Мақсаты: Студенттерді толығымен өсімдіктер қоректенуімен таныстыру. Міндеті

Өсімдіктің сыртқы ортамен зат алмасуын оның қоректенуі дейді. Өсімдік қоректік заттарды жапырақтары және тамырлары арқылы қабылдайды. Осыған орай оның қоректенуінің екі түрі: ауа арқылы және тамыр арқылы қоректенуі болады. Өсімдік ауа арқылы қоректенуде өзінің жасыл жапырақтарының көмегімен, атмосферадағы көмірқышқыл газын ассимиляциялайды. Ал, тамыр арқылы қоректенуде топырақтағы суды, минералдық тұздардың иондарын және өте аз мөлшерде органикалық қосылыстарды сіңіреді. Соңғы жылдардағы зерттеулер органикалық заттар өсімдіктің тамырында түзіле бастайтындығын дәлелдеп отыр. Сондықтан өсімдіктің осы екі қоректену түрі бір-бірімен тығыз байланысты.

Өсімдік күн энергиясын жапырақтағы хлорофилл пигментінің қатысуымен сіңіріп, оны химиялық энергияға айналдырады.Нәтижесінде азотсыз органикалық зат (глюкоза) және оттек пайда болады. Жалпы алғанда фотосинтез реакциясының жиынтық теңдеуін былайша өрнектейді:

Өсімдік фотосинтез процесінің нәтижесінде түзілген оттектің шамалы бөлігін тыныс алуға пайдаланады, ал көбі атмосфераға ұшып кетеді. Глюкоза күрделі көмірсулар мен ақуыз, май, органикалық қышқылдардың синтезделуіне қатысады. Фотосинтетикалық аппараттың қызметі өсімдік түріне, жапырақ жасына, күн сәулесінің құрамына, өсімдіктің азот элементімен қоректену деңгейіне және т.б. жағдайларға байланысты. Егіншілік мәдениетін көтеруде фотосинтез процесінің мүмкіншілігін толық, әрі үнемді пайдаланудың маңызы үлкен. Өсімдікке жарықтың түсу дәрежесі фотосинтез процесінде аса маңызды рөл атқарады. Орташа есеппен жапырақ өзіне түсетін күн сәулесі спектрінің көрінетін бөлігіндегі энергияның 80-90% -ын және жарықтың жалпы энергиясының 50%-ын сіңіреді. Бұл сіңірілген энергияның 90%-ы траспирацияға және жапырақты қыздыруға, ал небәрі 1-5%-ын фотосинтез процесіне жұмсалады. Фотосинтезге хлорофилл сіңіретін қызыл және күлгін - көк сәулелер пайдаланылады. Бүл сәулелерді физиологиялық активті (белсенді) радиация-ФАР деп атайды. Жарық сапасы фотосинтездің қарқынына ғана емес, сондай-ақ түзілетін өнімнің химиялық табиғатына да әсер етеді.

Фотосинтез процесіне әсер ететін факторлар:

1. Көмірқышқыл газының концентрациясы. Мұнда қажетті кө-мірқышқыл газының ең төменгі концентрациясы 0,008% - 0,01% дейінгі аралықта болады. Жеке өсімдіктерді көмірқышқыл газымен қанықтыру концентрациясы 0,06%-тен 0,4%-ке дейін өзгеріп отырады. Алайда көмірқышқыл газ мөлшерін қолдан арттыру өсімдіктерге қолайлы әсер етеді.

2. Температураның фотосинтезге әсері фотохимиялық және биохимиялық реакциялардың болуына байланысты. Фотосинтездің биохимиялық реакциялары, 25°-35° дейінгі аралықта Вант-Гофф заңына бағынады. Бұл аралықта температураның әрбір 10 градусқа жоғарлауы реакцияның өтуін 2-3 есе тездетеді. Ал температураның бұл шектен артуы, керісінше, фотосинтез процесін тежейді.

З. Фотосинтез үшін су реакцияға тікелей қатысушы ретінде және жанама фактор түрінде керек. Фотосинтез кезінде су құрамындағы сутек тотығады да, көмірқышқыл газын тотықсыздандыруға пайдаланылады. Клетканың сумен қамтамасыз етілуі фотосинтезге қатысатын ферменттік жүйенің белсенділігіне де өзгеріс еңгізеді. Су тапшылығының 40-60% -ке жетуі фотосинтез процесінің толық тоқтауына себепші болады.

4. Өсімдіктің минералдық заттармен қоректену жағдайы да фотосинтездің өтуіне жан-жақты әсер етеді. Мысалы, магний хлорофилл молекуласының кұрамды бөлігі ретінде оның синтезделуіне қатысады. Азот хлорофилл молекуласын құруда қажет. Калий мен фосфор фотосинтез процесінің қарқынын арттырады.

Жалпы өсімдік құрамындағы заттарды талдағанда олардың 90-95%-ті фотосинтез процесінің арқасында түзілетіні анықталды. Демек, өсімдікте фотосинтез неғұрлым қарқынды өтетін болса, түсім соғұрлым жоғары болады.

Өсімдіктің ауа арқылы қоректенуі оның тамырмен қоректенуімен тығыз байланысты. Соның арқасында табиғатта ұдайы ауа алмасуы болып тұрады. Оны мына жағдаймен түсіндіруге болады. Жер бетінде жылына 400 млрд. тонна органикалық заттар түзіледі. Ол үшін өсімдіктер 170 млрд. тонна көмірқышқыл газын сіңіреді. Егер атмосферадағы көмірқышқыл газы жылма-жыл толықтырылмаса, оның қоры небәрі 4 жыл ішінде таусылған болар еді. Осыған орай өсімдіктерге қажетті көмірқышқыл газының қорын көбейту маңызды мәселе. Бұлардың негізгілері өсімдік пен жан-жануар қалдықтарының шіріндісі болады. Мұнда атмосфераға көп мөлшерде көмірқышқыл газы бөлінеді. Топыраққа органикалық тыңайтқыш ендіру, жасыл тыңайтқышты тиімді қолдану, топырақ өңдеу жүйесін ұқыпты жүргізу, микробиологиялық процестің жедел жүруі де атмосферадағы көмірқышқыл газының қорының молаюына маңызды рөл атқарады.

2. Өсімдіктердің тамыр арқылы қоректенуі

Жалпы өсімдіктің қоректенуі сыртқы факторға жатады. -Өсімдіктің минералдық заттарды тамыры арқылы пайдаланылатыны жөнінде алғашқы деректер Дютроштың 1837 жылғы зерттеу жұмыстарында кездеседі. Ол өсімдік клеткаларының қоректікэлементтерді қабылдауын диффузия құбылысымен, топырақтағы иондардың қозғалысын концентрациясы жоғары ерітіндіден концентрациясы төмен ерітіндіге жылжуымен түсіндірді.

Диффузиялық-осмостық теорияны жақтаушылар Де Фриз, Пфеффер, Майер өсімдіктің тамыры қоректік заттарды сумен бірге сорады деп түсіндіреді. Олардың пікірінше өсімдіктің қоректік заттарды сіңіруі транспирация құбылысына тікелей тәуелді. Шын мәнінде өсімдіктің қоректік заттарды қабылдауын тек қана бұл теориямен түсіндіру дұрыс емес. XIX ғасырдың аяғында Овертон өсімдіктің қоректенуі жөнінде өзінің липоидтық теориясын ұсынды. Бұл теория бойынша өсімдік клеткасына оның цитоплазмасының липидтік компонентінде еріген заттар енеді. Липоидтық теорияның диффузиялық-осмостық теориядан айырмашылығы еріген заттарды жекелеп пайдалануы, химиялық реакция арқылы цитоплазманың сыртқы қабатында жүреді деп түсіндіруінде.

Ультрафильтрация теориясын ашқан Траубе мен Руланд цитоплазма қабықшасы арқылы қоректік заттардың клеткаға енуі оның (цитоплазма қабықшасы) тесіктерінің көлемі мен сол заттардың молекулаларының мөлшеріне байланысты деп дәлелдеді.

Өсімдіктің амин қышқылдарын, фитин және кейбір жоғары молекулалы органикалық заттарды сіңіруін бұл теориямен түсіндіру мүмкін емес. ХХ ғасырдың басында Дево өте сұйық ерітіндідегі катиондардың өсімдік клеткасымен жылдам байланысатынын анықтады. Бұл жағдай абсорбция теориясының пайда болуы мен дамуына әсерін тигізді. Дево өсімдік клеткасына енген катион эквивалентті мөлшерде оның құрамындағы басқа катиондарды ығыстратынын атап көрсетті. Бүл құбылыстың өзі ерітінді концентрациясы мен уақытқа байланысты өтеді.

1921-1928 жылдары Д.А. Сабинин клетканың заттарды бойына сіңіруі адсорбция реакциясы арқылы өтетіндігін анықтады. Д.А.Сабинин өсімдіктің қоректенуі жеке мүшелердің пайда болуы мен дамуының арасында байланыс бар екенін көрсетті. Д.А. Сабинин пікірі бойынша қоректік заттардың сіңірілуі олардың өсімдіктегі айналымының бір буыны болып табылады. Өсімдіктің заттарды сіңіруі оның жер бетіндегі мүшелерінің қызметіне, зат алмасудың қарқынына, ассимиляттардың тамырға жылжуына, тыныс алу процесінің деңгейіне байланысты. 1940 жылы Д.А.Сабинин тамыр арқылы өтетін заттардың өзгеруі туралы және синтетикалық қызметі жөнінде өз концепциясын ұсынды. Бұл концепцияның негізгі желісіне мыналар жатады:

Тамыр минералдық элементтерді сіңірумен қатар, оларды толық немесе жартылай басқа қосылыстарға айналдырып, өсімдіктің топырақ бетіндегі мүшелеріне ауыстырады.

Тамырдың синтетикалық қызметі фотосинтез процесімен байланысты.

Тамыр өсімдіктің жер бетіндегі мүшелеріне, оларды су және минералдық элементтермен қамтамасыз ету арқылы әсер етумен қатар, зат алмасудың арнайы реакциясынан түзілетін фитогармондар арқылы да әсер етеді. Мұнда цитокининдер мен гибберлиндерді атауға болады.

Өсімдік тамыры қоректік заттарды сіңіретін басты мүше. Әрбір өсімдіктің тамыр жүйесінің құрылысы, топырақта таралуы бірдей емес. Өсімдік тамыры бірнеше қызмет атқарады. Атап айтқанда, сыртқы ортадағы су мен қоректік заттарды сіңіреді, онда көптеген биосинтетикалық процестер өтеді және тірек қызметін атқарады.

1. Өсу немесе бөліну аймағы, ұзындығы 1,5 мм. Осы аймақта клеткалардың бөлінуі есебінен тамыр өседі.

2. Тамыр түкшелері немесе сору аймағы, ұзындығы 1-2 см.

3. Созылу аймағы.

Бөліну немесе созылу аймақтарына қарағанда қоректік, элементтерді тамыр түкшелері орналасқан аймақ клеткалары әлденеше рет қарқынды сіңіреді. Өсімдіктің тамыр жүйелері құрғақ массаға шаққанда оның топырақ бетіндегі мүшелерінен үлкен болады. Мысалы, тың және тыңайған жерлерде өсірілетін көпжылдық шөптердің тамыр жүйелерінің үлес салмағы жер бетіндегі өсімдік массасының 90%-ін құрайды. Сол сияқты жүгері егістігінде ол 16%, күздік бидайда 70%, жоңышқада-166% жетеді. Ал жантақ өсімдігінің тамыр жүйесінің ұзындығы 30 метрге дейін жетіп, оның жалпы салмағы жер бетіндегі массасынан 100 есе артық болады. Ауылшаруашылық дақылдарының тамыр жүйелері біршама көлемді жерлерді алып жатады. Атап айтқанда, күздік қара бидай тамырларының ұзындығы 6,4 м, түкшелерінің ұзындығы 1649,4 метрге, олардың беткі қабатының көлемі 503-767 см жетеді. Бір күздік қара бидай өсімдігі 4 айда 13 млн 800 мың дана тамыр шығарады. Олардың жалпы ұзындығы 600 километрге, беткі жағының көлемі 240 шаршы метрге жетеді. Мақта тамыры 6 м, жаздық бидай тамыры 2 м, ал жоңышқа тамыры 18 м жетеді. Тамырдың ұзындығы көбінесе топырақтағы ылғал қорына байланысты болады. Мысалы, топырақта ылғал жеткілікті болған жағдайда жоңышқа тамыры 5 метр тереңдікке дейін, ал қуаңшылық болған кезде 20 м тереңдікке дейін бойлап өседі. Табиғатта тамырлардың терең бойлап кетуіне жол бермейтін және оларды топырақтың жоғарғы қабатында ғана өркен жаюға мәжбүр ететін факторлар болады. Бұған температурасы төмен және аэрациясы нашар, ыза сулардың жер бетіне жақын орналасуын жатқызуға болады. Өсімдіктің тамыр түкшелері тамырдың қоректік заттарды сіңіру қабілетін ұлғайтады. Сондықтан да, тамыр түкшелері орналасқан аймақты тамырдың қоректік заттарды сіңіру аймағы деп атайды. Дегенмен, кейбір зерттеу жұмыстары қоректік заттарды сіңіруге тамыр түкшелері орналаспаған аймақ клеткалары да қатысатынын дәлелдеп отыр. Рассел мен Кларксон фосфор элементін арпа тамырының тамыр түкшелерінен 40 см қашығырақ орналасқан бөліктері де сіңіретінін анықтады. Сонымен қатар тамыр түкшелерінде арнайы сіңіру аймағы жоқ.

Кларксон арпа өсімдігін тұздардың судағы ерітіндісінде өсіріп, ерітіндіні ұдайы араластырған. Арпа тамырында түкшелер пайда болмайды. Ал ерітіндідегі иондарды арпаның сіңіруі өте жоғары дәрежеде өтеді. Дегенмен тамыр түкшелері қоректік заттарды жақсы сіңіреді және өздерінің өткізгіш жүйелері арқылы өсімдіктің жер бетіндегі мүшелерін қоректік заттармен қамтамасыз етеді. Ал созылу және бөліну аймақтарында өткізгіш жүйе жоқ. Бұл аймақтар сіңірген қоректік заттарды өздері пайдаланады.

Өсімдіктің қоректік заттарды сіңіруі жұмсалатын энергия түріне қарай активті және пассивті болып бөлінеді. Қоректік заттарды пассивті жолмен сіңіруге диффузия құбылысын жатқызуға болады. Диффузиялық қозғалыстың арқасында еріген заттардың молекулалары мен иондары бүкіл көлем бойына біркелкі таралады. Егер олардың концентрациясы көлемнің бір бөлігінде төмен‚ ал екінші бөлігінде жоғары болса‚ молекулалардың диффузиялық қозғалысы иондардың концентрациясы аз бағытта басым болады. Сөйтіп, бұл қозғалыс заттардың әртүрлі бөліктеріндегі концентрациясы теңескенше жалғаса береді. Жүйенің жеке бөліктеріндегізаттардың концентрация айырмашылығы концентрация градиенті деп аталады. Бұл жағдайда уақыт бірлігі ішінде, заттардың молекуласы мен иондары ерітіндінің концентрациясы төмен бағытына қарай қозғалады да, концентрация градиенті теңеседі. Концентрацияның бұл градиентін химиялық потенциал градиенті деп атайды. Диффузия жылдамдығы градиенттің шамасына‚ молекуланың мөлшері мен массасына‚ олардың химиялық табиғатына‚ ортаның тұтқырлығына‚ температураға‚ электростатис-тикалық күштерге байланысты. Зарядталған иондар диффузияланған кезде, олардың градиенті жүйеде электрохимиялық градиент туғызады. Электрохимиялық градиент мынадай жағдайда пайда болады: бір заттың анионы мен катионының диффузиясы бір-біріне әсер етуі мүмкін және олардың диффузиясының жылдамдығы түрліше болуы ықтимал. Осының салдарынан жүйеде электр зарядтары біркелкі таралмайды. Сонымен, клеткалардағы молекулалар мен иондардың қозғалуы химиялық потенциал градиенті мен электрлік потенциал градиентіне байланысты. Иондарды тасымалдайтын бұл күшті электрохимиялық қозғаушы күш дейді. Егер диффузия мембрана арқылы жүретін болса және анион мен катион мембранадан түрліше жылдамдықпен қозғалса, мембрана бетінде түрлі мөлшерде заряд жиналып, мембраналық электр потенциалын туғызады.

Сіңіру процесі заттардың клеткаға активті жолмен тасымалдануы арқылы да жүзеге асады. Активті тасымалдау клетканың тіршілік жағдайларына байланысты. Енді иондардың тамыр клеткасына қарай активті жолмен өтуінің кейбір ерекшеліктеріне тоқталайық. Плазмалеммадан тыс орналасқан клетка аралықтары және клетка қабықшасындағы фибрилла мен мицелла аралықтары біртұтас бос кеңістік түзеді. Оны апопласт деп атайды. Барлық клеткалардың апопластары өзара байланысып біртұтас жүйе құрайды. Сыртқы ортадағы иондар апопластқа диффузия немесе гидростатикалық қысым әсерінен қозғалатын су ағынымен бірге жылжиды. Апопластан өтетін су иондарды өзімен бірге әкетеді. Клетка қабықшасы теріс зарядты болғандықтан көптеген катиондарды адсорбциялайды‚ сөйтіп олардың концентрациясын 20-800 есе жоғарлатады. Иондар концентрациясының көтерілуі олардың одан ары жылжуын жеңілдетеді. Қабықшаға енген иондар апопласт жолына түседі немесе плазмалемма арқылы өтіп, симпласт жолына енеді. Сонымен қатар, ерітінді қабықшаның тесіктері арқылы өтіп‚ плазмалеммамен тікелей жанасуы да мүмкін. Мұнда да иондар симпласт жолына өтеді. Симпласт деп өзара жалғасып жатқан цитоплазманың плазмадесма жіпшелерімен байланысуынан пайда болған торды айтады. Симпласт арқылы тасымалданған иондар метаболизмге қосылады және шоғырлана келе концентрациясы артады. Иондардың мембрана арқылы екі рет өтіп‚ тамырдың түкшелеріне шығуы екі түрлі насос күшімен жүреді. Бірінші насос тамырдың эпидермис клеткаларының плазмолем-масында орналасқан. Ол иондарды сыртқы ортадан тамыр клет-касына тасымалдайды. Екінші насос ксилемаға жанасып жатқан клеткалардың плазмолеммасында орналасады. Бұл насос иондарды ксилема түктеріне шығарады.

Өсімдік қоректік элементтерді тамырдың топырақпен және топырақ ерітіндісімен тікелей жанасуының нәтижесінде сіңіреді. Қоректік зат тамыр арқылы адсорбциялық жолмен енеді. Тамыр клеткаларындағы ақуыз құрамында негіздік және қышқылдық топтардың болуынан протоплазма бетінде оң және теріс зарядты учаскелер болады. Демек протоплазма қоректік заттан бір мезгілде түрлі катиондар мен аниондарды адсорбциялайды. Мұнда өсімдік тамыры тыныс алған кезде пайда болған көмірқышқыл газы өсімдік ұлпаларындағы сумен әрекеттесіп, көмір қышқылын (Н2СО3) түзеді. Бұл қосылыстың диссоцациялануынан Н ионы топырақтағы катиондармен (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NH⁴⁺), HCO₃- аниондармен (NO₃^- ‚ SO₄^2-‚ PO₄^3-) алмасады. Топырақ ерітіндісінен тамырға өткен иондар ішінара басқа қосылыстарға айналады немесе өзгеріссіз сабақтар мен жапырақтарға тарайды. Сонымен қатар‚ тамырдың өзі органикалық қышқылдар бөліп‚ олар да шамалы еритін қосылыстарды сіңіруге ықпал етеді. Н⁺ және HCO₃^- иондарының сіңірілуі жанасу арқылы да болады. Олар топырақтың қатты фазасында болатын иондармен тікелей алмаса алады.

Кез келген өсімдік қоректік элементтерді пайдаланғанда өзінің биологиялық ерекшеліктеріне қарай талғампаздық танытады.

Егер қоғамнын, бүкіл даму тарихына тереңірек үңіліп, оның табиғаттың сұрапыл дүлей күшіне қарсы күресіне, экономикалық жағдайының өзгеруіне назар аударсақ, өсімдіктер дүниесі адамзаттың тіршілік тірегі, іргетасы екенін аңғарамыз.

Жасыл өсімдіктер - табиғи лаборатория, олар жер бетінде теңдесі жоқ химиялық процестерді жүзеге асырады, біздерді тағамдық азық-түлікпен қамтамасыз етеді. Олар топырақты желдің бүлдіруінен сақтап, планетамыздағы су айналымын реттейді, климатқа айтарлықтай ықпал жасайды.

Адам әдетте фотосинтез көмегімен өзіне киім-кешек, азық-түлік, дәрі-дәрмек, үй-жай, құрал-сайман жасайды. Адамға табиғаттың өзі берген керемет сыйы да міне, осында жатыр. Жер шарындағы тіршіліктің дамуы, таскөмір мен мүнай, газ, шымтезек және тағы басқа байлықтың пайда болуы фотосинтез процесінің нәтижесінде түзілген дүние деп саналады. Олардың көмегімен ауадағы оттектің қоры бірқалыпты сақталады. Күн сәулесінің жарық энергиясы химиялық энергияға, бұл осының салдарынан гранулометриялық энергияға айналады. Сөйтіп, күрделі де ғажайып жұмыстар атқарылады. Жердегі көміртектің, азоттың, күкірттін, фосфордың және тағы басқа көптеген злементтердің өсімдіктерден жерге, жерден өсімдіктерге ауысып отыруы осы фотосинтездің көмегімен жүзеге асырылады. Тірі организмдердің тіршілігін басқаратын басты факторлар - су, ауа, қоректік заттар, тағы басқалар десек, бұлар да өсіп-даму процесіне үлкен ықпал жасайды.

Өсімдік тіршілігінің жекелеген факторлары өз алдына оқшау емес, бір-бірімен өзара тығыз байланысты. Оларды басқа ешнәрсемен ауыстыруға болмайтыны тұрғысынан алғанда бұл формалардың бәрі бірдей өте бағалы. Себебі өсімдік үздіксіз әрекет ететін факторлардың бүкіл комплексінің ықпалында болады. Жерді жаңартуда, ондағы заттар айналымын жақсартуда әр түрлі химиялық элементтер басты рөл атқарады.

Қандай болмасын тірі организмнің, соның ішінде өсімдіктің де қоректенуі арқылы өмір тіршілігі одан әрі жалғастырылатыны белгілі. Өсімдік неғұрлым жақсы қоректенетін болса соғұрлым тез өсіп жетілетін болады. Организмдегі зат алмасу ерекшелігіне және соған орай пайда болатын заттардың түрлеріне қарай өсімдіктер минералдық заттарды қабылдауда өзіне тән талғампаздық қасиет байқатады. Соған байланысты ол өз денесінде жүретін биологиялық процестерге, тіршілік қажетіне сай минералдық заттарды ғана қабылдайды.

Өсімдіктердің негізгі тіршілік процесі фотосинтез екені белгілі, ал бұл процесс бір жағынан күн көзі жарығыньң қуатымен, екінші жағынан ауаның жер бетіндегі қабатына көмір қышқылының құйылуымен байланысты өтеді. Фотосинтез нәтижесінде ауадағы көмір қышқыл газы мен судың есебінен өсімдік бойында барлық органикалық заттардың 93,5 пайызы түзілсе, ал тек 6,5 пайызы ғана топырақтағы минералдық заттардың есебінен құралады. Бұршақ тұқымдас өсімдіктер өздерінің тамырларында түйнек бактериясы болуынан атмосферадан көмір қышқылынан басқа азотты да пайдаланады, ал белгілі жағдайларда топырақты азотпен қайта байытады.

Өсімдіктер қурап біткеннен кейін табиғаттағы қоян-қолтық араласуларда жаңадан тағы да пайда болған органикалық зат топыраққа барып түседі, онда микроорганизмдердің ықпалымен іріп-шіріген қалдықтардың көп бөліғі жоғарғы қабаттарға бекиді. Өсімдіктердің тек өздеріне ғана тән тамаша қасиеті бар. Олар өздерінің өсіп-жетілуі, өркендеуі үшін қажетті қоректік заттарды сайлап алып, топырақтың жоғарғы құрғақ қабаттарына жинап сақтай біледі.

Сөйтіп, жер бетіндегі өсімдіктердің тіршілік ету әрекеті нәтижесінде айналаны қоршаған атмосферада және жер қыртысының тау жыныстарында шашырап жататын қоректік элементтер үзбей жинақталады және олар өсімдік бойына сіңіріледі. Ал осыдан соң сан алуан микроорганизмдер дүниесі, олардағы әр түрлі органикалық заттар биохимиялық жолмен немесе басқа да процестердің барысында күрделі органикалық-минералдык кешен, яғни қарашірік түзеді.

Мысалы, өсімдіктердің жер бетіндегі бөлігінің қурап, топыраққа түсуінен топырақтың құнарлылығы артады немесе керісінше өсімдіктер қалың болып өскен кезде тамыры арқылы топырақ құрамындағы түрлі қоректік заттарды бойына мол сіңіріп, оны құнарсыздандырады. Өсімдіктің тамыры топыраққа терең бойлаған сайын жер қыртысына жік түсіріп бұзады, тарамдалған тамырларымен шырмап, топырақ түйіршіктерін нығыздайды, өзара байланыстырады. Өсімдік белгілі дәрежеде физиологиялық қызмет атқара отырып, энергия жұмсайды. Ол энергияны өсімдік қоршаған ортадан, күн сәулесінен, әр түрлі минералдық, органикалық заттардан алады. Осы элементтердің біреуі өсімдікке жетіспесе, онда өсімдік жақсы өспейді, ауруларға ұшырайды, жөнді өнім бермейді, тіршілігін тоқтатып өліп калады.

Жоғары сапалы өнім алу үшін өсімдіктердің өсіп дамуының әрбір кезеңінде онда болатын ерекшеліктерді есепке ала отырып, қажетті қоректік заттармен тиісінше қамтамасыз етіп отыруды қажет етеді. Өсімдікті аса құнды қоректі заттармен қамтамасыз ету үшін мынадай жағдайларды жете білген жөн. Біріншіден, өсімдіктің өсіп-жетіліп дамуының әрбір кезеңінде оның қандай қоректік заттарды қажет ететінін жақсы білу керек, екіншіден, өсімдіктің кейпіне (сыртқы пішініне) қарап, қолда бар қоректік заттар оның қажетін өтей алатын немесе алмайтынын тез анықтап білген жөн, үшіншіден, өсімдіктің өнім құрауына қолайлы жағдай жасау үшін оған қажетті қоректік заттар жеткізіп беруге дер кезінде шара қолдану қажет.

Азот барлық өсімдіктер мен басқа да тірі организмдер клеткаларының негізі - ақуыздың құрамында үнемі болады. Азот фотосинтез жасауға қатысатын хлорофиллдің, протоплазма мен клеткалар ядросының аса маңызды бөлігі - нуклеин қышқылының құрамына кіреді. Өсімдіктің вегетативтік органдарындағы ақуызсыз органикалық азот мөлшері өсімдіктегі жалпы азот қорынан 20 - 25 пайыз артық болады. Өсімдік нашар қоректенсе, атап айтқанда онда фосфор жетіспесе, онда ақуызсыз азоттың қосындылар мөлшері едәуір көбейеді, мұның өзі өсімдіктің сапасына зиянын тигізеді. Өсімдіктер құрамына азоттың жиналуына бұршақты өсімдіктер едәуір дәрежелерде әсер етеді, өйткені бұршақты өсімдіктер (беде, бұршақ, соя және басқалары) түйнек бактериялары арқылы ауадағы бос азотты бойына сіңіреді.

Топырақта азот жеткіліксіз болса өсімдіктің өсуі бөгеледі, жапырағының жасыл болуы өзгереді, биохимиялық процестер жиынтығы бұзылады, егіннің өнімі күрт кемиді. Өсімдікке оның жетіспейтінін оп-оңай аңғаруға болады. Атап айтқанда хлорофилл немесе өсімдік жапырағының түсі сарғаяды. Өсімдік жапырағы сарғайып кеткен соң, ондағы азот мөлшерін қайтадан тиісті мөлшерге жеткізуге мүмкіндік болмай қалады. Топырақтағы азот түрлі қоспа заттардың құрамында органикалық азот, аммиак тұздары және селитра түрінде болады. Органикалық азот шіріткіш бактериялардың әрекетінен минералдық заттарға (аммиак түздарына және селитра) айналған кезде ғана өсімдік оны бойына сіңіре алады.

Аммиак газ күйінде болса онда өсімдік денесін уландырады. Ол алдымен өсімдік тамырларында өзгеріске ұшырап, аспарагин дейтін усыз затқа айналады. Аспарагин ерітіндісі өсімдік бойымен жоғары көтеріліп, жапырақтарға келген соң күрделі ақуыз заттарын түзеді.

Фосфор жеткіліксіз болып, өсімдіктің азот корегі шамадан тыс көп болса, онда ол керісінше өсімдікке кері әсер етеді, яғни өсімдіктің пісуі кешеуілдейді және бәрі бір мезгілде тегіс піспейді, өсімдік масағы, жапырақтары жығыла бастайды, ауа райының қолайсыз жағдайына қарсыласуы кемиді. Оның үстіне, мысалы, күздік бидай қысқы суыққа төзімсіз болады. Қант қызылшасының қанттылығы азаяды.

Фосфор протоплазма мен клеткалар ядросының құрамына кіреді. Оның азоттан айырмашылығы ақуыздың құрамына тікелей кірмейді, бұл нуклеин қышқылының бір бөлігі болып саналады және жай ақуызға қосылып күрделі нуклеопротеид ақуызын түзілтуге ықпал етеді, биологиялық реакцияны тездететін көптеген ферменттердің құрамына кіреді, өсімдіктерде көмірсулардың пайда болуына қатысады.

Өсімдік организмінің тіршілік етуіне қоректік элементтердің бірде-біреуі фосфордай жан-жақты қатыса алмайды. Олардың қорегін реттей отырып, өсімдіктің өсіп даму қарқынын және өнімнің сапасын өзгертуге болады. Фосфордың кейбір органикалық қосылыстары өсімдік организмінде энергияны бір жерге жинақтайтын аккумулятор рөлін атқарады.

Күзде астық дақылдары егісіне сапалы фосфор тыңайтқышы еңгізілсе, олардың қысқы суыққа төзімділігі артады, өсімдік қынабының түсуі азаяды, сөйтіп, сабағының бойлап өсуіне жағдай жасалады.

Ақтөбе облысының шөлейт қуаң аймағында жүргізген зерттеу жұмыстары фосфор тыңайтқышы жаздық бидай мен арпаның қуаңшылыққа төзімділігін арттыратынын өсімдікке нәр беретін судың мөлшерін көбейтетінін көрсетті.

Күл элементтерінің ішінде фосфор ерекше орын алады. Әдетте күл элементтері астық дақылдарының сабанында, ал фосфор астықтың көбінесе дәнінде (тұқымында) болады. Азот сияқты, фосфор да өсімдіктің репродуктілік органдарына (жеміс салатын органдарына) жиналады, өйткені өсімдіктің репродуктілік органдарында органикалық заттар синтезделеді.

Өсімдік тіршілігінің бастапқы кезеңінде және өсімдік өсіп дами бастаған мерзімде фосфор тыңайтқышының үлкен маңызы бар. Фосфор тыңайтқышы өсімдіктің тамыр жүйесінің дамуын тездетеді. Өсімдіктің тамыр жүйелерінің дамуы арқасында өсімдік қоректік заттарды жақсырақ пайдаланады, ылғалды бойына көбірек сіңіреді, ал бұл өсімдіктің жер бетіне өсіп шыққан бөлшектерінің қаулап өсуіне қолайлы әсер етеді. Өсімдік фосфор жетіспей, зәрушілікке ұшыраса, онда өсімдіктің сабағы мен жапырағының өсуі тоқтайды, тұқым құрамайды. Сонымен бірге өсімдіктің жапырақтарының шеткі жиектері ширатылады, жапырақтарда күрең теңбілдер пайда болады, зақымдалған жерлерінің ұлпалары түсе бастайды.

Фосфорды өсімдік топырақтан фосфат күйінде қабылдайды. Ал ол өсімдік денесінде пайда болатын эфирдің және басқа да органикалық қосындылардың, кейбір ферменттердің, нуклеопротеидтердің және т. б. құрамына енеді.

Оның өсімдік ұлпаларының қандай қосылысқа жататыны жөнінде әр түрлі пікірлер бар. Кейбір ғалымдар барлық калий өсімдікте жанама түрде болады десе, енді біреулері - калий кешенді қосылыстың құрамды бөлігі болып саналады деп тұжырым жасайды. Калий болғанда да калийдің өсімдіктер тіршілігінде атқаратын физиологиялық қызметі әлі де егжей-тегжейлі анықталып біткен жоқ. Жоғары дәрежелі өсімдіктер қоректерінің ішінде ешқандай калий болмаса, өсімдік құрып кетеді немесе өте болымсыз вегетагивтік өнім береді. Калий жетіспесе плазма коллоидтарының ылғалды сақтап тұру қабілеті кемиді. Өсімдіктер жазғы қуаңшылық кезеңдерінде су тез буға айналатындықтан калийдің жетіспеуінен көбірек зәру шегеді. Сондай-ақ, калий бүршік тамырларының дамуына, клеткаларының толысуына және бүршік түйнектерінің неғұрлым қаулап жетілуіне үлкен әсер етеді, көмірсулардың түзілуіне және қозғалысына қатысады.

Калий тыңайтқышы өсімдіктердің ақуыз заттарының синтез жасауына (химиялық қосылыстар шығаруға) үлкен ықпал жасайды. Калий жетіспесе бүл процесс бөгеліп қалады да, ақуызсыз (зиянды) азот жиналуына себеп болады.

Кальций өсімдіктердің ескі сабақтарында әсіресе астық тұқымдастарының жапырақтарында кездеседі. Ол ақуыздың түзілуіне, өсімдіктегі органикалық қышқылдарды бейтараптауға және өсімдіктердің тамыр жүйелерінің дамуына көмектеседі.

Өсімдікке кальций жан-жақты әсер етеді. Ол өсімдіктің барлық мүшелерінде: қымыздық, пектин, фосфор қышқылдарының тұздарының құрамында кездеседі. Өсімдік құрамындағы кальций қосылыстарының 20-65 пайызы суда жақсы ерісе, қалған бөлігін әлсіз сірке, тұз қышқылдарының көмегімен бөліп алуға болады. Кальцийдің біраз бөлігі цитоплазмада ион түрінде кездеседі.

Кальций, басқа катиондар үшін күшті антагонист болып саналады.

Кальций өсімдіктің жер бетіндегі мүшелерінің өсуіне де қолайлы жағдай тудырады. Ол фотосинтез құбылысының жүруі үшін маңызды рөл атқарады.

Кальций өсімдіктегі зат алмасу, көмірсулардың жылжу, азотты заттардың өзгеру процестеріне қатысады. Бұл элементтің әсерінен протоплазманың тұтқырлығы мен өткізгіштігі жоғарылайды.

Кальций ферменттердің белсенділігіне әсер етеді. Мысалы, әк қолданғанда сұлы өсімдігінің инвертаза және каталаза ферменттерінің белсенділігі артқан. Кальций жетіспегенде ең алдымен өсімдіктің тамыр жүйесі зардап шегеді де, тамыр түкшелерінің пайда болуы тежеледі.

Ауылшаруашылық дақылдары кальцийді әр түрлі мөлшерде пайдаланады. Мысалы, дәнді дақылдардың 20-30 ц өнімі 20-40 кг, 200-400 ц тамыр жемістілер 60-120 кг, 500-700 ц капуста 300-500 кг кальций пайдаланған.

Кальций топырақта түрлі минералдардың, сіңіру кешені құрамында және көмір, азот, күкірт, фосфор қышқылдарының тұздары түрінде кездеседі. Өсімдіктер алмасатын және топырақ ерітіндісіндегі кальцийді сіңіреді. Мұндай кальций қара топырақта көп, ал қара қоңыр және боз топырақтарда аз мөлшерде болады.

Кальцийдің жалпы мөлшері топырақ түріне байланысты. Мысалы, қара топырақта 1,44 %, боз топырақта 6,04 пайыз шамасында болады.

Магний. Хлорофилл кұрамында фосформен бірге ұлпа және тұқым құрамына кіреді, жасыл өсімдіктердің бірқалыпты қоректенуіне қатысады. Оның шамадан тыс көп болуы өте зиянды. Ол құм, құмайт жерлердегі басқа топырақтың бәрінде кездеседі.

Магний хлорофилл, фитин, пектинді заттардың клетка шырынында ион түрінде, цитоплазмада ақуыздармен байланысқан күйінде кездеседі. Бүкіл магнийдің 15-30 пайызы хлорофилл құрамында болады. Магний фотосинтез құбылысында маңызды физиологиялық рөл атқарады. Ол тотығу-тотықсыздану процестеріне әсер етеді. Фермент жүйесі арқылы магний көмірсулар, ақуыздар және липидтер алмасуына қатысады. Магний жетіспесе азотты заттардың синтезделуі өте нашар жүреді. Өсімдіктерде магний жетіспеушілігінен ең алдымен жапырақтарының түсі өзгереді. Көпшілік өсімдіктер бұл элементке аса сезімтал келеді.

Өсімдік құрамындағы магнийдің орташа мөлшері мынадай болады (пайыз есебімен): күздік бидай дәнінде - 0,15, ас бұршақта - 0,13, қарақұмықта - 0,15, картоп түйнегінде - 0,06.

Топырақта магний көпшілік жағдайда карбонаттар түрінде кездеседі. Қара топырақта магнийдің жалпы мөлшері 0,9 пайыз, боз топырақта 1,45 пайызға дейін жетеді.

Өсімдіктің магнийді қабылдауына оның топырақтағы жылжымалы түрінің мөлшері және катиондардың антагонизмі әсер етеді. Мысалы, аммиакты азот және калий тыңайтқыштары өсімдіктің магнийді сіңіруіне қарама-қарсы тұрады. Нитратты азот тыңайтқыштарын қолдану өсімдіктің магнийді қабылдауын жақсартады.

Өнімнің магнийді пайдалану деңгейі дақыл түріне, өнім мөлшеріне, топырақ типіне тағы басқа жағдайларға байланысты өзгереді. Магний элементін қант қызылшасы, картоп, малазықтық қызылша, темекі, дәнді бұршақ тұқымдастар және бұршақ тұқымдас шөптер көп сіңіреді. Ылғалды жылдары, жеңіл және калий хлоридін қолданған топырақтан магний көп шайылады. Орта есеппен, 1 гектар егістіктен жыл сайын 10-20 кг магний ысырап болады.

Бор негізінен алғанда қант қызылшасында, көкнәр тұқымдас өсімдіктер құрамында көп кездеседі де дәнді дақылдар егістігінде аз, бұршақты дақылдарда орташа мөлшерде байқалады. Бұлардың өсімдік құрамында жетіспеуі олардың әр түрлі ауруларға - хлорозға, шіріндіге душар болуына әкеліп соғады.

Сонымен бірге, бор мыстың, марганецтің, алюминийдің уытын жойып, калийдің сіңірілуін күшейтеді, хлор мен азоттың сіңірілуін азайтады, бұдан соң аммиакпен салыстырғанда нитратты азоттың өсімдіктерге таралуы арта түседі. Өсімдік тканьдарын, әсіресе оның тамырларын оттекпен қамтамасыз етуді жақсартады. Басқа да микроэлементтер (марганец, иод, мыс, мырыш) секілді бордың ерекше бір маңыздылығы сонда, ол өсімдіктердегі тотықтыру процестерін реттеуге көмектеседі. Органикалық заттарды түзу үшін өсімдікке азоттың, фосфордың, калийдің және кальцийдің пайдалануын шұғыл арттырады. Бордың арқасында қант қызылшасында қант, картопта крахмал, жаздық бидайдың дәнінде ақуыз, соя мен күнбағыстың тұқымында май, шөптерде С витамині мен каротин көбейетін болады.

Марганец. Ферменттердің құрамына кіріп фотосинтез, тыныс алу, көмірсулар мен ақуыздардың алмасу процестеріне қатысады, ол өзгермелі көп валентті элемент болғандықтан өсімдіктер клеткасындағы тотықтандыру-тотықсыздандыру реакциясына қатысып, жапырақтардағы көмірсулардың көбеюі мен тамыр жүйелерінің қозғалысын арттырады, өсімдіктерді нитратты қосылыс-тармен қоректендіргенде ол өзінің тотықсыздандырғыш заттар ретінде, ал аз аммиакты қосылыстармен қоректендіргенде тотықтандырғыш заттар ретінде әрекет етеді.

Өсімдіктерде марганец жеткіліксіз болғанда ауруға (хлороз деп аталатын) шалдығады. Алайда топырақта марганец өте көп болса, өсімдікке зиянды әсер ететінін есте ұстау қажет. Ол ақуыздық катализаторлар-фермент белсенділігін, демалу, азотпен алмасу процестерін тездетеді. Өсімдік көмір қышқыл газымен, хлорофилмен ақуыз қосылыстарының байланысын жақсартады.

Молибден бөтен микроэлементтерге қарағанда жер қыртысында анағұрлым аз кездеседі. Өсімдік құрамында осы микроэлементтер аз болса оның жетімсіздігі де ерте сезіледі. Оның үстіне молибденнің өсімдіктер құрамындағы жетіспеушілігін түсім мөлшерімен ғана емес, өсіп-өнуі кезіндегі сыртқы белгілерінен де көруге болады. Мүның өзі өсімдік құрамындағы нитраттардың мөлшерін кемітіп, оның өсімдіктердегі қышқылдық ортаның азаюына әсер етеді.

Өсімдіктер мен жануалардың бірқалыпты өсіп, жетілуі үшін аздаған мөлшерде болса да мыс өте қажет. Ол хлорофилл сияқты аса күрделі органикалық қосылыстардың түзілуін тұрақтандырып, оны ыдыраудан қорғап тұрады. Клеткаларында болатын тотықтандыру процестеріне қатысып, ферменттердің құрамына кіреді, ол ферменттердің кейбіреулері В тобындағы витаминдердің әрекетін күшейтіп, өсімдіктердегі көмірсу мен ақуыздың алмасуына әсер етеді. Топырақта мыс жеткілікті болса, өсімдіктердің саңырауқұлақ ауруына шалдығуы азаяды. Мысалы, картоптың тамырымен бірге оның жер бетіндегі сабағы мыс тұзымен үстеп қоректендірілсе, оның «көк» және «қызыл шірік» ауруына шалдығуы азайып, түйнектерінің ауруларға төзімділігі арта түседі.

Өсімдіктерде ақуыздарды синтездеуге мыстың жақсы әсер ететіндігі және осының арқасында өсімдік тканьдерінің су ұстау қабілетінің артатындығы анықталады. Ал мыс жеткіліксіз болса, ұлпа коллоидтарының суды өзінде ұстау қабілеті нашарлайды. Астық тұқымдас дақылдар мұндай ауруға шалдыққанда жапырақары, барлық жеміс ағаштарының ұштары қурайды немесе солып қалады.

Кобальт өсімдіктердің барлық түрлерінде кездеседі. Олар әсіресе теңізде, суларда өсетін өсімдіктерде көп, ал тұщы суларда батпақты және теңіз жағалауындағы өсімдіктер құрамында аз болады. Мүның өзі осы маңайда мал шаруашылығы орналасатын шаруашылықтарда малдың әр түрлі ауруға ұшырауына әсерін тигізеді. Кобальт өсімдіктің құрғақшылыққа төзімділігін күшейте түседі. Өсімдіктердің кобальтты пайдаланудағы ерекшелігі, топырақтан сіңіріп алған кобальттың төрттен үшіне дейіні өсімдіктің ұсақ тамырларына жиналады. Көкөніс дақылдарына кобальт қолданған кезде алқаптардың түсімі артатындығы айқындалы. Мұнымен қатар, өсімдіктердің химиялық құрамы өзгеріп, хло-оилл және аскорбин қышқылы, құрғақ заттардың мөлшері едәуір көбейеді.

Минералдық қоректену дегеніміз өсімдіктердің минералдық тұздарды өз бойына сіңіру қабілеті. Бұл процессіз өсімдіктер бойында органикалық қосындылардың пайда болуы, яғни олардың өсу, дамуы тіпті де жүзеге аспайды.

Өсімдік дамуының әр қилы кезеңінде оның минералдық заттармен қоректену жүйесін өзгертіп, өсу қарқынын реттеп қана қоймай, сонымен бірге оның дамуын да тездетуге болады. Олардың өсуінің бастапқы кезеңінде қоректік заттар жетіспесе, бұл көптеген өсімдіктер тіршілігіне елеулі зиян келтіреді.

2.Топырақта өсімдік организмін қанағаттандыратын минералдық заттар кемісе немесе мүлде жоқ болса, ол кезде қолдан тыңайту жүргізіледі. Көбінесе топырақты азот, фосфор, қалий және микроэлементтердің тұздарымен тыңайтады. Бұл ретте егістік көлемі, топы-ақтың, егілетін өсімдіктің түрі мен сортының ерекшеліктері, сол өсімдік тамырларынан бөлініп шығатын заттардың қасиеттері ескерілуі тиіс. Сонымен қатар, минералдық заттар топыраққа өсімдіктің өсуі мен даму кезеңдеріне орай да беріледі. Мысалы, көптеген өсімдіктер өз дамуының алғашқы кезеңінде фосфорлы заттарды көбірек тілейді де, азотты қосындыларды онша қажет етпейді. Егер азотты, фосфорлы және калийлі тыңайтқыштарды еңгізу көзделсе, оларды тұқым себілместен бұрын жер жыртқан кезде-ақ топыраққа араластырып жібереді.

Өсімдікке қажет болған тыңайтқыштарды топыраққа араласырып (тамыр арқылы) берумен қатар, соңғы кезде олардың ерітінділерін өсімдіктің үстінен бүркіп (жапырақ арқылы) сіңіру, яғни қосымша қоректендіру жолдары да көп қолданылып келеді.

Тәжірибесі бар егінші өсімдік тіршілігінің кез келген факторына тікелей әсер етумен бірге онымен тығыз байланысты болатын басқа факторлар арқылы жанама түрде де ықпал етуге мүміндіктің бар екенін, соның арқасында тіпті ауа райы тым күрделі, қолайсыз болған күннің өзінде де бітік егін өсіре алатынын білді. Мысалы, өсімдіктердің пісуін тездететін фосфор және калий тыңайтқыштарын қолдану арқылы қуаңшылық жағдайында шығымдылықты едәуір арттыруға болады. Кезінде К.А. Тимирязев тыңайтқыштар өсімдіктердің қоректік көзі ғана болып қоймайды, олар сондай-ақ қуаңшылықпен қүрес құралы болып табылады деп көрсеткен болатын. Себебі, егер өсімдік бойында қоректік заттар көп болған сайын, ол құрамында элементтер аз дақылдарға қарағанда суды өте аз буландырады.

Өсімдіктердің биологиялық ерекшеліктері, оларды өсірудің климат-топырақ және агротехникалық жағдайлары, топырақтағы қоректік элементтерді дақылдардың өнімділігі арқылы бағалау биологиялық, шаруашылықтық болып екіге бөлінеді.

Атап айтқанда дақылдардан негізгі және қосымша өнімдер өндіруге, сонымен бірге аңыз қалдықтары, тамырлары, жерге түсіп қалған жапырақтары үшін қоректік заттарды топырақтан алған жағдайда бұл биологиялық болып табылады (13-кесте). Ал қоректік заттарды тек қана негізгі және қосымша өнімдер үшін пайдаланса, бұл дақылдар шаруашылықтық болып саналады. Дақылдардың қоректік заттарды пайдалануы шаруашылықтарда алатын өнімдерге қарағанда биолоиялық өнімдер анағұрлым жоғары болады.

Қоректік заттарды дақылдардың белгілі өнімдері үшін пайдалануы өнім түрлерімен сыртқы құрылымына байланысты өзгеріп отырады.

13-кесте. 1 тонна биологиялық өнім өндіруге жұмсалатын

қоректік заттардың мөлшері, кг.