Өсімдіктердің қоректенуіне жеке элементтердің өсімдік тіршілігіндегі физиологиялық маңызы. Макроэлементтер

Макроэлементтер – макроэлементы. Өсімдік құрамындағы мөлшері проценттің жүз бөліктеріне дейінгі шамада болатын және өсімдіктер көбірек пайдаланатын элементтер. Макроэлеменеттер тобына көміртек, сутек, оттек, азот, күкірт, калий, кальций, магний, темір, фосфор, кремний және алюминий жатады. Бұларды алдыңғы төртеуі органогендер деп аталады.

Фосфор. Фосфордың топырақтағы қоры онша көп емес. Р2О3 пен есептегенде бір гектарға 2-4,4 тонна аралығында. Оның 2/3-1 ортафосфор қышқылының тұздары, ал қалған бөлігі фосфорлы органикалық қосындылардың үлесіне тиеді. Топырақтағы фосфорлы қосындылардың көпшілігі суда нашар ериді. Бұл бір жағынан фосфордың босқа ысырап болуын азайтады, екіншіден өсімдікке пайдаланылу мүмкіндігін де кемийтеді. Топырақтағы фосфордың шыққан тегі – топырақ пайда болатын жыныстардың ыдырауынан түзілген өнімдер. Онда ол негізінен апатиттер күйінде болады. Үш негізді кальций мен магнидің фосфослы тұздары және темір мен алюмининийдің оксиді тұздарі қышқыл топырақта суда нашар еритіндіктен өсімдіктерге сіңіп жарымайды. Екі негізді, әсіресе бір негізді кальци және магни тұздары, одан басқа әсіресе бір валентті катиондар тұздары және бос орта фосфор қышқылы суда жақсы ериді де, олардағы фосфорды өсімдіктер оңай сіңіріп алады. Өсімдіктер фосфордың кейбір органикалық қосындыларын да (қантфосфаттарды, фитин) игере алады. Топырақ ерітіндісіндегі фосфор концентрациясы өте төмен (0,1 –1 мг/л). Фосфор өсімдіктердің пісіп жетілуін тездетеді. Фосфорлы тыңайтқыштардың әсерінен астық дақылдары 5-7 күн ерте пісіп жетіледі, өсімдік тамырлары жақсы бұтақтанып, тереңдеп, жайылып өседі. Фосфордың әсерінен қант қышқылының қанттылығы, картоп түйнегінде крахмалдың мөлшері көбейеді. Фосфорлы қорек жетіспеген жағдайда өсімдік жапырағында көмірсулардың мөлшері көбейеді. Соған байланысты антоциан пигментінің мөлшері де көбейіп, жапырақтар көгілдір жасыл, кейде қарақөшқыл, немесе қөла реңді болып түсін өзгертеді. Өсімдіктердің өсуі баяулап, жемістердің пісіп жетілу мерзімі кешігеді Фосфор жеткіліксіз жағдайда оттегінің сіңуі бәсеңдеп, тыныс алуға қатысатын ферменттердің ырықтығы өзгеріп метохондриялардан тыс тотығу жүйелері ырықтана бастайды (гликол қышқылының оксидазасы, аскорбаиоксидаза). Сонымен қатар, фосфорлы органикалық қосындылар мен полисахаридтердің ыдырау процесі жеделдетеді, белоктардың және нуклеиндердің синтезделуі баяулайды. Өсімдіктердің фосфор тапшалығынан сезімталдығы жас кезеңінде анығырақ байқалады.

Күкірт – бұл элемент өсімдіктерге қажетті негізгі элементтердің біріне жатады. Күкірт өсімдікке негізінен сульфат күйінде енеді. Өсімдік ұлпаларындағы мөлшері онша көп болмайды – 0,2-1% шамасында. Бұршақ тұқымдастар, әсіресе крестгүлділер, басқа мөлшерге қарағанда, күкіртті көбірек қажет етеді. Өсімдіктерде күкірт сульфат күйінде кездеседі. Өсімдікке сінген күкірттің азғантай бөлігі тамырда қалып, негізгі көп бөлігі тамырдан трансперация ағынымен ксилемаға, одан жас, өсіп тұрған органдарға ауысадыда зат алмасу процесі енеді.Жапырақтан сульфат және тотықсызданбаған күкірт флоэма арқылы төмен де, жоғарыда өсімдік бойына тарайды.Өсімдік дәнінде күкірт көбінесе органикалық қосындылар күйінде кездесіп, тұқым өнген кезде ішін ара тотыққан күйге ауысады. Күкіртпен қамтамасыздығы нашар өсімдіктер амин қышқылдарының, белоктардың синтезделуі, фотосинтез, өсу процестері төмендейді.

Калий – өсімдіктердің қалыпты өсіп-өуіне ең қажетті элементтерге ккалий де қосылады. Оның өсімдік ұлпаларындағы мөлшері құрғақ затына есептегенде 0,5-1,2% шамасында болады. Өсімдіктің жас, өсіп тұрған бөліктерінде көбірек кездеседі, өте жылжымалы. Калийдің топырақтағы қоры фосфорға қарағанда 8-40есе, азоттан 5-50 есе артық. Соның ішіндегі өсімдік үшін ең қолайлысы калийдің ерігіш тұздары болып есептеледі. Жасанды калийлі тыңайтқыштар суда жақсы ериді. Олар топырақпен қосылғанда калий топырақ коллоидтарымен алмасу реакцияларына қатысады. Өсімдікте калийдің өте жоғары зат алмасушылық деңгейі негізінен меристема, камбий, жас жапырақтарда, өркендерде, бүршіктерде шоғырланатындығы белгілі болды. Клеткадағы калий негізінен бос ион күйінде кездесіп, органикалық қосындылардың құрамына енбейді. Клеткадағы калидің 80% -тейі вакуольде болады. Яғни, клетка сөліндегі катиондардың негізгі бөлігін құрайді. Бұл катионның мардымсыз мөлшері митохондрия және хлоропласт белоктары мен тығыз байланысқан күйде болады. Калийдің әсерінен картоп түйнегінің крахмалдылығы, қант қызылшасының қанттылығы, жемістер мен көкөністерде моносахаридтердің, клетка қабығында целлюлозаның және пектинді қосындылардың мөлшері артады. Нәтижесінде астық дақылдардың жапырылуға төтептілігі, зығыр мен сора талшығының сапасы жақсарады. Калиймен жақсы қамтамасызданған өсімдіктер саңырауқұлақтық және бактериялық ауруларға төзімді келеді. Клеткада калий азайғанда натрий, магний, кальций, бос аммиак, сутегі иондарының, минералдық фосфордың мөлшері көбейетіндігі байқалды. Калий тапшы жағдайда өскен өсімдіктердің жапырақтары төменнен жоғары қарай сарғая бастайды. Кейінірек олардың жиектері және ұштары қоңырланып, қурап үгітіліп қалады.

Кальций – өсімдіктерде көп мөлшерде кездесетін элементтердің бірі болып табылады. Мысалы, астық дақылдардың бір гектарінан алынатын түсімі 20ц болғанда құрамында 20кг Са болса, беденің 60ц пішенінде – 140кг, күнбағыс дәнінің13 ц/га түсімінде – 135кг, қырыққабаттың 1 гектардан алынатын түсімі 500ц болғанда300 кг Са болатындығы анықталды. Осыған байланысты өсімдіктер кальцийге құмар (кальциефилдер) және кальцийді жақтырмайтындар (кальцифобтар) деп бөлінеді. Бірінші топқа эспарцет, беде, жоңышқа, қант қызылшасы т.б,екінші топқа бөрібұршақ, шәй жатады. Бұршақ тұқымдастарда, қарақұмықта, күнбағыста, картопта, т.б. өсімдіктерде Са өте көп мөлшерде болады да, астық дақылдарда, зығыр қант қызылшасында аздау болады. Кальций, әсіресе, тамырдың өсуіне пайдалы әсер етеді Кальцийсіз ортада тамырдың өсу аймағы бұзылады.Кальций жетіспегенде, ең алдымен, жас меристемалық, ұлпалар және тамыр жүйесі зардап шегеді. Бөлінген клеткаларда жаңа клеткалық қабықтар қалыптаспайды да, көп ядролы клеткалар пайда болады. Жанама тамырлардың және тамыр түкшелерінің қалыптасуы тоқтап, тамырдың өсуі нашарлайды. Кальций тапшылығынан пектинді заттар бөрітіп, клетка қабықтары сілемейленіп, клеткалар бұзылады. Нәтижесінде тамырлары жапырақтары, сабағышіріп, кұріп кетеді. Жапырақ ұштары мен жиектері алдімен ағаріп, соңынан қараяды да, алақаны қыңырайып, шиыршықтанып қалады.

Магний – атмосферадағы таралу жағынан магний сегізінші орын алады – 2,1%. Топырақ құрамындағы мөлшері – 05% шамасында ғана. Топырақтағы Mg минералдар, алмасқыш, топырақ ерітіндісінде иондар күйінде кездеседі. Өсімдік тамыры еріген және алмасқыш магнийді оңай сіңіреді. Жоғары сатыдағы өсімдіктердегі магнийдің мөлшері 0,02-ден 3,1 %-ке дейінгі аралықта болады. Балдырларда – 3,0-3,5 %. Қысқа күндік өсімдіктерде (жүгері, тары, картоп, қызылша, темекі, бұршақ) көбірек мөлшерде болады. Өсімдіктің жас мүшелері мен ұлпаларында көбірек жиналады. Магнийдің тапшылығынан пластидтердің қалыптасуы да нашар. Жапырақтың жасыл жүйкелерінің араларында ашық-жасыл, соңында сары-ақшыл түстеніп, дақтар және жолақтар пайда болады. Жапырақ жиектері сары, сарғыш-қызыл немесе қызыл-қоңыр түстеніп өзгереді.

Темір – қазіргі кезде ғылыми деректерге қарағанда темір де өсімдік тіршілігінде өте қажетті, маңызды элементтердің бірі болып есептеледі. Темірді пайдалануы нашарланған өсімдіктің бірі – хлороз (сарғаю) ауруы болып есептеледі. Осы аурудың табиғатта кездесетін көп түрлері темірдің жетіспеуіне байланысты. Темірдің физиологиялық тапшылығынан, ең алдымен, азотты қосындылардың және органикалық қышқылдардың алмасуы бұзылады. Хлороз ауруына шалдыққан өсімдік ұлпаларында лимон қышқылының, көпшілік жағдайда алма қышқылында мөлшері көбейеді. Темірдің жетіспеуінен өсімдіктерде фотосинтез қарқындылығы бәсеңдейді. Қоректік ортада темірдің жетіспеуінен алмұрт, алма, қара өрік шабдалы, жүзім, таңқурай өсімдіктері көбірек сезімтал болады да, ал қарлыған қарағай онша сезімтал емес.

Натрий. Өсімдіктерде көбірек мөлшерде болатын элементтерге натрийді де қосуға болады. Әсіресе тұзды топырақтарда өніп өсетін галофиттер органдарында натрий өте көп жиналады. Теңіз балдырларында калийдің мөлшеріне қарағанда натрий анағұрлым көбірек болады. Керісінше, теңіз суында натрийге қарағанда калий бірнеше есе көп болады, яғни ортада калийдің мөлшері қанша көп болса да, балдырлар бұл элементті талғамды сіңіретіндігі байқалды.

Хлор. Натрий сияқты хлордың да тіршілікке міндетті түрде қажеттілігі әлі толық дәлелденген жоқ. Бірақ, хлорид мөлшері калийдікі сияқты жоғарғы деңгейде өте сирек көтеріледі. Тургорлығы калиймен реттеліп көбірек өзгеретін кейбір өсідіктердегі хлордың мөлшері өте аз болады да, оның орнына органикалық аниондар (алма қышқылы) пайдаланылады. Шындығында, бұл элементтің өсімдіктер үшін қажеттілігі кейінгі кезде қоректік ортаны хлордан толық тазарту арқылы жүргізілген тәжірибелер нәтижесінде ғана белгілі болады.

Кремний. Бұл элемент өсімдіктерде кездеседі. Әсіресе клетка қабығында көп болады. Кремний көп жинайтын өсімдіктердің сабақтары мықты болып өседі. Диатомды балдырлардың қабықтарының қалыптасуы негізінен осы элементке байланысты. Кремний тапшы жағдайда дәнді-дақылдардың (жүгері, сұлы, арпа) бәсеңдеуі мүмкін. Өсімдіктердің көбеюі органдары қалыптасқан кезде кремний болмай қалса, масақтарда дәннің саны азайып, пісіп жетілуі кешігеді.