агрохимия Р. ЕЛЕШЕВ

Бұл реакция нитратредуктаза, нитритредуктаза, гипонитритедуктаза, гидросиламинредуктаза ферменттерінің қатысында өтеді.

Нитраттардың тотықсыздануына ферменттерден басқа мыс, темір, молибден қатысады.

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:CO CH2 COOH+NH3=COOH C=NH CH2 COOH+H2O қымыздық сірке қышқылы

2.COOH CO CH2 CH2 COOH+NH3=COOH C=NH CH2 CH2:COOH+Н2O кетоглютамин қышқылы

3.CH3 CO COOH+NH3=CH3 CHNH2 COOH+H2O

4. COOH*CH=CH*COOH+NH3 = COOH CHNH2 CH2 COOH

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 органикалық қышқылдарға ауыстыра алады. Бүл құбылысты қайта аминдеу реакциясы дейді.

1.COOH CH2 CHNH2 COOH+CH3CO COOH = CH3 CH NH2 COOH+COOH CH2 CO COOH

2.COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH+CH3 CO COOH = CH3 CHNH2 COOH+COOH CH2 СH2 CO COOH

3.COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH+COOH CO CH2 COOH= COOH CH2 CO COOH+COOH CHNH2 CH2 COOH

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.

131

Сонымен бірге аспарагин, глютамин қышқылдары аммиакты қосып алып, өздерінің амидтері - аспарагин мен глютаминді түзеді.

COOH CH2 CHNH2 COOH+NH3 = CONH2 CH2 CHNH2 COOH+H2O аспарагин

COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH+NH3 = COONH2 CH2 CH2 CHNH2 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 синтезделуі аммиакпен басталып, ыдырауы аммиакпен аяқталады. Д.Н.Прянишников өсімдікте азотты заттардың өзгеруін қарапайым схема түрінде өрнектеген.

Өсімдікте азотты заттардың өзгеру схемасы:

Жас өсімдіктерде көбінесе ақуыздың синтезделу процесі басым болса, есейген өсімдіктерде оның ыдырауы басымырақ болады. Зерттеу жұмыстары көрсеткендей, жас өсімдік ақуызының құрамындағы 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

132

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 мөлшеріне 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 сорттарының ерекшіліктеріне, қолданылатын агротехникалық шараларға 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 қоректендірген жағдайда өсімдіктің вегетативтік массасы күшті жетіліп, вегетативтік дәуірі ұзарып жемістің пісуі кешеуілдейді, ауарайының қолайсыз жағдайына қарсы тұру қабілеті төмендейді. Мысалы, күздік бидайдың суыққа төзімділігі нашарлайды, ақуыз емес азотты қосылыстар көбейді.

Топырақтағы азоттың негізгі көзі - қарашірінді. Оның құрамында шамамен 5 пайыз азот болады. Өсімдіктің азотпен қамтамасыз 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

133

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 минералдық, 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-

134

рификция дейді. Нитрификация құбылысы Nіtrosomonas, Nіtrosocystіs, Nіtrobacter, Nіtrospіra сияқты ерекше бактериялрдың қатысында 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 шөптерде көп жинайды. Мысалы, 1 жылда әр гектарына беде 150 -160, жоңышқа - 250 - 300, соя - 100, асбұршақ, лобия - 70-80 кг азот жинайды.

Еркін тіршілік ететін бактериялар жылына бір гектарда 5-15 кг азот жинайды. Көмірсулар мен фосфор, калий сияқты күл элементтерінің азаюы, қышқылдық реакция, температураның төменденуі, топырақта ылғалдың шектен тыс көп болуы немесе тапшылығы бұл топқа жататын микробтардың белсенділігін төмендетеді. Бір гектар егістікке жылына орта есеппен жауын-шашынмен 2-11 кг азот түседі.

135

Топырақтағы азот қорының жоғарыда аталған жолдармен толықтырылуы өсімдіктің бұл элементке қажеттілігін толық қанағаттандыруы мүмкін емес. Сондықтан топырақ құнарлылығын арттыруда, әсіресе оны қоректік заттармен байытуда органикалық және минералдық тыңайтқыштар қолдану - басты фактор болып саналады.

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 микроорганизмдердің күшті дамуынан олардың топырақтағы азотты пайдалануы артады. Ал мәдени өсімдіктер үшін азот қосылыстарының мөлшері азаяды. Сондықтан иммобилизация процесін азайту 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 тигізеді 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 адсорбциялайды. Аммиакты азоттың біразы нитрификация процесінің арқасында селитраға өзгереді. Аммиакты және нитратты азотты өсімдіктер пайдаланады. Нитратты азот қиын немесе нашар еритін қосылыстар 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

136

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

137

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.

5.1.1.1. Азот тыңайтқыштарының құрамы мен қасиеттері және тиімділігін арттыру жолдары

Кәзіргі кезде өндірілетін азот тыңайтқыштары төрт топқа бөлінеді (4-сурет):

1) Аммиак-нитратты тыңайтқыштар. Бұған амоний селитрасы, әк-аммоний селитрасы, аммоний-сульфат селитрасы жатады.

2)Аммиакты тыңайтқыштар. Бүл топқа аммоний сульфаты, аммоний хлориді, аммоний-натрий сульфаты, сұйық аммиак, аммиак суы, аммоний карбонаты, аммоний бикарбонаты жатады.

3)Нитратты тыңайтқыштар. Бұл топқа натрий селитрасы мен кальций селитрасы жатады.

4)Амидті тыңайтқыштар тобына мочевина, кальций цианамиді, уреаформ немесе мочевинді-формальдегидті тыңайтқыштар жатады.

Аммиак -нитратты тыңайтқыштар

Аммоний селитрасы NH4NO3. Құрамында 34-35% азот бар, ақ түсті түйіршік түрінде өндіріледі. Бұл тыңайтқышты 56-60% азот қышқылын газ күйіндегі аммиакпен әрекеттестіру арқылы алады:

HNO3 + NH3=NH4NO3

Ақ түсті ұсақ түйіршік түрінде шығарылады.

Тыңайтқышты битум, автол қоспасымен өңделген, целлофанды қапшықтарға салып шығарады.

138

Д.Н.Прянишников лабораториясында жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде аммоний селитрасын физиологиялық қышқыл тыңайтқыш тобына жатқызады. Алайда оның физиологиялық қышқылдылығы аммоний сульфатынан едәір төмен. Қүрамындағы азоттың жартысы аммоний, бір бөлігі нитрат түрінде болады. Мұның өзі топырақ қасиетіне, климатқа және тыңайтылатын дақыл түріне қарай, оны қолданудың әдістерін, мөлшерін, пайдалану мерзімдерін өзгертіп отыруды қажет етеді. Аммоний селитрасы тиімділігі жағынан басқа азот тыңайтқыштарының арасында бірінші орын алады, оны барлық топырақта өсірілетін алуан түрлі дақылдарға қолдануға болады. Бұл тыңайтқышты ылғалы өте көп аудандарда және суармалы егіске күзде қолданудың қажеті жоқ, өйткені оның нитратты азоты шайылып кетеді. Аммоний селитрасын күздікті ерте көктемде үстеп қоректендіру үшін, басқа дақылдарды вегетациялық кезеңінде қоректендіру үшін пайдаланады.

Әк-аммоний селитрасы құрамында 20,5% азот бар. Бұл селитра барлық дақылдар үшін жақсы тыңайтқыш бола алады.

Аммоний сульфат-нитраты (сульфонитрат) аммоний нитраты мен аммоний сульфаты тұздарынан тұратын қоспа. Құрамында 25,5- 26,5% азот бар, суда жақсы еритін, құрғақ қоймада сақтағанда нығыздалмайтын тыңайтқыш. Физиологиялық қышқылдығы аммоний селитрасымен салыстырғанда едәуір жоғары. Бүл тыңайтқышты барлық топырақ түрлеріне және барлық ауыл шаруашылық дақылдарына қолдануға болады.

139