Өсімдіктерде минералды қореқтену

Өсімдіктердің топырақтан қоректенуі жөніндегі мәселеде ғылымда түрлі көзқарастар болды. Өсімдіктердің шіріндіге бай топырақта жақсы өсіп, мол өнім беретіндігін көрсететін сан ғасырлық егіншілік тәжірибесі қоректенудің гумустық теориясын өмірге келтірді. Алайда фотосинтездің ашылуы мен зерттелуі өсімдік денесінің 95 проценті көмір қышқыл газы мен судан құрала-тындығын көрсетті. Бұл жағдайда өсімдіктің қалған бөлігі неден құралады, оның түрі қандай және ол неден түзіледі деген сұрақ туды. Бұл сұраққа жауап беру үшін химияда қолданылып жүрген элементтік анализ методы өсімдіктердің құрамын зерттеуге пайдаланылды. Осы мақсат үшін өсімдікті жаққанда, ондағы газ тәрізді заттар — азот, сутек, оттек және көміртек ұшып шығады. Олар негізінен органикалық заттардың құрамына енетіндіктен органогендер деп аталған. Элементтердің күлді заттар деп атала-тын барлық қалған бөлігі органогендер ұшып шыққаннан кейінгі қалған күлде болады. Өсімдікті жағу нәтижесінде алынатын күлді заттардың мөлшері өсімдіктердің әр түрінде ғана емес, сол сияқты олардың әр түрлі органдарында да түрліше болады. Ағаш сүрегінен 1%, тұқымнан 3 процентке жуық, тамыр мен сабақтан — 4— 5, жапырақтан—10—15, қабықтан — 7% күлді заттар алынады. Орта жағдайларына қарай күлді заттардың бұл мөлшері өзгеріп отырады. Топырақта тұздар неғұрлым кеп және климат қаншама құрғақ болса, өсімдікте күлді заттар соғұрлым мол болады.

Күлдің құрамы өте күрделі және алуан түрлі, тіпті бір өсімдіктің өзінде де ол тұрақты болмайды. Белгілі бір элементтің өзі бір органдарда көп, екінші органдарда аз мөлшерде кездеседі. Тұқымның құрамында басқа элементтерден гөрі фосфор мен калий көп кездеседі, бұл элементтер жақа органдар құру үшін қажет. Топырақта көп жағдайда фосфор мен калий жетіспейді. Астық тұқымдастар сияқты өсімдіктердің сабақтары мен жапырақтарында кремний және кальций мол болады. Астық тұқымдастардың та-мырсабағында, картоп түйнегі мен қызылша түбірінде калий көп болады.

Мұқият жүргізілген зерттеулер өсімдіктер күлінен элементтердін, барлығы дерлік, тіпті сирек кездесетін элементтер де табылатынын көрсетті. Сонымен қатар өсімдіктер күлінде көптеген сирек кездесетін элементтер едәуір мөлшерде жиналады. Мысалы, балдырларда — бром мен иод, жүгеріде — алтын, таспада — селен элементтері едәуір мөлшерде ұшырасады. Өсімдіктердің элементтік құрамын анықтау минералдық қоректену теориясының негізі болды. Бұл теория ғылымда неміс химигі Ю. Либихтың жұмыстары нәтижесінде орнықты. Минералдық қоректену теориясын Ю. Либих 1840 жылы «Егіншілік пен физиологияда химияның қолданылуы” деген кітабында жариялады. Фотосинтез процесі ашылған соң өсімдіктердің негізгі органогендерді ауа мен судан сіңіретіндігі белгілі болса, минералдық қоректену теориясы өсімдіктердің құрамына енетін барлық басқа элементтер топырақтан қабылданатындығын көрсетті. Бұл элементтер топырақта негізінен минералдық тұздар және ішінара органикалық заттар түрінде кездеседі. Органикалық заттардың көп бөлігі минералдық заттарға дейін ыдырайды да, осыдан кейін ғана өсімдіктер оны қабылдай алатын болады. Өсімдіктер топырақтағы органикалық қосылыстардың кейбір түрлерін ғана қабылдай алады. Сондықтан да өсімдіктердің топырақтан қоректенуі минералдық қоректену деп аталады. Күлдің құрамында кездесетін мөлшеріне қарай элементтерді 3 топқа бөледі. Элементтердің бірінші тобын макроэлементтер деп атайды. Оларға өсімдіктерде проценттің оннан бастап жүзден бір белігіне дейінгі мөлшерде кездесетін злементтер кіреді. Оларға барлық органогендер — С, Н, О, N. сондай-ақ S, К, Са, Мg, nа, Ғе, Р элементтері жатады. Микроэлементтер деп аталатын екінші топқа өсімдіктер денесінде проценттің мыңнан жүз, мыңнан бір бөлігіне дейінгі мөлшерде кездесетін элементтер кіреді. Оларға Мg, В, Сa, Zп, Ва, Zі, Вг, Со, Мо және т. б. жатады. Ультрамикроэлементтер деп атала-тын үшінші топқа өсімдіктер денесінде проценттің миллионнан бір бөлігіне дейінгі мөлшерде кездесетін элементтер кіреді. Оларға Сs, Sе, Сd, Нg, Аg, Ru, Ca элементтері жатады.