Кремнийлі тыңайтқыштардың күріш дақылының өнімділігіне әсері
Күріш дақылының кремнефильді өсімдік екендігі баршаға мәлім. Осыған орай, Орта Азия мен Қазақстаннан басқа мемлекеттердегі күріш алқаптарында силикатты тыңайтқыштар, басқаларымен қатар, толыққанды мөлшерде пайдаланылады. Біздің елдегі бұл заттың тыңайтқыштар жүйесіне енбеу себебі, күріш алқаптарының барлығы аридті немесе шөлдік аймақта жайғасып, ондағы топырақтарда кремнеземнің (SiO2) молынан қамтамасыз етілулерімен түсіндіріледі. Дегенмен, соңғы жылдардағы алынған мәліметтерге жүгінсек, бұл жерлерде кремнийдің күріш дақылына тиімді көлемі 0,51-0,55%-ды ғана құрайды екен. Бұл құбылысты зерттеушілер, күріш алқаптарындағы топырақтардың ұзақ уақыт (60-70 жыл) бойы, жылда суға бөктіріліп, кәріздік сулар арқылы кремнийдің жуылып кететіндігімен және оның орны толмай, бір жақты сүзіліп кетуімен түсіндіреді.
Әлемдегі күрішшілердің басым көпшілігі, топырақтағы кремнийдің жетіспеушілігін, осы құрамдас тыңайтқыштарды ендіру арқылы қанағаттандырады. Ол үшін, көбінесе, металлургия заводтарының қалдықтары болып табылатын – шлактарды 20 т/га мөлшерде қолданады. Біздің ойымызша, Қазақстан Республикасы үшін мұндай көлемдегі шлакты пайдалану өте тиімсіз болып табылады. Сондықтан, осы ұсынып отырған жұмыстың мақсаты: күріш дақылының дәндерін себу алдында кремнийлі заттардың әртүрлі концентрацияларымен өңдеп (сіңіріп), өскіндердің өсу қарқындылықтарына жағымды әсерлерін анықтау әдістерін жасау.
Әлемдегі күрішшілердің басым көпшілігі, топырақтағы кремнийдің жетіспеушілігін, осы құрамдас тыңайтқыштарды ендіру арқылы қанағаттандырады. Ол үшін, көбінесе, металлургия заводтарының қалдықтары болып табылатын – шлактарды 20 т/га мөлшерде қолданады. Біздің ойымызша, Қазақстан Республикасы үшін мұндай көлемдегі шлакты пайдалану өте тиімсіз болып табылады. Сондықтан, осы ұсынып отырған жұмыстың мақсаты: күріш дақылының дәндерін себу алдында кремнийлі заттардың әртүрлі концентрацияларымен өңдеп (сіңіріп), өскіндердің өсу қарқындылықтарына жағымды әсерлерін анықтау әдістерін жасау.
1 Вернадский В.И. Избранные сочинения. − Т. 1.− М.: Изд-во АН СССР, 1954. – 621 с.
2 Реми Г. Курс неорганической химии. − Т. I. − M.: Мир, 1972. – 824 с.
3 Ферсман А.Е. Занимательная геохимия. − М.: Изд-во АН СССР, 1959. – 399 с.
4 Айлер Р. Химия кремнезема. − М.: Мир, 1982. − В 2-х т. – 1127 с.
5 Орлов Д.С. Химия почв. − М.: МГУ, 1985. – 376 с.
6 Keller W.D. The principles of chemical weathering. Columbia. Lucas Brother Publ., 1957. – 267 с.
7 Иванова Е.Н., Полынцева О.А. К вопросу о генезисе подзолов с гумусовым иллювиальным горизонтом напродуктах выветривания нефелиновых сиалитов Хибинского массива. Сб. № 1. − М.: Изд-во АН СССР, 1936. – 321 с.
6, 9, 10 8 Кабата – Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. − М.: Мир, 1989. – 439 с.
9 Okamoto G., Okura T.,Goto K. Properties of silica in water. Geochimica et Cosmochimica Acta – Vol. 12, Issues1-2, 1957, − P.123-132.
10 Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. − М.: Наука, 1985. – 263 с.
11 Богомолов Г.В., Плетникова Г.Н., Титова Е.А. Кремнезем в термальных и холодных водах. − М: Наука,1967. – 413 с.
12 Termier H., Termier G. Histore geologique de la biosphere / La vie et les sediments dans les geographiessuccessive comprenant un atlas haleobiogeographique mondial. − Paris, 1952. − P.91-122.
13 Erhart H. Sur le cycle de la silice hydrate dans la bio sphere // Extrait C. r. Acad. Sci. Paris, 1956. − P.70-81.
2 Реми Г. Курс неорганической химии. − Т. I. − M.: Мир, 1972. – 824 с.
3 Ферсман А.Е. Занимательная геохимия. − М.: Изд-во АН СССР, 1959. – 399 с.
4 Айлер Р. Химия кремнезема. − М.: Мир, 1982. − В 2-х т. – 1127 с.
5 Орлов Д.С. Химия почв. − М.: МГУ, 1985. – 376 с.
6 Keller W.D. The principles of chemical weathering. Columbia. Lucas Brother Publ., 1957. – 267 с.
7 Иванова Е.Н., Полынцева О.А. К вопросу о генезисе подзолов с гумусовым иллювиальным горизонтом напродуктах выветривания нефелиновых сиалитов Хибинского массива. Сб. № 1. − М.: Изд-во АН СССР, 1936. – 321 с.
6, 9, 10 8 Кабата – Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. − М.: Мир, 1989. – 439 с.
9 Okamoto G., Okura T.,Goto K. Properties of silica in water. Geochimica et Cosmochimica Acta – Vol. 12, Issues1-2, 1957, − P.123-132.
10 Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. − М.: Наука, 1985. – 263 с.
11 Богомолов Г.В., Плетникова Г.Н., Титова Е.А. Кремнезем в термальных и холодных водах. − М: Наука,1967. – 413 с.
12 Termier H., Termier G. Histore geologique de la biosphere / La vie et les sediments dans les geographiessuccessive comprenant un atlas haleobiogeographique mondial. − Paris, 1952. − P.91-122.
13 Erhart H. Sur le cycle de la silice hydrate dans la bio sphere // Extrait C. r. Acad. Sci. Paris, 1956. − P.70-81.
Отчет проверки оригинальности работы
http:antipl.kaznu.kz:8080Koshirm eWebreport?docId=1173007&accessCod e=jNhZVxfPSp3CkRn01h ( http:antipl.kaznu.kz:8080Koshirm eWebreport?docId=1173007&accessCod e=jNhZVxfPSp3CkRn01h)
Данные документа:
Название работы: Автор: Дата: Язык работы: Тип работы: Обработан:
Общая уникальность документа:
КРЕМНИЙЛІ ТЫҢАЙТҚЫШТАРДЫҢ КҮРІШ ДАҚЫЛЫНЫҢ ӨНІМДІЛІГІНЕ ӘСЕРІ
Оразбаева Талшын Рыскелдіқызы (oralbaeva.talshyn)
07.06.2015
Қазақша
Дипломная работа за 1.76 сек 93.81 %
Схожие работы:
Ссылки на работы:
#
Ссылка
1
кейін екінші орынды алады және жердің қаттылығының негізі болып табылады [1]
2
көлемі ондағы қалған элементтердің массасынан оттегін алып тастаған массасына тең [2]
3
көрсетеді - деп, өзінің танымал кітаптарының бірінде академик А.Е. Ферсман [3]
4
Барлығы 800-ден астам құрамында кремний бар минералдар белгілі [4]
5
құрамындағы кремний қосылыстарының жалпы маңыздылығын және олардың рөлін Д.С. Орлов [5]
6
ұнтақталған түрінде және бәсеңдете еріткеннің өзінде SiO2 3,5-4,0 мгл ериді [6]
7
өз құрамдарынан кремнеземдерді босатулары, тіпті тундра және тайга жағдайларында кездеседі [7]
8
Кабата-Пендиас А. мен Пендиас Х. [8]
9
үшін олардың концентрациялы әртүрлі тепе-теңдікте болуы қажет. Д.С. Орловтың [5]
10
Okamoto, T.Okura, және К.Goto [9]
11
мол болатындығы және SiO2 мөлшерлерінің - 500-1000 мгл болатындығы түсіндіріледі [10]
12
бар кейбір поралық ерітінділерде кремнеземнің концентрациясы 452 мгл-ге жетуі мүмкін [11]
13
Кап-Год жеріндегі жұмыстар кезінде кремнеземді гельдердің табылғандығы жайлы деректер бар [12]
14
ерітіндіге айналып, деполимерленуі түрінде табиғатта кең таралғаны туралы мәліметтер баршылық [13]
15
жалпы мөлшері 40-70% болса, құмдақ топырақтарда 90-98% - ға жетеді [14]
16
Мұнда оның құрамындағы кремний мөлшері 1-200 мгл [15]
17
Аммосованың есептеуі бойынша [16]
18
элементтің Кубань жақтағы күрішке қажетті қоры өте аз болып шықты [17]
19
Сисиротаның зерттеулеріне жүгінсек [18]
20
тірі ағзалар өздеріне молынан сіңіріп, биохимиялық процестердің қажеттіліктің орнын толтырады [19]
21
димерлік, полимерлік және кремний - органикалық қосылыстар түрінде іске асады [20]
22
Мұнда, адсорбция - концентрациясы көбейгенде, ал десорбция азайғанда жүреді [21]
23
құрайды, ал кей кездері оның құрғақ массасының 20%-ын Si құрайды [22]
24
Алешиннің мәліметтері бойынша [23]
25
Bertrand (1931) және В.И. Вернадский [24]
26
В.И. Вернадскийдің [1]
27
Өсімдіктердің эпидерма ұлпасына алғашқы рет 1896 жылы A. Grob [25]
28
кремнийдің күріштің өніп-өсуіне, дамуына және өнімділігіне әсерін зерттеді. I. Onodera-ның [26]
29
кандидаттық Особенности формирования урожая риса в зависимости от крениевого питания [27]
30
және докторлық Кремниефильность риса [28]
31
Айлердің Химия кренезема [4]
32
Лукевиц Кремний и жизнь [21]
33
олардың көлемі мен жалпы адсорбциялану және белсенді сіңіргіш қабілетін арттырады [29]
34
Кремний тамыр ұлпасының қаптамасының негізгі компоненті болып табылады [30]
35
Okuda мен E.Takahashi [31]
36
бұталануы сол топырақтағы еріген күйдегі кремнийдің аз екендігіне байланысты болады [32]
37
өсіп, өнімді сабақтарының және жапырақтарының ассимиляциялық көлемі ұлғаяды. A. Wallace [33]
38
Horst пен Marschner [34]
39
молибденді сіңіруін арттырып, марганецтың өсімдік ұлпаларына тасымалдауынан болады. F. Adams [35]
40
Кремнийдің рибосомада, митохондрияда, хлоропластарда және микросомаларда бар екендігі дәлелденген [36]
41
әртүрлі күшпен қоректік элементтер, органикалық қосылыстар, микроағзалар мен ферменттер байланысады [37]
42
жылжымалы кремний мен өсімдіктердің фосфорды сіңіруінде тығыз корреляция (арақатынас) бар [38]
43
Кремнийдің әсерінен өсімдіктер азотты жақсырақ сіңіреді деген деректер де бар [39]
44
Дегенмен, оның әсерінен өсімдіктердегі калий, кальций және магний ассимиляциясы артады [40]
45
марганец, алюминий және темірдің артық мөлшерлерінің кері әсерлеріне шыдай алады [41]
46
Vladis пен D.E.Williams [42]
47
концентрациялы мөлшерлерінің шоғырланбай, нүктелі уландыру процесінің жүрмеуіне байланысты. F.N. Ponnamperuma [43]
48
Мысалы, Y. Okamoto [44]
49
силикаты нейтралды реакциясымен қышқылды ортадағы топырақтың рН мәнін көтере алады [45]
50
агрегаттаудың, су және алмасу сиымдылықтары мен буферліктерінің жоғарылауына алып келеді [46]
51
Осы эффектіні L.D. Norton [47]
52
Ол өсімдіктің радиацияға қарсылығын арттырады [48]
53
B.Petering және т.б. [49]
54
тыңайтқыштардың өсімдіктердің аурулары мен зиянкес жәндіктерге қарсы тұрақтылықтарын арттыратындығы анықталған [50]
55
Осындай қажеттілік АҚШ-та да пайда болды [51]
56
Мұның аздаған мөлшерін кремнийдің органикалық қосылыстарынан да сіңіре алады [52]
57
мөлшері 8-16% құрайды, ал кей кездері 20%-ға да жетуі мүмкін [53]
58
Окава анықтаған болатын [54]
59
органикалық күйге ауыстыратын силикатаза ферментінің белсенді жұмыс істейтіндігі белгілі болған [55]
60
бөлініп алынған жоғары дәрежеде тазартылған нуклеин қышқылының құрамында кездеседі [56]
61
Лебедеваның және т.б. [57]
62
Туманьян және т.б. [58]
63
аумағы мен фотосинтетикалық белсенділігін ұлғайтып, күріштің интенсивті тыныс алуын төмендетеді [59]
64
Мысалы, өсімдіктердің төменгі және жоғары температураларға төзімділіктерін арттыратыны анықталды [60]
65
ұлпаларда тығыз кремний экранының түзілуіне байланысты 13-ге суды аз буландырады [61]
66
Авакян және Г.В. Ефимованың [62]
67
белдемдердегі кремнийдің мөлшері орташадан кем төмен болып келеді. Ю.Н. Водяницкий [63]
68
шлакты азырақ ендіріп, мөлшерін 1-ден 3 тга жеткізуге болады. E.Takahashi-дің [64]
69
Y.Takijima және т.б. [65]
70
яғни суға бастырылған мерзімнен бастап 100-105 күнге дейін ұсталуы керек [66]
71
су температурасы 26 0С-тан асса немесе тұзданып сарғайса дереу ауыстырады [67]
72
Одан сапасы жоғары химиялық ыдыс жасайды [68]
73
Бұл мақсатқа жету үшін зертханалық эксперимент келесі ретпен орындалды [69]
74
Бұл мақсатқа жету үшін келесі мәселелер шешіледі [70]
КРЕМНИЙЛІ ТЫҢАЙТҚЫШТАРДЫҢ КҮРІШ ДАҚЫЛЫНЫҢ ӨНІМДІЛІГІНЕ ӘСЕРІ
КІРІСПЕ
Күріш дақылының кремнефильді өсімдік екендігі баршаға мәлім. Осыған орай, Орта Азия мен Қазақстаннан басқа мемлекеттердегі күріш алқаптарында силикатты тыңайтқыштар, басқаларымен қатар, толыққанды мөлшерде пайдаланылады. Біздің елдегі бұл заттың тыңайтқыштар жүйесіне енбеу себебі, күріш алқаптарының барлығы аридті немесе шөлдік аймақта жайғасып, ондағы топырақтарда кремнеземнің (SiO2) молынан қамтамасыз етілулерімен түсіндіріледі. Дегенмен, соңғы жылдардағы алынған мәліметтерге жүгінсек, бұл жерлерде кремнийдің күріш дақылына тиімді көлемі 0,51-0,55%-ды ғана құрайды екен. Бұл құбылысты зерттеушілер, күріш алқаптарындағы топырақтардың ұзақ уақыт (60-70 жыл) бойы, жылда суға бөктіріліп, кәріздік сулар арқылы кремнийдің жуылып кететіндігімен және оның орны толмай, бір жақты сүзіліп кетуімен түсіндіреді.
Әлемдегі күрішшілердің басым көпшілігі, топырақтағы кремнийдің жетіспеушілігін, осы құрамдас тыңайтқыштарды ендіру арқылы қанағаттандырады. Ол үшін, көбінесе, металлургия заводтарының қалдықтары болып табылатын - шлактарды 20 тга мөлшерде қолданады. Біздің ойымызша, Қазақстан Республикасы үшін мұндай көлемдегі шлакты пайдалану өте тиімсіз болып табылады. Сондықтан, осы ұсынып отырған жұмыстың мақсаты: күріш дақылының дәндерін себу алдында кремнийлі заттардың әртүрлі концентрацияларымен өңдеп (сіңіріп), өскіндердің өсу қарқындылықтарына жағымды әсерлерін анықтау әдістерін жасау.
4 Осы мақсатқа жету үшін келесі мәселелер шешіледі: кремний тұздарының 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 және 1,25 пайыздық концентрацияларының күріш дәнін себу алдында өңдеудің зертханалық жағдайдағы өніп-өсуіне әсерлерін зерттеу; осы концентрациялы кремний тұздарының ерітіндісіне күріш дәндерін әр сағат сайын 1-48 сағат аралығында ұстап, 2 тәулік өткен мерзімде, барлығын бір мезгілде субстратқа еккенде, екі тәулік бойы әр 1 сағатта дәндерді өніп-өсу ортасына ендірген боламыз. Осыдан күріш өнгеннен кейін 2 апта бойы олардың өсу қарқындылықтарын өскіндердің биіктіктерін өлшеу (см) арқылы анықтау.
4 Зерттеу әдістері: жұмыс зертхана жағдайында жүргізілді. Кремний тұздарының 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 және 1,25 пайыздық концентрацияларының күріш дәнін себу алдында өңдеудің зертханалық жағдайдағы өніп-өсуіне әсерлерін жуылған өзен асты құмында өсіру арқылы анықталды.
2 Зертханалық зерттеулер арнайы фитотрондық бөлмеде жүргізіліп, күріштің өніп-өсуін реттейтін жағдайлар жасалды (t°С, ылғалдылық, фотосинтез процесіне қажетті жасанды жарық көздері және т.б.).
Жүргізілген эксперименталдық жұмыстардың нәтижесінде кремний метасиликатты тұзының (Na2SiO3·9H2O) 0,75 пайыздық судағы ерітіндісінде егілетін күріш дәндерін 24 сағат бойы ұсталып еккен нұсқасындағы өскіндердің биіктіктері орта есеппен 13,6 см-ге жетті, ал бақылау нұсқасындағы өсімдіктер 6,9 см-ге жетті.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
. ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
1.1 Кремнийдің табиғатта таралуы
Кремний химиялық элементі Д.И. Менделеевтің құрастырған периодтық жүйесінің IV тобында орналасып, реттік атомдық саны 14, массасы - 28,08. Бұл элемент, алғашқы рет, 1811 жылы француз химиктері Ж.Л. Гей-Люссак және Л.Ж. Тенардың фторлы кремнийді калиймен қосып, қыздыру арқылы бөліп алған.
Химиялық қасиеті жағынан кремний нағыз металға жатады. Сондықтан, бұл элемент, табиғаттағы минералдық және жансыз кешеннің барлығы үшін жанды әлемдегі көміртегінің маңыздылығы сияқты орны ерекше. Бірақ, кремнийдің көміртегінен айырма бір ерекшелігі - қосылыстар түзуге бейім еместігі. Мұның себебі, оның атомдары ұзын тізбекті қосылыстарды жасай алмайды, ал С-С байланыс энергиясы Si-Si қосылыс энергиясынан әлдеқайда үлкен: Si-Si қосылысының энергиясы 177 кДж·моль-1, ал С-С қосылысының энергиясы - 348 кДж·моль-1 тең, ал Si-O қосылыс энергиясы (369 кДж·моль-1) С-О қосылыс энергиясына (351 кДж·моль-1) қарағанда үлкен. Сондықтан, Si-O-Si қосылысындағы макромолекулярлық құрылым кремнийдің көптеген қосылыстарында кездесіп, осы элементтің химиясына тән болып келеді. Одан соң, көміртегіне қарағанда екілік немесе үштік байланыс құрамайды. Өйткені атомдық радиусының үлкен болғанына байланысты р-орбитальдарын бөгеп, PI-қосылысын жасауға мүмкіншілік бермейді.
Кремний - жер шарында таралуы бойынша оттегінен кейін екінші орынды алады және жердің қаттылығының негізі болып табылады [1]. Оның жер қыртысындағы кларкі 29,5% тең. Жалпы алғанда Жер мен оның атмосферасының массасының (14) бөлігі кремнийден, (12) оттегінен тұрады. Жер қыртысындағы қол жетімді кремнийдің жалпы көлемі ондағы қалған элементтердің массасынан оттегін алып тастаған массасына тең [2]. Маған мыналарды көрсетеді - деп, өзінің танымал кітаптарының бірінде академик А.Е. Ферсман [3] жазған, − мынадай ең алуан түрлі заттарды: күннің шуағында мөлдір бұлақтай жарқыраған шарды, әдемі, ала суретті ақық тас пен жарқын жылтыр тасты, көл жағасындағы таза құмды, жібек тәріздес жұқа ерітілген кварцты немесе содан жасалынған ыстыққа төзімді ыдысты, фантастикалық яшманың жұмбақ суретін, тасқа айналған ағаш ... осының бәрі кремний мен оттегі элементтерінің химиялық қосылыстарынан пайда болған. Кремний табиғатта таза күйінде кездеспейді, ол көптеген минералдардың құрамында болады. Құрамында ең көп кремний бар минералдарға кварц, тау хрустальдары, шақпақтас, яшма, халцедон, ақық тас, қара шақпақ тас, таскендір жатады. Барлығы 800-ден астам құрамында кремний бар минералдар белгілі [4].
Жер құрамындағы кремнийдің бар немесе жоқтығы, ең алдымен, оның ішіндегі кварцпен, ал одан кейін бірінші және екінші реттік силикаттармен және алюмосиликаттармен анықталады. Кейбір жағдайда, аморфты кремнезем опал мен халцедон түрінде кездеседі. Мұның шығу тегін биогенді (опалды фитолитарлар, ысқыштың спикулалары, диатомдардың қаңқалары) және гидрогенді (жердің кремнийленуі) процестермен байланыстырады.
Топырақтың құрамындағы кремний қосылыстарының жалпы маңыздылығын және олардың рөлін Д.С. Орлов [5] келесі негізгі жағдайлармен анықтайды:
кремнийдің басым топырақтар мен олардың тектік қабаттарындағы қосылыстары олардың материалдықнегізін құрай отырып, өте маңызды қаңқалық рөлді орындайды;
кремнийдің топырақ кескінінде таралуы, ондағы жүріп жатқан процестердің типтерін анықтайды, алSiO2:R2O3 немесе SiO2:Al2O3 арқылы топырақтың астындағы литология қабатының мору типін анықтауға болады;
топырақтың көптеген маңызды қасиеттері кремнийдің қосылыстарымен тікелей байланысты.Алюмосиликаттардың мөлшері мен құрамынан, балшықты минералдардан топырақтың жабысқақтығы мен біріктілігі, олардың ісінуі мен катиондық алмасудың сиымдылығы бағынышты болады. Сазды және ауыр саздақ топырақтарда инертті кварцтың өзі де жағымды рөл атқаруы мүмкін. Ол топырақтың ауа мен сулы режимдерін жақсартуға қатысады.
Кремний анион түрінде орто- және метакремний қышқылдарының типіндегі (SiO4)4- және (SiO2)2- натрий және калий силикаттары золь күйінде алюмосиликаттар мен кварцтың, халцедонның, опалдың, сондай-ақ өсімдіктің қалдықтарының минералдануынан гиролиздену нәтижесінде топырақ асты суларына және топырақтың ерітінділеріне әрдайым еніп отырады. Ұнтақталған түрдегі нефелин, диопсид, авгит сулы ерітіндіге 15-20 мгл кремнеземді береді, ал биотит, микролин, лабрадорит минералдар - 5-7,5мгл дейін ери алады. Кварцтың өзі де өте ұсақ ұнтақталған түрінде және бәсеңдете еріткеннің өзінде SiO2 3,5-4,0 мгл ериді [6]. Дала шпаттары мен турмалин, циркон, гранат секілді бірқатар күрделі силикаттардың ерігіштіктері төмен болады. Сондықтан олар ерітіндіге аз мөлшерде кремнезем шығарады. Аналық тау жыныстарының морып, өз құрамдарынан кремнеземдерді босатулары, тіпті тундра және тайга жағдайларында кездеседі [7]. Еріген кремнеземнің бір бөлігі топырақтан жуылады да, екінші бөлігі (қышқылдық ортада) гельге айналып, тұнбаға түседі (SiO2∙nH2O). Ол құрамындағы суды жоғалта отырып, кварцтың екінші реттегі пайда болған түріне айналады. Кабата-Пендиас А. мен Пендиас Х. [8], 1989 жылы, кремнийдің минералдардан топырақ ерітіндісіне оңай өтуін анықтаған. Ол үшін олардың концентрациялы әртүрлі тепе-теңдікте болуы қажет. Д.С. Орловтың [5] зерттемелері бойынша, мұндай ауысым, ең біріншіден, кремнеземнің кристалдану дәрежесінен, содан кейін рН мәніне және топырақтың су режиміне байланысты екендігі дәлелденген. Оның мәліметтері бойынша, рН ұлғайған сайын судағы кварцтың еруі 2·10-4 молькг әрі қарай өседі. Ал, аморфты кремнеземнің еруі шамамен 10 есе жоғары. Бірақ бұл құбылыс кремний қышқылының гидратациясына тікелей байланысты.
Кремнеземнің еруіне әсер ететін екінші фактор - ортаның реакциясы, рН 5-тен төмен немесе 10-нан үлкен болған жағдайда кремнеземнің еруі өте жоғары болады. Ерудің ең төмен көрсеткіші рН-тың осы екі аралық интервалына тең. G. Okamoto, T.Okura, және К.Goto [9] зерттемелері бойынша, аморфты кремнеземнің еруіне температураның жоғарылауы да әсер етеді. Осыған байланысты жер бетіне шығатын термальды сулардың құрамындағы кремнеземнің мол болатындығы және SiO2 мөлшерлерінің - 500-1000 мгл болатындығы түсіндіріледі [10].
Топырақ ерітіндісіндегі кремнийдің концентрациясы бағынышты келесі фактор - кремний қышқылының топырақтағы қатты фазамен адсорбциясы. Бұл көрсеткішті Фрейндлих теңдеуі арқылы анықтауға болады: y=a·c1n, мұнда: у - адсорбцияланған кремний қышқылының мөлшері; с - тепе-теңдіктегі ерітіндідегі адсорбцияланған кремний қышқылының концентрациясы; a және n - константалық тұрақты шамалар.
NaCl, Na2SO3 және әсіресе NaHCO3 пен Na2CO3 әсерінен кремнезем гельдерінің еру қарқындылығы жоғарылайды. Құрамында сода бар кейбір поралық ерітінділерде кремнеземнің концентрациясы 452 мгл-ге жетуі мүмкін [11].
Кремнийлі қышқылдың мономерлі формасының адсорбциясы, ерігіштігі сияқты, рН ортасына бағынышты болады. рН-тың мәні 3,0-ден 6,5-ке дейін ұлғайса, бұл процесс дами түседі, ал ол 6,5-10,0 болса - өте қарқынды түрде жүреді. рН-тың мәні 6,5-10,0 болып өзгерген жағдайда, SiO2-нің адсорбциясы 2-3 есеге өседі, ал рН одан әрі ұлғайса, кремний қышқылының адсорбциясы төмендейді. Көмірқышқыл, хлорлы және күкірт қышқылының тұздарының қатысулары ұсақталған базальт, гранит, нефелиндердің гидролиздері жүріп, SiO2 20-100 млл мөлшерге дейін ерітіндіге өтеді. Булану, транспирация немесе кремнеземі бар ерітінділердің қатуы, гель түріне ауысуына алып келіп, аморфты "дақтарға", қабыршақтарға немесе тығыз қабатқа айналады. Гель күйіндегі кремнеземнің түзілуін көптеген ғалымдар сипаттаған. Мысалы, Е.В.Гильгардтың айтуы бойынша, Миссисипи жазығында кремнийлі гельдің 4-5 м қалыңдықтағы қабаты бақыланған. Австралиядағы Симплон туннелінде, Кап-Год жеріндегі жұмыстар кезінде кремнеземді гельдердің табылғандығы жайлы деректер бар [12].
Содалы сорларда және сортаңдарда жылжымалы кремнеземнің қосылыстары сілтілі ерітінділерде қозғалысқа келіп, олардың кірігуі мен тығыздығы цемент сияқты тығыздыққа айналуына алып келеді.
Аналық тау жынысының мору кезіндегі ерітіндіге өткен кремнезем биологиялық жолмен де тұнады. Диатомды балдырлар, радиоляриалар, дәнді-дақылдар (бамбук) өздерінің бойларына кремнеземді сіңіріп,полимерлеп, тұнбаға айналдырады. Дегенмен опал минералының коллоидқа және ерітіндіге айналып, деполимерленуі түрінде табиғатта кең таралғаны туралы мәліметтер баршылық [13].
Топырақтан силикаттарды кремний қышқылдарын ажыратып алу процесін "десиликация" деп атайды. Алюминий гидроксидімен бос кремний қышқылы әрекеттесіп, тұнбаға түседі және аллофанды құрайды. Топырақтың жуылу жағдайында оның шайылуы жүреді. Латериттер мен ферралиттердің түзілу барысында, күріш алқаптарында және тропикалық топырақтарда десиликация процестері жүреді. Латеризация және ферраллитизация үрдісі кезінде тұрақты гиббсит секілді мору өнімдері пайда болады.
Ерігіш кремний қышқылының мөлшеріне топырақтың құрамындағы фосфор, алюминий, кальций және темір иондары айрықша әсер етеді.Қышқыл топырақтарда силикатты және фосфатты иондар тұнбалар түзеді, ал алюминий мен темір тотықтарының ерігіш H4SIO4 формасына сорбциялық қабілеттері болады. Сульфаттар, бикарбонаттар, магний карбонаттары және кальций кремнеземнің ерігіштігін бірден төмендетіп, оның сілтілі жер металдары мен оксид тұнбасына айналдырады. Бөктірілген немесе қатты ылғалданған топырақтардағы органикалық заттар да кремнийдің жылжымалығын (ерігіштігін) арттырады. Бұл темір тотықсыздануларына байланысты, ондағы адсорбциаланған кремний қышқылының мономерлері бөлініп шығады.
Балшықты топырақтардағы кремнеземнің жалпы мөлшері 40-70% болса, құмдақ топырақтарда 90-98% - ға жетеді [14]. Топырақтағы оның кларк мөлшері - 33%. Мысалы, Краснодар өңіріндегі топырақтардағы кремнийдің жалпы мөлшері 55,5-70,5%-ға жетеді.
Өсімдіктер кремнийді топырақ ерітіндісінен, балшық пен қиын еритін силикаттардан бойына сіңіреді. Осы элементтің қайнар көзі ретінде кварц та бола алады. Бірақ, өсімдікке қорек ретінде ең тиімдісі топырақ ерітіндісіндегі кремний болып табылады. Мұнда оның құрамындағы кремний мөлшері 1-200 мгл [15] дейін болып, орташа 30-40 мгл мөлшерде болады. Күріш өсімдігіне тиімді кремний қосылыстары топырақтан ацетатты буферлі ерітінді арқылы ығыстырылып алынған түрі болып табылады. Бірақ, көп жағдайда, бұл мөлшердегі кремний элементі аса көп мөлшердегі өнімді алуға жеткіліксіз болады.
Ауылшаруашылығында пайдаланылатын топырақтардағы қоректік заттардың тепе - теңдігі бұзылады. Өйткені олардың көп мөлшері жыл сайынғы жинап алынатын егінмен шығын болады. Әдетте, өсімдіктер, кремнийді басқа элементтерге қарағанда көбірек қабылдайды және топырақтан көп мөлшерде шығарып алып кетеді. Мысалы, картоп 50-ден 70кгга дейін, ал дәнді-дақылдар - 100-ден 300 кгга дейін кремнийді қабылдайды. Топырақтан ең көп кремнийді қант құрағы (қамысы) жылына 700 кгга топырақтан шығарады. В.В.Матыченкованың, Е.А. Бочарникованың және Я.М. Аммосованың есептеуі бойынша [16], әлемде жыл сайын 210-224 млн. т кремний топырақтың құрамынан жиналған егін арқылы қайтарылмастай болып шығып кетеді. Осылайша егіншілік жүйесіндегі топырақтардан монокремнийлі ерітінді концентрациясы өте тез азаяды, әсіресе, жоғарғы айдалатын қабатында. Өсіп бара жатқан кремнийдің топырақтағы тапшылығы көптеген жағымсыз салдарға алып келеді. Өйткені кремний тек қана нәрлі зат болып қана қоймай, топырақтың қаңқасын түзуші элемент болып табылады. Сондықтан монокремнийлі қышқылдың топырақта азаюы органоминералдық заттарды ыдыратып, органикалық заттардың деградациясына ұшыратады, минералдық құрамын нашарлатады. Бұлардың орнын толтыру үшін топырақты кремнийлік тыңайтқыштармен қамтамасыз ету қажет. Мысалы, Краснодар өлкесіндегі өсімдіктерге тиімді топырақтағы кремний мөлшері - 0,51-0,55% болса, жасалынған есептеулерге сәйкес, бұл элементтің Кубань жақтағы күрішке қажетті қоры өте аз болып шықты [17].
Күріштің өсіп-өнуіне, оны суаратын судың құрамындағы кремнийдің әсері өте мол. Т. Сисиротаның зерттеулеріне жүгінсек [18], күрішті суаруға арналған өзен суларының құрамында кремнийдің мөлшері 50,5 мгл тең екен. Кремний мөлшері жанартаулы жерлерден ағып өтетін өзен суларында мол болады. Дегенмен судың құрамында кремний элементі қаншалықты мол болса да, бұлар күріш өсімдіктерін жеткілікті түрде осы элементпен қамтамасыз ете алмайды. Осылайша әлемдегі көптеген күріш егетін мемлекеттердің топырағында кремнийдің жеткіліксіз екендігін көреміз. Сондықтан күріш алқаптарының топырақтарына кремний тыңайтқыштарын аз мөлшерде берсе де, бұл шара әдеттегі агротехнологияның қатарына енуге тиіс.
Литосфераға қарағанда гидросферадағы кремнийдің мөлшері аз болып келеді. Оның теңіздегі кларкі 5·10-5 % және гидросферадағы басқа элементтермен салыстырғанда 13 орынды алады. Өзен және бұлақ суларындағы бір литрінде кремний мөлшері - 10-30 мг, ал көл суында - 0,5-3,0 мг, яғни табиғи сулардың құрамында ол аз мөлшерде кездеседі. Бұл заңдылық судағы кремнийді, ондағы тірі ағзалар өздеріне молынан сіңіріп, биохимиялық процестердің қажеттіліктің орнын толтырады [19]. Табиғи суларда кездесетін кремний қосылыстарының түрлері әралуан. Олар кремний қосылыстарының, минерализациялану жолдарынан, су құрамы мен рН ортасына байланысты пайда болады. Гидросферадағы кремнийдің басым мөлшері, оның еріген қышқылынан, ал аз бөлігі (20 - 25-тей) сулардағы ерімеген қатты түйіршік түрінде, биогенді аморфты кремнеземнен, кристалды силикаттардан және шығу тегі терригенді болып келетін кварцтан құралады. Топырақ ерітіндісі мен жер бетінің суларындағы кремнийдің миграциясы, негізінен, мономерлік, димерлік, полимерлік және кремний - органикалық қосылыстар түрінде іске асады [20]. Ерітілген кремний қышқылының полимерленген түрі жоғары молякулярлы салмақта болып келеді. Ол 1000-нан 70000 ш.б. дейін жетеді. Моножәне димерлік формалы кремний де басым мөлшерде кездеседі. Оларқарқынды миграциялық процестер мен кремний қосылыстарының ерітіндідегі тұрақтылығын көрсетеді. Планетамыздағы геохимиялық эволюцияның нәтижесінде гидросферада химиялық тепе - теңділік орнап, кремнийдің теңіз бен көлдердегі тепе - теңділігін де қамтығаны байқалады. Жыл сайын әлемдік теңізге 6·1014 т SiO2 түседі. Осы мөлшердің 4·1014 т материктік ағысқа түсіп, ал қалғаны су асты жанартаулардың нәтижесінде қосылып жатады. Кремнийдің шығыны көбінесе теңіз ағзалары арқылы жүреді. Теңіз суындағы кремнийдің тепе-теңдігін силикатты минералдардың суспензияларының адсорбциялық және десорбциялық процестерге қатысуы арқылы реттеледі. Мұнда, адсорбция - концентрациясы көбейгенде, ал десорбция азайғанда жүреді [21]. Кремний миграциясының гидробиогеохимиялық циклы әлемдік биогеохимиялық циклының құрамына еніп, оның бір бөлігі болып табылады.
Кремнийдің континентальдық айналымы өте күрделі және алуан түрлі болып келеді. Бұл құбылыс табиғи ландшафттарға, топырақтарға және оның астындағы суларға, өсімдіктерге де тән болып келеді. Кремнийдің сулы миграциясы ландшафтты-геохимиялық шарттар мен өсімдіктің құрамына, литологиясына тығыз байланысты.
Кремнийдің аздаған мөлшері атмосферада шаң ретінде кездесіп, ауаның құрамында үнемі жүреді. Олар жер бетінен минералдық түйіршік түрінде көтеріледі. Сол сияқты жанартаулардың атқылау нәтижесінде және ғарыштан келетін метеориттік бөлшектердің уатылуынан шаңдар да қосылады.
Топырақтың құрамынан силикаттарды сіңіру дәрежелеріне қарай өсімдіктер 2-ге бөлінеді: 1) кремнийді аз пайдаланатындар; 2) кремнийді көп сіңіретін өсімдіктер. Бірінші топқа қосжарнақты өсімдіктер жатады, ал екінші топқа диатомды балдырлар, қырықбуын, қиақ, келтебас, қамыс, пальма, бамбук, бозот, суоты жатады. Диатомды балдырлар кремнийдің ең басты жинағыштары болып табылады да, олардың тәніндегі кремний құрғақ заттың 36%-ын құрайды. Бұлар өлгеннен кейін, су түбінде өте мол кремний қалдықтарын түзеді. Аталған өсімдіктердің ішінде кремнийдің көп мөлшерін қырықбуын сіңіріп, өз бойына жинақтай алады. Олар, (Equisetum Telmateja) құрғақ заттың 19%-ын силикат түрінде ағзаларының құрамында жинақтай алады. Мәдени өсімдіктердің ішінде кремнийді молынан қабылдайтын күріш болып саналады. Оның құрамында кремний 5-10% құрайды, ал кей кездері оның құрғақ массасының 20%-ын Si құрайды [22].
Мысалы, агрохимиялық анализдердің көрсеткіші бойынша, Краснодар өлкесіндегі өсірілген күріш массасындағы кремний (құрғақ күйінде) 9,8-11-,4% болып, ал оның 1 ц дәнінде 9,8-18,2 кг силикат болады екен. Кремнийдің күріштің вегетативті мүшелерінде таралуы өсімдіктермен ұқсас болып келеді. М.Г. Воронков, Г.И. Зелчан және Э.Я. Лукевицтің жиынтық кестесінде күріштің тамырында 2%, сабағында - 5%, ал жапырағында - 12% кремний болады екен. Н.Е. Алешиннің мәліметтері бойынша [23] күріш дәнінің толық піскен кезінде, кремний мөлшері тамырында - 5,2%, сабағында - 6,8%, жапырағында - 13,1%, ақталған дәндерде 0,02%, дәннің қабықшасында - 15,3%, дәнсіз масақта - 20,2% тең болады. Кремнийдің жеткіліксіз (дефицит), оптимум және артық мөлшерлері күріштің толық піскен кезінде, сабақ - жапырақ массасында (сәйкесінше) 5-10, 10-15 және 15-20%-ын құрайды.
1.2 Кремнийдің өсімдік тіршілігіндегі маңыздылығы
Жер планетасындағы тіршіліктің пайда болып, дамуында (биогенез) кремний элементінің рөлі өте зор. Мұның биофильді элементтер тобына жататындығын ең бірінші G. Bertrand (1931) және В.И. Вернадский [24] нұсқаған. Кремний тірі ағзаға тамақ пен су арқылы әрдайым кіріп, ондағы аморфты кремнеземнің ерігіштік қабілеті 100 мгл тең. Бұл элемент тыныс алу мүшелеріне де ауадағы шаң арқылы енеді. Мұның бәрі ағзадағы кремнийдің миграциялық белсенді екендігін көрсетіп, олардың ұлпада жинақталып, метаболиттік өнімдерге айналатындығының куәсі болады. Қазіргі таңда, кремний, бүкіл тірі ағзалардың құрамында болып қоймай, оларға бірден-бір қажет элемент екендігі толық дәлелденген.
Кремнийдің өсімдіктердің тіршілігіндегі физиологиялық рөлін зерттеуге зор үлес қосқандарға J.Pierre (1866), V. Jodin (1883), C. Kreuzhage, E.Wolff (1884) жатқызуға болады. Олардың зерттеу нәтижелері бойынша, кремний байланыс ұлпалары үшін қаңқалық биогенді элементтер ғана болып қоймай, өсімдіктер метаболизмінде де маңызды рөл атқарып, макромолекулаларды, мукополисахаридтер мен коллагендерді де байланыстырады. В.И. Вернадскийдің [1] пікірінше, ешқандай ағзалар кремнийсіз өмір сүре алмайды. Өсімдіктердің эпидерма ұлпасына алғашқы рет 1896 жылы A. Grob [25] терең анатомиялық зерттеулер жүргізіп, кремнийлі тыңайтқыштарды пайдаланып және оларды қоспай жасалынған тәжірибесінің нәтижесінде, кремнийдің өсімдікте болуы, ол өсімдіктің ауруларға және зиянкестерге көбірек төтеп бере алатынын H. Davey-дің тұжырымдамасын дәлелдеді.
1915 ж. жапондық зерттеуші I.Onodera Кембридж және Кенигсберг университеттерінде болғаннан кейін, өз мемлекетіндегі дақылдарға кремний тыңайтқыштарын кеңінен қолдану жөніндегі ұсыныстарын батыл білдірді. Олар ең алғаш рет кремнийдің күріштің өніп-өсуіне, дамуына және өнімділігіне әсерін зерттеді. I. Onodera-ның
[26] болашағы зор зерттемелерінен кейін, кремнийлік тыңайтқыштарды сынақтан өткізуді K. Miyake, M. Adachi, H. Suzuki, S. Mitsui, H. Takaton және S. Yoshida бірден қолға алып, әртүрлі деңгейлердегі тәжірибелерді жүргізді. Кремнийді зерттеу үшін, олар, күрішке бидистиллятты, тазартылған тұздарды және парафинделген ыдыстарды пайдаланды. Олар өсімдікті әйнек үйшігінде және фитотронда өсірді. Барлық авторлардың айтуы бойынша, алғашында кремний пайдаланбаған және кремний салынған нұсқаларда күріштің өсуі бірдей болды. Кейіннен, кремний салынбаған өсімдіктердің жапырақтарында қоңыр дақтар пайда болып, өсімдіктер саңырауқұлақтар ауруларымен ауыра бастады. Зерттеушілердің пайымдауынша, кремний тыңайтқыштарын бойына сіңірген өсімдіктер қарқынды өсіп, мол өнім берген. Осылардың қорытынды шешімдері бойынша, "кремнийді міндетті түрде күріш өсіруде қолдану қажет" - деп тапты.
Кремнийдің маңыздылығын баса айтып, кремнийлі тыңайтқыштарды пайдалануға қатысты оң көзқарас танытып, маңызды үлес қосқан кеңес ғалымдарын атап кетпесе болмайтын сияқты. Олар: В.М. Клечковский,
А.В. Владимиров, С.В. Литкевич, Е.И. Ратнер, И.В. Тюрин, В.И. Вернадский, П.Н. Кошельков, В.Г. Тарановская, Д.Л. Аскинази және В.А. Ковда. Кремнийлі тыңайтқыштар туралы теорияны әрі қарай дамытқан және нақтылы зерттеулер жүргізген ғалымдардың қатарына А.А Попова, Ю.А. Потатуева, Л.И. Кудинова, А.Г. Барсукова, В.А. Рочев, Э.Л. Климашевский, Н.Ф. Чернышева, Н.П. Панов, Н.А. Гончарова, Л.П. Радионова, М.В. Васильева, А.А. Ермолаев, В.В. Матыченков, Я.М. Аммосова, И.Н. Чумаченко, В.Н. Капранов, Э.С. Чумаченко, О.Л. Янишевская, Б.А. Ягодин, В.В. Матыченков, Е.А. Бочарникова және Я.М. Аммосова еңбектерін жатқызуға болады. Күріштің кремниймен қоректену процесін зерттеу мен кремнийлі тыңайтқыштарды пайдалану мәселелері туралы маңызды үлес қосқан Н.Е. Алешиннің еңбегін айтпауға болмайды. Оның кандидаттық Особенности формирования урожая риса в зависимости от крениевого питания [27] және докторлық Кремниефильность риса [28] диссертациялары қазіргі таңда да өзінің маңыздылығын жойған жоқ. Ғалымның бұл еңбектерінің нәтижесі - кремнийді күріш өсімдігі үшін басқа элементтер ауыстыра алмайтындығын дәлелдеді.
Өсімдіктер мен топырақтағы кремнийдің рөлінің зерттемелерінің нәтижесі мен кремнийлі тыңайтқыштарды пайдалану жайында Р.Айлердің Химия кренезема [4] атты 2 бөлімнен тұратын, 100 баспа беттік көлемі бар тұғырнамалық монографиясының шығуына әкелді. Сонымен қатар, М.Г. Воронкова, Г.И. Зелчан, Э.Я. Лукевиц Кремний и жизнь [21], 40 баспа бет көлемінде шықты. Бірақ, қазіргі таңда,өсімдіктерге пайдаланылатын кремний тыңайтқыштары жайлы барлық мәселелер шешілді деп нақты айтуға болмайды. Сол сияқты, оның қажеттілігі мен басқамен айырбасталмайтындығын да жоққа шығаруға болмайды.
Қазіргі таңда кремнийдің көп функцияналдылығы туралы ақиқаттылықпен айтуға болады. Бұл элемент өсімдікке тікелей және топырақ құнарлылығы арқылы жанама әсер ете алатындығы дәлелденді. Өсімдіктің жерүсті мүшелерінің және тамыр жүйесінің жақсы өсуіне кремний тікелей әсер етеді. Мысалы, осы элементке күріштің мұқтаж екендігі дәндердің өнген кезінен-ақ байқалады. Мұның дәлелі ретінде кремнийлі тұздармен дәндерді егу алдында өңдеп, дәндердің өсу энергиясы мен өнуінің жоғарылауын айтуымызға болады. Кремний өнген дәндердің санын ғана арттырып қоймай, олардың мөлшері мен өнген күріштің салмағына да әсер етеді.
Кремниймен қоректендіруді оңтайландыру, өсімдік тамырының салмағының өсуіне әкеледі, олардың көлемі мен жалпы адсорбциялану және белсенді сіңіргіш қабілетін арттырады [29]. Кремний тамырдағы ауа алмасуын (демалуын) жақсартып, топырақтан маңызды минералдарды қоректік заттарды сіңірулерін оңайлатады. Оның әсерінен өсімдіктің екінші және үшінші қатардағы тамыршалардың саны артады. Кремний тамыр ұлпасының қаптамасының негізгі компоненті болып табылады [30]. Осылайша кремнийлі қоректенуін оңтайландыру тамырдың қаптамасының қызметін реттейді: а) топыраққа тиген кезде зиян шекпеу үшін ең бірінші апикальды меристеманы қорғайды; б) топырақтағы тамырдың нәзік ұшының өсіп, оңай жылжуы; в) топырақтағы тамырлардың геотропикалық бағдарын жақсартып, кеңістіктегі дұрыс орналасуын қамтамасыз етеді.
A. Okuda мен E.Takahashi [31] мұқият жүргізген зерттемелеріне сүйенсек, ерітіндіден қоректік кремнийді мүлдем алып тастаған жағдайда, өсімдіктің сабағы баяу өседі, шашақ шығару үрдісі баяулап, жапырақтарының некрозға шалдығуына әкеліп, астықтың өнімділігін төмендетеді. Өсімдік бойының аласа болып өсуі мен нашар бұталануы сол топырақтағы еріген күйдегі кремнийдің аз екендігіне байланысты болады [32]. Егер, оны, қоректендіру ортасына қоссақ өсімдіктің өсуіне әсер етіп, тез пісуін және масақтану фазаларын жалдамдатады. Сол мезетте өсімдіктің бойы өсіп, өнімді сабақтарының және жапырақтарының ассимиляциялық көлемі ұлғаяды. A. Wallace [33], W.J. Horst пен Marschner [34] пікірінше, кремний өсімдіктің қарқынды өсуіне әсер етіп, оның фосфор мен молибденді сіңіруін арттырып, марганецтың өсімдік ұлпаларына тасымалдауынан болады. F. Adams [35] кремнийдің жерүсті мүшелеріне жағымды әсер етуін өсімдіктің бойындағы қанттың фосфорлануына байланысты деп түсіндіріп, ал оның (қанттың) өз кезегінде метаболизм процесінің артуы мен қанттың синтезделуіне керек энергия көзін көбейтетіндігін ақиқаттайды.
Өсімдікті кремниймен қамтамасыз ету мен оның фотосинтетикалық қызметінің арасында байланыс бар. Өсімдіктің кремниймен қоректенуін оңтайландыру, жапырақтың ауданын арттырып, фотосинтездің үдеуімен пластидті пигменттердің биосинтезін арттырады. Н.Е. Алешиннің айтуы бойынша, "кремниймен қамтамасыз етілген күріш өсімдіктеріндегі хлоропласттардың ішіндегі мембраналардың молекулярлық қақпаны" жақсы жұмыс істейді. Күріштік ценозда кремнийдің фотосинтезге әсері одан ары ұлғаяды, яғни молекулярлық тиімділік ұлпалардың механикалық қаттылығына әсер етіп, ал ол өз кезегінде өсімдік жапырақтарының ұзарып, жазылуына әкеледі. Соның салдарынан өсімдік жапырақтары бірін - бірі көлеңкелемей, күн саулесін қабылдауда бәсекелестік азайып, ценоздың жалпы фотосинтездік тиімділігі артады.
Кремний, фосформен қатар макроэргетикалық қосылыстардың негізі болып табылады. Ол макроэргетикалық силикатты-фосфат құрамына кіріп, кремнефильді биоэнергетикалық өсімдіктердің тиімділігіне әсер етеді. Бұл элемент нуклеотидтер құрамына кіріп, нуклеин қышқылды қаңқаның ішінде қантты-силикатты аймақтарды құрып, оларды қатайтады. Өсімдіктерде силикатаза ферменті арқылы, бейорганикалық кремнийді органикалық қосылыстарға айналдырады. Кремний нитратредуктаза, пероксидаза, инвертаза және фосфотазаның белсенділіктеріне әсер етеді. Кремнийдің рибосомада, митохондрияда, хлоропластарда және микросомаларда бар екендігі дәлелденген [36].
Кремний өсімдіктердің топырақтан минералдық қоректік заттарды тез сіңіріп, бойында қорытуға көп әсер етеді. Бұл элемент темір, алюминий, магний, цинк және тағы басқаларымен қатар топырақтың минералды негізін құрайтын силикаттардың кристалды торын түзеді. Ол топырақтың қатты фазасындағы негізгі элемент болып саналады. Мысалы, Ресейдегі топырақтарындағы бүкіл массасының 60-90% құрайды. Бірақ, топырақ түзілу процесінде, өсімдіктер мен микроағзалардың қоректенулерінде, топырақтың кеуектіліктерінің құрылуында, агрегаттық түйіршіктердің түзілуінде барлық минералдық массалар қатыспай, оның сыртқы беті, яғни матрицасы қатысады. Олай болса, топырақтағы минералды матрица өзінің реакциялық қабілеті бойынша бір типті емес. Алмасу реакциялары мен сіңіруге қатысатын түрлі күштердің локальды белсенді орталықтары болады. Осындай орталықтардың бірі ретінде алюмосиликатты минералдардың кремниймен байланысқан гидроксильді топтарын айтуға болады. Сонымен, кремний, топырақ матрицасында белсенді адсорбциялық және катализдік орталықтарды түзеді. Оларға әртүрлі күшпен қоректік элементтер, органикалық қосылыстар, микроағзалар мен ферменттер байланысады [37].
Топырақтағы жылжымалы кремний мен өсімдіктердің фосфорды сіңіруінде тығыз корреляция (арақатынас) бар [38]. Тіпті кремнийдің әсерінен, өсімдікке фосфордың қажеттілігі екі есе азаяды. H.G. Fromme (1970) радиоактивті фосформен тәжірибе жүргізіп, кремнийлі бар өсімдіктердің ұлпаларындағы минералдық фосфор, органикалық қосылыстарға айналғандығын дәлелдеген. Өсімдіктерге кремнийдің тікелей әсерінен топырақтағы жылжымалы фосфор құрамын өзгертетінін жоққа шығаруға болмайды. Мысалы, силикат-аниондары фосфат-аниондарынқиын түзілетін фосфаттардан ығыстырып, силикаттардың түзілуіне себепкер болады.
Кремнийдің әсерінен өсімдіктер азотты жақсырақ сіңіреді деген деректер де бар [39], оны қоректендіру ортасынан алып тастаса, өсімдік тамырының азотты сіңіруі азаяды. Бірақ, кремнийдің қоректендіру ортасында шамадан тыс болуы азотты сіңірудің тепе - теңдігін бұзады. Дегенмен, оның әсерінен өсімдіктердегі калий, кальций және магний ассимиляциясы артады [40]. Кремний бар кезде өсімдіктер борды тиімді қабылдайды, қоректік ортадағы марганец, алюминий және темірдің артық мөлшерлерінің кері әсерлеріне шыдай алады [41]. Бірақ, кремнийдің осы элементтердің улы әсерін төмендетіп немесе үдететіні туралы бірыңғай пікір жоқ. Мысалы, А.Okuda мен E. Takahashi болжамдары бойынша, марганец, алюминий және темір қосылыстары өсімдіктің тамырының үстінде тотықтанып, қиын еритін қосылыстарға ауысып, өсімдікке әрі қоректік заттар ретінде енулері шектеледі. Сөйтіп, олардың ойынша, кремний, тамырдың тотығу қасиетін арттырады. J.Vladis пен D.E.Williams [42] пікірлерінше, марганец, алюминий және темірдің уыттылық әсерлерін бәсеңдетуі, өсімдік жапырақтарындағы осы аталған элементтердің біркелкі (жайғасуларынан) таралып, бір жерде жоғарғы концентрациялы мөлшерлерінің шоғырланбай, нүктелі уландыру процесінің жүрмеуіне байланысты. F.N.
Ponnamperuma [43] кремний әсерінен күріш тамырындағы аэренхима кеңейіп және оның қатаюымен түсіндірді. Алюминий иондарының уыттылықтарының азаюы, марганец пен темірдің кремнеземнің оларды адсорбциялауымен байланысты болуы мүмкін. Кремний алюминиймен, мыспен, кадмиймен, стронциймен және мышьякпен бәсекелесіп, олардың өсімдіктің артық мөлшерде сіңіруін тоқтата алады.
Кремний өсімдіктердегі ассимилянттардың жылжымалығына оң әсерін тигізеді. Мысалы, Y. Okamoto [44] тәжірибе жүзінде кремнийдің күріш дақылындағы көмірсулар мен протеиндердің орындарын ауыстырудың нәтижесінде масақтарда шоғырланатынын дәлелдеген.
Өсімдікке кремнийдің оңтайлы әсері кремнийлі тыңайтқыштардың топырақтағы рН мәні мен су-физикалық қасиеттеріне де тигізетіні анықталған. Мысалы, кремнийлі тыңайтқыштары ретінде қолданылатын кальций силикаты нейтралды реакциясымен қышқылды ортадағы топырақтың рН мәнін көтере алады [45]. Ал, поликремнийлі қышқылдар топырақ бөлшектерін біріктіріп, олардың араларында кремнийлі байланыс көпірлерін түзеді. Бұл, өз кезегінде, жеңіл топырақтың агрегаттаудың, су және алмасу сиымдылықтары мен буферліктерінің жоғарылауына алып келеді [46]. Кремнийлі тыңайтқыштарының көмегімен топырақтарға төнетін су эрозиясының қауіптілігі алдын алып, өсімдіктің жақсы өсуі мен дамуына қолайлы жағдайлар туғызады. Осы эффектіні L.D. Norton [47] коллоидтардың коагуляциялау жолымен топырақтағы инфильтрацияның артуымен түсіндіреді. Бұлардан бөлек, кремнийлі тыңайтқыштардың, жоғарғы адсорбциялық қабілеттері болғандықтан, тамыр өсімдіктердің жүйесінің айналасында минералды тыңайтқыштарды ұстай алады және осы факторлар арқылы ауылшаруашылық өнімдіктерінің өнімдерін арттыруға мүмкіндік туындатады.
Кремнийдің өсімдіктерге тигізетін тағы бір өте маңызды ықпалы, олардың жағымсыз ортаға төтеп беру қабілеттіліктерінің күшеюі. Ол өсімдіктің радиацияға қарсылығын арттырады [48]. Кремнийдің күріш сабағында болуы, өсімдіктің механикалық бекемділігін арттырып, жаппай жапырыла жығылудан сақтайды. P.B. Kaufman, W.C.Bigelow, L.B.Petering және т.б. [49] аталған құбылысты эпидермис қабырғалары мен тамыр тіндерінің аморфты кремнийді сіңіруімен түсіндіреді. Осы авторлардың пікірінше, кремний, кутикуланың астында жіңішке қабатты кремний целлюлозалық мембранада орналасып, өсімдікті артық буланудан сақтап, транспирацияның қарқындылығын төмендетеді. Зерттеу нәтижесінде, ең бірінші кезекте кремнийлі тыңайтқыштардың өсімдіктердің аурулары мен зиянкес жәндіктерге қарсы тұрақтылықтарын арттыратындығы анықталған [50]. Н.Е. Алешиннің пікірінше, нақ осы кремний, күріштің пирикуляриозына, гельминтоспориозына, лептосферасына, церкоспориозына, күріштің жасыл цикадасы мен діңгек шыбынына қарсы тұрақтылығын арттырады. Кремнийдің жасуша қабырғаларының компоненттерінен түзетін күрделі органоминералды кешен, микроскопиялық саңырауқұлақтардың энзимдерінің шабуылына төтеп беріп, олардың гифтерінің жасушаның ішіне енуіне жол бермейді. Сондай-ақ, өсімдіктердің кремнийді қабылдауы натрий мен кальцийді сіңіруімен байланысты жүріп, өсімдіктердің жоғары мөлшердегі кремнийді жинап, күріш дақылының топырақтағы тұздардың уытты әсерлеріне төзімділігі артады.
Кремний, өз кезегінде, өсімдіктің түрлі күйзелістеріне (стресстерге) қарсы табиғи қорғанышын арттырып, биологиялық белсенді рөлін атқарады. Бұл элемент өсімдіктердің, әсіресе күріштің, пестицидтердің, ауыр металдардың, күкіртті сутегінің, анаэробиоздың және саңырауқұлақ пен бактериалды аурулар туғызғыштардың әсерінен пайда болатын физиологиялық ауруларға қарсы тұру қабілеттігін арттырып, олардың деградациаланған топырақтарда өсірілген күріштің минералдық қорегінің жеткіліксіздігі немесе көптігіне қарамастан тұрақты дамуына жағдай жасайды.
Кремнийдің топырақтағы жеткіліксіздігі өсімдіктің өсіп-өнуін баяулатып, оның түрлі ауруларға және зиянкес жәндіктерге төтеп беру қасиетін жоғарылатады. Одан бұрын, бұл элемент, өсімдіктің физиологиялық ауруларға төтеп беруін күшейтіп, төзімділігін арттырады. Өсімдіктің қарқынды өсіп, масақтану кезеңіндегі кремнийдің жетіспеуі, оның өнімінің азаюына және сапасының төмендеуіне душар етеді. Қоректік ортада кремнийдің болмауы ультраструктура мен жасуша органеллаларының функцияларын бұзып, өсімдіктің уақытынан бұрын солып қалуына алып келеді.
1.3 Кремний тыңайтқыштарын күріш өсіруде қолданудың тиімділігі
Күріш кремнефильді өсімдік болып табылады. E. Schung, E. Franek, J. Velly, А.Х. Шеуджен, Н.Е. Алешиннің, Б.М. Першинаның, Л.М. Егорованың зерттемелері бойынша, көп жылдар бойы күріш егілетін алқаптардағы кремний мөлшерінің қайта жаңартылмағандығынан, күріштің толыққанды өнім бермей өсуіне алып келеді. Индия, Корея, Жапония мен Тайванда кремний тыңайтқыштары кеңінен қолданылатындығы белгілі. Осындай қажеттілік АҚШ-та да пайда болды [51]. Кремнийдің жеткіліксіздігі Ресейде де анық байқалды. Бұл туралы мәселе орыс ғалымдарының арасында үлкен қызығушылық туындатып, оны шешудің тиімді жолдарын іздеуге ерекше көңіл бөлінуде.
Өсімдіктің бойына, кремний, монокремнийлі қышқыл күйінде Si(OH)4 сіңіріледі. Мұның аздаған мөлшерін кремнийдің органикалық қосылыстарынан да сіңіре алады [52]. Өсімдіктердің кремнийді сіңіруін метаболикалық помпа атқарады. Ол тамырдың митохондриясындағы фосфорлана тотығуға тікелей байланысты болады. Бұл процесс өсімдіктің тектік (генетикалық) негізіне салынады. Кремнийді азот тыңайтқыштарын жоғарғы өнімді күріш сорттары, ондай қабілеттіліктері жоқ сорттардан көбірек сіңіреді.
Кремнийдің күрішті Муфель пешінде күйдірілгеннен кейін қалған күлінде мөлшері 8-16% құрайды, ал кей кездері 20%-ға да жетуі мүмкін [53]. Кремний жасушаның қабырғасында силикогель күйінде жинақталып, целлюлоза талшықтарының арасын толтырып, екі қабатты кремнеземді-кутикулярлы қабатты құрап, монокремнийлі қышқылды формада ксилема шырынында кездеседі. Өсімдіктер мүшелеріндегі эпидермисте жасушалар толығымен кремнийленіп, нәтижесінде фитолиттенген кремнеземнен толады.
Е.П. Алешиннің, М.М. Щукиннің және А.Х. Шеудженнің анықтаулары бойынша, күріш өсімдігінің құрғақ массасының 9,8-11,4% кремнийдің үлесінде болса, дәнінің 1 центнерінде 9,8-18,2кг кремний ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
http:antipl.kaznu.kz:8080Koshirm eWebreport?docId=1173007&accessCod e=jNhZVxfPSp3CkRn01h ( http:antipl.kaznu.kz:8080Koshirm eWebreport?docId=1173007&accessCod e=jNhZVxfPSp3CkRn01h)
Данные документа:
Название работы: Автор: Дата: Язык работы: Тип работы: Обработан:
Общая уникальность документа:
КРЕМНИЙЛІ ТЫҢАЙТҚЫШТАРДЫҢ КҮРІШ ДАҚЫЛЫНЫҢ ӨНІМДІЛІГІНЕ ӘСЕРІ
Оразбаева Талшын Рыскелдіқызы (oralbaeva.talshyn)
07.06.2015
Қазақша
Дипломная работа за 1.76 сек 93.81 %
Схожие работы:
Ссылки на работы:
#
Ссылка
1
кейін екінші орынды алады және жердің қаттылығының негізі болып табылады [1]
2
көлемі ондағы қалған элементтердің массасынан оттегін алып тастаған массасына тең [2]
3
көрсетеді - деп, өзінің танымал кітаптарының бірінде академик А.Е. Ферсман [3]
4
Барлығы 800-ден астам құрамында кремний бар минералдар белгілі [4]
5
құрамындағы кремний қосылыстарының жалпы маңыздылығын және олардың рөлін Д.С. Орлов [5]
6
ұнтақталған түрінде және бәсеңдете еріткеннің өзінде SiO2 3,5-4,0 мгл ериді [6]
7
өз құрамдарынан кремнеземдерді босатулары, тіпті тундра және тайга жағдайларында кездеседі [7]
8
Кабата-Пендиас А. мен Пендиас Х. [8]
9
үшін олардың концентрациялы әртүрлі тепе-теңдікте болуы қажет. Д.С. Орловтың [5]
10
Okamoto, T.Okura, және К.Goto [9]
11
мол болатындығы және SiO2 мөлшерлерінің - 500-1000 мгл болатындығы түсіндіріледі [10]
12
бар кейбір поралық ерітінділерде кремнеземнің концентрациясы 452 мгл-ге жетуі мүмкін [11]
13
Кап-Год жеріндегі жұмыстар кезінде кремнеземді гельдердің табылғандығы жайлы деректер бар [12]
14
ерітіндіге айналып, деполимерленуі түрінде табиғатта кең таралғаны туралы мәліметтер баршылық [13]
15
жалпы мөлшері 40-70% болса, құмдақ топырақтарда 90-98% - ға жетеді [14]
16
Мұнда оның құрамындағы кремний мөлшері 1-200 мгл [15]
17
Аммосованың есептеуі бойынша [16]
18
элементтің Кубань жақтағы күрішке қажетті қоры өте аз болып шықты [17]
19
Сисиротаның зерттеулеріне жүгінсек [18]
20
тірі ағзалар өздеріне молынан сіңіріп, биохимиялық процестердің қажеттіліктің орнын толтырады [19]
21
димерлік, полимерлік және кремний - органикалық қосылыстар түрінде іске асады [20]
22
Мұнда, адсорбция - концентрациясы көбейгенде, ал десорбция азайғанда жүреді [21]
23
құрайды, ал кей кездері оның құрғақ массасының 20%-ын Si құрайды [22]
24
Алешиннің мәліметтері бойынша [23]
25
Bertrand (1931) және В.И. Вернадский [24]
26
В.И. Вернадскийдің [1]
27
Өсімдіктердің эпидерма ұлпасына алғашқы рет 1896 жылы A. Grob [25]
28
кремнийдің күріштің өніп-өсуіне, дамуына және өнімділігіне әсерін зерттеді. I. Onodera-ның [26]
29
кандидаттық Особенности формирования урожая риса в зависимости от крениевого питания [27]
30
және докторлық Кремниефильность риса [28]
31
Айлердің Химия кренезема [4]
32
Лукевиц Кремний и жизнь [21]
33
олардың көлемі мен жалпы адсорбциялану және белсенді сіңіргіш қабілетін арттырады [29]
34
Кремний тамыр ұлпасының қаптамасының негізгі компоненті болып табылады [30]
35
Okuda мен E.Takahashi [31]
36
бұталануы сол топырақтағы еріген күйдегі кремнийдің аз екендігіне байланысты болады [32]
37
өсіп, өнімді сабақтарының және жапырақтарының ассимиляциялық көлемі ұлғаяды. A. Wallace [33]
38
Horst пен Marschner [34]
39
молибденді сіңіруін арттырып, марганецтың өсімдік ұлпаларына тасымалдауынан болады. F. Adams [35]
40
Кремнийдің рибосомада, митохондрияда, хлоропластарда және микросомаларда бар екендігі дәлелденген [36]
41
әртүрлі күшпен қоректік элементтер, органикалық қосылыстар, микроағзалар мен ферменттер байланысады [37]
42
жылжымалы кремний мен өсімдіктердің фосфорды сіңіруінде тығыз корреляция (арақатынас) бар [38]
43
Кремнийдің әсерінен өсімдіктер азотты жақсырақ сіңіреді деген деректер де бар [39]
44
Дегенмен, оның әсерінен өсімдіктердегі калий, кальций және магний ассимиляциясы артады [40]
45
марганец, алюминий және темірдің артық мөлшерлерінің кері әсерлеріне шыдай алады [41]
46
Vladis пен D.E.Williams [42]
47
концентрациялы мөлшерлерінің шоғырланбай, нүктелі уландыру процесінің жүрмеуіне байланысты. F.N. Ponnamperuma [43]
48
Мысалы, Y. Okamoto [44]
49
силикаты нейтралды реакциясымен қышқылды ортадағы топырақтың рН мәнін көтере алады [45]
50
агрегаттаудың, су және алмасу сиымдылықтары мен буферліктерінің жоғарылауына алып келеді [46]
51
Осы эффектіні L.D. Norton [47]
52
Ол өсімдіктің радиацияға қарсылығын арттырады [48]
53
B.Petering және т.б. [49]
54
тыңайтқыштардың өсімдіктердің аурулары мен зиянкес жәндіктерге қарсы тұрақтылықтарын арттыратындығы анықталған [50]
55
Осындай қажеттілік АҚШ-та да пайда болды [51]
56
Мұның аздаған мөлшерін кремнийдің органикалық қосылыстарынан да сіңіре алады [52]
57
мөлшері 8-16% құрайды, ал кей кездері 20%-ға да жетуі мүмкін [53]
58
Окава анықтаған болатын [54]
59
органикалық күйге ауыстыратын силикатаза ферментінің белсенді жұмыс істейтіндігі белгілі болған [55]
60
бөлініп алынған жоғары дәрежеде тазартылған нуклеин қышқылының құрамында кездеседі [56]
61
Лебедеваның және т.б. [57]
62
Туманьян және т.б. [58]
63
аумағы мен фотосинтетикалық белсенділігін ұлғайтып, күріштің интенсивті тыныс алуын төмендетеді [59]
64
Мысалы, өсімдіктердің төменгі және жоғары температураларға төзімділіктерін арттыратыны анықталды [60]
65
ұлпаларда тығыз кремний экранының түзілуіне байланысты 13-ге суды аз буландырады [61]
66
Авакян және Г.В. Ефимованың [62]
67
белдемдердегі кремнийдің мөлшері орташадан кем төмен болып келеді. Ю.Н. Водяницкий [63]
68
шлакты азырақ ендіріп, мөлшерін 1-ден 3 тга жеткізуге болады. E.Takahashi-дің [64]
69
Y.Takijima және т.б. [65]
70
яғни суға бастырылған мерзімнен бастап 100-105 күнге дейін ұсталуы керек [66]
71
су температурасы 26 0С-тан асса немесе тұзданып сарғайса дереу ауыстырады [67]
72
Одан сапасы жоғары химиялық ыдыс жасайды [68]
73
Бұл мақсатқа жету үшін зертханалық эксперимент келесі ретпен орындалды [69]
74
Бұл мақсатқа жету үшін келесі мәселелер шешіледі [70]
КРЕМНИЙЛІ ТЫҢАЙТҚЫШТАРДЫҢ КҮРІШ ДАҚЫЛЫНЫҢ ӨНІМДІЛІГІНЕ ӘСЕРІ
КІРІСПЕ
Күріш дақылының кремнефильді өсімдік екендігі баршаға мәлім. Осыған орай, Орта Азия мен Қазақстаннан басқа мемлекеттердегі күріш алқаптарында силикатты тыңайтқыштар, басқаларымен қатар, толыққанды мөлшерде пайдаланылады. Біздің елдегі бұл заттың тыңайтқыштар жүйесіне енбеу себебі, күріш алқаптарының барлығы аридті немесе шөлдік аймақта жайғасып, ондағы топырақтарда кремнеземнің (SiO2) молынан қамтамасыз етілулерімен түсіндіріледі. Дегенмен, соңғы жылдардағы алынған мәліметтерге жүгінсек, бұл жерлерде кремнийдің күріш дақылына тиімді көлемі 0,51-0,55%-ды ғана құрайды екен. Бұл құбылысты зерттеушілер, күріш алқаптарындағы топырақтардың ұзақ уақыт (60-70 жыл) бойы, жылда суға бөктіріліп, кәріздік сулар арқылы кремнийдің жуылып кететіндігімен және оның орны толмай, бір жақты сүзіліп кетуімен түсіндіреді.
Әлемдегі күрішшілердің басым көпшілігі, топырақтағы кремнийдің жетіспеушілігін, осы құрамдас тыңайтқыштарды ендіру арқылы қанағаттандырады. Ол үшін, көбінесе, металлургия заводтарының қалдықтары болып табылатын - шлактарды 20 тга мөлшерде қолданады. Біздің ойымызша, Қазақстан Республикасы үшін мұндай көлемдегі шлакты пайдалану өте тиімсіз болып табылады. Сондықтан, осы ұсынып отырған жұмыстың мақсаты: күріш дақылының дәндерін себу алдында кремнийлі заттардың әртүрлі концентрацияларымен өңдеп (сіңіріп), өскіндердің өсу қарқындылықтарына жағымды әсерлерін анықтау әдістерін жасау.
4 Осы мақсатқа жету үшін келесі мәселелер шешіледі: кремний тұздарының 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 және 1,25 пайыздық концентрацияларының күріш дәнін себу алдында өңдеудің зертханалық жағдайдағы өніп-өсуіне әсерлерін зерттеу; осы концентрациялы кремний тұздарының ерітіндісіне күріш дәндерін әр сағат сайын 1-48 сағат аралығында ұстап, 2 тәулік өткен мерзімде, барлығын бір мезгілде субстратқа еккенде, екі тәулік бойы әр 1 сағатта дәндерді өніп-өсу ортасына ендірген боламыз. Осыдан күріш өнгеннен кейін 2 апта бойы олардың өсу қарқындылықтарын өскіндердің биіктіктерін өлшеу (см) арқылы анықтау.
4 Зерттеу әдістері: жұмыс зертхана жағдайында жүргізілді. Кремний тұздарының 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 және 1,25 пайыздық концентрацияларының күріш дәнін себу алдында өңдеудің зертханалық жағдайдағы өніп-өсуіне әсерлерін жуылған өзен асты құмында өсіру арқылы анықталды.
2 Зертханалық зерттеулер арнайы фитотрондық бөлмеде жүргізіліп, күріштің өніп-өсуін реттейтін жағдайлар жасалды (t°С, ылғалдылық, фотосинтез процесіне қажетті жасанды жарық көздері және т.б.).
Жүргізілген эксперименталдық жұмыстардың нәтижесінде кремний метасиликатты тұзының (Na2SiO3·9H2O) 0,75 пайыздық судағы ерітіндісінде егілетін күріш дәндерін 24 сағат бойы ұсталып еккен нұсқасындағы өскіндердің биіктіктері орта есеппен 13,6 см-ге жетті, ал бақылау нұсқасындағы өсімдіктер 6,9 см-ге жетті.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
. ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
1.1 Кремнийдің табиғатта таралуы
Кремний химиялық элементі Д.И. Менделеевтің құрастырған периодтық жүйесінің IV тобында орналасып, реттік атомдық саны 14, массасы - 28,08. Бұл элемент, алғашқы рет, 1811 жылы француз химиктері Ж.Л. Гей-Люссак және Л.Ж. Тенардың фторлы кремнийді калиймен қосып, қыздыру арқылы бөліп алған.
Химиялық қасиеті жағынан кремний нағыз металға жатады. Сондықтан, бұл элемент, табиғаттағы минералдық және жансыз кешеннің барлығы үшін жанды әлемдегі көміртегінің маңыздылығы сияқты орны ерекше. Бірақ, кремнийдің көміртегінен айырма бір ерекшелігі - қосылыстар түзуге бейім еместігі. Мұның себебі, оның атомдары ұзын тізбекті қосылыстарды жасай алмайды, ал С-С байланыс энергиясы Si-Si қосылыс энергиясынан әлдеқайда үлкен: Si-Si қосылысының энергиясы 177 кДж·моль-1, ал С-С қосылысының энергиясы - 348 кДж·моль-1 тең, ал Si-O қосылыс энергиясы (369 кДж·моль-1) С-О қосылыс энергиясына (351 кДж·моль-1) қарағанда үлкен. Сондықтан, Si-O-Si қосылысындағы макромолекулярлық құрылым кремнийдің көптеген қосылыстарында кездесіп, осы элементтің химиясына тән болып келеді. Одан соң, көміртегіне қарағанда екілік немесе үштік байланыс құрамайды. Өйткені атомдық радиусының үлкен болғанына байланысты р-орбитальдарын бөгеп, PI-қосылысын жасауға мүмкіншілік бермейді.
Кремний - жер шарында таралуы бойынша оттегінен кейін екінші орынды алады және жердің қаттылығының негізі болып табылады [1]. Оның жер қыртысындағы кларкі 29,5% тең. Жалпы алғанда Жер мен оның атмосферасының массасының (14) бөлігі кремнийден, (12) оттегінен тұрады. Жер қыртысындағы қол жетімді кремнийдің жалпы көлемі ондағы қалған элементтердің массасынан оттегін алып тастаған массасына тең [2]. Маған мыналарды көрсетеді - деп, өзінің танымал кітаптарының бірінде академик А.Е. Ферсман [3] жазған, − мынадай ең алуан түрлі заттарды: күннің шуағында мөлдір бұлақтай жарқыраған шарды, әдемі, ала суретті ақық тас пен жарқын жылтыр тасты, көл жағасындағы таза құмды, жібек тәріздес жұқа ерітілген кварцты немесе содан жасалынған ыстыққа төзімді ыдысты, фантастикалық яшманың жұмбақ суретін, тасқа айналған ағаш ... осының бәрі кремний мен оттегі элементтерінің химиялық қосылыстарынан пайда болған. Кремний табиғатта таза күйінде кездеспейді, ол көптеген минералдардың құрамында болады. Құрамында ең көп кремний бар минералдарға кварц, тау хрустальдары, шақпақтас, яшма, халцедон, ақық тас, қара шақпақ тас, таскендір жатады. Барлығы 800-ден астам құрамында кремний бар минералдар белгілі [4].
Жер құрамындағы кремнийдің бар немесе жоқтығы, ең алдымен, оның ішіндегі кварцпен, ал одан кейін бірінші және екінші реттік силикаттармен және алюмосиликаттармен анықталады. Кейбір жағдайда, аморфты кремнезем опал мен халцедон түрінде кездеседі. Мұның шығу тегін биогенді (опалды фитолитарлар, ысқыштың спикулалары, диатомдардың қаңқалары) және гидрогенді (жердің кремнийленуі) процестермен байланыстырады.
Топырақтың құрамындағы кремний қосылыстарының жалпы маңыздылығын және олардың рөлін Д.С. Орлов [5] келесі негізгі жағдайлармен анықтайды:
кремнийдің басым топырақтар мен олардың тектік қабаттарындағы қосылыстары олардың материалдықнегізін құрай отырып, өте маңызды қаңқалық рөлді орындайды;
кремнийдің топырақ кескінінде таралуы, ондағы жүріп жатқан процестердің типтерін анықтайды, алSiO2:R2O3 немесе SiO2:Al2O3 арқылы топырақтың астындағы литология қабатының мору типін анықтауға болады;
топырақтың көптеген маңызды қасиеттері кремнийдің қосылыстарымен тікелей байланысты.Алюмосиликаттардың мөлшері мен құрамынан, балшықты минералдардан топырақтың жабысқақтығы мен біріктілігі, олардың ісінуі мен катиондық алмасудың сиымдылығы бағынышты болады. Сазды және ауыр саздақ топырақтарда инертті кварцтың өзі де жағымды рөл атқаруы мүмкін. Ол топырақтың ауа мен сулы режимдерін жақсартуға қатысады.
Кремний анион түрінде орто- және метакремний қышқылдарының типіндегі (SiO4)4- және (SiO2)2- натрий және калий силикаттары золь күйінде алюмосиликаттар мен кварцтың, халцедонның, опалдың, сондай-ақ өсімдіктің қалдықтарының минералдануынан гиролиздену нәтижесінде топырақ асты суларына және топырақтың ерітінділеріне әрдайым еніп отырады. Ұнтақталған түрдегі нефелин, диопсид, авгит сулы ерітіндіге 15-20 мгл кремнеземді береді, ал биотит, микролин, лабрадорит минералдар - 5-7,5мгл дейін ери алады. Кварцтың өзі де өте ұсақ ұнтақталған түрінде және бәсеңдете еріткеннің өзінде SiO2 3,5-4,0 мгл ериді [6]. Дала шпаттары мен турмалин, циркон, гранат секілді бірқатар күрделі силикаттардың ерігіштіктері төмен болады. Сондықтан олар ерітіндіге аз мөлшерде кремнезем шығарады. Аналық тау жыныстарының морып, өз құрамдарынан кремнеземдерді босатулары, тіпті тундра және тайга жағдайларында кездеседі [7]. Еріген кремнеземнің бір бөлігі топырақтан жуылады да, екінші бөлігі (қышқылдық ортада) гельге айналып, тұнбаға түседі (SiO2∙nH2O). Ол құрамындағы суды жоғалта отырып, кварцтың екінші реттегі пайда болған түріне айналады. Кабата-Пендиас А. мен Пендиас Х. [8], 1989 жылы, кремнийдің минералдардан топырақ ерітіндісіне оңай өтуін анықтаған. Ол үшін олардың концентрациялы әртүрлі тепе-теңдікте болуы қажет. Д.С. Орловтың [5] зерттемелері бойынша, мұндай ауысым, ең біріншіден, кремнеземнің кристалдану дәрежесінен, содан кейін рН мәніне және топырақтың су режиміне байланысты екендігі дәлелденген. Оның мәліметтері бойынша, рН ұлғайған сайын судағы кварцтың еруі 2·10-4 молькг әрі қарай өседі. Ал, аморфты кремнеземнің еруі шамамен 10 есе жоғары. Бірақ бұл құбылыс кремний қышқылының гидратациясына тікелей байланысты.
Кремнеземнің еруіне әсер ететін екінші фактор - ортаның реакциясы, рН 5-тен төмен немесе 10-нан үлкен болған жағдайда кремнеземнің еруі өте жоғары болады. Ерудің ең төмен көрсеткіші рН-тың осы екі аралық интервалына тең. G. Okamoto, T.Okura, және К.Goto [9] зерттемелері бойынша, аморфты кремнеземнің еруіне температураның жоғарылауы да әсер етеді. Осыған байланысты жер бетіне шығатын термальды сулардың құрамындағы кремнеземнің мол болатындығы және SiO2 мөлшерлерінің - 500-1000 мгл болатындығы түсіндіріледі [10].
Топырақ ерітіндісіндегі кремнийдің концентрациясы бағынышты келесі фактор - кремний қышқылының топырақтағы қатты фазамен адсорбциясы. Бұл көрсеткішті Фрейндлих теңдеуі арқылы анықтауға болады: y=a·c1n, мұнда: у - адсорбцияланған кремний қышқылының мөлшері; с - тепе-теңдіктегі ерітіндідегі адсорбцияланған кремний қышқылының концентрациясы; a және n - константалық тұрақты шамалар.
NaCl, Na2SO3 және әсіресе NaHCO3 пен Na2CO3 әсерінен кремнезем гельдерінің еру қарқындылығы жоғарылайды. Құрамында сода бар кейбір поралық ерітінділерде кремнеземнің концентрациясы 452 мгл-ге жетуі мүмкін [11].
Кремнийлі қышқылдың мономерлі формасының адсорбциясы, ерігіштігі сияқты, рН ортасына бағынышты болады. рН-тың мәні 3,0-ден 6,5-ке дейін ұлғайса, бұл процесс дами түседі, ал ол 6,5-10,0 болса - өте қарқынды түрде жүреді. рН-тың мәні 6,5-10,0 болып өзгерген жағдайда, SiO2-нің адсорбциясы 2-3 есеге өседі, ал рН одан әрі ұлғайса, кремний қышқылының адсорбциясы төмендейді. Көмірқышқыл, хлорлы және күкірт қышқылының тұздарының қатысулары ұсақталған базальт, гранит, нефелиндердің гидролиздері жүріп, SiO2 20-100 млл мөлшерге дейін ерітіндіге өтеді. Булану, транспирация немесе кремнеземі бар ерітінділердің қатуы, гель түріне ауысуына алып келіп, аморфты "дақтарға", қабыршақтарға немесе тығыз қабатқа айналады. Гель күйіндегі кремнеземнің түзілуін көптеген ғалымдар сипаттаған. Мысалы, Е.В.Гильгардтың айтуы бойынша, Миссисипи жазығында кремнийлі гельдің 4-5 м қалыңдықтағы қабаты бақыланған. Австралиядағы Симплон туннелінде, Кап-Год жеріндегі жұмыстар кезінде кремнеземді гельдердің табылғандығы жайлы деректер бар [12].
Содалы сорларда және сортаңдарда жылжымалы кремнеземнің қосылыстары сілтілі ерітінділерде қозғалысқа келіп, олардың кірігуі мен тығыздығы цемент сияқты тығыздыққа айналуына алып келеді.
Аналық тау жынысының мору кезіндегі ерітіндіге өткен кремнезем биологиялық жолмен де тұнады. Диатомды балдырлар, радиоляриалар, дәнді-дақылдар (бамбук) өздерінің бойларына кремнеземді сіңіріп,полимерлеп, тұнбаға айналдырады. Дегенмен опал минералының коллоидқа және ерітіндіге айналып, деполимерленуі түрінде табиғатта кең таралғаны туралы мәліметтер баршылық [13].
Топырақтан силикаттарды кремний қышқылдарын ажыратып алу процесін "десиликация" деп атайды. Алюминий гидроксидімен бос кремний қышқылы әрекеттесіп, тұнбаға түседі және аллофанды құрайды. Топырақтың жуылу жағдайында оның шайылуы жүреді. Латериттер мен ферралиттердің түзілу барысында, күріш алқаптарында және тропикалық топырақтарда десиликация процестері жүреді. Латеризация және ферраллитизация үрдісі кезінде тұрақты гиббсит секілді мору өнімдері пайда болады.
Ерігіш кремний қышқылының мөлшеріне топырақтың құрамындағы фосфор, алюминий, кальций және темір иондары айрықша әсер етеді.Қышқыл топырақтарда силикатты және фосфатты иондар тұнбалар түзеді, ал алюминий мен темір тотықтарының ерігіш H4SIO4 формасына сорбциялық қабілеттері болады. Сульфаттар, бикарбонаттар, магний карбонаттары және кальций кремнеземнің ерігіштігін бірден төмендетіп, оның сілтілі жер металдары мен оксид тұнбасына айналдырады. Бөктірілген немесе қатты ылғалданған топырақтардағы органикалық заттар да кремнийдің жылжымалығын (ерігіштігін) арттырады. Бұл темір тотықсыздануларына байланысты, ондағы адсорбциаланған кремний қышқылының мономерлері бөлініп шығады.
Балшықты топырақтардағы кремнеземнің жалпы мөлшері 40-70% болса, құмдақ топырақтарда 90-98% - ға жетеді [14]. Топырақтағы оның кларк мөлшері - 33%. Мысалы, Краснодар өңіріндегі топырақтардағы кремнийдің жалпы мөлшері 55,5-70,5%-ға жетеді.
Өсімдіктер кремнийді топырақ ерітіндісінен, балшық пен қиын еритін силикаттардан бойына сіңіреді. Осы элементтің қайнар көзі ретінде кварц та бола алады. Бірақ, өсімдікке қорек ретінде ең тиімдісі топырақ ерітіндісіндегі кремний болып табылады. Мұнда оның құрамындағы кремний мөлшері 1-200 мгл [15] дейін болып, орташа 30-40 мгл мөлшерде болады. Күріш өсімдігіне тиімді кремний қосылыстары топырақтан ацетатты буферлі ерітінді арқылы ығыстырылып алынған түрі болып табылады. Бірақ, көп жағдайда, бұл мөлшердегі кремний элементі аса көп мөлшердегі өнімді алуға жеткіліксіз болады.
Ауылшаруашылығында пайдаланылатын топырақтардағы қоректік заттардың тепе - теңдігі бұзылады. Өйткені олардың көп мөлшері жыл сайынғы жинап алынатын егінмен шығын болады. Әдетте, өсімдіктер, кремнийді басқа элементтерге қарағанда көбірек қабылдайды және топырақтан көп мөлшерде шығарып алып кетеді. Мысалы, картоп 50-ден 70кгга дейін, ал дәнді-дақылдар - 100-ден 300 кгга дейін кремнийді қабылдайды. Топырақтан ең көп кремнийді қант құрағы (қамысы) жылына 700 кгга топырақтан шығарады. В.В.Матыченкованың, Е.А. Бочарникованың және Я.М. Аммосованың есептеуі бойынша [16], әлемде жыл сайын 210-224 млн. т кремний топырақтың құрамынан жиналған егін арқылы қайтарылмастай болып шығып кетеді. Осылайша егіншілік жүйесіндегі топырақтардан монокремнийлі ерітінді концентрациясы өте тез азаяды, әсіресе, жоғарғы айдалатын қабатында. Өсіп бара жатқан кремнийдің топырақтағы тапшылығы көптеген жағымсыз салдарға алып келеді. Өйткені кремний тек қана нәрлі зат болып қана қоймай, топырақтың қаңқасын түзуші элемент болып табылады. Сондықтан монокремнийлі қышқылдың топырақта азаюы органоминералдық заттарды ыдыратып, органикалық заттардың деградациясына ұшыратады, минералдық құрамын нашарлатады. Бұлардың орнын толтыру үшін топырақты кремнийлік тыңайтқыштармен қамтамасыз ету қажет. Мысалы, Краснодар өлкесіндегі өсімдіктерге тиімді топырақтағы кремний мөлшері - 0,51-0,55% болса, жасалынған есептеулерге сәйкес, бұл элементтің Кубань жақтағы күрішке қажетті қоры өте аз болып шықты [17].
Күріштің өсіп-өнуіне, оны суаратын судың құрамындағы кремнийдің әсері өте мол. Т. Сисиротаның зерттеулеріне жүгінсек [18], күрішті суаруға арналған өзен суларының құрамында кремнийдің мөлшері 50,5 мгл тең екен. Кремний мөлшері жанартаулы жерлерден ағып өтетін өзен суларында мол болады. Дегенмен судың құрамында кремний элементі қаншалықты мол болса да, бұлар күріш өсімдіктерін жеткілікті түрде осы элементпен қамтамасыз ете алмайды. Осылайша әлемдегі көптеген күріш егетін мемлекеттердің топырағында кремнийдің жеткіліксіз екендігін көреміз. Сондықтан күріш алқаптарының топырақтарына кремний тыңайтқыштарын аз мөлшерде берсе де, бұл шара әдеттегі агротехнологияның қатарына енуге тиіс.
Литосфераға қарағанда гидросферадағы кремнийдің мөлшері аз болып келеді. Оның теңіздегі кларкі 5·10-5 % және гидросферадағы басқа элементтермен салыстырғанда 13 орынды алады. Өзен және бұлақ суларындағы бір литрінде кремний мөлшері - 10-30 мг, ал көл суында - 0,5-3,0 мг, яғни табиғи сулардың құрамында ол аз мөлшерде кездеседі. Бұл заңдылық судағы кремнийді, ондағы тірі ағзалар өздеріне молынан сіңіріп, биохимиялық процестердің қажеттіліктің орнын толтырады [19]. Табиғи суларда кездесетін кремний қосылыстарының түрлері әралуан. Олар кремний қосылыстарының, минерализациялану жолдарынан, су құрамы мен рН ортасына байланысты пайда болады. Гидросферадағы кремнийдің басым мөлшері, оның еріген қышқылынан, ал аз бөлігі (20 - 25-тей) сулардағы ерімеген қатты түйіршік түрінде, биогенді аморфты кремнеземнен, кристалды силикаттардан және шығу тегі терригенді болып келетін кварцтан құралады. Топырақ ерітіндісі мен жер бетінің суларындағы кремнийдің миграциясы, негізінен, мономерлік, димерлік, полимерлік және кремний - органикалық қосылыстар түрінде іске асады [20]. Ерітілген кремний қышқылының полимерленген түрі жоғары молякулярлы салмақта болып келеді. Ол 1000-нан 70000 ш.б. дейін жетеді. Моножәне димерлік формалы кремний де басым мөлшерде кездеседі. Оларқарқынды миграциялық процестер мен кремний қосылыстарының ерітіндідегі тұрақтылығын көрсетеді. Планетамыздағы геохимиялық эволюцияның нәтижесінде гидросферада химиялық тепе - теңділік орнап, кремнийдің теңіз бен көлдердегі тепе - теңділігін де қамтығаны байқалады. Жыл сайын әлемдік теңізге 6·1014 т SiO2 түседі. Осы мөлшердің 4·1014 т материктік ағысқа түсіп, ал қалғаны су асты жанартаулардың нәтижесінде қосылып жатады. Кремнийдің шығыны көбінесе теңіз ағзалары арқылы жүреді. Теңіз суындағы кремнийдің тепе-теңдігін силикатты минералдардың суспензияларының адсорбциялық және десорбциялық процестерге қатысуы арқылы реттеледі. Мұнда, адсорбция - концентрациясы көбейгенде, ал десорбция азайғанда жүреді [21]. Кремний миграциясының гидробиогеохимиялық циклы әлемдік биогеохимиялық циклының құрамына еніп, оның бір бөлігі болып табылады.
Кремнийдің континентальдық айналымы өте күрделі және алуан түрлі болып келеді. Бұл құбылыс табиғи ландшафттарға, топырақтарға және оның астындағы суларға, өсімдіктерге де тән болып келеді. Кремнийдің сулы миграциясы ландшафтты-геохимиялық шарттар мен өсімдіктің құрамына, литологиясына тығыз байланысты.
Кремнийдің аздаған мөлшері атмосферада шаң ретінде кездесіп, ауаның құрамында үнемі жүреді. Олар жер бетінен минералдық түйіршік түрінде көтеріледі. Сол сияқты жанартаулардың атқылау нәтижесінде және ғарыштан келетін метеориттік бөлшектердің уатылуынан шаңдар да қосылады.
Топырақтың құрамынан силикаттарды сіңіру дәрежелеріне қарай өсімдіктер 2-ге бөлінеді: 1) кремнийді аз пайдаланатындар; 2) кремнийді көп сіңіретін өсімдіктер. Бірінші топқа қосжарнақты өсімдіктер жатады, ал екінші топқа диатомды балдырлар, қырықбуын, қиақ, келтебас, қамыс, пальма, бамбук, бозот, суоты жатады. Диатомды балдырлар кремнийдің ең басты жинағыштары болып табылады да, олардың тәніндегі кремний құрғақ заттың 36%-ын құрайды. Бұлар өлгеннен кейін, су түбінде өте мол кремний қалдықтарын түзеді. Аталған өсімдіктердің ішінде кремнийдің көп мөлшерін қырықбуын сіңіріп, өз бойына жинақтай алады. Олар, (Equisetum Telmateja) құрғақ заттың 19%-ын силикат түрінде ағзаларының құрамында жинақтай алады. Мәдени өсімдіктердің ішінде кремнийді молынан қабылдайтын күріш болып саналады. Оның құрамында кремний 5-10% құрайды, ал кей кездері оның құрғақ массасының 20%-ын Si құрайды [22].
Мысалы, агрохимиялық анализдердің көрсеткіші бойынша, Краснодар өлкесіндегі өсірілген күріш массасындағы кремний (құрғақ күйінде) 9,8-11-,4% болып, ал оның 1 ц дәнінде 9,8-18,2 кг силикат болады екен. Кремнийдің күріштің вегетативті мүшелерінде таралуы өсімдіктермен ұқсас болып келеді. М.Г. Воронков, Г.И. Зелчан және Э.Я. Лукевицтің жиынтық кестесінде күріштің тамырында 2%, сабағында - 5%, ал жапырағында - 12% кремний болады екен. Н.Е. Алешиннің мәліметтері бойынша [23] күріш дәнінің толық піскен кезінде, кремний мөлшері тамырында - 5,2%, сабағында - 6,8%, жапырағында - 13,1%, ақталған дәндерде 0,02%, дәннің қабықшасында - 15,3%, дәнсіз масақта - 20,2% тең болады. Кремнийдің жеткіліксіз (дефицит), оптимум және артық мөлшерлері күріштің толық піскен кезінде, сабақ - жапырақ массасында (сәйкесінше) 5-10, 10-15 және 15-20%-ын құрайды.
1.2 Кремнийдің өсімдік тіршілігіндегі маңыздылығы
Жер планетасындағы тіршіліктің пайда болып, дамуында (биогенез) кремний элементінің рөлі өте зор. Мұның биофильді элементтер тобына жататындығын ең бірінші G. Bertrand (1931) және В.И. Вернадский [24] нұсқаған. Кремний тірі ағзаға тамақ пен су арқылы әрдайым кіріп, ондағы аморфты кремнеземнің ерігіштік қабілеті 100 мгл тең. Бұл элемент тыныс алу мүшелеріне де ауадағы шаң арқылы енеді. Мұның бәрі ағзадағы кремнийдің миграциялық белсенді екендігін көрсетіп, олардың ұлпада жинақталып, метаболиттік өнімдерге айналатындығының куәсі болады. Қазіргі таңда, кремний, бүкіл тірі ағзалардың құрамында болып қоймай, оларға бірден-бір қажет элемент екендігі толық дәлелденген.
Кремнийдің өсімдіктердің тіршілігіндегі физиологиялық рөлін зерттеуге зор үлес қосқандарға J.Pierre (1866), V. Jodin (1883), C. Kreuzhage, E.Wolff (1884) жатқызуға болады. Олардың зерттеу нәтижелері бойынша, кремний байланыс ұлпалары үшін қаңқалық биогенді элементтер ғана болып қоймай, өсімдіктер метаболизмінде де маңызды рөл атқарып, макромолекулаларды, мукополисахаридтер мен коллагендерді де байланыстырады. В.И. Вернадскийдің [1] пікірінше, ешқандай ағзалар кремнийсіз өмір сүре алмайды. Өсімдіктердің эпидерма ұлпасына алғашқы рет 1896 жылы A. Grob [25] терең анатомиялық зерттеулер жүргізіп, кремнийлі тыңайтқыштарды пайдаланып және оларды қоспай жасалынған тәжірибесінің нәтижесінде, кремнийдің өсімдікте болуы, ол өсімдіктің ауруларға және зиянкестерге көбірек төтеп бере алатынын H. Davey-дің тұжырымдамасын дәлелдеді.
1915 ж. жапондық зерттеуші I.Onodera Кембридж және Кенигсберг университеттерінде болғаннан кейін, өз мемлекетіндегі дақылдарға кремний тыңайтқыштарын кеңінен қолдану жөніндегі ұсыныстарын батыл білдірді. Олар ең алғаш рет кремнийдің күріштің өніп-өсуіне, дамуына және өнімділігіне әсерін зерттеді. I. Onodera-ның
[26] болашағы зор зерттемелерінен кейін, кремнийлік тыңайтқыштарды сынақтан өткізуді K. Miyake, M. Adachi, H. Suzuki, S. Mitsui, H. Takaton және S. Yoshida бірден қолға алып, әртүрлі деңгейлердегі тәжірибелерді жүргізді. Кремнийді зерттеу үшін, олар, күрішке бидистиллятты, тазартылған тұздарды және парафинделген ыдыстарды пайдаланды. Олар өсімдікті әйнек үйшігінде және фитотронда өсірді. Барлық авторлардың айтуы бойынша, алғашында кремний пайдаланбаған және кремний салынған нұсқаларда күріштің өсуі бірдей болды. Кейіннен, кремний салынбаған өсімдіктердің жапырақтарында қоңыр дақтар пайда болып, өсімдіктер саңырауқұлақтар ауруларымен ауыра бастады. Зерттеушілердің пайымдауынша, кремний тыңайтқыштарын бойына сіңірген өсімдіктер қарқынды өсіп, мол өнім берген. Осылардың қорытынды шешімдері бойынша, "кремнийді міндетті түрде күріш өсіруде қолдану қажет" - деп тапты.
Кремнийдің маңыздылығын баса айтып, кремнийлі тыңайтқыштарды пайдалануға қатысты оң көзқарас танытып, маңызды үлес қосқан кеңес ғалымдарын атап кетпесе болмайтын сияқты. Олар: В.М. Клечковский,
А.В. Владимиров, С.В. Литкевич, Е.И. Ратнер, И.В. Тюрин, В.И. Вернадский, П.Н. Кошельков, В.Г. Тарановская, Д.Л. Аскинази және В.А. Ковда. Кремнийлі тыңайтқыштар туралы теорияны әрі қарай дамытқан және нақтылы зерттеулер жүргізген ғалымдардың қатарына А.А Попова, Ю.А. Потатуева, Л.И. Кудинова, А.Г. Барсукова, В.А. Рочев, Э.Л. Климашевский, Н.Ф. Чернышева, Н.П. Панов, Н.А. Гончарова, Л.П. Радионова, М.В. Васильева, А.А. Ермолаев, В.В. Матыченков, Я.М. Аммосова, И.Н. Чумаченко, В.Н. Капранов, Э.С. Чумаченко, О.Л. Янишевская, Б.А. Ягодин, В.В. Матыченков, Е.А. Бочарникова және Я.М. Аммосова еңбектерін жатқызуға болады. Күріштің кремниймен қоректену процесін зерттеу мен кремнийлі тыңайтқыштарды пайдалану мәселелері туралы маңызды үлес қосқан Н.Е. Алешиннің еңбегін айтпауға болмайды. Оның кандидаттық Особенности формирования урожая риса в зависимости от крениевого питания [27] және докторлық Кремниефильность риса [28] диссертациялары қазіргі таңда да өзінің маңыздылығын жойған жоқ. Ғалымның бұл еңбектерінің нәтижесі - кремнийді күріш өсімдігі үшін басқа элементтер ауыстыра алмайтындығын дәлелдеді.
Өсімдіктер мен топырақтағы кремнийдің рөлінің зерттемелерінің нәтижесі мен кремнийлі тыңайтқыштарды пайдалану жайында Р.Айлердің Химия кренезема [4] атты 2 бөлімнен тұратын, 100 баспа беттік көлемі бар тұғырнамалық монографиясының шығуына әкелді. Сонымен қатар, М.Г. Воронкова, Г.И. Зелчан, Э.Я. Лукевиц Кремний и жизнь [21], 40 баспа бет көлемінде шықты. Бірақ, қазіргі таңда,өсімдіктерге пайдаланылатын кремний тыңайтқыштары жайлы барлық мәселелер шешілді деп нақты айтуға болмайды. Сол сияқты, оның қажеттілігі мен басқамен айырбасталмайтындығын да жоққа шығаруға болмайды.
Қазіргі таңда кремнийдің көп функцияналдылығы туралы ақиқаттылықпен айтуға болады. Бұл элемент өсімдікке тікелей және топырақ құнарлылығы арқылы жанама әсер ете алатындығы дәлелденді. Өсімдіктің жерүсті мүшелерінің және тамыр жүйесінің жақсы өсуіне кремний тікелей әсер етеді. Мысалы, осы элементке күріштің мұқтаж екендігі дәндердің өнген кезінен-ақ байқалады. Мұның дәлелі ретінде кремнийлі тұздармен дәндерді егу алдында өңдеп, дәндердің өсу энергиясы мен өнуінің жоғарылауын айтуымызға болады. Кремний өнген дәндердің санын ғана арттырып қоймай, олардың мөлшері мен өнген күріштің салмағына да әсер етеді.
Кремниймен қоректендіруді оңтайландыру, өсімдік тамырының салмағының өсуіне әкеледі, олардың көлемі мен жалпы адсорбциялану және белсенді сіңіргіш қабілетін арттырады [29]. Кремний тамырдағы ауа алмасуын (демалуын) жақсартып, топырақтан маңызды минералдарды қоректік заттарды сіңірулерін оңайлатады. Оның әсерінен өсімдіктің екінші және үшінші қатардағы тамыршалардың саны артады. Кремний тамыр ұлпасының қаптамасының негізгі компоненті болып табылады [30]. Осылайша кремнийлі қоректенуін оңтайландыру тамырдың қаптамасының қызметін реттейді: а) топыраққа тиген кезде зиян шекпеу үшін ең бірінші апикальды меристеманы қорғайды; б) топырақтағы тамырдың нәзік ұшының өсіп, оңай жылжуы; в) топырақтағы тамырлардың геотропикалық бағдарын жақсартып, кеңістіктегі дұрыс орналасуын қамтамасыз етеді.
A. Okuda мен E.Takahashi [31] мұқият жүргізген зерттемелеріне сүйенсек, ерітіндіден қоректік кремнийді мүлдем алып тастаған жағдайда, өсімдіктің сабағы баяу өседі, шашақ шығару үрдісі баяулап, жапырақтарының некрозға шалдығуына әкеліп, астықтың өнімділігін төмендетеді. Өсімдік бойының аласа болып өсуі мен нашар бұталануы сол топырақтағы еріген күйдегі кремнийдің аз екендігіне байланысты болады [32]. Егер, оны, қоректендіру ортасына қоссақ өсімдіктің өсуіне әсер етіп, тез пісуін және масақтану фазаларын жалдамдатады. Сол мезетте өсімдіктің бойы өсіп, өнімді сабақтарының және жапырақтарының ассимиляциялық көлемі ұлғаяды. A. Wallace [33], W.J. Horst пен Marschner [34] пікірінше, кремний өсімдіктің қарқынды өсуіне әсер етіп, оның фосфор мен молибденді сіңіруін арттырып, марганецтың өсімдік ұлпаларына тасымалдауынан болады. F. Adams [35] кремнийдің жерүсті мүшелеріне жағымды әсер етуін өсімдіктің бойындағы қанттың фосфорлануына байланысты деп түсіндіріп, ал оның (қанттың) өз кезегінде метаболизм процесінің артуы мен қанттың синтезделуіне керек энергия көзін көбейтетіндігін ақиқаттайды.
Өсімдікті кремниймен қамтамасыз ету мен оның фотосинтетикалық қызметінің арасында байланыс бар. Өсімдіктің кремниймен қоректенуін оңтайландыру, жапырақтың ауданын арттырып, фотосинтездің үдеуімен пластидті пигменттердің биосинтезін арттырады. Н.Е. Алешиннің айтуы бойынша, "кремниймен қамтамасыз етілген күріш өсімдіктеріндегі хлоропласттардың ішіндегі мембраналардың молекулярлық қақпаны" жақсы жұмыс істейді. Күріштік ценозда кремнийдің фотосинтезге әсері одан ары ұлғаяды, яғни молекулярлық тиімділік ұлпалардың механикалық қаттылығына әсер етіп, ал ол өз кезегінде өсімдік жапырақтарының ұзарып, жазылуына әкеледі. Соның салдарынан өсімдік жапырақтары бірін - бірі көлеңкелемей, күн саулесін қабылдауда бәсекелестік азайып, ценоздың жалпы фотосинтездік тиімділігі артады.
Кремний, фосформен қатар макроэргетикалық қосылыстардың негізі болып табылады. Ол макроэргетикалық силикатты-фосфат құрамына кіріп, кремнефильді биоэнергетикалық өсімдіктердің тиімділігіне әсер етеді. Бұл элемент нуклеотидтер құрамына кіріп, нуклеин қышқылды қаңқаның ішінде қантты-силикатты аймақтарды құрып, оларды қатайтады. Өсімдіктерде силикатаза ферменті арқылы, бейорганикалық кремнийді органикалық қосылыстарға айналдырады. Кремний нитратредуктаза, пероксидаза, инвертаза және фосфотазаның белсенділіктеріне әсер етеді. Кремнийдің рибосомада, митохондрияда, хлоропластарда және микросомаларда бар екендігі дәлелденген [36].
Кремний өсімдіктердің топырақтан минералдық қоректік заттарды тез сіңіріп, бойында қорытуға көп әсер етеді. Бұл элемент темір, алюминий, магний, цинк және тағы басқаларымен қатар топырақтың минералды негізін құрайтын силикаттардың кристалды торын түзеді. Ол топырақтың қатты фазасындағы негізгі элемент болып саналады. Мысалы, Ресейдегі топырақтарындағы бүкіл массасының 60-90% құрайды. Бірақ, топырақ түзілу процесінде, өсімдіктер мен микроағзалардың қоректенулерінде, топырақтың кеуектіліктерінің құрылуында, агрегаттық түйіршіктердің түзілуінде барлық минералдық массалар қатыспай, оның сыртқы беті, яғни матрицасы қатысады. Олай болса, топырақтағы минералды матрица өзінің реакциялық қабілеті бойынша бір типті емес. Алмасу реакциялары мен сіңіруге қатысатын түрлі күштердің локальды белсенді орталықтары болады. Осындай орталықтардың бірі ретінде алюмосиликатты минералдардың кремниймен байланысқан гидроксильді топтарын айтуға болады. Сонымен, кремний, топырақ матрицасында белсенді адсорбциялық және катализдік орталықтарды түзеді. Оларға әртүрлі күшпен қоректік элементтер, органикалық қосылыстар, микроағзалар мен ферменттер байланысады [37].
Топырақтағы жылжымалы кремний мен өсімдіктердің фосфорды сіңіруінде тығыз корреляция (арақатынас) бар [38]. Тіпті кремнийдің әсерінен, өсімдікке фосфордың қажеттілігі екі есе азаяды. H.G. Fromme (1970) радиоактивті фосформен тәжірибе жүргізіп, кремнийлі бар өсімдіктердің ұлпаларындағы минералдық фосфор, органикалық қосылыстарға айналғандығын дәлелдеген. Өсімдіктерге кремнийдің тікелей әсерінен топырақтағы жылжымалы фосфор құрамын өзгертетінін жоққа шығаруға болмайды. Мысалы, силикат-аниондары фосфат-аниондарынқиын түзілетін фосфаттардан ығыстырып, силикаттардың түзілуіне себепкер болады.
Кремнийдің әсерінен өсімдіктер азотты жақсырақ сіңіреді деген деректер де бар [39], оны қоректендіру ортасынан алып тастаса, өсімдік тамырының азотты сіңіруі азаяды. Бірақ, кремнийдің қоректендіру ортасында шамадан тыс болуы азотты сіңірудің тепе - теңдігін бұзады. Дегенмен, оның әсерінен өсімдіктердегі калий, кальций және магний ассимиляциясы артады [40]. Кремний бар кезде өсімдіктер борды тиімді қабылдайды, қоректік ортадағы марганец, алюминий және темірдің артық мөлшерлерінің кері әсерлеріне шыдай алады [41]. Бірақ, кремнийдің осы элементтердің улы әсерін төмендетіп немесе үдететіні туралы бірыңғай пікір жоқ. Мысалы, А.Okuda мен E. Takahashi болжамдары бойынша, марганец, алюминий және темір қосылыстары өсімдіктің тамырының үстінде тотықтанып, қиын еритін қосылыстарға ауысып, өсімдікке әрі қоректік заттар ретінде енулері шектеледі. Сөйтіп, олардың ойынша, кремний, тамырдың тотығу қасиетін арттырады. J.Vladis пен D.E.Williams [42] пікірлерінше, марганец, алюминий және темірдің уыттылық әсерлерін бәсеңдетуі, өсімдік жапырақтарындағы осы аталған элементтердің біркелкі (жайғасуларынан) таралып, бір жерде жоғарғы концентрациялы мөлшерлерінің шоғырланбай, нүктелі уландыру процесінің жүрмеуіне байланысты. F.N.
Ponnamperuma [43] кремний әсерінен күріш тамырындағы аэренхима кеңейіп және оның қатаюымен түсіндірді. Алюминий иондарының уыттылықтарының азаюы, марганец пен темірдің кремнеземнің оларды адсорбциялауымен байланысты болуы мүмкін. Кремний алюминиймен, мыспен, кадмиймен, стронциймен және мышьякпен бәсекелесіп, олардың өсімдіктің артық мөлшерде сіңіруін тоқтата алады.
Кремний өсімдіктердегі ассимилянттардың жылжымалығына оң әсерін тигізеді. Мысалы, Y. Okamoto [44] тәжірибе жүзінде кремнийдің күріш дақылындағы көмірсулар мен протеиндердің орындарын ауыстырудың нәтижесінде масақтарда шоғырланатынын дәлелдеген.
Өсімдікке кремнийдің оңтайлы әсері кремнийлі тыңайтқыштардың топырақтағы рН мәні мен су-физикалық қасиеттеріне де тигізетіні анықталған. Мысалы, кремнийлі тыңайтқыштары ретінде қолданылатын кальций силикаты нейтралды реакциясымен қышқылды ортадағы топырақтың рН мәнін көтере алады [45]. Ал, поликремнийлі қышқылдар топырақ бөлшектерін біріктіріп, олардың араларында кремнийлі байланыс көпірлерін түзеді. Бұл, өз кезегінде, жеңіл топырақтың агрегаттаудың, су және алмасу сиымдылықтары мен буферліктерінің жоғарылауына алып келеді [46]. Кремнийлі тыңайтқыштарының көмегімен топырақтарға төнетін су эрозиясының қауіптілігі алдын алып, өсімдіктің жақсы өсуі мен дамуына қолайлы жағдайлар туғызады. Осы эффектіні L.D. Norton [47] коллоидтардың коагуляциялау жолымен топырақтағы инфильтрацияның артуымен түсіндіреді. Бұлардан бөлек, кремнийлі тыңайтқыштардың, жоғарғы адсорбциялық қабілеттері болғандықтан, тамыр өсімдіктердің жүйесінің айналасында минералды тыңайтқыштарды ұстай алады және осы факторлар арқылы ауылшаруашылық өнімдіктерінің өнімдерін арттыруға мүмкіндік туындатады.
Кремнийдің өсімдіктерге тигізетін тағы бір өте маңызды ықпалы, олардың жағымсыз ортаға төтеп беру қабілеттіліктерінің күшеюі. Ол өсімдіктің радиацияға қарсылығын арттырады [48]. Кремнийдің күріш сабағында болуы, өсімдіктің механикалық бекемділігін арттырып, жаппай жапырыла жығылудан сақтайды. P.B. Kaufman, W.C.Bigelow, L.B.Petering және т.б. [49] аталған құбылысты эпидермис қабырғалары мен тамыр тіндерінің аморфты кремнийді сіңіруімен түсіндіреді. Осы авторлардың пікірінше, кремний, кутикуланың астында жіңішке қабатты кремний целлюлозалық мембранада орналасып, өсімдікті артық буланудан сақтап, транспирацияның қарқындылығын төмендетеді. Зерттеу нәтижесінде, ең бірінші кезекте кремнийлі тыңайтқыштардың өсімдіктердің аурулары мен зиянкес жәндіктерге қарсы тұрақтылықтарын арттыратындығы анықталған [50]. Н.Е. Алешиннің пікірінше, нақ осы кремний, күріштің пирикуляриозына, гельминтоспориозына, лептосферасына, церкоспориозына, күріштің жасыл цикадасы мен діңгек шыбынына қарсы тұрақтылығын арттырады. Кремнийдің жасуша қабырғаларының компоненттерінен түзетін күрделі органоминералды кешен, микроскопиялық саңырауқұлақтардың энзимдерінің шабуылына төтеп беріп, олардың гифтерінің жасушаның ішіне енуіне жол бермейді. Сондай-ақ, өсімдіктердің кремнийді қабылдауы натрий мен кальцийді сіңіруімен байланысты жүріп, өсімдіктердің жоғары мөлшердегі кремнийді жинап, күріш дақылының топырақтағы тұздардың уытты әсерлеріне төзімділігі артады.
Кремний, өз кезегінде, өсімдіктің түрлі күйзелістеріне (стресстерге) қарсы табиғи қорғанышын арттырып, биологиялық белсенді рөлін атқарады. Бұл элемент өсімдіктердің, әсіресе күріштің, пестицидтердің, ауыр металдардың, күкіртті сутегінің, анаэробиоздың және саңырауқұлақ пен бактериалды аурулар туғызғыштардың әсерінен пайда болатын физиологиялық ауруларға қарсы тұру қабілеттігін арттырып, олардың деградациаланған топырақтарда өсірілген күріштің минералдық қорегінің жеткіліксіздігі немесе көптігіне қарамастан тұрақты дамуына жағдай жасайды.
Кремнийдің топырақтағы жеткіліксіздігі өсімдіктің өсіп-өнуін баяулатып, оның түрлі ауруларға және зиянкес жәндіктерге төтеп беру қасиетін жоғарылатады. Одан бұрын, бұл элемент, өсімдіктің физиологиялық ауруларға төтеп беруін күшейтіп, төзімділігін арттырады. Өсімдіктің қарқынды өсіп, масақтану кезеңіндегі кремнийдің жетіспеуі, оның өнімінің азаюына және сапасының төмендеуіне душар етеді. Қоректік ортада кремнийдің болмауы ультраструктура мен жасуша органеллаларының функцияларын бұзып, өсімдіктің уақытынан бұрын солып қалуына алып келеді.
1.3 Кремний тыңайтқыштарын күріш өсіруде қолданудың тиімділігі
Күріш кремнефильді өсімдік болып табылады. E. Schung, E. Franek, J. Velly, А.Х. Шеуджен, Н.Е. Алешиннің, Б.М. Першинаның, Л.М. Егорованың зерттемелері бойынша, көп жылдар бойы күріш егілетін алқаптардағы кремний мөлшерінің қайта жаңартылмағандығынан, күріштің толыққанды өнім бермей өсуіне алып келеді. Индия, Корея, Жапония мен Тайванда кремний тыңайтқыштары кеңінен қолданылатындығы белгілі. Осындай қажеттілік АҚШ-та да пайда болды [51]. Кремнийдің жеткіліксіздігі Ресейде де анық байқалды. Бұл туралы мәселе орыс ғалымдарының арасында үлкен қызығушылық туындатып, оны шешудің тиімді жолдарын іздеуге ерекше көңіл бөлінуде.
Өсімдіктің бойына, кремний, монокремнийлі қышқыл күйінде Si(OH)4 сіңіріледі. Мұның аздаған мөлшерін кремнийдің органикалық қосылыстарынан да сіңіре алады [52]. Өсімдіктердің кремнийді сіңіруін метаболикалық помпа атқарады. Ол тамырдың митохондриясындағы фосфорлана тотығуға тікелей байланысты болады. Бұл процесс өсімдіктің тектік (генетикалық) негізіне салынады. Кремнийді азот тыңайтқыштарын жоғарғы өнімді күріш сорттары, ондай қабілеттіліктері жоқ сорттардан көбірек сіңіреді.
Кремнийдің күрішті Муфель пешінде күйдірілгеннен кейін қалған күлінде мөлшері 8-16% құрайды, ал кей кездері 20%-ға да жетуі мүмкін [53]. Кремний жасушаның қабырғасында силикогель күйінде жинақталып, целлюлоза талшықтарының арасын толтырып, екі қабатты кремнеземді-кутикулярлы қабатты құрап, монокремнийлі қышқылды формада ксилема шырынында кездеседі. Өсімдіктер мүшелеріндегі эпидермисте жасушалар толығымен кремнийленіп, нәтижесінде фитолиттенген кремнеземнен толады.
Е.П. Алешиннің, М.М. Щукиннің және А.Х. Шеудженнің анықтаулары бойынша, күріш өсімдігінің құрғақ массасының 9,8-11,4% кремнийдің үлесінде болса, дәнінің 1 центнерінде 9,8-18,2кг кремний ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz