35.Азот тыңайтқыштарның енгізу технологиясы,әдістері мен мерзімдеріне теориялық негіздеме беріңіз.

Аммиак және нитраттардың тотықсыздануынан топырақтан пайда болған аммиак, өсімдіктің анаэробты және аэробты тыныс алудың бастапқы сатысында пайда болған органикалық кетоқышқылдармен әрекеттеседі де алғашқы амин қышқылдарын түзеді. Мұны аминдеу реакциясы дейді.

1. COOH:COCH2COOH+NH3=COOHC=NHCH2COOH+H2O қымыздық сірке қышқылы 2.COOHCOCH2CH2COOH+NH3=COOHC=NHCH2CH2:COOH+Н2O кетоглютамин қышқылы

3. CH3COCOOH+NH3=CH3CHNH2COOH+H2O пирожүзім қышқылы аланин 4. COOH*CH=CH*COOH+NH3 = COOHCHNH2CH2COOH фумар қышқылы аспарагин қышқылы Осы ферменттік реакциялар көмірсулар мен ақуызды заттардың алмасуының арасында байланыс болатынын көрсетеді. Аминдеу реакциясынан түзілген аспарагин, глютамин, аланин сияқты амин қышқылдары өздерінің амин топтарын басқа органи- калық қышқылдарға ауыстыра алады. Бүл құбылысты қайта аминдеу реакциясы дейді.

1. COOHCH2CHNH2COOH+CH3COCOOH = CH3CHNH2COOH+COOHCH2COCOOH

2. COOHCH2CH2CHNH2COOH+CH3COCOOH = CH3CHNH2COOH+COOHCH2СH2COCOOH

3. COOHCH2CH2CHNH2COOH+COOHCOCH2COOH= COOHCH2COCOOH+COOHCHNH2CH2COOH

Қайта аминдеу реакциясының амин қышқылын дезаминдеуі мен ақуызды синтездеуде маңызы үлкен. Дезаминдеу реакциясы жүргенде амин қышқылынан кетоқышқылы және аммиак түзіледі. Өсімдік пайда болған кетоқышқылын көмірсуларды синтездеуге жұмсайды, ал аммиак аминдеу реакциясына қатысады. Сонымен бірге аспарагин, глютамин қышқылдары аммиакты қосып алып, өздерінің амидтері - аспарагин мен глютаминді түзеді.

COOHCH2CHNH2COOH+NH3 = CONH2CH2CHNH2COOH+H2O аспарагин COOHCH2CH2CHNH2COOH+NH3 = COONH2CH2CH2CHNH2 СOOH+H2O глютамин Д.Н.Прянишников аспарагин, глютамин өсімдікте түрлі себептермен шоғырланған аммиактың улы әсерін тежейтіндігін дәлелдеген болатын. Өсімдікте тек ақуызды заттар түзіліп қана қоймайды, оның аммиаққа дейін ыдырауы да жүреді. Сонымен ақуыздың синтезде- луі аммиакпен басталып, ыдырауы аммиакпен аяқталады. Д.Н.Прянишников өсімдікте азотты заттардың өзгеруін қарапайым схема түрінде өрнектеген. Өсімдікте азотты заттардың өзгеру схемасы: NH3 NO3 аспарагин амин қышқылы NH3 ақуыз амин қышқылы аспарагин NO3 Жас өсімдіктерде көбінесе ақуыздың синтезделу процесі ба- сым болса, есейген өсімдіктерде оның ыдырауы басымырақ болады. Зерттеу жұмыстары көрсеткендей, жас өсімдік ақуызының құра- мындағы азот 3 күн ішінде толық жаңарады, ал қурай бастаған күнбағыс жапырағының ақуызының құрамындағы азоттың тек 10 күн ішінде 12 пайызы ғана жаңарған. Д.Н.Прянишников пен оның шәкірті И.Г.Дикусардың ғылыми зерттеулері көрсеткендей, өсімдіктің азотты аммиак және нитрат түрінде қабылдауына түрлі факторлар әсер етеді. Өсімдіктің азотты аммиак түрінде, сыртқы орта реакциясы бейтарап болған жағдайда жақсы, қышқылдық болса нитратқа қарағанда нашар сіңіреді. Өсімдіктің нитратты немесе аммиакты азотты сіңіруіне, сыртқы 133 ортадағы катиондар мен аниондардың концентрациясының әсері үлкен. Субстратта кальций, магний, калийдің көбеюі аммиакты азоттың сіңірілуіне оң әсерін тигізеді. Нитратпен қоректенуде өсімдіктің фосфор, молибден сияқты элементтермен қамтамасыз етілуінің маңызы зор. Аммиакты және нитратты азот тиімділігі өсімдіктің биологиялық ерекшіліктері мен құрамындағы көмірсулар мөлше- ріне байланысты. Құрамында көмірсулар көп болатын өсімдіктер аммиакты азотты жақсы сіңіреді. Өсімдіктер құрамында орта есеппен 1-3 пайыз азот болады. Бірақ оның мөлшері өсімдікті өсіру ортасына, олардың сорт- тарының ерекшіліктеріне, қолданылатын агротехникалық шаралар- ға қарай біраз өзгеріп отырады. Өсімдіктің жеке мүшелеріндегі азоттың жалпы мөлшері бірдей емес. Азоттың ең көп пайызы тұқымында, әсіресе бұршақ дақылдарының дәнінде кездеседі. Азот вегетативтік мүшелердің ішіндегі жапырақтарда көп, сабақтарда азырақ, тамырларда одан да азырақ болады. Өсімдіктің азотпен қоректендіруін жақсарту, органикалық заттардың қарқынды синтезделуіне ықпал етеді. Азотпен артық қо- ректендірген жағдайда өсімдіктің вегетативтік массасы күшті жетіліп, вегетативтік дәуірі ұзарып жемістің пісуі кешеуілдейді, ауа- райының қолайсыз жағдайына қарсы тұру қабілеті төмендейді. Мысалы, күздік бидайдың суыққа төзімділігі нашарлайды, ақуыз емес азотты қосылыстар көбейді. Топырақтағы азоттың негізгі көзі - қарашірінді. Оның құра- мында шамамен 5 пайыз азот болады. Өсімдіктің азотпен қамтама- сыз етілуі оның минералдық түрлерінің мөлшеріне байланысты, орта есеппен топырақтағы жалпы азоттың бір пайызы осылардың үлесіне тиеді. Өсімдіктің қоректенуіне қажетті минералдық азот органикалық заттардың ыдырауынан пайда болады. Оны мына схема түрінде өрнектейді:

Ақуыздар‚ гуминді заттар → амин қышқылдары‚ амидтер → аммиак → нитриттер → нитраттар. Топырақтағы азотты органикалық қосылыстардың аммиакқа дейін ыдырауын аммонификация құбылысы деп атайды. Мүнда 134 микроорганизмдер (анаэробты бактерия‚ актиномицет т.б.) бөліп шығаратын протеолиттік ферменттердің әсерінен, органикалық заттардан амин қышқылдары мен амидтер түзіледі. Амин қышқылдарын микроорганизмдер пайдаланады және дезаминдену реакциясына түседі. Дезаминдену реакциясының бірнеше түрі болады. Тотығу арқылы дезаминдену CH2NH2COOH+O2=HCOOH+CO2+NH3 Тотықсыздану арқылы дезаминдену CH2NH2COOH+H2=CH3COOH+NH3 Гидролиздену арқылы дезаминдену CH2NH2COOH+H2O=CH3OH+CO2+NH3

Дезаминдену реакциясының нәтижесінде органикалық қышқылдар, спирттер, көмірқышқыл газы және аммиак пайда болады. Бөлініп шыққан аммиак топырақ ерітіндісіндегі минерал- дық, органикалық қышқылдармен реакцияға түседі:

H2CO3 + 2NH3 = (NH4)2CO3 HNO3 + NH3 = NH4NO3 Тұздар құрамындағы аммоний катионы, топырақтың сіңіру кешеніндегі басқа катиондармен алмасады:

(T.C.K) Ca + (NH4)2CO3 = (T.C.K) 2NH4 + CaCO3 (T.C.K) Ca + 2NH4NO3 = (T.C.K) 2 NH4 + Ca (NO3)2

Аммонификация құбылысының өтуіне топырақ реакциясы, температурасы және ылғалдылығы әсер етеді. Аэробты жағдайда микроорганизмдердің көмегімен аммиак нитриттерге сонан соң нитраттарға өзгереді. Аммиактың нитраттарға дейін тотығуын нит- 135 рификция дейді. Нитрификация құбылысы Nіtrosomonas, Nіtrosocystіs, Nіtrobacter, Nіtrospіra сияқты ерекше бактериялрдың қатысын- да өтеді.

2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = 2HNO3

Аммиактың нитратқа дейінгі тотығуы күрделі процесс. Ол бірнеше аралық химиялық реакциялардың арқасында болады. Нитрификация нәтижесінде пайда болған азот қышқылы топырақ ерітіндісіндегі кальций немесе магний бикарбонаттармен және топырақ сіңіру кешеніндегі негіздермен әрекеттеседі:

2HNO3 + Ca (HCO3)2 = Ca (NO3)2 + 2H2CO3 (T.C.K) Ca + 2HNO3 = (T.C.K) 2H + Ca (NO3)2

Топырақта ауа мен ылғал жеткілікті, температура 25-30оС, реакция бейтарап немесе әлсіз қышқыл болғанда, нитрификация бір қалыпты өтеді. Аммиактың тотығуына топырақты өңдеу жүйесі мен тыңайтқыш қолдану да ықпал етеді. Топырақта азоттың қоры еркін тіршілік ететін және түйнек бактерияларының атмосферадағы азотты сіңіру арқасында, сонымен қатар жауын-шашынмен бірге түскен азот есебінен толықтырылып отырады. Мұнда маңызды рөлді түйнек бактериялары атқарады. Түйнек бактериялары топырақта азотты негізінен бұршақ тұқымдас шөптер- де көп жинайды. Мысалы, 1 жылда әр гектарына беде 150 -160, жо- ңышқа - 250 - 300, соя - 100, асбұршақ, лобия - 70-80 кг азот жинай- ды. Еркін тіршілік ететін бактериялар жылына бір гектарда 5-15 кг азот жинайды. Көмірсулар мен фосфор, калий сияқты күл элементтерінің азаюы, қышқылдық реакция, температураның төмен- денуі, топырақта ылғалдың шектен тыс көп болуы немесе тапшы- лығы бұл топқа жататын микробтардың белсенділігін төмендетеді. Бір гектар егістікке жылына орта есеппен жауын-шашынмен 2-11 кг азот түседі. 136 Топырақтағы азот қорының жоғарыда аталған жолдармен толықтырылуы өсімдіктің бұл элементке қажеттілігін толық қана- ғаттандыруы мүмкін емес. Сондықтан топырақ құнарлылығын арт- тыруда, әсіресе оны қоректік заттармен байытуда органикалық жә- не минералдық тыңайтқыштар қолдану - басты фактор болып сана- лады. Табиғатта азоттың мөлшері түрлі себептермен азайып отыруы мүмкін. Олардың негізгілері мыналар: • иммобилизация немесе топырақ микроорганизмдерінің азотты пайдалануы; • нитраттардың шайылуы; • азоттың аммиак, оксид және молекулалық күйінде атмосфераға ұшуы; • аммонийдің топырақта алмаспайтын күйге ауысуы. Иммобилизация құбылысы, топыраққа көміртекке бай орга- никалық заттарды ендіргенде байқалады. Бұл жағдайда микро- организмдердің күшті дамуынан олардың топырақтағы азотты пайдалануы артады. Ал мәдени өсімдіктер үшін азот қосылыс- тарының мөлшері азаяды. Сондықтан иммобилизация процесін аз- айту үшін, целлюлоза сияқты көмірсуларға бай органикалық заттарды ( мысалы, сабан) тыңайтқыш есебінде пайдаланғанда, оған 1-2% минералдық азот қосу керек. Алайда өсімдіктің қоректенуіне иммобилизация құбылысы тек қана теріс әсерін тигі- зеді деп ойлауға болмайды. Микроорганизмдердің тіршілігі тоқтаған кезде олардың бойындағы азоттың белгілі бір мөлшері топырақтағы органикалық заттарға ауысады, шамалы бөлігі минералдық түрге өзгереді, оны колоидты бөлшектер адсорб- циялайды. Аммиакты азоттың біразы нитрификация процесінің ар- қасында селитраға өзгереді. Аммиакты және нитратты азотты өсім- діктер пайдаланады. Нитратты азот қиын немесе нашар еритін қо- сылыстар құрамына кірмейтіндіктен, әрі теріс зарядталғандықтан топырақ бөлшектері сіңірмейтіндіктен егістікті суарған кезде және жауын-шашын суларының әсерінен, топырақтың жоғарғы қабатынан төменге қарай шайылады. Олардың шайылуы топырақтың гранулометриялық құрамына, органикалық заттардың мөлшеріне, ауа-райына, өңдеу жүйесіне т.б. жағдайларға байланысты өзгеріп тұрады. Мысалы, құм және органикалық заттарға кедей топырақтағы нитраттар көп шайылады. Ылғалды аймақтарда нитраттардың ысырап болуы артады. Топырақ-климат жағдайларын ескере отырып тыңайтқыштарды қолдану нитраттардың ысыраптануынан сақтайды. Мысалы, жеңіл топырақта өсірілетін өсімдікке азот тыңайтқышын бірнеше рет бөліп беру керек. Кейбір жағдайларда минералдық тыңайтқыштардың тиісті түрін пайдалану азоттың шайылуын біршама азайтады. Топыраққа берілген азот тыңайтқышының құрамындағы қоректік элементтің 10-35 пайызы газ күйінде (аммиак, молекулалық азот, оксид) атмосфераға ұшады. Жалпы атмосфераға ұшатын азот мөлшері тыңайтқыштың түріне, мөлшеріне, топырақтың ылғалдылығына, температурасына, реакциясына және тотығу-тотықсыздану потенциалына байланысты өзгереді. Карбонатты топыраққа аммоний тұздарын еңгізуде немесе егістікке мочевина шашқанда көп мөлшерде аммиактың ысырап болатыны байқалады. Оның себебін аммоний тұздары топырақ құрамындағы карбонаттармен реакцияға түсіп, өте тұрақсыз қосылыс - аммоний карбонатының түзілуінен деп түсіну керек. Топырақтағы азоттың айтарлықтай бөлігі денитрификация процесінің салдарынан ысырап болады. Нитраттардың бос азотқа дейін тотықсыздану денитрификатор микроорганизмдерінің қатысында өтеді. HNO3 → HNO2 → H2N2O2 →N2O → N2 Денитрификация процесінің жүруіне ең қолайлы жағдайларға анаэробты орта, топырақтың сілтілік реакциясы, топырақта көмірсуларға бай органикалық заттардың көп болуы, топырақ ылғалдылығының жоғары болуы жатады. Топырақтың ауа, су режимдерін реттеу, ауыспалы егісте дақылдарды дұрыс алмастыру денитрификация процесінің әсерінен азоттың ысырап болуын айтарлықтай азайтады. Тыңайтқыш немесе топырақ азотының біраз бөлігін гидрослюда тобына жататын минералдар сіңіреді де алмаспайтын формаға ауысады. Топырақтың аммоний катионын алмаспайтын күйге ауыстыру қабілеті, құрамындағы минералдардың табиғатына, ерітінді реакциясына, қарашірінді мөлшеріне, топырақтың биологиялық белсенділігіне, ылғал мөлшеріне тағы басқа факторларға байланысты. А.В. Петербургский мен В.Н.Кудеяров мәліметтері бойынша алмаспайтын аммоний мөлшері бір гектар егістіктің жыртылатын қабатында 130-150 кг болады. Қышқыл топырақтардың құрамында қарашірінді көп, температурасы жоғары болса аммонийді алмаспайтын күйге көшіру қабілеті төмен болады. Топырақтың үстінгі қабатында жалпы азоттың 2-7 пайызы, астыңғы қабатында 30-35 пайызы алмаспайтын аммоний түрінде кездеседі.