3.5 Фосфор түзілуі және зат айналысындағы рөлі

Топырақта фосфордың пайда болуы. Фосфор өсімдік қоректенуіне аса қажетті элемент. Ол ақуыз заттарының және кейбір липоидтардың құрамында болады. Фосфор қосылыстары алдымен минералданады, фосфорқышқыл тұздары өсімдіктерге сіңімді, яғни нашар еритін күйден жақсы еритін жағдайға келуі тиіс. Ақуызды заттарды шіріту бактериялары ыдыратқанда ондағы фосфоорганикалық қосылыс бүлініп, фосфор қышқылына айналады. Ал бұл қышқыл топырақ негіздерімен қосылысқа түсіп, қоректік сапасы жоқ, қиын сіңетін калий, магний, темір, алюминий тұздарына айналады.

Органикалық фосфордың минералдануы шіріткіш микроағзалардың әсерінен болады, ең соңында фосфор қышқылы пайда болады. Ал фосфатидтердің ыдырауы да гидролиз жолымен жүреді: алдымен фосфор эфирі, одан соң ол ыдырап фосфор қышқылы бөлініп шығады. Топырақта түрлі фосфаттардың еруіне қышқыл түзетін басқа да микроағзалардың зор әсері бар. Оларға күкірт бактериялары, нитрификаторлар және әр түрлі заттарды қышқыл түзе ыдырататын микроағзалар жатады. Қиын сіңетін фосфатидтерді оңай сіңетін түрге көшіруде аммонификаторлардың да алатын орны басқаша. Шіру барысында пайда болған аммиак фосфорқышқыл кальций тұзын оңай еритін аммоний тұздарына айналдыра алады.

Өңделген топырақтарда органикалық фосфоры бар заттардың минералдануы спора түзуші бактериялардың бірқатар тобының әсерінен болады. Бұл бактерияларды құрамында 2,0% бор мен органикалық фосфоры немесе 0,005 % нуклеин қышқылы бар ет – пептонды агар пластинкасында анықтауға болады. Осындай пластинкаға топырақ түйірін салса, біраздан соң сол түйір айналасында мөлдірленген аймақ түзіледі, яғни жиналған фосфор қышқылының әсерінен бұл жердегі бор ериді.

Фосфор бактерияларының өкілі ретінде Bac.megatherium Var. Phosphatum атап өтуге болады. Жасушасы ірі келеді, шапшаң қозғалады, Грам теріс, спора түзеді, аэробты ағза, әдеттегі ортада өседі, желатинді ерітеді, NH₃ және Н₂ түзбейді. Глюкоза, сахароза және галактоза бар жерде қышқыл түзеді, газ түзбейді, картоп қосылған ортада ақ қабық пайда болады.

Фосфорда басқа элементтер сияқты ақуыздар құрамына кіреді. Бірақ табиғатта фосфор көбіне - көп тау жыныстарының құрамында болады. Фосфор қосылысының айналымы аса күрделі емес. Ол негізінен екі үдерістен тұрады. Біріншісі, органикалық фосфордың минералдануы, екіншісі - фосфор қышқылы тұздарының ерімейтін күйден ерігіш түрге көшуі. Органикалық фосфордың минералдануы түрлі микроағзалар көмегімен жүреді. Мұнда фосфор қышқылы өзі байланысқан тиісті органикалық қосылыстан ажырайды.

Өсімдіктерді фосформен қамтамасыз етуде микроағзалардың рөлі. Пайда болған фосфор қышқылы топырақтағы элементтер мен (темір, магний, кальций) шапшаң қосылысқа түсіп, өсімдіктерге сіңімсіз, ерімейтін фосфор қосылыстарына, яғни тұздарына айналады. Әрине, қандайда болмасын берік фосфор қышқылы тұздарын сіңімді күйге айналдыруға, яғни ерігіш күйге айналдыруға бағытталған шаралардың барлығы топырақ құнарлығын арттырып, өнімділікті көтеруге көмектеседі.

Фосфор қышқылының тұздары - фосфаттардың өсімдіктерге сіңімді күйге көшуіне бірқатар жағдайлар әсер етеді. Бұлардың ішінде микроағзалар ерекше орын алады. Тіршілігі барысында қышқыл өнімдер түзетін нитрификациялаушы және күкірт бактериялары да бұл үдеріс тікелей болмағанмен жанама жолмен болса да көмектеседі.

Ақуыздардың аммонификациясы барысында біраз мөлшерде пайда болатын көмір қышқылы фосфат еруіне әсер етеді. Өсімдік вегетациясы кезінде егістіктің әр гектарында 7,5 миллион литрдей көмір қышқылы бөлінсе, топырақтың әр бір киллограмы 2,5 литрдей көмір қышқылымен тығыз жанасады. Ал бұл, біраз мөлшерде фосфаттардың еруіне көмегін тигізеді. Сонымен қатар топырақта фосфордың қиын еритін тұздарын және органикалық фосфорды өсімдіктерге сіңімді күйге айналдыратын ерекше фосфор бактериялары барлығы анықталды.

Фосфор – ауыл шаруашылық өсімдіктеріне қажетті қоректік заттардың бірі. Топырақта фосфор қоректік заты тапшы болса, өсімдіктер өнімінің шұғыл төмендейтіндігін зерттеулер көрсетіп отыр. Фосформен қамтамасыз етілген өсімдіктердің тамыр жүйесі біршама жақсы жетіледі, олар біркелкі өсетін болады. Жалпы алғанда, бір гектар жерде 3-4 тоннаға жуық фосфор қоры бар. Солай бола тұрса да, көптеген жағдайда өсімдіктер фосфор қоректік заттың тапшылығын көреді. Өйткені топырақта кездесетін бұл қор өсімдіктерге сіңімсіз күйде болады. Топырақтың әр түрлілігіне байланысты ондағы фосфор қорының 28-85 % - ке дейінгі мөлшері органикалық қосынды түрінде болады. Солтүстіктің шым тезекті топырағы және бірқатар қара топырақтар осы қосындыға бай келеді. Топырақтағы осындай фосфор қосындысын онда тіршілік ететін микроағзалардың ерекше бір тобы ыдыратып, сіңімді күйге айналдырып отырады.

Мұның өзі ауылшаруашылық практикасы үшін маңызды мәселе бола тұрса да, ұзақ уақытқа дейін зерттелінбей, жете көңіл бөлінбей келді. Тек 1936 жылдары бұл бактериялар жеке бөлініп алынды. Бактерияларды бірінші болып, зерттеген Р.А. Менкина, оларды бациллиус мегатериум деп атады. Бұл микроағза фосфордың органикалық қосылыстарын ыдыратып, одан фосфор қышқылын бөліп шығара алатын қасиеті бар. Олардың жасушасында фосфатаза деп аталатын фермент бар екендігі анықталды. Р.А. Менкина тапқан осы бактериялар қара топырақты жерлердегі фосфор - органикалық қосылысты өте жақсы ыдырытады. Мәселен, олар лейцин деп аталатын амин қышқылынан 50% - ке жуық нуклеин қышқылдарынан 85% - тей фосфорды байланысқан күйінен босатады, сөйтіп фосфор өсімдікке сіңімді күйге көшеді.

Бұл бактериялар спора түзеді, пішіндері таяқша тәрізді, ұзындығы 2,5- 3,5 мк шамасында болады. Өсуінің бастапқы кезінде олар жеке-жеке болғанымен кейін тізбектеле бастайды. Бұл жағдай осы бактериялардан «фосфоробактерин» деп аталатын тыңайтқышты даярлаудың ғылыми негізі болды.

Фосфоробактеринді келесідей жолмен даярлайды: алдымен ол бактериялар картоп ботқасында өсіріледі. Содан бактерияларға байыған осы қоректік орталық алдын-ала дайындалған коалиннің (саз) құрғақ ұнтағына қосылып, араластырылады. Қосындыны 35-40 градус жылылықта құрғатады. Барлық ережелерін сақтай отырып даярлаған фосфоробактериннің бір грамында 200 млн-ға жуық тірі бактериялар бар. Ал мұндай құрғақ препаратттың 250 грамы бір гектар егіске жеткілікті. Осымен қатар фосфоробактеринді сұйық күйінде де қолдануға болады. Ол үшін сыйымдылығы жарты литрлік бөтелкелерге қоректік заттарға бай сұйық орталық құйылады, бактериялар жұқтырылып қолайлы жерде өсіріледі де, шаруашылыққа жөнелтіледі. Шөлмектің сыртына тыңайтқыштың сақталу мерзімі, қолдану жөніндегі қысқаша нұсқауы жазылған қағаз жапсырылады. Мұндай тыңайтқыштың бір мл-де бір млрд шамасында бактерия жасушалары болуы тиіс. Тұқымның гектарлық нормасына тыңайтқыштың 50 мл жұмсайды. Ал гектарға отырғызылатын картоп түйнегіне 150 мл қосады.

Тыңайтқышты қолдану қиын емес. Мәселен, құрғақ немесе сұйық тыңайтқышты алдымен біраз суға ерітеді де, онымен тұқымды өңдейді. Ірі тұқымдардың 100-200 кг-на бір литр, ұсақ тұқымдардың 100-150 кг-на екі литр су керек. Тыңайтқышты осындай мөлшердегі суға езеді де, тұқымды онымен шылап, жақсылап араластырады. Өңделген тұқым сол күні себіліп болуы тиіс, өңдеуді көлеңкелі жерде жүргізу керек.

Тұқымдық картоп түйнегінің тоннасына 15-20 литрдей су алынады да, оған фосфоробактеринді езеді, оны жұқалап жайылған түйнекке себелейді. Мұндай түйнекті сол күні отырғызу керек. Өсімдік көшеттерін отырғызарда олардың тек тамырын ғана тыңайтқыш еретіндісіне батырып алған жөн.

Тұқымды химиялық жолмен дәрілеуді фосфоробактеринді жұқтырмастан біраз бұрын жүргізу керек. Тұқым формалинмен өңделсе, оны желдетіп алу қажет. Соңғы жылдары жүргізілген ғылыми зерттеу жұмыстары фосфоробактеринді жеке өзін қолданғаннан гөрі дара шірікке қосып пайдаланған тәуір нәтиже беретіндігін көрсетті. Өсімдіктерді фосфор қоректік затымен қамтамасыз етумен қатар фосфоробактерин топырақ микроағзаларының біразының тіршілігін жақсартып, жандандырады. Әсіресе азотобактерлер тіршілігі жақсарады.

Жалпы фосфоробактерин тұқымға жұқтырылғанда өсімдіктің өсіп-дамуы жақсарады, бойшаң келеді, сапасы да препарат жұқтырылмаған өсімдікке қарағанда анағұрлым артық болады.

Фосфоробактериннің пайдалы әсері тәжірибеде сыналды. Бүкіл Қазақстандық ауылшаруашылық микробиологиясы институтының зерттеуіне қарағанда фосфоробактеринді қолданудан алынатын қосымша өнім 10-13% шамасында болады. Келтірілген деректер қолайлы жағдайда фосфоробактериннің суперфосфаттан кем түспейтіндігін көрсетеді.

Фосфоробактерин оңтүстіктің қуаңшылық аудандарында да жақсы нәтиже береді. Ал тұқым мерзімінен кеш себіліп, оның үстіне құрғақ топыраққа түссе фосфоробактериннің пайдалы әсері мүлде төмендеп кетеді. Сонымен бұл тыңайтқыштың тиімділігі агротехникалық шаралардың дер кезінде сапалы түрде жүргізілуіне тікелей байланысты. Фосфоробактериннің әсері әр түрлі топырақта түрліше болатындығын естен шығаруға болмайды.

Е.Н. Мишустин мен А.Н. Наумованың тәжірибесіне қарағанда дәнді дақылдарға фосфоробактерин қолданылғанда қосымша өнім 5-9% болса, қызанақтарда және капусталарда ол 13-15 % жетті. Авторлардың айтуы бойынша фосфоробактерин өнделген құнарлы топырақтарда өте жақсы нәтиже береді. Сол сияқты фосфоробактерин тың және тыңайған ескі жерлерді өңдегенде қолданылса, өнімділікті едәуір арттырады. Қазақстанда жүргізілген тәжірибелер фосфоробактериннің тиімділігін көрсетеді.

Қарабалық, Көкшетау және Қостанай тәжірибе станцияларының зерттеулері бұл жерлерде фосфоробактеринді қолдану пайдалы екенін дәлелдейді. Мәселен, 1987-1993 жылдар арасында Қостанай облысында 129 тәжірибе жүргізілді. Оның 86 тәжірибесінде фосфоробактеринді қолданудан дәнді дақылдардың гектарынан 1,7 центнерден қосымша өнім алынды.

Жүргізілген тәжірибелерді қорыта келгенде фосфоробактеринді негізінен күздік және жаздық бидайларға, жүгеріге, көкөніс дақылдарына қолдануға болады. Фосфоробактерин Қазақстанның солтүстік облыстарында жақсы нәтиже береді.

Фосфоробактериннің тағы да бір ерекшелігі сол, ол төгілген жерде нитрификациялаушы бактериялардың тіршілігі күшейеді. Соның нәтижесінде топырақта азот қосылыстары жинала бастайды. Сөйтіп, өсімдіктердің өсуіне қолайлы жағдай туады.

Топырақ - көптеген өсімдіктер мен микроағзалардың тіршілік ететін мекені, тіршілік барысында олар тыныс алады, көптеген органикалық заттарды ыдыратады.

Қорыта айтқанда жер - біздің басты байлығымыз, асыраушы анамыз, мекен ортамыз. Оның берерін ұқыптылықпен пайдаланып, құнарлылығын арттыру - әрбір азаматтың қасиетті міндеті.

Қазақстан Республикасының Негізгі Заңында (Конституциясында) жер тек қана мемлекет меншігі, оны сатуға, сатып алуға болмайтыны, тек пайдалануға берілетіні көрсетілген. Сондықтан да жерді қорғау мемлекеттің, бүкіл халықтың міндеті, төл ісі болып саналады.