kremnezyomning suvda tez eriydigan tuzlaridan foydalaniladi. Alyuminiy. Tuproqda alyuminiy birlamchi va ikkilamchi minerallarning tarkibida, organik-mineral kompleks shaklida va singdirilgan holatda (kislotali tuproqlarda) bo’ladi. Alyuminiy saqlagan birlamchi va ikkilamchi minerallar parchalanganda, uning tarkibidagi alyuminiy gidrooksidlari ajralib, bir qismi (kam harakatchan formasi) o’z joyida qoladi va qisman zol holatida eritmaga o’tadi. Kislotali sharoitda (pH<5) alyuminiy gidrooksidi ancha harakatchan bo’lib, alyuminiy eritmada Al(OH)2+ Al(OH)2+ ionlari xolida yuzaga keladi va o’simliklarning o’sishiga salbiy ta’sir etadi. Suvda eriydigan va kolloidli alyuminiy gidrooksidi organik kiislotalar bilan ta’sirlashib, ancha harakatchan kompleks birikmalar hosil qiladi va tuproq profili bo’ylab aralashib tarqaladi. Alyuminiyning o’simliklar hayotidagi roli katta. Alyuminiyning azotli birikmasi o’simliklarning qurg’oqchilikka chidamliligini oshiradi. Masalan, qurg’oqchilik davrida alyuminiy ta’sirida kungaboqarning yosh barglarida oqsilning biosintezi jadallashadi va nuklein kislotalari miqdori ham ko’payadi. Alyuminiyning konsentrasiyasi oshib ketganda, o’simliklarning ildiz sistemasi zararlanadi. Hayvon va odamlarda qon hosil bo’lishi sekinlashadi, fosfor almashinuvi susayadi, raxit kasali kuchayadi. Tuproqdagi Al2O3 ning yalpi miqdori odatda 1-2 dan 15-20 foizgacha o’zgarib turadi, ferralitli tropik tuproqlarda va boksit tarkibida 40 foizdan ham oshadi. Temir. Tuproq tarkibida temir miqdori o’rtacha 2-3 foiz bo’lib, birlamchi va ikkilamchi silikatli minerallari, shuningdek, temir oksidi, gidrooksidi va oddiy tuzlari tarkibiga kiradi. Temir singdirilgan holatda va organik-mineral kompleks tarkibida ham bo’ladi. Temir saqlovchi minerallar nuraganda uning gidrooksidlari ajraladi. Kuchli kislotali (pH<3) sharoitda temir gidrooksidining harakatchanligi oshib, eritmada temir ionlari hosil bo’ladi. Havo yetishmaydigan sharoitda temir oksidi zakis (to’liq oksidlanmagan) formasiga qadarli tiklanadi va FeCO3, Fe(HCO3)2, FeSO4 ning eriydigan birikmalari yuzaga keladi. Temirning eritmadagi juda tez eriydigan birikmalari o’simliklarga salbiy ta’sir qiladi. Temir o’simlik hayotida katta ahamiyatga ega va uning ishtirokisiz fotosintez susayib, xlorofill hosil bo’lmaydi. Neytral va ishqorli tuproqlardagi yaxshi oksidlanib turadigan sharoitda o’simliklarda temir yetishmasligi seziladi va xloroz bilan kasallanadi. Tuproqdagi temir birikmalari o’zgaruvchan bo’lib, Fe2O3 ning umumiy miqdori qumli tuproqlarda 0,5-1,0 foizgacha, lyoss tuproqlarda 3-5, tropik o’lkalardagi lateritlarda 20-50 foizgacha o’zgarib turadi. Ba’zi tuproqlarda temir konkresiyalari (ortshteyn) va uning alohida qatlamchalari tez-tez uchrab turadi. Kalsiy va magniy. Tuproqdagi plagioklazlar, slyudalar, rogovaya obmanka, montmorillonit, gidroslyudalar, kalsit, magnezit, fosfatlar, sulfatlar kabi birlamchi va ikkilamchi minerallar tarkibida bo’ladi. Ko’pchilik tuproqlarning singdirish kompleksida kalsiy birinchi, magniy esa ikkinchi o’rinda turadi. Tuproqdagi kalsiy va magniyning o’rtacha miqdori mutanosib ravishda 2 va 0,6 foizni tashkil etadi. CaCO3, MgCO3 suvda qiyin eriydigan birikma bo’lib, tuproqlarda keng tarqalgan va kalsiy, magniyning asosiy manbai hisoblanadi. Karbonatlar suvda erigan karbonat angidridi ta’sirida bikarbonatlar [Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 ] ga o’tadi. Kalsiy tuproq strukturasining shakllanishida ishtirok etib, fizikaviy, fizik- mexanik va biologik xossalarini yaxshilashda muhim rol o’ynaydi. O’rta Osiyoning ayrim gidromorf tuproqlarida kalsiy karbonati 25-30 va hatto 50-80 foizgacha bo’lib, alohida qattiq (sho’x) qatlamini hosil qiladi, MgCO3 esa ko’p to’planganda magniyli sho’rxoklar yuzaga keladi hamda tuproqning unumdorligi pasayib ketadi. (D.M.Kuguchkov, P.Uzoqov). Kalsiy va magniy o’simlik va hayvon organizmlari hayotida katta ahamiyatga ega. Kalsiy atmosferadagi azot fiksasiyasida va organik moddalarning minerallashib, turli oziq moddalar to’planishi, oqsil moddalar sintezida ishtirok etadi. Magniy xlorofillning tarkibiy qismiga kirib, oksidlanish - qaytarilish jarayonlarida qatnashadi va o’simliklarning nafas olishini yaxshilaydi. Uglerod asosan tuproq gumusida, turli organik moddalar tarkibida va shuningdek karbonatlarda saqlangan bo’ladi. Uglerodning tuproqdagi o’rtacha miqdori 2, chirindiga boy qora tuproqlarda 10 foizga yetadi. Torfli tuproqlarda bunga nisbatan bir necha barobar ko’pdir. Uglerod muhim biogen element bo’lib, yerdagi hayot asosini tashkil etadi. O’simlik quruq qismining o’rtacha 45 foizi ugleroddan iborat. O’simliklar uglerodni atmosfera va tuproq havosidagi karbonat angidrididan nafaqat barglari, balki ildizlari orqali ham to’playdi. Organik uglerod tuproqdagi uglevodlar, uglevodorodlar, organik kislotalar (yog’lar, efirlar, spirtlar va boshqalar), aminokislotalar, gumus kislotalari tarkibida bo’ladi. Tuproqdagi gumus zahirasining kamayishi bilan uglerod ham ozayib ketadi. Buni ayniqsa, O’rta Osiyoning paxtachilik rayonlari tuprog’i misolida ko’rish mumkin. Uglerod zahirasini ko’paytirish uchun yerga organik (jumladan guminli) o’g’itlar solish va almashlab ekishni to’g’ri yo’lga qo’yish lozim. Agrokimyoviy tekshirishlardan ma’lumki, ko’p yillik o’simliklar ikki yil davomida tuproqdagi uglerod miqdorini 0,39-0,59 foizgacha oshiradi(T.Zokirov, 1986). Azot uglerod singari biosferada nihoyatda katta rol o’ynaydi. Tuproqdagi azot asosan quyidagi birikmalar: gumusdagi azot, ammoniyli (NH4+) va nitrat (NO3- ) tuzlaridagi azot, oksillardagi organik azot va ularning parchalanish mahsulotlaridagi aminokislotalar, peptidlar, amidlar va aminlar holida bo’ladi. Tuproqdagi azotning asosiy qismi organik moddalar tarkibida saqlanganidan, azot miqdori ham organik birikmalar, jumladan gumus miqdoriga bog’liq. Ko’pchilik tuproqlarda azot gumusning 1/40 va 1/20 qismini tashkil etadi. Azotning biologik yo’l bilan atmosferadan to’planishida mikroorganizmlarning roli katta. Tuproq ona jinslarida azot juda kam bo’ladi. Tuproqdagi murakkab organik birikmalar (gumus) tarkibidagi azot minerallashgandan keyin ammoniy va nitrat birikmalari holida o’simliklarga o’tadi. Bu jarayon nam yetarli bo’lgan va havo kirib turadigan sharoitda yaxshi kechadi. Ammoniy ionlari almashinadigan va qisman almashinmaydigan (fiksasiyalangan) holda tuproqqa yaxshi singdiriladi. Nitrat ioni asosan tuproq eritmasida bo’lib, o’simliklar uni oson o’zlashtiradi. Nam ko’p bo’lgan sharoitda nitratlar yuvilib ketadi. Azot tirik organizmlar hayotida asosiy rol o’ynaydi. Azot barcha oksil moddalar tarkibiga kiradi. Xlorofillda, nuklen kislotalari, fosfatidlar va boshka ko’plab organik moddalar tarkibida bo’ladi. Shuning uchun azotning tuproqdagi zahirasi yerga mineral va organik o’g’itlar solish, beda almashlab ekish yo’li bilan ko’paytirib boriladi. Tuproqlardagi azot miqdori 0,3-0,4 foiz atrofida bo’lib, ko’pincha 0,1 foizdan oshmaydi.O’rta Osiyoning ayrim tuproqlarida azot miqdori quyidagicha: och tusli bo’z tuproq haydalma qatlamida - 0,04-0,07, qadimdan sug’oriladigan tipik bo’z tuproqlarda 0,08-0,12, qadimdan sug’oriladigan o’tloq tuproqlarda 0,10-0,15 va to’q tusli bo’z tuproqlarda 0,20-0,50 foiz bo’ladi. Yerga azotli mineral o’g’itlar qo’llanish bilan birga g’o’za-beda almashlab ekishni yo’lga qo’yish qo’shimcha ravishda 400-600 kg/ga biologik azot to’plash imkonini beradi. Bu esa o’simliklarning azot bilan samarali oziqlanishini va ulardan yuqori hosil olishni ta’minlaydi. Fosfor. Tuproqda fosfor juda kam bo’lib, P2O5 ning yalpi miqdori 0,1-0,2 foizdan oshmaydi. Tuproqdagi fosfor organik va mineral birikmalar holidadir. Organik fosfor, fitin, nuklein kislotasi, nukleoproteidlar, fosfatidlar hamda fosfatlar shaklida bo’ladi. Gumus tarkibida to’plangan organik fosfor barcha tuproq fosforining 14-44 foizini tashkil etadi. Mineral fosfor ortofosfat kislotasining kalsiy, magniy, temir va alyuminiy tuzlaridan iborat. Tuproqdagi fosfor apatit, fosforit va vivianit minerallari tarkibiga kiradi. Yer pustidagi barcha fosforning 95 foizi magmatik jinslardagi apatitda saqlangan bo’ladi. Tuproqdagi mineral fosfor birikmalari ko’pincha kam harakatchan bo’ladi. Kislotali tuproqlarda temir va alyuminiy fosfatlari, neytral va kam ishqorli (O’rta Osiyo) tuproqlarda esa kalsiy fosfati ko’p bo’ladi. Karbonatli tuproqlarda eruvchan fosfatlar qiyin eriydigan gidroksilapatit yoki uch kalsiyli fosfatga o’tadi va o’simliklar uni qiyin o’zlashtiradi. Fosfor muhim biologik element sifatida protoplazma, qator fermentlar va vitaminlar tarkibiga kiradi. Tuproqning reaksiya muhiti kam kislotali (pH -6,5) bo’lganda o’simliklarning fosfat ionlarini o’zlashtirishi uchun yaxshi sharoit yuzaga keladi. Ekinlardan yuqori hosil olish uchun barcha tuproqlarda fosfor o’g’itlaridan keng foydalaniladi. Oltingugurt oqsil moddalar va efir moylari tarkibiga kiradi. Odatda o’simliklarning oltingugurtga talabi fosfornikiga nisbatan kamroq. Tuproqning yuqori gorizontlarida oltingugurt biologik yo’l bilan to’planadi va SO3 miqdori 0,01 dan 2 foiz atrofida o’zgarib turadi. Tuproqdagi oltingugurt fosfatlar, sulfidlar va organik moddalar tarkibida bo’ladi. Organik moddalar parchalanganda va sulfidlar oksidlanganda sulfatlar hosil qiladi. Ayniqsa kaliy, natriy va magniy sulfatlari suvda yaxshi eriydi va tuproqda kam singdiriladi. Quruq iqlimli sharoitdagi sho’rlangan tuproqlarda sulfatlar miqdori bir necha prosentgacha ko’payadi. Odatda tuproqlarda o’simliklarning oziqlanishi uchun oltingugurt yetarli. O’rta Osiyoning sug’oriladigan bo’z tuproqlarida, uning miqdori ancha kamayishi kuzatilgan. Shuning uchun g’o’zani oltingugurt suspenziyasi bilan oziqlantirish, uning yuqori samaradorligini ko’rsatadi. Kaliy. Yalpi kaliy (K2O) miqdori og’ir mexanik tarkibli tuproqlarda ancha ko’p bo’lib, 2-3 foizga yetadi. Kaliyning asosiy qismi biotit, muskovit, kaliyli dala shpatlari, gidroslyudalar kabi birlamchi va ikkilamchi minerallarning kristall panjaralarida saqlangan bo’lib, o’simliklarga o’tmaydigan shakldadir. Ba’zi minerallar (biotit, muskovit) dan kaliy oson ajralib, o’simliklarning oziqlanishida muhim rol o’ynaydi. Kaliy tuproqda singdirilgan (almashinuvchi va almashinmaydigan) holatda va oddiy tuzlar shaklida saqlangan bo’ladi. Almashinuvchi kaliy o’simliklarning oziqlanishi uchun asosiy manba hisoblanadi. Tuproqlar almashinuvchi kaliy bilan qanchalik ko’p to’yingan bo’lsa, uning o’simliklarga o’tishi ham shunchalik yaxshi va oson bo’ladi. O’rta Osiyoning sug’oriladigan tuproqlaridagi kaliy asosan o’simliklarga o’tadigan ya’ni -suvda eriydigan va almashinadigan holatda bo’ladi. Kaliy, azot va fosfor kabi organizmdagi muhim fiziologik funksiyani bajaradi. O’simliklarda fotosintez jarayonining normal kechishida, ba’zi vitaminlar sintezida, fermentlarning aktivligini oshirishda ishtirok etadi. Ayniksa kartoshka, ildizmevalilar, turli o’tlar, tamaki kaliyni ko’p talab etadi. Kaliy yetishmaganda o’simlikda turli kasallik va hasharotlarning ta’siriga chidamsiz bo’ladi. G’o’zaga kaliy yetishmaganda kasallanadi, chigitning unib chiqishi qiyinlashadi, hosil kamayadi va tolasining sifati pasayadi. Tuproqning kaliy bilan ta’minlanishiga ko’ra o’g’itlardan to’g’ri foydalanish ekinlardan yuqori hosil olishni ta’minlaydi. Tuproqdagi mikroelementlar turlari va ahamiyati. Tuproqdagi o’simliklar va hayvon organizmi uchun nihoyatda oz miqdorda zarur bo’lgan qator kimyoviy elementlar borki, ular mikroelementlar deyiladi. Mikroelementlar jumlasiga bor (B), marganes (Mn), molibden (Mo), mis (Cu), rux (Zn), kobalt (Co), yod (I), ftor (F) singarilar kiradi. Bulardan ayrimlarinigina biologik roli yaxshi o’rganilgan. Mikroelementlar o’simliklar va hayvonlar hayotida muhim fiziologik hamda biokimyoviy ahamiyatga ega. Ular qator fermentlar, gormonlar va vitaminlar tarkibiga kiradi. Mikroelementlarning tuproqda yetarli bo’lmasligi yoki miqdorining oshib ketishi organizmlarda kechadigan biologik jarayonlarga salbiy ta’sir etadi va turli kasalliklarga sabab bo’ladi. O’simliklar hosili pasayib mahsulotlar sifati kamayadi. Hozirgi vaqtda tuproqda mikroelementlar miqdori, ularning birikish shakllari, tirik organizmlar hayotidagi rolini o’rganish hamda tuproqdagi miqdori va rejimini tartibga solish tadbirlari sohasida ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda. V.V.Kovalskiy tomonidan tuproqlardagi mikroelementlar miqdorini ko’rsatuvchi biogeokimyoviy provinsiyalar karta sxemasi tuzib chiqilgan. O’zbekistonning chorvachilik yaylovlari uchun yaratilgan ana shunday karta-sxemalar katta amaliy ahamiyatga ega bo’lmoqda. (M.A.Rish, Sh.N.Nazarov). Tuproqdagi mikroelementlar miqdori asosan birlamchi minerallar, qisman gil minerallar va organik moddalar tarkibiga bog’liq va litosferadagidan farq qiladi. Quyida o’simlik va hayvonot organizmlari hayoti uchun zarur bo’lgan va yaxshi o’rganilgan ayrim mikroelementlar haqida to’xtab o’tamiz. Mis (Cu). Tuproqdagi misning o’rtacha miqdori 0,02 foizni tashkil etib asosan tuproqning gumusli gorizontlarida organik-mineral kompleks shaklida va singdirilgan holatda bo’ladi. Misning bir qismi birlamchi va ikkilamchi minerallar tarkibiga kiradi. Tuproq kislotaliligining ko’tarilishi bilan misning harakatchanligi ham oshadi. Neytral va ishqorli tuproqlarda ko’pincha o’simliklar uchun mis yetarli bo’lmaydi. Tuproqdagi mis ona jins tarkibiga bog’liq. Jumladan, Zarafshon vodiysidagi kuzatishlarga ko’ra slaneslarning g’ovak jinslarida granitga nisbatan mis 2-3 barobar ko’pligi kuzatilgan. (Ye.K.Kruglova, 1981). Mis muhim biologik ahamiyatga ega bo’lib, turli oksidlovchi fermentlar tarkibiga kiradi, va oqsil moddalarning almashinuviga ijobiy ta’sir etadi. Tuproqda mis yetishmaganda o’simliklarda oqsillar sintezi pasayadi va hosili ancha kamayadi. O’zbekiston Fanlar akademiyasi Tuproqshunoslik va agrokimyo instituti xodimlarining tadqiqotlari Farg’ona vodiysi va Mirzacho’lning sug’oriladigan yerlari tuprog’ida o’simliklarning o’zlashtirishi uchun qulay bo’lgan mis birikmalari juda kamligini ko’rsatadi. Bunday yerlarda misli o’g’itlar qo’llanilganda paxta hosili 2,5-4 s/ga oshgan. Hozirgi vaqtda Olmaliq kimyo zavodida tarkibida mis bo’lgan ammofos olish texnologiyasi ishlab chiqilgan. Rux (Zn) Tuproqning gumusli gorizontida ko’proq to’planadi va organik moddalar bilan murakkab birikmalar hosil qiladi. Shuningdek rux tuproq kolloidlarida singdirilgan holda va turli minerallar tarkibida uchraydi. Rux miqdori tuproqda o’rtacha 0,005 foizni tashkil etadi. Rux o’simliklardagi biologik jarayonlarni kuchaytiradi va nafas olishda qatnashadigan fermentlar faoliyatini kuchaytiradi. Rux yetishmasa o’simlikdagi oqsil tez parchalanadi. Yorug’likning kuchayishi bilan o’simliklarning ruxga bo’lgan talabi oshadi. O’rta Osiyoning sug’oriladigan yerlarida rux juda kam bo’lib, ayniqsa sabzavot ekinlari, makkajuxori va mevali daraxtlar uchun rux yetishmaydi. Shunday tuproqlarga rux sulfat, rux oksidi va rux qo’shilgan o’g’itlar qo’llanilganda ekinlar hosili oshadi va uning sifati yaxshilanadi. Bor (B). Tuproqdagi alyumosilikatlar, ayniqsa chirindi qatlamidagi organik birikmalar tarkibida ko’proq to’planadi. Tuproqdagi borning o’rtacha miqdori 0,001 foiz atrofida. Bor elementi o’simliklardagi uglevodlar almashinuvida va gulining changlanishi jarayonida katta rol o’ynaydi. Bor yetishmaganda changlanmagan gullar tushib ketadi va hosil ham kamayadi. O’rta Osiyoning bo’z tuproqlari, ayniqsa gumusi ko’proq o’tloq tuproqlarda harakatchan bor miqdori ancha ko’proq. Bor yetishmaydigan yerlarga bor kislotasi, bura va bor mikroelementi bilan boyitilgan o’g’itlar yaxshi samara beradi. Molibden (Mo) qator minerallar tarkibiga kiradi va tuproq organik moddalarida, singdirilgan holda ham bo’ladi. Tuproqdagi o’rtacha miqdori 0,0003 foiz. Molibden kislotali tuproqlarda marganes, mis, rux va kobaltga nisbatan kam harakatchan bo’ladi. Molibden yuqori biogen xususiyatga ega bo’lgan mikroelement bo’lib, dukkakli o’simliklarda ko’p to’planadi. O’simliklarda azot almashinuvida, ayniqsa azot to’plovchi azotobakteriyalar va tuganak bakteriyalari faoliyatida muhim ahamiyatga ega. Molibden yetishmasa dukkaklilar ildizida tuganaklar hosil bo’lmaydi. Barcha o’simliklarga oz miqdorda bo’lsa-da, molibden zarur. Molibden o’simliklar hujayrasida selitrani ammoniyga aylantiradigan nitrat reduktaza fermentining tarkibiga ham kiradi. Bu ferment yetishmasa oqsil moddalar sintezlanishi pasayadi. O’simliklarga molibden saqlovchi o’g’itlar qo’llanilganda va chigit ammoniy molibdenning 0,01 foizli eritmasida namlab ekilganda yaxshi natija beradi. Marganes (Mn). O’simliklar va hayvonlar organizmi uchun zarur va muhim mikroelementlardan hisoblanadi. Marganes o’simliklarda fermentlar tarkibiga kiradi, fotosintez faoliyatini kuchaytiradi hamda oqsillar hosil bo’lishida muhim rol o’ynaydi. Marganes qator minerallar (radonit, gausmonit, manganazit) tarkibida bo’ladi. Tuproqning gumusli qatlamida va illyuvial gorizontida ko’proq to’planadi. Marganesning tuproqdagi o’rtacha miqdori 0,085 foiz bo’lib, O’rta Osiyoning bo’z tuproqlarida 0,06-0,07 foiz va gidromorf tuproqlarda ancha ko’p. Suvda eriydigan nitrat, xlorid va sulfat birikmalari tarkibidagi marganes o’simliklarga yaxshi o’tadi. Ishqorli va karbonatli tuproqlarda marganes kam harakatchan bo’lganligi sababli o’simliklar uchun yetarli bo’lmaydi, nordon reaksiyali sharoitda aksincha marganes ko’payib, o’simliklarga zaharli ta’sir etadi. Tuproqdagi o’zlashtiriladigan marganes kam bo’lganda, shu mikroelementlarning o’g’itlaridan foydalaniladi. Kobalt (Co) turli alyumosilikatlar tarkibida saqlanadi, kolloidlarda singdirilgan va turli organik-mineral birikmalar holida bo’ladi. O’simliklarda fotosintez jarayonini yaxshilaydi, oqsil almashinuvini tezlashtiradi. Kobaltning tuproqdagi o’rtacha miqdori 0,008 foiz bo’lib, gumusli qatlamda ko’proq. Ayrim rayonlardagi tuproqlarda kobalt juda kam. Bunday yerlarga kobaltli mikroo’g’itlar qo’llanish yaxshi natija beradi. Yod (J) odatda tuproqning yuqori gumusli qatlamida ko’proq to’planadi, o’rtacha mikdori 0,0005 foiz. O’rta Osiyoning to’q tusli o’tloq tuproqlarida bo’z tuproqlarga nisbatan yod ko’proq saqlanadi. Yod o’simliklardagi fotosintez jarayonida aktiv qatnashadi, oqsil moddalar almashinuvini tezlashtiradi. Ayniqsa chorva mollardagi turli kasalliklarning oldini olishda yaylov tuproqlari va o’simliklarda yod yetarli bo’lishi kerak. Yod yetishmaganda, shu mikroelement saqlovchi preparatlar ishlatiladi. O’simliklarning mikroelementlar bilan ta’minlanish darajasini baholash uchun, uning tuproqdagi harakatchan formalarini bilish zarur. Tuproqdagi mikroelementlarning harakatchan shakldagi miqdori juda o’zgaruvchan bo’lib, tuproqning genetik xususiyatlariga, tuproqlarning madaniylashtirish holatiga va boshqa sharoitlarga bog’liq. G.Ya.Rinks tuproqdagi harakatchan mikroelement miqdorini baholashning quyidagi gradasiyasini tavsiya etadi (mg-kg hisobida). 1. Mikroelementlarga juda kambag’al - Cu<0,3; Zn<0,2; Mn<0,1; Co<0,2; Mo<0,05; B<0,1; 2. Mikroelementlarga kambag’al Cu<1,5; Zn<l; Mn<10; Co<1; Mo<0.15; B<0,2. Tuproqlar mikroelementlarga juda kambag’al va kambag’al bo’lganda tarkibida mikroelementlar bo’lgan o’g’itlarni ko’proq qo’llanishni talab etadi. Hozirgi vaqtda mamlakatimizda, jumladan O’rta Osiyo respublikalarida tuproqning mikroelementlar bilan ta’minlanishini ko’rsatuvchi kartogrammalar tuzib chiqilmoqda. Bu materiallar mikroo’g’itlardan samarali foydalanish imkonini beradi. Tuproqning radioaktivligi. Tuproqning radioaktivligi, ya’ni alfa, betta va gamma nurlarini tarkatib turish qobiliyati, undagi radioaktiv elementlar miqdoriga bog’liq. Tabiiy va sun’iy radioaktivlik ajratiladi. Tabiiy radioaktivlik tuproqdagi uran, radiy, toriy singari radioaktiv elementlari va kaliy (K) ning radioaktiv izotopi natijasida yuzaga keladi. Barcha tog’ jinslarida radioaktivlik mavjud. Ayniqsa kremniyga boy bo’lgan kislota muhitli, otqindi jinslar yuqori radioaktivlikka ega. Cho’kindi jinslardan gillar, gilli jinslar va kaliy tuzlari radioaktiv elementlarni ko’p saqlaydi (9-jadval). N.G.Morozova ma’lumoticha, tuproqlarda jadvalda ko’rsatilganga nisbatan radioaktiv elementlar konsentrasiyasi ancha yuqori bo’ladi. Jumladan, radiy n 10-13 dan n 10-9 gacha, toriy– n 10-6 dan n∙10-3 foizgacha o’zgarib turadi. Tuproqdagi radioaktiv elementlar miqdori asosan ona jinslarga bog’liq. Kislota muhitli magmatik tog’ jinslarining nurash mahsulotlarida hosil bo’lgan tuproqlarda asosli jinslardagiga nisbatan radioaktiv elementlar ko’proq bo’ladi. Shuningdek, og’ir mexanik tarkibli tuproqlarda yengil tuproqlarga qaraganda radioaktiv elementlar miqdori yuqoridir. Odatda radioaktiv elementlar tuproq profilida nisbatan tekis tarqalgan bo’lib, faqat illyuvial va gleyli gorizontlarida ko’proqdir. Tog’ jinslari va tuproqdagi radioaktiv elementlarning o’rtacha miqdori, foiz hisobida Jins, tuproq Radiy 10-10 Uran 10-4 Toriy 10-4 Kaliy Dozasining yig’ma, quvvati, mkr/soat Otqindi jinslar Kislotali jinslar (granit, dioritlar) O’rta jinslar (diorit, andezitlar) Asosiy jinslar (bazalt, gabbro va boshqalar) Ultra asosli jinslar (dunitlar, peridodid, piroksenitlar) 1,2 0,6 0,17 0,001 3,5 1,8 0,5 0,003 18,0 7,0 3,0 0,005 3,34 2,31 0,83 0,03 10,2 6,2 3,5 1,2 Cho’kindi jinslar Slanes va gillar Qumtoshlar Ohaktoshla Galit, angidrit, gips cho’kmalari Tuproq 1,2 1,0 0,5 0,03 1,0 4,0 3,0 1,4 0,1 1,6 11,0 10,0 1,8 0,4 6,0 3,2 1,2 0,3 0,1 1,4 11,0 5,7 1,6 0,4 4,3 V.I.Baranov ma’lumoticha, tuproqda radioaktiv elementlar: (U, Th K) miqdori o’rtacha bo’lganda alfa nurlanish (α) energiyasi 65, betta (β) nurlanish 28, gamma (γ) nurlanish 7 foizni tashkil etadi. Nurlanish energiyasi yig’indisi 1 gr. tuproqda 1 sekundda 4,0128 mekv.ni tashkil etadi. Tuproq havosida radioaktiv elementlarning gazsimon izotoplari (emanasiyalar) (radon, toron, aktinon) ham saqlangan bo’ladi. Ba’zi ma’lumotlarga ko’ra tuproqdagi tabiiy radioaktivlik uncha yuqori bo’lmaganda, o’simlik va hayvonlar organizmida kechadigan fiziologik jarayonlarga unchalik ta’sir etmaydi. Tajribalardan ma’lumki, radioaktiv elementlarning ishtirokida azot fiksasiyasi (o’zlashtirilishi) ancha tezlashadi. Sun’iy radioaktivlik. Atom termoyadro portlashlari, atom sanoati chiqindilari yoki atom korxonalarida ro’y beradigan falokatlar natijasida tuproqda sun’iy ravishda radioaktiv izotoplar to’planadi. Atom portlashlari tufayli hosil bo’ladigan radioaktiv elementlar havo oqimlari bilan katta masofalarga olib ketiladi va asta- sekin tuproq hamda suvga tushib, sun’iy radioaktiv izotoplar bilan ifloslaydi. Bu izotoplar biologik aylanishga kirib o’simlik va mollar mahsulotlari orqali insonlar organizmiga o’tadi hamda to’planib radioaktiv nurlanishga sabab bo’ladi. Hozirgi vaqtda 1300 ga yaqin sun’iy radionuklidlar ma’lum bo’lib, bular orasida stronsiy (Sr90) va seziy (Cs137) izotoplari ayniqsa xavflidir. Bu izotoplar uzoq yarim parchalanish davriga (Sr96- 28 yil, Cs137 -33 yil) va kuchli nurlanish energiyasiga ega bo’lib, biologik aylanishda aktiv ishtirok etadi. Shuning uchun ham stronsiy va seziy izotoplarining tuproqdagi miqdorini, ular harakatini va o’simliklarga o’tish jarayonlarini bilish muhim ahamiyatga ega. Stronsiy (Sr90) va seziy (Cs137) izotoplarining umumiy xususiyati, ularning tuproq qattiq qismida deyarli to’liq ravishda singdirilib qolishidir. Ularning 80-90 foizi tuproqning eng yuqori (5-9 sm) qismida to’planadi. Gumusga boy, og’ir mexanik tarkibli va montmorillonit, gidroslyudali gillarga boy tuproqlarga stronsiy va seziy izotoplari ko’p yutiladi. Stronsiy (Sr90) o’z xususiyati bilan kalsiyga, seziy (Cs137) esa kaliyga yaqin. Shuning uchun bu radioizotoplar tabiati ko’rsatilgan kimyoviy elementlarga yaqin. Stronsiy va seziy izotoplarining asosiy qismi almashinadigan holda tuproqda ushlanib mustahkamlanadi. Lekin seziy (Cs137) almashinmaydigan singdirish xususiyatiga ham ega. Radioaktiv stronsiy (Sr90) tuproqning yuqori qismlarida ko’p to’planganligi sababli, o’simliklarga oson o’tadi. Ildizmevalilar va boshoqdoshlarga nisbatan, dukkakli ekinlarda stronsiy izotopi ayniqsa ko’proq to’planadi. Yerni organik va mineral o’g’itlar bilan o’g’itlash, mikroelementlardan foydalanish stronsiy (Sr90) ning o’simlikdan o’tishini kamaytiradi. Kaliyli o’g’itlar seziy (Cs137) ning ta’sirini kamaytiradi. Xullas, tuproqda kechadigan kimyoviy jarayonlar juda murakkab va xilma-xil. Bu masalalar bilan tuproqshunoslikning maxsus bo’limi - tuproq kimyosi batafsil shug’ullanadi. Tuproq organik qismining kelib chiqishi, tarkibi va xossalari Tuproqdagi organik moddalarning manbai,miqdori va tarkibi. Tuproqning organik qismi turli xildagi va tarkibdagi organik moddalardan tashkil topgan. Bu organik moddalar o’simliklar, jonivorlar va mikroorganizmlarning har xil darajada chirigan qoldiqlaridan, ular metabolizmining mahsulotlaridan hamda tuproqning o’ziga xos moddasi - gumus yig’indisidan iborat. Gumus murakkab kimyoviy tarkibli azot saqlovchi yuqori molekulyar modda kompleksi bo’lib, odatda qoramtir tusli va tuproqqa tekis singib ketgan hamda mineral qismi bilan juda mustahkam birikkan holatdadir. Tuproqning organik moddalari tarkibida doim turli organizmlarning tirik hujayralari va tuproq faunasi (jonivorlari) ham ishtirok etadi. Tuproqlar organik qismining tarkibi taxminan quyidagi nisbatda: gumus 85 foiz, o’simlik qoldiqlari 10 foiz, tuproq florasi va faunasi (tirik zamburug’lar, suv o’tlari, bakteriya va aktinomisetlar, yomg’ir chuvalchanglari kabilar) 5 foiz chamasida bo’ladi (7-rasm). Tuproqning yuzasi va butun profilida to’planadigan barcha o’simlik va hayvon qoldiqlari organik moddalarning potensial manbai hisoblanadi hamda tuproq paydo bo’lish jarayonlarida aktiv qatnashadi. Tuproqdagi biomassa zahirasi, uning strukturasi, dinamikasi va tarkibi turli tabiiy zonalarda bir xil emas. Ayniqsa yashil o’simliklar eng ko’p biomassa to’plash imkoniyatiga ega. Ularning har yili to’playdigan biomassasi umurtqasiz hayvonlar va mikroorganizmlarga nisbatan o’nlab, yuzlab marotaba, umurtqali hayvonlarga nisbatan esa bir necha ming marotaba ko’p. Shuning uchun ham tuproqdagi organik moddalarning asosiy qismi yashil o’simliklarning yer yuzasiga tushadigan qoldiqlari va ildizlari hisobiga bo’ladi (7 - rasm). 7- rasm. Tuproq organik qismining tarkibi Ammo jonivorlar va mikroorganizmlar qoldiqlarining tarkibida oqsil moddalarning ko’p bo’lishi, tuproqda azotga boy organik moddalarning to’planishida muhim rol o’ynaydi. Turli o’simliklar formasiyasi qoldiradigan, har yili to’planadigan organik modda (biomassasi) bir xil emas va gektariga o’rtacha 3,4-13,7 tonnani, nam subtropik o’rmonlarida esa hatto 30-35 tonnani tashkil etadi. Turli tabiiy tuproq zonalarida quyidagi o’simliklarning qoldiqlari to’planishi mumkin. Tundra zonasida fitomassa zahirasi 150 dan 2500 g/m2 gacha, o’rmon- tayga zonasining yuqori bonitetli o’rmonlarida fitomassa miqdori 25-40 ming g/m2 gacha ko’payadi. Dasht zonasi o’tsimon o’simliklar o’rmonlarga nisbatan kamroq biomassa (1200-2500 g/m2) to’playdi, ammo ildiz massasi 3-6 marta ko’p bo’ladi. Cho’l zonasida fitomassa zahirasi keskin kamayadi, ammo ildiz massasi ko’payadi Qora tuproq O’simlik qoldiqlari, 10 % Zamburug’lar va suv o’tlari, 40 % Bo’z tuproq Yomg’ir chuval- changlari, 12 % Makrofauna, 5 % Mezo va mikrofauna, 3 % Bakteriyalar va aktinomisetlar, 40 % Tuproq flora va faunasi, 5 % Gumus, 85 % va yer yuzasidagi organik moddalar hamda ildiz massasining nisbati 1:8-1:9 ga barobardir. Tuproqning biologik aktivligi ancha past bo’lsa-da, nam yetarli bo’lgan bahor vaqtlarida kuchayadi. Tuproqda to’planadigan organik qoldiqlarning kimyoviy tarkibi ko’pincha nobud bo’lgan organizmlarning turlariga bog’liq (12-jadval). 8- rasm. O’simliklar qoldiqlari va ildizlari 12- jadval Yuqori va tuban organizmlarning kimyoviy tarkibi quruq moddaga nisbatan foiz hisobida (A.Ye.Vozbuskaya) Organizmlar Kul Oqsil-li modda- lar Uglevodlar Ligni n Lipid-lar oshlovchi modda- lar Sellyu- loza Gemisel- lyuloza va boshqa uglevod- lar Bakteriyalar 2-10 40-70 - bor - 1-40 Suv o’tlari 20- 30 10-15 5-10 50-60 - 1-3 Lishayniklar 2-6 3-5 5-10 60-80 8-10 1-3 Mox (yo’sunlar) 3-10 5-10 15-25 30-60 - 5-10 Qirqquloq (papo- rotnik) simonlar 6-7 4-5 20-30 20-30 20-30 2-10 Ninabarglilar: yog’och qismida ninabarglarida 0,1-1 2-5 0,5-1 3-8 45-50 15-20 15-25 15-20 25-30 20-30 2-12 15-20 Yaproqlilar: yog’och qismida yaproqlarida 0,1-1 3-8 0,5-1 4-10 40-50 15-25 20-30 10-20 20-25 20-30 5-15 5-15 Ko’p yillik o’tlar: boshoqlilarda dukkaklilarda 5-10 5-10 5-12 10-20 25-40 25-30 25-35 15-25 15-20 15-20 2-10 2-10 Tuproqda to’planadigan organik qoldiqlar tarkibida kul moddalar (Ca, K, P, Si. Fe, S singari), uglevodlar, oqsillar, lignin, lipidlar, mumlar, smolalar, oshlovchi moddalar va boshqa organik birikmalar bo’ladi. Jadval materiallaridan ko’rinib turibdiki, bakteriyalar va dukkakli o’simliklar tarkibida oqsil moddalari ko’p bo’lib, daraxtsimon o’simliklarning yog’ochlik qismida juda kam. Ammo daraxtlar tarkibida uglevodlar, lignin va oshlovchi moddalar asosiy rol o’ynaydi. Demak, tuproqdagi organik moddalar tarkibining murakkabligi va xilma- xilligi organik qoldiqlarning turlicha bo’lishiga hamda keyinchalik o’zgarish sharoitlariga bog’liq bo’ladi. Tuproqdagi organik moddalar tarkibida o’simliklar, bakteriyalar va zamburug’lar plazmalaridagi barcha birikmalar, hamda ularning keyinchalik ta’sirlashuvi va o’zgarishi (transformasiyasi) dan hosil bo’lgan mahsulotlar mavjud. Bularga tuproqda bir sutkadan yuz va ming yillar saqlanadigan minglab birikmalar kiradi. Tuproqdagi organik moddalar sistemasining chizmasi 8- rasmda berilgan. Organik va kimyoviy birikmalarning tuproqda parchalanishi. Organik birikmalarning tuproqda parchalanishi murakkab va uzoq kechadigan jarayon bo’lib, unda mexanik, fizik, biologik va biokimyoviy omillar natijasida juda murakkab o’zgarishlar ro’y beradi. Mukammal tuzilgan strukturali organik birikmalar oddiy shakldagi birikmalargacha, jumladan to’liq minerallashgan (CO2, NH3, H2O kabi) mahsulotlarga qadarli parchalanadi va qisman gumus moddalari to’planadi. Tuproqdagi organik moddalarning qayta o’zgarishida turli organizmlar (bakteriyalar, lishayniklar, zamburug’lar, suv o’tlari, umurtqali va umurtqasiz jonivorlar) ning roli katta. Mikroorganizmlar bilan bir qatorda, organik moddalarning qayta o’zgarishi va parchalanishida hamda gumusli moddalarning hosil bo’lishida fermentlarning ahamiyati ham katta. F e r m e n t l a r tabiati bilan oqsil moddalarning eng yirik va o’ziga xos sinfi hisoblanadi. Fermentlarning asosiy manbai tuproqda yashovchi tirik organizmlar: bakteriyalar, aktinomisetlar, umurtqasiz jonivorlar va o’simliklar hisoblanadi. Tuproq fermentlari organik qoldiqlarning qayta o’zgarishida aktiv qatnashadi. Tuproqdagi barcha fermentlar kompleksi tuproqning fermentativ aktivligini belgilaydi. Tuproqda turli kimyoviy birikmalarning parchalanishi va murakkab o’zgarishi ro’y beradi. Oqsillarning parchalanishi. Mikroorganizmlarning, jonivorlar va o’simliklar tarkibidagi oqsillar proteaza fermentlari ishtirokida aminokislotalargacha parchalanadi. Uning bir qismi mikroorganizmlar tomonidan o’zlashtiriladi, qolgan qismi parchalanib, amin shaklida yo’qoladi. Nobud bo’lgan organizmlardagi oqsillar tuproqdagi azotning asosiy manbaidir. O’simlik qoldig’ida odatda 1 foizgacha azot saqlanib, C:N nisbati 50 gacha bo’lishi mumkin. M o n o v a d i s a x a r i d l a r n i n g o’ z g a r i sh i. Tirik o’simlik materiallari, ularning qoldiqlari va to’shamalarida mono va disaxaridlar miqdori 4 foizdan, foizning undan bir ulushiga qadarli o’zgarib turadi. Oqsil va qand moddalari tuproqda tez parchalanadi. K r a x m a l gidrolizi amilaza fermentlari ishtirokida boradi. O’simlik qoldiqlarining qayta o’zgarishi bilan kraxmal miqdori tez va keskin kamayishi mumkin. S e l l yu l o z a ning faqatgina 5 foizi sellyuloza fermentlarini sintezlaydigan mikroorganizmlar tomonidan parchalanadi, chunki sellyuloza molekulalari pektin va mum qobig’i bilan o’ralgani uchun uning parchalanishi susayadi. Ignabargli o’rmonlardagi podzol tuproqlarda sellyuloza 5-6 yilda, chim-podzol tuproqlarda 3- 4, boshoqli ekinlar o’sadigan dashtlardagi tipik qora tuproqlarda 2 yilda to’liq parchalanadi. Lipidlar oqsillar, qand va kraxmalga nisbatan sekinroq parchalanadi. Tuproq Tuproqning noorganik qismi Tuproqning organik qismi Tirik organizmlar (tuproqda yashaydigan,edafon) Gumus (chirindi) Anatomik tuzulishini yo’qotmagan qoldiqlar Parchalanish va chirindi hosil bo’lishdagi oraliq mahsulotlar Spesifik (o’ziga xos) gumusli moddalar Spesifik xususiyatiga ega bo’lmagan (gumusga xos bo’lmagan) birikmalar Guminlashgan moddalar Gumin kislotalar Gidrolizlanmaydigan qoldiq (gumin) Gumin kislotalar Gumatomelan kislotalar Fulvokislotalar Qora Sur (qo’ng’ir) 8-rasm. Tuproqdagi organik moddalar sistemasi (D.S.Orlov bo’yicha, 1985) A r o m a t i k b i r i k m a l a r asosan zamburug’lar ishtirokida parchalanadi. Masalan, ligninning tarkibiy qismlarga parchalanishi oksidoreduktaza, liaza, ekteraza, laktaza kabi fermentlar ta’sirida boradi. Lignin strukturali birikishiga ko’ra, parchalanishga ancha chidamli bo’lganidan, chiriyotgan qoldiqlarda nisbatan ko’proq to’planadi. Tuproqdagi organik moddalar o’zining tabiati va tuproq paydo bo’lish jarayonlaridagi roliga ko’ra ikki gruppaga bo’linadi. Birinchi gruppaga tuproqdagi nospesifik (gumusga xos xususiyatga ega bo’lmagan) organik moddalar, ya’ni tuproqda hosil bo’lmagan moddalar, chunonchi fito-, zoo-, mikrobiologik tabiatga ega va tuproq paydo bo’lish jarayonida nobud bo’lgan biomassa (organik qoldiqlar) va tirik organizmlar hayot faoliyati mahsulotlari tarzida tuproqqa tushadigan moddalar kiradi. Ikkinchi gruppa tuproq gumusi yoki faqat tuproqqa xos bo’lgan va tuproq paydo bo’lishi jarayonida hosil bo’lgan maxsus organik moddalardan iborat. Tuproqning moddiy tarkibida organik moddalar eng muhim ahamiyatga ega, modomiki gumus paydo bo’lishi va gumus to’planishi faqat tuproq paydo bo’lish jarayoni bilan bog’liq va odatda tuproq paydo qiluvchi jinslardan meros o’tmaydi, ammo, ona jinslar gumusning tarkibi va xossalariga albatta ta’sir etadi. Tuproqdagi nospesifik (tuproqqa xos xususiyatga ega bo’lmagan) organik birikmalar. Tuproqshunoslikda biologik kelib chiqishga ega bo’lgan organik moddalar massasida uglevodlar (sellyuloza, monosaxaridlar, disaxaridlar, gemisellyuloza, pektinli moddalar), lignin, oqsillar, yog’lar, lipidlar, oshlovchi moddalar, mum, smolalar va boshqalar ko’p uchraydi. Fermentlar va fenollar ham muhim ahamiyatga ega. Tuproq paydo bo’lish jarayonida tuproqqa tushadigan turli biologik obyektlar kimyoviy tarkibi bo’yicha bir – biridan keskin farq qiladi (12 - jadval). Uglevodlar – organik moddalarning katta gruppasi bo’lib, ularga monosaxaridlar, disaxaridlar, kraxmal, sellyuloza (kletchatka), gemisellyuloza va boshqalar kiradi. Katta qismini sellyulozalar tashkil etadi. Ular miqdori ayniqsa o’simliklarning yog’och qismida ko’p bo’lib, 50 – 60% ni tashkil etadi. Barglar va o’tlarda uning miqdori 30% ga yaqin. O’simlik va hayvon qoldiqlari bilan tuproqqa tushadigan uglevodli komponentlar, fermentativ gidrolizlanish, oksidlanish, kondensasiyalanish kabi turli o’zgarishlarga ancha tez uchraydi. Chunonchi tuproqda uglevodlarning tarqalishi, ularning miqdori va taqsimlanishiga tuproq tiplarining ta’siri haqidagi masalalar yetarli darajada o’rganilmagan bo’lsada, umuman, tuproq paydo bo’lishida uglevodlarning muhim ahamiyatga ega ekanligi haqida xulosa qilish mumkin. Gemisellyulozalar sellyuloza bilan birgalikda uchraydi va o’simlik massasining 15-30% ni tashkil etadi. Lignin uglerodni ko’p saqlashi, gidroksil (OH) va metoksil (OCH3) gruppalari bilan birgalikdagi benzol xalqalarining mavjudligi bilan farq qiladi, qaysiki ular keyinchalik gumusli moddalar strukturasining komponentlariga aylanadi. O’simlik qoldiqlarida lignin miqdori 35% gacha yetishi mumkin. Oqsillar va aminokislotalar – azot va fosfor saqlaydigan nospesifik organik moddalarning asosiy kimyoviy komponentlari hisoblanadi. Biomassalarda oqsillar miqdori juda turli-tuman: yog’och qismi - < 1, pichan (o’tlar) – 5 – 10, zamburug’lar – 10-50; bakteriyalar – 40-80% oqsil saqlaydi. Tuproq paydo bo’lishida ushbu kimyoviy birikmalar proteolitik va aminsizlantiruvchi fermentlar ta’siriga uchraydi. Tuproqda aminokislotalar erkin va birikkan bo’lishi mumkin. Tuproq aminokislotalari tarkibining xarakterli xususiyatlaridan biri, ularning umumiy va gidrolizlanadigan azot, tuproq gumusi zaxiralari bilan uzaro korrelyasiyalanishi hisoblanadi. Shunday qilib, tuproqdagi aminokislotalar organik moddalar – o’simliklar oziqlanishi sistemasidagi muhim tarkibiy bo’g’in hisoblanib, tuproq paydo qiluvchi jarayonning rivojlanishi va qishloq xo’jaligi ekinlarini parvarishlashda zarur sharoitni ta’minlaydi. Smola (yelim) lar turli kimyoviy tuzilishga ega. Ko’pincha igna bargli daraxtlarda uchraydi. Mumlar himoya vazifasini bajaradi, miqdori juda kam. Oshlov moddalari deyarli barcha o’simliklarda mavjud. Ularning miqdori daraxtlar po’stlog’ida ko’p (5-20%), o’tlar va mikroorganizmlarda kam. Smolalar, mumlar va oshlov moddalari tuproqda qiyin parchalanadi, ba’zi hollarda esa tuproq mikroflorasi faoliyatini susaytiradi. Kul elementlari o’simlik va hayvon qoldiqlarini yondirilgandan keyin qoladigan kulni tashkil etadi. Kul elementlarining tirik obyektlardagi miqdori ularning turi, yoshi va oziqlanadigan muhitiga ko’ra farqlanadi. O’simlik qoldiqlarida kul miqdori 5% atrofida, yog’ochda kam, 1% ga yaqin, o’tlarda ancha yuqori, 10% atrofida. Kulning asosiy massasini Ca, Mg, K, Na, Si, H, S, Fe, Al, Mn va ko’pgina mikroelementlar tashkil etadi. Fermentlar tuproq massasining fermentativ aktivligini belgilaydi, biologik kelib chiqishga ega, va tuproq paydo bo’lishida sodir bo’ladigan barcha biokimyoviy jarayonlarda so’zsiz katalizator hisoblanadi. Juda ko’p fermentlar nospesifik tabiatga ega bo’lgan organik moddalar va gumusning parchalanishi, o’zgarishi, minerallashishi jarayonlarida katalizator sifatida ishtrok etadi. Fenollar organik birikmalarning maxsus sinfi hisoblanadi. Fenolli birikmalar tuproqning barcha uchta fazasida va tuproqda sodir bo’ladigan biologik, gidrologik, geologik, kimyoviy, biokimyoviy va fizik-kimyoviy jarayonlarda ishtirok etib, biotik va abiotik sintez va parchalanishning turli xildagi metamarfozasiga uchraydi. Fenol xususiyatga ega bo’lgan moddalar organo-mineral birikmalarning hosil bo’lishida qatnashadi. Tuproq fenollari: erkin, tuproq mineral qismi (matrisasi) bilan birikkan va mustaxkam birikkan va tuproq profilida xarakat etmaydigan kabi bir necha shakllarda mavjud. Ular orasidagi nisbat fenollarning kimyoviy strukturasi va tuproq sharoitlarining yig’indisiga bog’liq. Shunday qilib, barcha tuproq nospesifik organik moddalarini tuproq paydo bo’lish jarayonlaridagi biokimyoviy ahamiyatiga ko’ra 5 gruppaga bo’lish mumkin: 1. Tez chiriydigan va mikroorganizmlar tomonidan singdiriladiganlar- shakarlar va oqsillar. Azot, fosfor va boshqa biofil elementlar birikmalarining tezda tuproq eritmasiga o’tishini ta’minlaydi. 2. Sekin chiriydigan, fermentlar ta’sirida parchalanadigan va gumus hosil bo’lishida asosiy manba hisoblanadiganlar – sellyuloza, lignin, gemisellyuloza, pektin. 3. Ingibitor – moddalar, mikroorganizmlar faoliyatini susaytiradigan, qiyin chiriydiganlar: oshlov moddalari, mumlar, smolalar. Organik moddalarning konservasiyalanish (chirishini sekinlashtirish) iga, organogen genetik gorizontlarning hosil bo’lishiga imkon tug’diradi. 4. Turli biokimyoviy yo’nalishdagi fermentlar. 5. Turli struktura hosil qiluvchi va funksional ta’sir etuvchi fenol birikmalari. Nospesifik organik birikmalar massasining yuqori o’zgaruvchanlikka ega ekanligi sababli ushbu moddalarning tuproqdagi miqdori keng miqyosda o’zgarib turadi. Laboratoriyada aniqlanadigan gumusning 10% ga yaqini, boshlang’ich organizmlarning morfologik tuzilishini to’liq yo’qotgan, nospesifik xususiyatga ega bo’lgan organik moddalar hisoblanadi. Tuproq nospesifik organik moddalari eng avvalo, faqat tuproq massasiga xos (spesifik) va tuproqning gumusli moddalari deb ataluvchi, ikkinchi gurux organik moddalarning hosil bo’lishida dastlabki material sifatida muhim ahamiyatga egadir. Tuproq gumusi - spesifik organik moddalar kompleksi. Tuproqqa tushadigan organik qoldiqlarning bir qismi, turli biokimyoviy va fizik-kimyoviy jarayonlar natijasida oxirgi mahsulotlar (CO2, H2O va oddiy tuzlar) ga qadar oksidlanib minerallashadi, bir qismi esa murakkab o’zgarishlarga uchrab tuproqning o’ziga xos gumusli moddalarini hosil qiladi. Gumus va chirindi moddalarining hosil bo’lishi haqida ko’plab tadqiqotlar olib borilishiga qaramasdan, hozirga qadarli gumus paydo bo’lish mexanizmi haqida munozarali fikrlar mavjud. Organik qoldiqlar turli birikmalarning mikrobiologik oksidlanish sikli (davri) nisbatan yaxshi o’rganilgan bo’lsa-da, gumus hosil bo’lishida o’simlik qoldiqlarining har xil tarkibiy qismining biokimyoviy transformasiyasi (o’zgarishi) yetarli tadqiq etilmagan. Shuning uchun bu jarayonlar sohasidagi mavjud sxemalar faraziy xarakterga ega. Gumus va gumus kislotalarining hosil bo’lish yo’llari va mexanizmi qadimdan boshlab tadqiqotchilarni qiziqtirib kelgan. Gumus hosil bo’lishi haqidagi dastlabki biologik nazariya asoschisi M.V.Lomonosov tuproq chirindisi "vaqt o’tishi bilan hayvon va o’simlik qoldiqlarining chirishi" natijasida hosil bo’lgan deb ta’kidlaydi. Shu davrda shved olimi I.G.Valeriusning ko’rsatishicha, "chirindi g’ovak, ko’pincha qoramtir tusli yer (tuproq) bo’lib, suvni singdirganda kuchli ko’pchiydi va bulutsimon holga, quriganda esa changsimon holatga o’tadi. Turli moddalarni singdirib o’simliklarning o’sishida katta ahamiyatga ega". Valerius chirindining kelib chiqishini qisqacha tushuntirib, "chirindi o’simliklarning parchalanishi natijasida paydo bo’lgan" deb ta’kidlaydi. Gumus, yoki gumusli moddalar – bular, Yerning tuproq qoplamiga xos, kimyoviy birikmalarning maxsus guruxi, ya’ni faqat tuproq hosilalari uchun spesifikdir. Gumus o’simliklar, hayvonlar va mikroblar qoldiqlari moddalaridan atrof muhit komponentlari bilan o’zaro ta’sirlashuvi natijasida hosil bo’ladi. Gumus organik moddalar sintezidan hosil bo’lgan yuqori molekulyar birikmadir va tuproqdagi organik moddalarning 80-90 foyizini tashkil etadi. Organik moddalarning parchalanishi natijasida nisbatan oddiy moddalar, sintezlanganda esa juda murakkab birikmalar hosil bo’ladi. Shunday qilib, har qanday tuproqda bir vaqtning o’zida ikki jarayon: 1. Minerallanish – murakkab organik birikmalarning oddiy moddalar (SO2, H2O, HN3 kabi) gacha parchalanishi va 2. Gumusning hosil bo’lishi (gumifikasiya) jarayonlari ro’y beradi. Jahon tuproqshunosligida gumus hosil bo’lish nazariyasi V. V. Dokuchayev, P.A. Kostichev, I.V. Tyurin, M.M. Kononova, S.A. Vaksman, L.N. Aleksandrova, D.S. Orlov va boshqa tadqiqotchilar tomonidan ishlab chiqilgan. Yer sharida quyosh energiyasining eng katta akkumulyatori sifatida, uning biosferada sodir bo’ladigan xodisalardagi muhim planetar ahamiyatga ega ekanligi ochib berilgan. Gumus tuproq unumdorligini integral ko’rsatkichi hisoblanadi. Tuproqdagi organik moddalar o’zining funksiyasi bo’yicha turli-tuman va murakkab, tuproq unumdorligining shakllanishi, o’simliklar o’sishi va rivojlanishi u bilan bog’liq. Ammo tuproqqa bog’liq bo’lgan organizmlar hayotiy sharoitlari bo’lishi uchun, gumusning o’zi eng avvalo tirik organizmlar maxsuli bo’lishi kerak. Gumifikasiya (gumusning hosil bo’lishi) ning asosiy mahsuloti gumin va fulvokislotalaridir, qaysiki tuproq turli xossalarining shakllanishi va tuproq paydo bo’lish tiplari ularga to’g’ridan to’gri bog’liq. Afsuski kimyo fanining juda katta yutuqlariga qaramasdan, hozirgi kunda gumin kislotalari yoki fulvokislotalarining ma’lum kimyoviy formulasini chiqarish qiyin, chunki bu o’zgaruvchan tarkibga ega kimyoviy birikmalar gruppalaridir. Ammo ular bir xildagi struktura elementlaridan tashkil topgan, ularning molekulalardagi miqdori esa o’zgaruvchan: 1. Gumin kislotalarida aromatik yadro yoki fulvokislotalarda aromatik qism. 2. Azot va fosfor saqlovchi komponentlar. Gumin kislotalari parchalanganda ularni tashkil etadigan aminokislotalarning, shu jumladan aromatik kislotalarning ham, katta turli tumanligi aniqlangan. Azotning barcha potensial zaxirasi organik moddalarda jamlangan. Fosfat zapasining 50% ham ularda saqlanadi. 3. Funksional gruppalarining birikmalari turli tuman: karboksilli, fenolli, spirtli, metoksilli va boshqalar. Funksional gruppalarning vodorodi almashinish reaksiyasi qobiliyatiga ega. Aynan funksional gruppalar tufayli gumusli kislotalar atrof muhitdan almashinish tarzida kationlarni singdirishi va kolloidli komplekslarni hosil qilishi mumkin. 4. Uglevodorodli zanjirlar. Gumusli kislotalar molekulalari ko’pgina ichki bo’shlikga ega bo’lgan g’ovak, g’alvirak tuzilishga ega, gidrofilligi va yuqori singdirish qobiliyati bilan ajralib turadi. Ularning elementar tarkibi 13-jadvalda keltirilgan. Gumus hosil bo’lishi atrof muhitning ma’lum sharoitlarida sodir bo’ladi. Ushbu sharoitlarning turli-tumanligi tufayli gumus hosil bo’lishidagi oxirgi maxsulotlar ham bir xil emas. Odatda, muhit sharoitining turli xilligini ta’kidlagan holda, gumus hosil bo’lishining quyidagi omillarini ko’rsatish mumkin: o’simlik qoldiqlarining massasi, gumusga aylanayotgan moddalar kimyoviy tarkibi, tuproq namligi va aerasiyasining rejimi, muhit reaksiyasi va oksidlanish – qaytarilish sharoitlari, mikroorganizmlar faoliyatining jadalligi, tuproq granulometrik tarkibi va mineral qismining boshqa xususiyatlari. 13- jadval Gumusli moddalar elementar tarkibi, quruq kulsiz namunaga nisbatan % Kislotalar C N O N gumin kislota 52-62 3-5,5 30-33 3,5-5,0 Fulvokislota 44-49 3,5-5,0 44-49 2,0-6,0 Gumus hosil bo’lish jarayoniga bir xildagi sharoitning o’zi ham ba’zan qarama – qarshi ta’sir etishi mumkin. Masalan, tuproqning kalsiy bilan boyishi qulay sharoitda mikrofloralarni faollashtiradi va o’simlik qoldiqlarini transformasiya jarayonlarini tezlashtiradi, ammo shu bilan bir vaqtda organik moddaning kalsiy bilan o’zaro ta’sirlashuvi ularning chidamliligini oshiradi va natijada gumifikasiya sur’atini pasaytirishi mumkin. Tuproq organik moddalari oddiydan murakkablikka va murakkablikdan oddiylikka tomon yo’nalgan murakkab o’zgarish yo’lini o’taydi. Har yili nurash pustlog’ining yuqori qatlamlarida yangi gumusli moddalar sintezi sodir bo’ladi. Buning boshlanishi tuproqda o’simlik va hayvon qoldiqlaridan iborat organik moddalarning to’planishi bilan bog’liq. Tuproqshunoslikda ushbu xodisa elementar tuproq jarayonlaridan biri hisoblanadi, qaysiki bu barcha tuproq paydo bo’lish jarayoni tiplariga xosdir. Tuproqga xos jarayonlar tarzidagi gumifikasiyaning biokimyoviy moxiyati o’simlik qoldiqlaridagi sellyuloza, oqsil, lignin va boshqa kimyoviy birikmalarning tuproq gumusining turli komponentlariga aylanishi ekanligi tasdiqlangan. Gumusning hosil bo’lishini biokimyoviy, va shuningdek sof kimyoviy agentlar ta’sirida sodir bo’ladigan, va muayyan ekologik sharoitda ancha turg’un spesifik (gumusga xos) va nospesifik (gumusga xos bo’lmagan) organik birikmalarning shakllanishiga olib keladigan organik qoldiqlarning o’zgarishi deb hisoblash mumkin. Gumus hosil bo’lishi haqidagi talqin qilishlar va nazariyalar sohasida turli yondoshishlar mavjud. Tuproq gumusi hosil bo’lishining mikrobiologik konsepsiyasi S.P.Kostichev tomonidan o’tgan asrlarda yaratilgan. P.A.Kostichev o’zining qator eksperimental tajribalari asosida tuproqning organik moddalari turli jonivorlar va o’simlik organizmlari, ayniqsa mikroorganizmlarning yashash sharoiti maxsuli ekanligini isbotlaydi. Sungra uni tuproq mikrobiologlari – S.N.Vinogradskiy, D.M.Novogrudskiylar taraqiy ettirdi. Ushbu nazariya keyingi davrlargacha o’zining keng tan olinishini topmadi. Uning ma’nosi shundaki, mikroorganizmlar xo’jayra ichki sintezi mahsulotlari orasida, tuzilishi bo’yicha gumin kislotalari – tuqtusli xromoproteidlar- melanoid tipidagi pigmentlarga o’xshash birikmalarni to’playdi. Ayniqsa bu geterosikllarida azot saqlovchi, zamburug’lar melanoproteidlariga taalluqli. Shunday qilib, ushbu nazariyaga ko’ra, melanoproteidlar sintezi gumin kislotalarini mikroorganizmlar xo’jayra ichki hosilalari bilan tenglashtiriladi. Ushbu moddalar o’zining mikrobiologik parchalanishga chidamliligi tufayli tuproqlarda to’planishi mumkin va to’g’ridan - to’g’ri yoki gumusli moddalar tarkibi sifatida qo’shilish yo’li bilan tuproq gumusining shakllanishiga olib kelishi mumkin. P.A.Kostichevning ishlari S.P.Kravkov va uning shogirdi A.G.Trusovlar tomonidan ham davom ettirildi. Trusov taxminicha organizmlar yengil o’zlashtiradiganorganik kislotalar gumus moddalarning bilvosita manbai hisoblanadi. Chunki bu organik kislotalar mikroorganizmlar plazmasiga aylanadi. Lignin, oshlovchi moddalar va boshqa qator aromatik tabiatga ega bo’lgan va qiyin o’zlashtiriladigan organik moddalar gumus moddalarning bevosita manbaidir. Bu moddalarning parchalanish mahsulotlari oksidlanadi, kondensasiyalanadi (quyuqlashadi) va qoramtir rangli murakkab gumus moddalarga aylanadi. M.M.Kononova va L.N.Aleksandrova tomonidan taklif etilgan kondensasiyalanish (polimerlanish) natijasida gumus hosil bo’lish sxemasi keng tarqalgan. Ana shu nuqta-nazarga ko’ra gumus hosil bo’lishida oqsillarning parchalanishidan hosil bo’lgan perro – C4H5N va benzol (C6H6) kabi monomerlarning oksidlanish va kondensatlanishidan hamda lignin va oshlovchi moddalarning parchalanishidan yuzaga keladigan fenol (C6H5 OH) va xinon (C6H2O5) singari oddiy moddalarning fermentlar ta’sirida va ishtirokida polimerlashib sintezlanishidan paydo bo’ladi. Bu faraziyaga ko’ra gumus moddalarning fulvokislotalari gumus hosil bo’lish jarayonining dastlabki davrida past molekulyar bo’lib, keyinchalik bu prosessning rivojlanishi natijasida kondensatlanib (polimerlanib) yuqori molekulyar moddaga aylanadi. Demak, fulvokislotalar gumus hosil bo’lish jarayonining boshlang’ich davrida paydo bo’lgan organik kislota bo’lib, gumin kislotadan sifat jihatidan farq qiladi. (9-rasm chizma). M.M.Kononovaning ta’kidlashicha fenol tipidagi aromatik birikmalarning aminokislotalar va proteinlar bilan kondensasiyasi jarayoni gumus hosil bo’lish jarayonining o’ziga xos (spesifik) reaksiyasi hisoblanadi. Struktura birliklarining manbai ligninlar, taninlar, mikroorganizmlar metobolizmining mahsulotlari bo’lgan fenol birikmalari, oqsilli birikmalarning qisman parchalanishi va sintezi bo’lgan aminokislotalar va peptidlar hisoblanadi. L.N.Aleksandrova gumus hosil bo’lishining ayrim zvenolari uzoq muddatli va turli-tumanligini alohida ta’kidlaydi. Birinchi stadiyasida organik qoldiqlar parchalanish mahsulotlarining biokimyoviy oksidlanishi natijasida kislotalar hosil bo’lish jarayoni ustun bo’ladi. Bunda hosil bo’lgan gumus kislotalar sistemasining erish darajasi bo’yicha gumin va fulvokislotalar gruppalariga fraksiyalanishi sodir bo’ladi. Tuproqda erkin gumin kislotalarining va ulardan hosil bo’lgan organik- mineral moddalarning murakkab sistemasi shakllanadi. Bir vaqtning o’zida gumin kislotalarning azotli qismi ham hosil bo’ladi. Gumifikasiyaning ikkinchi stadiyasida, alifatik zanjirlarning qisman ajralib chiqishi, aminsizlanishi va molekulalar ichida gruppalarga ajralishi tufayli, gumin kislotalarida asta-sekin aromatizasiyalanish darajasi oshib boradi. Ushbu stadiya juda uzoq muddatli, yangi hosil bo’lgan gumus moddalarining doimiy ravishda kirib turishi natijasida murakkablashib boradi. Uchinchi stadiya gumus moddalari transformasiyasi – ularning asta-sekin minerallashishidir. M.M.Kononovaning kondensasiyalanish nazariyasi gumus hosil bo’lish jarayonida yuqori molekulali fragmentlarning ishtrokini inkor etmaydi. L.N.Aleksandrovaning gipotezasi ham o’z navbatida gumus hosil bo’lish jarayonida kondensasiyalanish reaksiyasini rad etmaydi. Shunday qilib, ta’kidlash lozimki, gumifikasiyaning ikkala yo’li ham tabiatda bo’lishi mumkin va haqiqatan mavjud. Umumiy tarzda minerallanish va gumus hosil bo’lish jarayonlari o’rtasida, gumus moddalarining asosiy manbalari va gumus moddalarining o’zlari orasidagi o’zaro aloqani, parchalanishning har qanday etapidan boshlanadigan turli darajagacha davom etadigan bir vaqtning o’zida doimo sodir bo’lib turadigan parchalanish va sintezlanish sifatida tasavvur qilish mumkin. O’simlik qoldiqlarining gumusga aylanish jarayonidagi o’zgarish rasm- chizmasi (M.M.Kononova, L.N.Aleksandrova, N.N.Belchikova bo’yicha). Nobud bo’lgan organizmlar Oshlovchi moddalar (lignin) Uglevodlar, oqsillar Mikroorganizmlar ta’sirida parchalanish СО2, Н2О, NH3 kabi oxirgi mahsulotlar Reosintez parchalanish va moddalar almashinuvidan hosil bo’lgan moddalar Mikroorganizmlar ta’sirida parchalanish СО2, Н2О, NH3 kabi oxirgi mahsulotlar Aromatik xossali moddalar (chala fenollar, fenollar) Kondensasiya- gumusning hosil bo’lishi Aminokislotalar, oqsillar Xinoidga o’xshash moddalar Kondensasiya- gumusning hosil bo’lishi 9-rasm-chizma Gumus hosil bo’lishining biokimyoviy oksidlanish konsepsiyasi. Bu nuqtai nazar dastlab I.V.Tyurin keyinchalik L.I.Aleksandrova tomonidan rivojlantirildi. Ana shu konsepsiyaga ko’ra gumus hosil bo’lishi murakkab biofizik-kimyoviy jarayon bo’lib, bunda organik qoldiqlardagi yuqori molekulyar holatdagi oraliq mahsuslotlarning parchalanishidan o’ziga xos yuqori sinfli murakkab organik birikmalar-gumusli kislotalar hosil bo’ladi. Gumus hosil bo’lishida sekin boradigan biokimyoviy oksidlanish jarayonlari yo’naltiruvchi ahamiyatga ega bo’lib natijada qator yuqori molekulyar organik kislotalar sistemasi yuzaga keladi. Gumin kislotalarning murakkab sistemasi o’simlik qoldiqlari tarkibidagi kul elementlari va tuproqning mineral qismi bilan o’zaro ta’sirlashib, qator organik-mineral birikmalar hosil qiladi. Gumus hosil bo’lishining biologik konsepsiyasiga ko’ra gumusli moddalar turli mikroorganizmlar mahsulotlarining sintezidan iborat. Bu nuqtai nazar V.R.Vilyams tomonidan aytilgan bo’lib, uning fikricha gumus moddalar sifati turlicha ekanligi mikroorganizmlar (aerob va anaerob bakteriyalar, zamburug’lar)ning turi bilan bog’liq bo’lib, har xil gumus moddalar esa, turlicha gruppadagi mikroorganizmlarning ekzoenzimlari (sirtqi achitqisi) maxsulidir. D.S.Orlov, quyidagi tenglama bo’yicha boradigan, gumus xosil bo’lishining kinetik nazariyasini taklif etadi: H=1(Q, J, t), bu yerda H- gumifikasiya darajasi; Q- tuproqqa tushadigan o’simlik qoldiqlarining umumiy hajmi; J- gumifikasiya jarayoni ayrim stadiyalari va tuproq biokimyoviy faolligiga proporsional bo’lgan, o’simlik qoldiqlari transformasiyasining jadalligi; t– to’plangan qoldiqlarga tuproq ta’sirining vaqti. Gumifikasiya darajasini tuproq biokimyoviy (yoki biologik) aktivligining umumiy chuqurligi (darajasi) bilan bog’lash mumkin. A.D.Fokinning gumus moddalarining fragmental yangilash nazariyasi, organik moddalarning parchalanish maxsulotlari gumus molekulalarini to’liq shakllantirmasligi mumkin, balki avval shakllangan molekulalar periferik (chetki) fragmentlariga, so’ngra esa siklik strukturasiga kondensasiyalanish yo’li bilan qo’shilishi mumkinligiga asoslangan. Bu nazariyaga ko’ra ushbu sharoitda ko’proq chidamli termodinamik, spesifik (gumusli) va nospesifik organik birikmalar sistemasining shakllanishi o’simlik qoldiqlari va gumus moddalarining biokimyoviy transformasiyasi natijasi hisoblanadi. Bunda ushbu sistemaning umumiy xossalaridan biri – uning dinamikligidir. Gumus moddalar sistemasining yillik o’zgarishi ma’lum siklik (davriylik) ka ega, qaysiki uni (sistemani) bir vaqtning o’zida ma’lum barqaror holatga olib keladi. Xullas gumus hosil bo’lishi nihoyatda murakkab jarayon bo’lib, turlicha shart- sharoitlar va omillarga bog’liq va uni bir xildagi nazariya bilan tushuntirish qiyin. Gumus hosil bo’lish tezligi, uning borish xarakteri qator omillarga, jumladan, o’simliklar qoldig’ining miqdori va kimyoviy tarkibiga, tuproqning namligi va aerasiyasiga, muhit reaksiyasiga, oksidlanish-qaytarilish sharoitiga, mikrobiologik faoliyatining intensivligiga, mikroorganizmlar gruppalari tarkibiga, shuningdek, tuproq mineral qismining mexanik, mineralogik va kimyoviy tarkibiga bog’liq. Ana shu omillar asosida L.N.Aleksandrova tuproqdagi organik qoldiqlarning gumusga aylanishining fulvatli, gumat-fulvatli, fulvat-gumatli va gumatli tiplarini ajratadi. D.S.Orlov (1977) turli tuproqtiplarini gumusga aylanish jarayonlarini xarakterlovchi gumusga aylanish chuqurligi tushunchasini tavsiya etadi. Tuproq gumusining tarkibi va xossalari. Tuproq gumusini o’rganish va tekshirish ishlari bundan 150 yildan ortiq davrdan buyon olib borilib, ko’plab ilmiy asarlar yaratilishiga qaramasdan gumusning tabiati, ayrim tarkibiy qismlarining struktura formulasi, tuzilishi hamda tuproq chirindisining paydo bo’lish mexanizmi, tuproq xossalariga va o’simliklarga ta’siri haqida aniq tasavvurga ega emasmiz. Buning asosiy sababi gumus juda murakkab tarkibli organik modda bo’lib, uni toza holda ajratib olish qiyin. Chunki tuproqning mineral qismi organik moddalar bilan mustahkam birikkan bo’lib, gumus moddalarini ajratib olish usullari hozirgacha mukammal emas. Gumusning kimyoviy tarkibini o’rganishga doir dastlabki tadqiqotlar shved olimi Ya.Berselius tomonidan olib borildi. U 1836 yilda tuproq chirindi moddalarini tekshirib qator o’ziga xos organik birikmalarini kren, apokren, gumin, ulmin kabi to’rtta gumus kislotalarini ajratdi. Bu kislotalarning tarkibi keyinchalik V.R.Vilyams va boshqa qator olimlar tomonidan batafsil o’rganildi. Rus olimlari I.V.Tyurin, M.M.Kononova, S.S.Dragunov, V.V.Ponomareva, L.N.Aleksandrova va boshqalarning ko’rsatishicha, gumusning tarkibi asosan quyidagi uch gruppa organik moddalardan iborat. 1. Hali chirimagan o’simlik va hayvon qoldiqlari tarkibidagi dastlabki moddalar (oqsillar, uglevodlar, ligninlar, yog’lar va boshqalar). 2. Gumusga aylanayotgan oraliq mahsulotlar (aminokislota-oksikislota, fenol, monosaxarid kabilar). 3. Gumus moddalari, chirindining o’ziga xos asosiy spesifik qismi bo’lib, barcha gumus tarkibining 85-90 foizini tashkil etadi. Gumusning o’ziga xos bo’lmagan qismi hisoblangan birinchi va ikkinchi gruppa organik moddalar gumusning 10-15 foizini tashkil etadi. Gumusning kimyoviy tarkibi qanday elementlardan iborat ekanligi aniqlanib, chirindi hosil bo’ladigan o’simliklar qoldiqlari tarkibidan farq qiladi (14-jadval). Demak, gumus tarkibida o’simliklarga nisbatan uglerod va azot miqdori ko’payib, kislorod va vodorod aksincha kamayadi. Olingan ma’lumotlarga ko’ra hozirgi vaqtda gumus moddalari tarkibi: gumin kislotalari, fulvokislotalar va gumin (gidrolizlanmaydigan) moddalardan iborat. Ba’zan alohida gimatomelan kislotasi ham ajratiladi. Gumin kislotalari siklik tuzilishga ega bo’lgan azot saqlaydigan yuqori molekulyar organik kislota bo’lib, suvda kam eriydi, mineral kislotalarda esa erimaydi. Gumin kislotalari ishqorlarda oson eriydi, ular eritmasi qoramtir rangda bo’lib, to’q jigarrangdan qoragacha o’zgarib turadi. Mineral kislotalarning vodorodi hamda ikki, uch valentli kationlar ta’sirida eritmadan cho’kmaga tushadi. Gumin kislotalarning element tarkibi uglerod (50-62), vodorod (2,8-6,6), kislorod (31-40) va azot (3-6) foizdan iborat. 14-jadval O’simlik va gumus tarkibidagi kimyoviy elementlar miqdori (foiz hisobida) C P O N Kul O’simlik 45 6,5 42 1,5 5 Gumus 58 4,5 28 3 2-8 Gumin kislotalarning elementlar tarkibi turli tuproqlarda bir xil emas (15- jadval). Qora tuproqlardagi gumin kislotada uglerod eng ko’p bo’lib, chimli podzol tuproqlarda vodorod ko’payadi. Bo’z tuproqlarda bu nisbatan azotning ko’pligi bilan farqlanadi (o’rtacha 4,7 foiz) va uglerod ham bu tuproqda ancha ko’p (61,9 foiz). 15 - jadval Asosiy tuproqlardagi gumin va fulvokislotalar tarkibidagi kimyoviy elementlar tarkibi (L.N.Aleksandrova) Tuproq nomi, olingan namunalar chuqurligi, sm Kulsiz quruq moddaga nisbatan foiz hisobida C H O N Gumin kislotalar Chimli podzol tuproq; o’rmon osti, 2-12 haydalma yer 0-10 56,2 56,8 4,8 4,6 34,8 34,3 4,2 4,3 Ishqorsizlangan qora tuproq; qo’riq 2-12 haydalma yer 0-10 60,0 60,8 3,6 3,4 32,9 32,3 3,5 3,5 Och tusli bo’z tuproq; haydalma yer 0-20 Qizil tuproq 0-20 61,9 59,6 3,9 4,4 29,5 31,5 4,7 4,5 Fulvokislotalar Chimli podzol tuproq; o’rmon osti 2-12 haydalma yer 0-10 48,4 46,9 5,1 4,9 43,8 45,9 2,7 2,3 Ishqorsizlangan qora tuproq; qo’riq 2-12 haydalma yer 0-10 45,3 44,7 4,3 3,8 47,2 47,3 3,2 4,2 Och tusli bo’z tuproq; haydalma yer 0-20 Qizil tuproq 0-20 45,8 49,8 4,3 3,4 46,0 44,3 3,9 2,51 Gumin kislotalari tarkibida kul elementlari 1-10 foiz atrofida o’zgarib, ular molekulalarining doimiy komponentlari emas. Gumin kislotalari molekulasining muhim qismi karboksil, fenol-gidroksil, metoksil, karbonil va amidlar kabi funksional gruppalaridan tashkil topgan. Keyingi ma’lumotlarga ko’ra gumin kislotalari tarkibida aromatik va geterosiklik komponentlar 50-60, uglevod komponentlari - 25-30 va funksional gruppa 10-25 foiz atrofida bo’ladi. Kislotali xususiyati, singdirish sig’imi va gumat tuzlarining hosil bo’lishi ana shu funksional gruppa miqdoriga bog’liq. Jumladan, funksional gruppadagi vodorodning dissosiyalanishi pH miqdoriga bog’liq bo’lib, ishqoriy muhitda ko’proqdir. Shu sharoitda almashinish qobiliyati 100 g gumin kislotasida 700 mg. ekv ni tashkil etadi. Tuproqdagi gumin kislotalari asosan gel holatida bo’ladi. Mineral kislotalar ta’sirida kam gidrolizlanadi, ishqorlar ta’sirida eritmaga o’tadi. Gumin kislotalari tuproqning mineral qismi bilan o’zaro ta’sirlashib uning tuzlari (gumatlar) ni hosil qiladi. Gumatlar murakkab organik-mineral kompleks bo’lib, gilli minerallar yuzasida mustahkam yutilgan va barqaror bo’lishi mumkin. Natriy, kaliy, ammoniy ishqorlarining gumatlari suvda yaxshi eriydi hamda haqiqiy va kolloid eritmalar hosil qiladi. Kolloid shakldagi gumatlar tuproqning illyuvial qatlamlarigacha yuvilib, cho’ktirilishi mumkin. Bu jarayon ko’proq biroz sho’rtob va sho’rtob tuproqlarda yaxshi ifodalangan. Kalsiy va magniy gumatlari suvda erimaydi va tuproqda gel holida ushlanib, mustahkamlanadi. Gel mexanik zarrachalarini biriktirib, sementlab ayniqsa qora, o’tloq-qora va bo’z tuprolarda suvga chidamli struktura hosil qiladi. Fulvokislotalar. Past konsentrasiyada och sariq, yuqori konsentrasiyada jigarrang sariq bo’lganidan fulvokislota (lotincha fulvos – sariq) deb atagan. Fulvokislotalarning elementar tarkibi C-41-46, H-4-5, N-2-4 foiz bo’lib, kislorod, uglerod miqdoriga bog’liq va gumin kislotasiga nisbatan ko’p (40-48 foiz). Fulvokislotalari ham gumin kislotalari kabi azot saqlovchi yuqori molekulyar organik kislotalar jumlasiga kiradi. Ammo gumin kislotasidan och rangli bo’lishi, uglerodni ancha kam, kislorodni ko’proq saqlashi, suvda, kislotalar va ishqorlarda erishi bilan farq qiladi. Suvli eritmasi kuchli kislotali (pH 2,2-2,8) xususiyatga ega. Ishqoriy va ishqoriy yer metallarning fulvat tuzlari (fulvatlar) suvda yaxshi eriydi. Fulvatlarning temir, alyuminiy bilan birikkan kompleksi ham qisman eriydi. Fulvokislotalar kuchli kislotali bo’lishi sababli, tuproq minerallarining kimyoviy nurash jarayonlari aktivlashadi. Fulvokislotalar juda harakatchan bo’lgandan tuproq tarkibidagi organik va mineral moddalarning tez yuvilib ketishiga olib keladi. Gumin moddalari. Gumusning ishqorlarda erimaydigan qismi va qiyin eriydigan organik qoldiqlar (masalan, xitin)dan iborat. Gumus tarkibida guminlar 15-20, ba’zi tuproqg’larda 40-48 foizga yetadi. Gematomelan kislotalari- fulvokislotalar va gumin kislotalari har ikkalasining oraliq xususiyatiga ega bo’lgan gumus moddalari gruppasi hisoblanadi. Turli tuproqlarda gumus miqdori, sifat tarkibi va unga ta’sir qiluvchi omillar. Tuproqlarda to’planadigan gumus miqdori va uning sifat tarkibi qator omillar va sharoitlarga, jumladan parchalanadigan biomassa miqdori va sifatiga, tuproqning kimyoviy tarkibiga, suv-havo xossalari hamda issiqlik rejimlariga bog’liq. Turli o’simliklar formasiyalari, ilgari aytilgandek, organik qoldiqlarning miqdori va kimyoviy tarkibi bilan farq qiladi. Yaxshi aerasiyalangan, nam va issiqlik yetarli bo’lgan eng qulay sharoitda o’simlik, hayvonot qoldiqlari jadal parchalanadi.