Мәселелері ғылымның жаңа түсініктемелері негізінде шешілмеген. Осы құрал сол олқылықтардың орнын толықтыруға бағытталған

Сонымен, формулада көрсетілгендей, ассимиляциялаушы беттің бір өлшемінің бір тәулікте жинаған құрғақ затын сипаттайтын (тыныс алуға және басқа да шығындарын шегергеннен кейін ) ФТӨ-ден басқа, өнімділікке жапырақ беті едәуір әсер етеді. Өсімдіктін өсу-даму кезеңінің әр күніндегі оның жиынтығын егістіктің фотосинтетикалық потенциалы деп атайды. Оны гектарына шаршы метрмен ( га/м² немесе м²/га) белгілейді Егістіктік жапырақ бетінің көлемін бағалағанда салыстырмалы көрсеткішті - жапырақ ауданының индекс (ЖАИ) пайдаланған қолайлы. Бұл жапырақ ауданының егістіктің ауданына қатынасы. Казіргі кезде егістікте жапырақ бетінің қалыптасуын оңтайландыру және фотосинтетикалық потенциалды өсіру ауыл шаруашылық дақылдарының өнімділігін арттырудың негізгі жолы болып табылады, әрине кейбір шектеулері болғанымен. Алдымен, Қазақстанның басым бөлігіне тән құрғақ климатта, жапырақ бетін ұлғайту судың транспирацияға шығынын көбейте түседі. Жапырақ ауданынын ұлғаюын шектеудін екінші себебі, өсімдіктердін орналасу тығыздығына байланысты, егістік ішінде жарық режимінін нашарлауы, және де әр түрлі дақыл үшін жиынтық ассимиляциялаушы бет шегінің бірдей еместігі, Айтайық, астық дақылдары үшін мұндай шек 40-45 мың м²/га (ЖАИ= 4-4,5). Жапырақ ауданының одан әрі ұлғаюынан олардың өзара көлеңкеленуінің салдарынан, өсімдіктің жарықтануы нашарлай түседі, оған бидайдың генеративтік мүшелері ерекше сезімтал келеді, нәтижесінде өнім молаймайды, керісінше кемиді. Сонымен бірге алынатын өндірімнің сапасы да нашарлайды. Шаруашылык, құнды бөлігі болып бүкіл топырақ үстілік мүшелері саналатын мал азықтық дақылдардың жапырақ ауданынын үлғаю шегі көбірек: 70-110 мың м² / га (ЖАИ =7-11) жете алады.

Егістіктегі ассимиляциялаушы беттің көлемінің өсу шегі өсімдіктің негізгі құрылысына (архитектоникасына) байланысты екенін айтуымыз керек: жапырақтардың өркенде біркелкі орналасуына; олардын сабақтан қандай бұрыш жасап ербитініне, өсу-даму кезеңінде жапырақ тақталарының қалпын өзгерте алатынына және көленкеден "кету" (жапырақ шимайы) мүмкіндігіне. Бұл жағынан белгілі артықшылыққа астық дақылдары ие, жіңішке жапырақтары сабақтан өткір бүрыш жасап ербиді. Көптеген жалпақ жапырақты дақылдар үшін ассимиляциялаушы бетін өсіру шегі төмен деңгейде болады (1 га/35-40 мың

м², ЖАИ=3,5-4,0).

Өніміділікті арттырудағы жапырақ бетінің рөлін бағалағанда оның көптеген ауыл шаруашылық дақылдарында тек өсу-даму кезеңінің ортасына

100

Әр түрлі дақылдардын өсіру жағдайында жапырақ бетін қалыптастыру динамикасын оңтайландыру, өнімділікті арттырудың ең тиімді және мүмкін жолдарынын бірі ретінде өсімдік шаруашалығында, оның ішінде өнімді бағдарламалауда кең қолданыс тапты. Сонымен бірге, жапырақ фотосинтездің басты мамандандырылған мүшесі болғанымен, бұл процесте (демек өнімді қалыптастыруда да) өсімдіктін басқа жасыл бөліктері - сабағы мен гүл шоғыры да қатысатының ескеру керек. Мысалы, астық дақылдарында (бидай, арпа) дәннің толысуында масақ фотосинтез өнімінің үлесіне 30-35 % тиеді, және де бұл үлес қылтанақты формаларында қылтанақсыздарымен салыстырғанда жоғары, әдеттегідей, құрғақшылық жағдайында елеулі мөлшерде арта түседі. Масақтың фотосинтезге және дәннің толысуына қатысуы өсімдіктің азотты-фосфорлы коректенуінің деңгейіне де байланысты. Оның көтерілуі Р.В.Гантимурованың зерттеулері көрсеткендей, оның ассимиляттарының бидай масағынын көлемін ұлғайтудағы және дәннің қалыптасуындағы үлесін арттырады.

Өсімдіктің фотосинтездеуші іс- әрекетіне гүл шоғырынан басқа, жоғарыда айтқанымыздай, жапырақтар, ал астық дақылдарында жапырақ қынабы да қатысады. Өнімді қалыптастырудағы бұл мүшелердің ассимиляттарының қатысу үлесі өсімдіктің түрлік және сорттық ерекшеліктёрі, сондай-ақ өсіру жағдайына

101

Жоғарыдағы келтірілген өнім формуласына қайта келіп оның көлемі ассимиляциялаушы беттің қызметінің ұзақтығына' едәуір деңгейде тәуелді екенін айтып, ескертуіміз керек. Бұған, өсу-даму кезеңдерінің ұзақтығы әр түрлі дақылдар мен сорттардың өніміділігін өзара салыстырып илануға болады. Кеш пісетін сорттар қашанда ерте пісетіндерден өнімдірек, егер олардын тіршілік айналымдары жылдың жылы кезеңінде аяқталатын болса. Бұл жалпы заңдылықтар селекционерлерге тез піскіштікті және жоғары өнімділікті бір сортта қабыстыруға әрекет жасағанда бөлігі қиын алынатын бөгетті құрайды.

Шаруашылық өнімнің көлемін есептейтін формулаға коэффициент Кшар енгізілген, ол егістіктің құрастырған жалпы биомассасының қандай үлесін шаруашылық құнды өндірімдер - астық, жеміс, түйнек және өсімдіктіңі пайдаланылатын мүшелері құрайтынын көрсетеді. Астық дақылдары үшін оның көлемі әдетте 0,3 тен 0,8 дейін болады және де одан әрі артуы мүмкін де болмас.

102

Қазіргі кезде фотосинтетикалық аппараттын белсенділігін генетикалық денгейде арттырудың негізінен екі жолы қалыптасты: фотосинтетикалық тест бойынша селекциялау және СО₂ бекітуді генетикалық модификациялау.

Бірінші жолы бүкіл селекциялық процестерде, алғашқы формаларды таңдаудан бастап, өсімдіктің өнімділігімен өзара байланысты болатын фотосинтетикалық көрсеткіштерді пайдалануды қарастырады. Мұндай көрсеткіштер болып, біріншіден, оқшауланған хлоропластардың фотохимиялық белсенділігі мен электронды-тасымалдағыш тізбектің

энергетикалық тиімділігі болып табылады, ол жөнінде О₂ шығаруының қарқындылығы мен хлоропластардың ара қатынасы және оларда АДФ- дан АТФ-к түзілу бойынша жорамал жасайды.

Екіншіден, фотосинтетикалық енімділіктің тесті ретінде СО₂ бекітетін және тотықсыздандыратын негізгі ферменттердің мөлшері мен көрсеткіштерінің белсенділігін және алдымен, рибулезо -1,5-дикарбоксилазаны, пайдалануға болады.

Үшіншіден, фотосинтездің белсенділігімен өзара байланысты, сенімді

103

көрсеткіш деп палисадтық жасушалардағы хлоропластардың санын атау керек.

Өсімдіктің ассимиляциялық аппаратының айтылған көрсеткіштері зор фенотиптік әр түрлілікке ие және тұқым қуапаушылықтың жоғары деңгейімен сипатталады. Бұл көрсеткіштер хлоропластың қасиеттерімен байланысты болғандықтан, будандастыру үшін ата-ана жұбын таңдаған кезде бидайда, жүгеріде, арпада, күріште, қант қызылшасында және кейбір басқа да дақылдарда пластидтері аналық линиямен тұқым қуалайтынын есте ұстаған дұрыс болады (ол жөнінде жоғарыда

осы тараудың бөлімдерінде айтылған болатын).

Фотосинтетикалық аппаратты жетілдірудің екінші жолы, ол С₃ - өсімдіктерде ФЕП карбоксилдену жүйесінің ферменттерін қоздырушы мутагенез арқылы арттыру болып саналады. Алғашқы рет бұл идеяны тәжік ғалымы Насыров Ю.С. ұсынды және әзірлеуде. Бұл ферменттер С₃ өсімдігінің мезофилінде болады, бірақ, әдеттегідей, олар белсенді емес және СО₂ бекітуде шешуші рол атқармайды. Сонымен бірге, жоғарыда айтқанымыздай, бұл жүйенің артықшылығы, ол ФЕП- карбоксилазанын (РДФ карбоксилазамен салыстырғанда) СО₂ өте ұқсастығы. Осыған байланысты күндізгі уақыттарда айнала ауасындағы СО₂кемуі С₄ -өсімдіктерінің фотосинтезін елеулі әлсіретпейді. Ю.С.Насыров, егер С₃-өсімдіктерінің мезофилл жасушаларынын цитоплазмасында ФЕП- карбоксилдендіру жүйесін белсендірсе, пайда болатын С₄-өндірімі декарбоксилденеді де хлоропласты көмір қышқыл газымен қамтамасыз етеді деп болжам жасады. Хлоропласта СО₂ концентрациясын арттыру РДФ- карбоксилазаның оксигеназдық белсенділігін әлсіретеді және Кальвин айналымының тиімділігін арттырады.

Қант қызылшасы мен мақтада фотосинтезді былай генетикалық модификациялауды эксперименталды іске асырудың алғашқы қадамдары сәтті болды. Тұздың қоздырғыш

( тітіркендіргіш) әсерінен аталған өсімдіктердің жапырақтарында ФЕП-карбоксилаза жүйесінің белсенді әрекеті байқалды, сондай-ақ фотосинтездің қарқындылығы артты. Әрине СО₂ сіңірудігі мұндай оң өзгерістерді күшейту және тұқым

104

куалаушылығында бекіту үшін әлі де үлкен эксперименталдық жұмыстар тұр. Сондықтан Ю.С. Насыров ұсынған С₃-өсімдіктерінде СО₂ бекітетін генетикалық модификация идеясын қаншалықты іс жүзіне асыруға болатыны жөнінде айту қиын. Бірақ бұл іске асса, онда фотосинтездін жаңа С₄ - типі жасалынады. Бірлескендерге қарағанда ол тропикадан шыққан өсімдік сияқты, ассимиляциялаушы ұлпаның мезофилл жасушаларына дифференция-лануымен байланысты болмайды.

Жарық дақылы деп өсімдікті электр жарығын пайдаланып өсіруді айтады. Олар екі түрге бөлінеді : өсімдікті толығымен электр шамының жарығында өсіру және соңғыларды табиғи жарыққа қосымша жарықтану үшін пайдалану. Алғашқысы өсімдіктің жарық физиологиясын зерттеу жұмыстарында, оның ішінде әр түрлі дақылдардың жарықтың қарқындылығына және спектральдық құрамына, сондай-ақ тәуліктік жарықтану ұзақтығына қатысын анықтау үшін кеңінен қолданылады. Жарық дақылының бұл түрі іс жүзінде негізінен қыс кезінде поляр түні үстем келетін поляр сыртында қолданыс тапқан, ал жылдың қалған уақытында қуатты шыныланған құрылыстарды жылытуға қолданғаннан гөрі, табиғи жарықтан оқшаулаған ғимараттарда өсімдіктерді жарықтандыра қолданған экономиялық жағынан тиімдірек.

Іс жүзінде жарық дақылының екінші түрі, электр шамының жарығын, күз-қыс кезеңінде өсімдіктін өсуі және дамуы үшін әрі ұзақтығы, әрі қарқындылығы бойынша қолайсыз табиғи жарыққа қосымша ретінде қолданылады. Айтайық, мысалы, жылыжай көкеніс шаруашылығында қияр мен қызанақтың көшеттерін қыс кезеңінде қосымша жарықтандыру, кейін көктемдік жылыжайға көшіріп отырғызу, едәуір оң тиімділік береді. Нәтижесінде жеміс салу кезеңіне дейінгі мерзім едәуір қысқарады және өнімділік артады. Қосымша электрмен жарықтандыру гүл шаруашылығында кен қолданыс тауып, гүлі ашылған өсімдікті бүкіл жыл бойы сатуға мүмкіндік берді. Элекгр жарығын селекциялық жылыжайларда қолданудың мәні өте зор. Ол бір жыл ішінде өсімдіктің 4-5 ұрпағын өсіруге мүмкіндік береді, нәтижесінде селекциялық процес бірнеше рет жеделдей түседі.

Жарық дақылының тарихи өзінің бастауы Н.А.Максимовтің 1925 жылы жүргізген тәжірибелерінен алады. Оған алғашқы рет кәдімгі қызу шамының жарығымен, табиғи жарықсыз, көптеген ауыл шаруашылық дақылдарынын қалыпты жеміс салатын өсімдіктерін өсіру сәті түсті. Бұл тәжірибелердің оң

105

нәтижесі Кеңес Одағының көптеген ғылыми мекемелерінде өсімдіктерге әр түрлі электр жарық кездері әсерінің ұзақтығын, әр түрлі дақылдардын жарықтың қарқындылығы мен сапалы құрамына реакциясын, сондай-ақ тәулік айналымындағы жарық беру режимін анықтау үшін зерттеу жұмыстарын өрістетуге қозғау салды.

мен Б.С.Мошковтың, КССРО ҒА өсімдіктер физиологиясы институттындағы А.Ф.Клешнин мен Н.Н.Протасованың, Тимирязөв ауыл шаруашылығы Академиясындағы В.М.Леманның, соңғы жылдары Красноярск қаласындағы КССРО ҒА СО биологиялық физика институтындағы Г.М. Лисовскийдің зерттеулері зор үлес қосты.

Бұл зерттөулерде зерттелген көптеген мәселердің ішінде, бірінші орынға қойылатындардың бірі - әр түрлі дақылдардын бір қалыпты өсуі және жеміс байлануы үшін ең төмен (минималды) жарықтану қандай болу керек деген мәселе. Оған жарым-жартылай жауапты Н.А.Максимовтің жоғарыда айтқан тәжірибелері берген болатын. Олар сонымен бірге, жарық сүйгіш астық дақылдары 5-10 килолюкс (бүл ФБР 25-50 вт /м² карқындылығына сәйкес келеді), жарықта бірқалыпты өсетінін және астық өнімін бере алатынын көрсетіп берді. Бірақ одан әрі жүргізілген зерттеулер жарықтанудың мұндай деңгейі онтайлыдан тым алшақ және астықтың аса жоғары емес өнімін қамтамасыз ететінін көрсетті. Көптеген жарық сүйгіш дақылдар үшін оңтайлы жарықтану деп ФБР 150-200 вт/ м² санау керек. Және мұндайда, жарық қарқындылығы артқанда фотосинтез бен өнімділік, әсіресе жеміс салатын (репродуктівтік) мүшелері артуы және өзінің жоғары мәніне дейін, тек белгілі бір шектен аспайтын, әр дақыл үшін бірдей емес, одан кейін өнімділік артпайды, кемиді. Соңғы жоғары қарқынды жарықтың өсу процесін тежеуінің салдарынан, жапырақ бетінің кішіреюіне байланысты, бірақ фотосинтез мұндайда жарықпен толық қанығуына жетпеуі мүмкін.

Зерттеулер сонымен бірге, өсімдіктің жарық дақылы жағдайында жарықтануы артқан сайын, жалпы массадағы жеміс салатын

және қорға жиналатын мүшелерінің үлесі артатынын көрсетті, бұл коэффициентке (Кшар.) оң әсерін тигізеді. Бірақ еселеп артқан жарықтанудың әсерінен өсімдік құрылымының мұндай оң өзгерісінің шегі болады. Жарықтын тым жоғары қарқындылығында соңғы өсу процесін соншалықты күшті тежеуінің нәтижесінде, өніміділігі өте төмен ергежейлі өсімдіктерді қалыптастырады.

Оңтайлы жарықтану және оның арту шегі жөніндегі жоғарыда айтқандарымыз, бірін-бірі көлеңкелемейтін, негізінен жеке орналасқан

106

өсімдіктерге тән екенін ескертуіміз керек. Жарық дақыл практикасында жылыжай мен фитотрондардын пайдалы ауданын тиімдірек пайдалану мақсатында өсімдіктерді әдетте тығыз ( жиі ) егістіктерде өсіреді, мысалы, 1 м² бидайдың 600-700 өнгіш тұқымын себеді. Мұндай егістікгерде өсімдіктің жалпы өнімділігі және шаруашылық өнімі жарықтану ФБР бір шаршы метрге 800-1200 вт-ка дейнгі жоғарыланғанда арта түседі, яғни орта белдікте бұлтсыз аспанда талтүстік күн сәулесі қарқынымен 2-3 есе жоғары болғанда, әрине, өндіріс жағдайында егістіктің мұндай жоғары жарықтануын құрастыру электр қуатының өте көп шығынына байланысты, тиімсіз. Сонымен бірге, тығыз егістіктердегі жеке өсімдіктер үшін оңтайлы жарықтану қарқындылығының өзі жөткіліксіз, оның өзін ең кем дегенде 2-3 есе көтеріп, ФБР бір шаршы метрге келетін қуатын 300-400 вт жеткізу керек. Селекциялық жылыжайларда өсімдік жиілігі себу мақсатында байланысты белгіленетінін, айта кетуіміз керек. Егер бір өлшем жерден ең жоғары өнім алу міндеті қойылса, онда тығыз егістік құрастырады. Егерде шектелген бастапқы тұқым санының жоғары көбейту коэффициентін қамтамасыз ету қажет болса, онда сирек егістік қалыптастырады, сонда өсімдікте бүйірлік өркендерінің саны артады және ірі гүл шоғырларын қалыптастырады. Мұндай егістіктерде жарық қуатының тиімділігін арттыру мақсатында шашыраңқы (диффузиялы) жарықтандыру дегенді, қуаты аса жоғары емес жарық көзін өсімдіктің үстінен және бүйірінен орналастырып, қолданады. Одан басқа өсіру ғимарат-тарының қабырғаларын жарықты тойтыратын ( сәуле шағылуы ) жадығатпен жабады. Зерттеулер көрсеткендей, шашыраңқы жарықтандырғанда

Жарық дақылы облысында зерттеудің маңызды екінші бағыты деп өсіру процесінде өсімдіктің ФБР-ң жекелеген учаскелерінің әсерінің ұзақтығына реакциясын санау керек. Мұндай зерттеулердің іс жүзіндегі маңызы ақиқат, олар өсімдік шаруашылығы шамдарының шығарған сәулесінің спектрлік

құрамына қойылатын талаптарды әзірлеуге қажет.

Бұл бағытта жүргізілген зерттеулер, спектрдің жекелеген учаскесінің ұзақ әсері әр түрлі өсімдіктін өсуіне, фотосинтезге және өнімділігіне бірдей әсер етпейді. Мысалы, шалғамның көк жарықта (300-500 нм) өнімділігі сәулеленуді 100-ден 500 Вт /м² дейін жоғарылатқанда көтеріле түскен, ал қызыл сәуле ағынында (600-700 нм) сәулеленуді 100 Вт/м² асырғанда төмендесе, қуаттылығын 300 Вт/м² жеткізгенде өліп қалған. Ал, бидай, керісінше көк сәуледе өнімділігін, қызыл жарық астындағы ценозбен салыстырғанда, бірнеше есе кеміткен әр түрлі сәулелермен

107

ұзақ уақыт сәулелендіргенде, кейбір басқа өсімдіктер де бірдей сезінбеген. Сонымен бірге, өсімдіктердің өсуіне, фотосинтезге және өнімділігіне әр түрлі сәулелердің әсер етуінің жалпы заңдылықтары айқындалды, олардың мәні мынаған саяды.

есептегенде фотосинтез қарқындылығы, ақ және көк жарықта өскен өсімдіктермен салыстырғанда төмен екен, бұл бағаналық паренхима қабатының кемуімен байланысты.

Көк жарык, (400-500 нм) сабақтың сағақтың және жапырақ ауданының өсуін тежейді, бұл аласа бойлы өнімі темен өсімдіктің қалыптасуына әкеледі. Жапырақтар мұндайда тым жуан, жапырақ бетінің бір өлшеміне келетін жасушалар мен хлоропластар саны, қызыл жарықтағымен салыстырғанда, едәуір көп. Жапырақ бетінің бір өлшеміне шаққанда ' фотосинтездің қарқындылығы едәуір жоғары, бірақ ол ассимиляциялаушы беттің жетіспеушілігін толтыра алмайды. Көк жарық өсуді тежейтіндердің, оның ішінде абсциз қышқылының түзілуіне себепші болады, бұл өсу процестерінің күрт тежелуіне жетелейді.

Спектрдін жасыл бөлігінде (500-600нм), біліктік мүшелері созаланқы, өсімдіктер жасуша және хлоропласт саны аз жұқа жапырақтар және бір өлшем жапырақ бетіне ең төмен фотосинтез қалыптасады. Жасыл жарық астында өсірілген өсімдіктердік өнімділігі өте төмен болады.

Сонымен, ФБР-н негізгі үш бөлігі, жеке-жеке алғанда, өсімдік өсіруге жарамдылығы шамалы, тек осы үш спектрдің бөлгілі арақатынасы ғана толыққанды өсімдік өсіруге мүмкіндік береді.

Бұл мәселені зерттеген туындыгерлердің көпшілігі, өсімдік шаруашылық шамдарының сәулеленуінде қызыл сәуленің (600-700 нм), үлесі 50%-н, көктігі (380-490 нм)-20-25% және жасыл сәуленікі (490-600 нм) - 20% кем болмауы керек деген тұжырым жасайды. Өкінішке қарай, қазіргі кезде өндіріс шығаратын шамдардың бірде-біреуі жарық дақылдары үшін жарықтану қондырғыларына қойылатын басты талапқа жауап бермейді.

Жарық кезіне қойылатын басқа маңызды талабы болып олардың тиімділігі саналады, яғни ПӘК, пайдаланылған электр куатының қаншасы ФБР-н қуатынаайналатынын көрсетеді.

108

Осы талаптардын тұрғысынан, жарық дақылда әр түрлі деңгейде қолданыс тапқан электр шамдарының қысқаша сипаттамасы төмендегідей.

Ең арзан және қолдануға қарапайымы, ол қыздыру шамдары. Бірақ олардың ПӘК (ФБР 6-8%) -ті төмен және өсімдікті қыздыратын, тіпті күйдіретін инфрақызыл радиацияны көптеп шығарады. Одан басқа бұл шамдардын сәулелену спектрі көккүлгін сәулелерге кедейлеу, сондықтан оның астында өсірілген өсімдіктер тым бойлап өсіп кетеді. Осыған байланысты қыздыру шамдары жарық дақылдарында тіпті қолданылмайды деуге болады.

Жарық дақылында кең қолданысты, жоғары және төмен қысымды болып бөлінетін люминесценттг шамдар тапты. Алғашқысының пішіні түтік тәрізді және ғимараттарды жарықтандыруға кеңінен қолданылады. Екіншілері (ДРЛ, ДРЛ-400Ф) созалаңқы колба пішіндес. Екеуінде де электр разряды сынаптың буы арқылы өтеді және мұндайда бөлініп шығатын ультракүлгін сәулелері, колбаның ішкі қабырғасын жауып тұратын люминоформен сіңіріліп, көз көретін жарықтың сәулесіне айналады. Темен қысымды люминесценттік шамдар әр түрлі құрамды люминоформен шығарылады, сондықтан олардың спектрінің сәулелері әр түрлі болуы мүмкін. Жарық дақылы үшін, көптеген дақылдар бірқалыпты өсетін, ақ немесе күндізгі жарық люминесцентті шамдарды қолданылады. Бұл шамдардың кемшілігі қуатының шамалылығы (30-дан 80 Вт дейін ), оларды күндіз өсімдіктерді көлеңкелейтін рабайсыз қалқаларға қосақтауға мәжбүр етті, сондай-ақ ПӘК төмен (10-12%).

Жоғары қысымды ДРЛ шамдары 250,500,1000 Вт қуатпен шығарылады және негізінен көшені жарықтандыруға қолданылады. Бұл шамдардың өсімдік шаруашылығында қолданылатыны - ДРЛФ-40-варианты едәуір азырақ куаттылығымен және колбасының жоғарғы жағы айнадай бүркеуімен ерекшелінеді. Бұл қосымша шағылдырғышты қолдауды қажет етпейді. ДРЛ және ДРЛФ шамдарында ең жоғары сәулеленуі спектрдік жасыл (550 нм) және көк (430 нм) бөлігіне келеді және де олардың сәулелерінде қызыл сәуле толығымен болмайды. Сондықтан олар өсімдікті толығымен жасанды жарықта өсіруге жарамайды. Сонда да бұл шамдар жылыжай көкеніс шаруашылығында және әйнекті гүлжайларда, өсімдіктерді күн көкжиектен

109

Тікелей күн жарығына сәулелену спектрі бойынша ең жақыны болып ДКСТ-5000, ДКСТ-6000, ДКСТ-20000 ксенон типтес шамдары саналады. Олар ксенон газымен толтырылған екі электроды бар электр разряды ететін кварц түтікшіден және сыртқы ( ішінде дистиллинген су айналатун) шыны цилиндрден - қап-тамадан тұрады. Су кварц түтікшесін салқындатады және ультра күлгін және инфрақызыл саулелердің едәуір биігін "алып қалады". Ксенон шамдарын пайдаланып өсірілген көптеген өсімдіктер қарқынды фотосинтезбен және жоғары өнімділігімен ерекшелінген, Бұл шамдар бірқатар зерттеу фитотрондары мен селекциялық жылыжайларда қолданылады. Бірақ ксенон шамдарының ПӘК төменділігі (12-13%) және салқындату үшін суды пайдаланудың қажеттілігіне байланысты күрделілігі, оларды жарық дақылында кеңінен қолдануға іркіліс жасайды. Қазіргі кезде өндіріс жарық дақылының мақсаты үшін бірқатар металгалогенді шамдарды шығарады. Олардың спектрі сызықты және ұзын толқын бөлігінде сәулеленуі аз. Олардың артықшылығы ФБР-ң ПӘК едәуір жоғары болуында (20-30%). Бұл шамдардың ішінде құптарлыққа тұратыны қуаттылығы 2 квт ДРИ-2000-б. Онын ПӘК жоғары (29-30%) және спектралдык сәулеленуі бойынша басқаларына қарағанда толығырақ өсімдік талабына сай.

Күзгі-қысқы кезеңде қосымша жарықтануға жарық бергіш қуаты 1 квт ДРФ-1000 перспекгивті. Оның ПӘК ФБР - белігінде 20% тек. Бірак, жасанды жарықтандырумен толыққанды өсімдіктерді өсіруге ол жарамайды, себебі онын сәулесінде қызыл сәуле аз. Металгалогенді шамдардың басқалары сәулеленуінің спектрлік құрамы бойынша, табиғи жарықсыз өсімдік өсіруге тіпті келмейді сондықтан ПӘК жоғары болғанына қарамай жарық дақылына қолдануға жарамайды.

Жарық дақылы шеңберінде зерттеудің маңызды үшінші бағыты, ол әр түрл дақылдардың тәулік бойы жарықтанудың ұзақтығына реакциясын анықтау болып табылады. Бұл бағытта жүргізілген алғашқы тәжірибелер көрсеткендей, өсімдіктің жарықтың осы өлшеміне қатысы олардын фотопериодтық реакциясына ғана емес, сонымен бірге сәулеленудің қарқындылығына байланысты, сондай-ақ, кез-келген дақыл үшін оңтайлы

110

жарық режимінің мәселесін шешкенде оны өсірудің мақсатын да ескеру керек екен. Сонымен осы тәжірибелердің нәтижесінен шығатын қорытынды мынадай:

2. Кейбір селекциялық орталықтарда, оның ішінде Солтүстік Қазақстандықта, жарықтану режимін өсімдіктің онтогенезінде ажырата (дифференциалда) жүргізу қолданыс табуда, мұндайда бидай және кейбір басқа ұзақкүндік астық дақылдары өсу- даму кезеңінің алғашқы 20-30 күнінде қысқарған күн (14-16 сағ.)жағдайында, ал кейнгі кезеңінде үздіксіз жарықтануда өсіріледі. Тәуліктің жарық кезенін қысқарту өсімдіктің генеративтік даму жолына өтуін тежейді, нәтижесінде түптену күшейеді және масағы мен гүлі көп ірі гүл шоғырым қалыптастырады. Генеративтік мүшелер қалыптасқаннан кейін үздіксіз жарықтандыру дәннің жақсы толуын қамтамасыз етеді. Жарықтанудын мұндай режимі ерекше тиімді, егер бір өлшем жерден алынатын өнімділікті максималды арттыру міндеті емес, сирек егістік жағдайында тұқымның көбеюі коэффициентін арттыру қойылса. Күн ұзақтығының өзгеруіне осыған ұқсас әсерді кейбір басқа ұзаққүндік өсімдіктер де сөзеді. Мысалы, шалғам тығыз егістікте және қарқынды жарықта тамыр жемісінің жоғары өнімін үздіксіз жарықтануда қамтамасыз етеді. Сирек егістікте және қарқындылығы аса жоғары болмағанда күннін ұзақтығын үздіксіз жарықтануға дейін жеткізу өсімдіктің сабақтануына себепші болады және өнімділікті күрт төмендетеді. Мұндай жағдайда шалғамды қысқарған күн (12-14 сағ.)аясында өсірудің едәуір артықшылығы болады.

3. Қысқа күндік өсімдіктер үшін жарықтандыру режимі олардың өсіру мақсатымен анықталады. Егер тұқым алу мақсаты қойылса, дұрысы өсімдікті Кысқа күн (12-13 сағ.) жағдайында өсіру. Ең жоғары вегетативтік массасын алу Қажеттілігі болса, өсімдікті ұзақ күнде немесе үздіксіз жарықта өсіреді. Тұқымның көбею коэффициентін ең жоғары деңгейге (максимальды) көтеру мақсатында, өсу даму кезеңдерінде ажыратып (бөлектеп) жарықтану режимін қолдану орынды.

111

4. Қияр мен қызанақтың көшетін өсіргенде, күннің ұзақтығы ең төмен шегіне (7-8 сағ.) жеткенде, ал жылыжайдағы жарықтану теңгеру пунктінің жарығына дейін төмендегенде, жарық беру режимі жөнінде ерекше тоқталу керек. Мұндай жарық жағдайында қосымша жарық бермей аталған дақылдардан толық жарамды көшет алу іс жүзінде мүмкін емес.

Қияр фотопериодтық реакциясы айқын білінбейтін дақылдарға жатады, сондықтан қиярдың көшетін ұзақ күнде (16-18 сағ.) және үздіксіз жарық беріп те, шынында келсек жылыжай көкеніс шаруашылығында кеңінен қолданылады, өсіруге болады, Қызанақ көшетін өсіргенде бұл мәселе біраз қиынырақ шешіледі. Қазіргі жіктеу бойынша ол орташа күндік топтың өсімдігіне (күннін оңтайлы ұзақтығы 12-14 сағ.) жатады және ол да күннің ұзақтығының өзгергеніне біршама әлсіз даму өзгешелігімен жауап береді, бірақ жарықтану тәулігіне 16-18 сағаттан асса басыңқыланады, әсіресе үздіксіз жарықтанғанда. Бұдан басқа, қызанақ жарықтың қарқындылығына қиярмен салыстырғанда жоғарырақ талап қояды, оның деңгейі алғашқы гүл шоғырының жапырақтың қат-қабатына қатынысты қалай байланатынына және дамитынына күшті әсер етеді. Осыған байланысты қызанақтың көшетін ФБР күштірек сәулесінде (м² 200-500 Вт), ал күннін ұзақтығын тәулігіне 16-18 сағаттан асырмай өсіру керек.

Осы тараудың қорытындысында ерекше баса айтарымыз, өсімдікті жарық дақылы ретінде өсіргенде, танаптық жағдайдан езгешілігі жарықтың қарқындылығын, спектрлік құрамын және жарықтанудын тәуліктік ұзақтығын, бүкіл қажетті факторларды (сумен қамтамасыз ету, минералды қорек, СО₂ ауадағы мөлшері, температура) өсірілетін дақылдың физиологиялық ерекшеліктеріне сәйкес реттеуге болатыны. Тек осындайда ғана кез-келген өсімдіктердін потенциалды мүмкіндіктерін анықтауға болады және жасанды электр жарығына шыққан көп шығындар ақталынады. Осыған байланысты жарық дақылы жағдайында өсімдікті топырақта емес, оның қоректік режимін реттеуге мүмкіндік беретін, жасанды қоректік ортада өсіреді, ол жөнінде келесі тарауда толық айтылатын болады.

112

-

3. Өсімдіктердің минералды қоректенуі

Фотосинтездің XIX ғасырдың соңында ашылғанына қарамастан, өсімдіктің қара шіріндімен қоректену ілімі XIX ғасырдың ортасына дейін өзінің көптеген жақтастарын жоғалтпаған еді. Бірнеше ғалымдар қалыпты өсімдіктерді ешбір топырақсыз минерады тұздардың ерітіндісінде өсіріп, олардың дайын органикалық заттарды қажет етпейтінін дәлелдегеннен кейін ғана аталған ілім күшін жойды. Осындай зерттеулердің негізінде өсімдіктердің минералды қоректену ілімі пайда болды. Оның негізін қалаушы және насиқаттаушысы 1840 жылы “Егіншілікте және өсімдік шаруашылығында химияның қолданылуы”- деген кітапті басып шығарған Юстус Либих болды. Ол бұл кітабында топырақ құнарлылығының негізі болып тек ондағы минералды заттар ғана бола алатынын, ал қара шірінді өсімдіктерге фотосинтез процесіне пайдаланғаннан басқа, сондай-ақ тау жыныстарын ыдыратуға қажет екенін негіздеген еді.

Ю.Либихтың алғашқы құрастырған өсімдіктің қоректену ілімінің кейбір жайларының кемшіліктері де болатын. Ол алғашқыда, өсімдіктерге азот көзі болып ауадағы аммиак пен осы элементтің тотығы бола алады дегенді. Тек кейіннен бұлтартпас жайттардың ықпалымен ғана ондай ролді топырақта болатын нитраттар да атқара алатынына ЮЛибихтың көзі жетті. Сонымен бірге ол қара шіріндінің минералды заттардың негізгі жинақталатын орны екенін және топырақтың ауалық-сулық қасиетін жақсартатын ролін, сондай-ақ оның пайдалы микрофлораның дамуы мен іс-әрекетіндегі маңызын жете бағалмағанды.

Минерадды қоректену ілімін қалыптастыруға және одан әрі дамуына басқа да ғалымдар, айтарлықтай, үлес қосқан еді. Мәселен, неміс зерттеушілері И.Кноп пен Ю.Сакс “Су және құмдық дақылдар” деген атауға ие болған жұмысында өсімдіктерді топырақсыз өсіру әдісін өзірлеген еді. Олар ұсынған кейбір қоректік заттардың құрамы өлі күнге дейін кеңінен қолдануда. Француз агрохимигі Жан Батист Буссенго құмдық дақыл әдісімен тәжірибе жүргізіп, жоғары өсімдікгердің ауаның молекулалық азотын сіңіре алмайтынын дәлелдеген болатын. Мұндай мүмкіндікке тек бұршақ тұқымдастар ғана ие. Кейінірек неміс ботаниті, әрі микробиологы Г.Гельригель бұршақ тұқымдастар

113

азот түзуін түйнек бактерияларымен бірігіп жүргізетінін анықтады. Ал бұршақтар түйнегіндегі бактерияларды алғашқы рет 1866 ж. орыс ботанш М.С.Воронин байқаған болатын. Өсімдіктердің минералды қоректену ілімініі дамуында Д.Н.Прянишниковтің, әсіресе азот алмасуы мен азо тыңайтқыштарының тиімділігі жөніндегі классикалық зерттеулері өте зор рол атқарды. Ол, 1910 жылы оның тікелей қатысуымен, өсімдікте; физиологиясынан бөлініп шыққан отандық агрохимияның негізін қалаушысы болып табылады.

Сонымен бірге ол тыңайтқыштарды әр түрлі тәсілдермен қолдан отырып өсімдік шаруашылығының өнімдеріңің сапасын қажетті бағытт жақсартуға мүмкіндік берді,

Минералды қоректену ілімін нақты баяндауға көшерде, оны жақтаушылардың бірқатар мәселелерді рет-ретімен шешуіне тура келгенін айтуымыз қажет. Біріншісі, өсімдіктердің бірқалыпты тіршілік әрекеттерін қандай элемент сөзсіз қажет екенін, қайсысын аса маңызды рол атқармағандықтан қоректік ортадан шығарып тастауға болатыны жөніндегі мәселені шешу еді. Алғашқыда оны әр түрлі өсімдіктердің күлдерін талдау арқылы шешпекші болды. Бірақ көптеген анықтаулар, күлде алғы өсімдікті өсірілген топырағында әр түрлі мөлшерде болатын элементердің дерлік бәрі де кездесетінін, тез арада көрсетіп берді. Сонымен бірге күлдегі жекелеге элементтердің мөлшері олардың топырақта қаншалықты болуымен қатар өсімдіктің қай түрге жататынына байланысты екен. Сонымен талдау қойылған мәселені шеше алмады. Оған жауап, су дақылдары әдісімен өсімдіктерді әр түрлі құрамды қоректік заттардың ерітіндісійде өсірген тәжірибеде ғаь алынған еді (19-сурет). Мұндай тәжірибенің бақылау вариантының ерітіндісіне күлде байқалатын мөлшерде кездесетін элементтер енгізілген ді. Ал

басқа варианттардың ерітіндісінен кез-келген бір элемент шығарылады. Егер осы элементсіз өсімдік бақылау вариантынын, өсімдігіндей бірқалыпты өссе оның қажеттілігі жоқ деген қорытынды жасалынады. Ал, егер ерітіндегі жетіспейтін элемент өсімдіктің өсуі мен тіршілік әрекетінде қандай бір кемшіліктер тудырьш, оның мөлшері мен массасьш кемітсе, онда шығарылған элемент қажет деп саналады. Әр түрлі өсімдктермен жүргізілген осындай төжірибелердің нәтижесінде алғашқы рет мына жеті элементтің шүбәсіз қажеттілігі анықталған болатын: азот, фосфор, күкірт, калий, кальций, магний және темір.

19 - сурет. Темекіні суда толық қоректік қоспада (ТҚҚ) және

жекелеген элементтерді бермей есіру (Н.А. Максимов бойынша)

1.N-сыз, 2. Р-сыз, 3. К-сыз, 4. Са-сыз, 5. Мg-сіз,

2.6. ТҚҚ-сыз, 7-В - сыз, 8. S - СІз, 9. Мп-сыз, 10. Ғе - СІЗ.

Кейінгі тәжірибелерде қоректік ерітінділерді дайындау үшін аса таза тұздар мен бидистилденген суды пайдаланғанда және өсімдік өсірілетін ыдыстың қабырғасынан кез-келген элементтің шайылуын болдырмағанның өзінде, тағыда бір неше элементтердін қажет екені байқалады. Алғашқы жетеуден айырмашылығы, бұл элементтер өсімдіктерге аз мөлшерде (0,001%) Қажет, сондықтан олар микроэлемент деген атау алды. Олар бор, мырыш, марганец, молибден, кобальт, хлор және мыс еді Зерттеулер көрсеткендей, барлық аталған элементтердің өсімдіктерге қажеттілігі бірдей және бірімен-бірі ауыстырылмайды, тіпті химиялық құрамы бірдей жақын элемент болсадағы.

115

Қоректік ортада микроэлементтердің жетіспеуіне немесе мүлде болмауыш өсімдіктердің біршама төмен реакциясы, олардың тұқымдағы немесе қоректік ерітіндіні дайындауға алынған тұздардағы аз мөлшеріне қанағат тұтуына байланысты.

Өсімдіктің минералды қоректенуі жөніндегі зерттеулерде маңызды орынды алған және әлі де алуда, ол тіршілікке қажетгі элементтердін әрқайсысының ролі қандай деген сұрақ?

Бұған біршама жауапты жекелеген элементтерді шығарып жүргізілген тәжірибелер берген болатын. Қоректік ортада

кез-келген элементтің жетіспеуінің нәтижесінде өсімдіктің өсуі

мен зат алмасуындағы болған өзгерістерді зерттеу, осы элементтің қызметі жөнінде тұжырым жасауға мүмкіндік берді. Бұл

сұраққа қосымша және тереңірек ақпаратты, аталған элементтердің қайсысы қандай органикалық заттардың құрамына кіретінін және ол қандай ферментативтік процестерге қалай және қаншалықты қатысатынын биохимиялық зерттеулер береді.

Осындай зертгеулердің нәтижелерін саралап қорытып, әр элемештердің қажеттілігінің негізгі себебін айқындауға болады.

Біріншіден, олардың кейбіреулері (N, Р, S, Мg, Са) жасуша құрылымдары қалыптасатын маңызды конституциялық затгардың құрамына кіреді. Екіншіден, макро- және микроэлементтердің бірсьшырасы (N, Р, S, Ғе, Мg, Мп, Си және т.б.) ферменттердің белсенді топтарын құрастыруға жөне физиологаялық белсенді қосылыстарды түзуге қажет. Үшіншіден, минералды элементтер, қандай болмасын органикалық құрылыстардың және ферменттердің құрамына тікелей кірмегенімен, ферментативтік реакцияларға кофактор немесе пәрмендеткіш (К, Ғе, Мg, Мп, Си, Мо жөне т.б.) деген атпен қатысады.

116

Сайып келгенде, өсімдіктерге қажет барлық минераддық элементтердің басым бөлігі жасаушаларда ион, плазмалық жарғақтарда тұтылған, күйінде болады және соңғылардың қасиеттерін, айтайық, электрлік потенциалын және өткізгіштігін анықтайды.

Өсімдіктің азотпен қоректенуіне осы тараудың жеке бөлімі арналғандықтан, жекелеген элементтердің ролін қарастыруды фосфордан бастаймыз.

Өсімдік фосфорды ортофосфор қышқылының анионы түрінде сіңіреді және оның қалдығы түрінде көптеген органикалық қосылыстардың конституциялық (нуклеотидтер мен нуклеин кышқылдары, липидтер, кейбір ақуыздар), сонымен бірге зат алмасуының аралық өндірімдерінің 'фосфорланған көмір сулары, фитин қышқыддар және т.б.) құрамына кіреді.

Фосфордың өсімдік тіршілігіндегі ең басты міндеттерінің бірі — әнергетикалық алмасуға қатысуы, сондықтан оның жетіспеушілігі іс жүзіндегі барлық физиологиялық процестерге кері әсер етеді де, соңында өсімдіктің өсуін тежейді және өнімділігін төмендетуге әкеп соғады. Фосфордың жетіспеушілігіне өсімдіктер өсу кезеңінің басында ерекше сезімтал келеді. Одан әрі өсімдік ересек шағында қоректік ортада фосфордың жетіспеуін жарым-жартылай қайтадан пайдаға асыру (реутилдеу), яғни оның өсуін аяқтаған ұлпалар мен мүшелерден жас, қарқынды өсушілерге қарай ауысуы есебінен толықтырады. Дамуының соңғы кезеңдерінде өсімдіктің фосформен қоректенуін күшейтсе өнімнің пісуі жеделдейді, жемістегі, тамыр жемістегі және астық тұқымдастардың түптену буынында қанттың мөлшері артады.

Өсімдікке фосфор жетіспеушілігінің сыртқы белгісі болып, жапырақ мөлшерінің кішіреюі, оның астыңғы жағында және сабақ негізінде көкшіл-жасыл немесе көгілдір түстің пайда болуы саналады.

117

Күкірттің маңыздылығы алдымен оның үш амин қышқылының (цистеиннің, цистиннің. Және метиониннің) құрамында көптеген ақуыздың құрамына кіретіндігімен анықталады. Одан басқа, ол көптеген ферментативтік процестерге қатысатын аса маңызды биологиялық белсенді қосылыстардың, айтайық коэнзим-А (кофермент А), глутатион жене бірсыпыра дәрмендәрілердің (витаминдердің) құрамына кіреді.

Өсімдік ағзасындағы күкірттің тағы маңызды бір міндеті,

цистин--- цистеин және 2Н-S-глутатион--->- глутатион-S-S-глутатион реакциясының қайтымдылығы есебінен жасушылардың белгілі бір тотығу-тотықсыздану потенциалын ұстап тұруды қолдау.

Күкірт осыншама іргелі және жан-жақты міндет атқаратын-дықтан оның жетіспеушілігі өсімдіктің тіршілік әрекетіне өте кері әсерін тигізеді. Мұндайда алдымен күкірті бар қосылыстардың, оның ішінде ақуыздың түзілуі тежеледі, ол өз кезегімен фотосинтездің және өсудің әлсіреуіне, соңында өнімділіктің төмендеуіне әкеледі.

Күкірттін жетіспеушілігінщ сыртқы белгісі болып жапырақтардың алдымен ең жастарының бозаруы , бірте-бірте ашық-жасыл түске ие болуы саналады. Мұндайда сабақтар уақытынан ерте қатайып, ағаштанады. Өсімдікгің өсуі тежеледі, тамыры әлсіз дамиды.

Калийдің өсімдіктерге қажет басқа элементтерден айырмашылығы, оның қандай бір органикалық қосылыстардың құрамына кірмейтіндігі және ешқандай өзгеріске ұшырамайтындығы. Ол жасушаларға тек иондық түрінде сіңіріледі жәнс жиналады, және де оның 80%-га жуығы жасуша сөлінде, ал қалған бөлігі әр түрлі плазмалық құрылымдарда тұтылған. Калийдің азырақ бөлігі (1%-ға дейін) акуызбен берік байланыста, ал тұтас алғанда ол өте жылжьшалы, сондықтан оның қайтадан жеңіл пайдалануына себепші болады.

118

Калийге ашығудың сыртқы белгісі бөлып төменгі жапырақтары алғашқыда қою-жасыл түске еніп, кейіннен олардың шеттері мен жоғарғы үшы сарғаяды және күреңденеді (шеттерінің қүюі).Бұл өзгерістер бірте-бірте жоғарғы қабатгағы жапырақтарға ауысады.