|
Рефераты Главная Краткое содержаниепроизведений Архитектура Астрономия Банковское делои кредитование Безопасностьжизнедеятельности Биографии Биология Биржевое дело Бухгалтерия и аудит Военное дело География Геодезия Геология Гражданская оборона Животные Здоровье Земельное право Иностранные языкилингвистика Искусство Историческая личность История История отечественногогосударства и права История политичискихучений История техники Компьютерные сети Компьютеры ЭВМ Криминалистика икриминология Культурология Литература Литература языковедение Маркетинг товароведениереклама Математика Материаловедение Медицина Медицина здоровье отдых Менеджмент (теорияуправления и организации) Металлургия Москвоведение Музыка Наука и техника Нотариат Общениеэтика семья брак Педагогика Право Программированиебазы данных Программное обеспечение Промышленностьсельское хозяйство Психология Радиоэлектроникакомпьютеры и перифирийные устройства Реклама Религия Сексология Социология Теория государства и права Технология Физика Физкультура и спорт Философия Финансовое право Химия - рефераты Хозяйственное право Ценный бумаги Экологическое право Экология Экономика Экономикапредпринимательство Юридическая психология |
Значение свободноживущих азотофиксирующих бактерий рода в азотном балансе почвМОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ им. К.А.ТИМИРЯЗЕВА Факультет почвоведения, агрохимии и экологии Кафедра микробиологии КУРСОВАЯ РАБОТА ПО МИКРОБИОЛОГИИ ТЕМА #4 Значение свободноживущих азотофиксирующих бактерий рода Azotobacter в азотном балансе почв. Выполнил студент II курса 25 группы агрохимического ф-та Бужбецкий А.А. Москва, 1996 год - 2 - СОДЕРЖАНИЕ I. Значение свободноживущих азотофиксирующих бактерий рода Azotobacter в азотном балансе почв. Стр. План : 1. Фиксация азота атмосферы азотобактером и факторы,обус- лавливающие её уровень. 2. Зависимость развития азотобактера от влажности, аэрации, рН среды, содержания органических веществ, а также доступ- ных запасов Р и Са (фосфора и кальция) в почве. 3. Влияние корневых выделений растений, органических удоб- рений, соломы и продуктов разложения клетчатки на актив- ность фиксации азотобактером в почве. 4. Размеры азотонакопления в почве азотобактером и перс- пективы использования его в овощеводстве. II. Общий микробиологический анализ дерново-подзолистой почвы. Стр. 1. Методы исследования. 2. Результаты анализа. III. Выводы Стр. IV. Список литературы: Стр. - 3 - ВВЕДЕНИЕ Микробиология (от греч.mikros - малый, bios - жизнь, logos - наука) - наука о мельчайших, невидимых невооружённым глазом организмах,называемых микроорганизма- ми, или микробами. Микробиология как наука изучает морфологию, систематику и физиологические особенности микроорганизмов, условия их жизнедеятельности, роль в природе и жизни человека. Микробиологи разрабатывают способы использования полезных микробов в сельском хозяйстве и промышленности, средства и методы борьбы с болезнетворными микробами, вызывающими болезни растений, животных и человека. Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ в почве и водоё- мах, они обуславливают круговорот веществ и энергии в природе, от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, и многих других полезных ископаемых. От них зависти обогащение почв азотом, борьба с вредителями сельскохозяйственных культур, пра- вильное приготовление и хранение кормов, создание кормового белка, антибиотиков и т.д. 1. Фиксация азота атмосферы азотобактером и факторы, обуславливающие её уровень. Основная масса азота на Земле находится в газообразном состоянии и составляет свыше 3/4 атмосферы (78,09% по объ- ему, или 75,6% по массе). Практически на нашей планете за- пас азота неисчерпаем - 3,8*10^15 т. Азот - довольно инертный элемент, поэтому редко встречается в связанном состоянии. Это один из основных биофильных элементов, не- обходимый компонент главных полимеров живых клеток - структурных белков, белков- ферментов, нуклеиновых и аде- нозинтрифосворных кислот. Никакой другой элемент так не лимитирует ресурсы питательных веществ в агроэкосистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, то есть в результате азотофикса- ции. Азотофиксация - биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, служат прокарио- ты (бактерии, цианобактерии, актиномицеты и архебактерии). Небиологические процессы фиксации азота (грозовые разряды, воздействие УФ-лучей, работа электрического оборудования и двигателей внутреннего сгорания) в количественном отношении весьма несущественны, так как вместе дают не более 0.5% связанного азота. Даже вклад заводов азотных удобрений, производящих синтетический аммиак составляет лишь 5%. Следовательно, свыше 90% всей фиксации молекулярного азота атмосферы осуществляется вследствие метаболической актив- ности определённых микроорганизмов. Впервые бактерии рода азотобактер, а точнее Azotobacter chroococcum были открыты голландским микробиологом М.Бейеринк в 1901 году. Семейство Azotobacteriaceae относется к отделу Gracilicutes, классу Scotobacteria, группе аэробных грам- отрицательных палочек и кокков. В это семейство входят микроорганизмы, имеющие крупные, от палочковидной до овальной, формы клетки, подвижные с перитрихальным жгути- кованием, не образующие спор. Характерные признаки- сли- зистая капсула, образование цисты. Хемоорганогетеротрофы. Способны фиксировать атмосферный азот. Молодые клетки Azotobacter chroococcum представляют собой палочки размером 2...3 х 4...6 мкм. Позже они превращаются в крупные кокки диаметром до 4 мкм. Кокковидные клетки обычно покрыты капсулой и содержат разные включения ( жир, крахмал, поли-B-гидроксимасляную кислоту и др.) У кокковидных клеток некоторых видов азотобактера появля- ется толстая оболочка, и они превращаются в цисты. На одних питательных средах палочки быстро приобретают кокко- видную форму, на других - лишь по истечении длительного времени. Палочковидные формы азотобактера имеют жгутики и обладают подвижностью. При переходе палочек в кокки жгути- ки обычно теряются. Все виды азотобактера аэробны. Источник азота для них - соли аммония, нитриты, нитраты и аминокислоты. При отсутс- твии связанных форм азота азотобактер фиксирует молеку- лярный азот. Небольшие дозы азотсодержащих соединений не приводят к депрессии фиксации азота, а иногда даже стиму- лируют её. Увеличение дозы связанного азота в среде пол- ностью подавляет усвоение молекулярного азота. Энергия усвоения азота у отдельных культур азотобактера колеблется в широком диапазоне. Активные культуры связывают 15...20 мг азота на 1 г. потребленного органического вещества. Азотобактер способен использовать большой набор органичес- ких соединений - моно- и дисахариды, некоторые полисахари- ды(декстрин, крахмал), многие спирты, органические кислоты, в том числе ароматические. Вообще азотобактер проявляет высокую потребность в органических веществах, поэтому в больших количествах встречается в хорошо удобренных почвах. 2. Зависимость развития азотобактера от влажности, аэра- ции, рН, органических веществ, микроэлементов а также доступных запасов фосфора и кальция. Для роста бактерии нуждаются в элементах минерального питания, особенно в фосфоре и кальции. Потребность азото- бактера в данных элементах столь высока, что его используют как биологический индикатор на наличие фосфора и кальция в почве. Для энергичной азотфиксации микроорганизмам требу- ются микроэлементы, из которых наиболее важен молибден, который входит в состав ферментов, катализирующих процесс усвоения азота. Отмеченные физиологические особенности характеризуют экологию данного организма. Азотобактер обитает в высокоплодородных, достаточно влажных почвах с нейтральной или близкой к ней реакции среды. При недоста- точной влажности большинство клеток отмирает. В чернозем- ных, каштановых и сероземных почвах, благоприятных для рассматриваемого организма, его обнаруживают в значительных количествах только весной. При летнем иссушении почвы остаются единичные клетки. В зоне подзолистых и дерново- подзолистых почв азотобактер можно найти в огородных и пойменных почвах, богатых органическими соединениями, с оптимальным рН 6,8...7,2. 3. Влияние корневых выделений растений, органических удобрений, соломы, продуктов разложения клетчатки на активность фиксации азота азотобактером и размеры азотона- копления в почве и перспективы использования в с/х. Способность Azotobacter chroococcum размножаться при соот- ветствующих условиях в ризосфере сельскохозяйственных культур дала основание предполагать, что указанный микро- организм может улучшить азотное питание растений. По пред- ложению академика С.П.Костычева и его сотрудников с трид- цатых годов текущего столетия в нашей стране начали приме- нять землеудобрительный препарат, содержащий культуру Azotobacter chroococcum, или азотобактерин. Позднее, когда выяснилась способность микроорганизма продуцировать биологически активные вещества, его действие на растения стали связывать не только с фиксацией азота и улучшением азотного питания, но и с поступлением в расте- ния вырабатываемых микроорганизмом биологически активных соединений (витаминов и стимуляторов роста). Весьма важное свойство азотобактера заключается в том, что он вырабатывает фунгистатическое вещество, представля- ющее собой метиловый эфир алифатической тетраеновой кисло- ты, содержащей гидроксильную и B-метильную группы. Обнару- женный антибиотик, по данным Н.И.Придачиной, активен про- тив значительного числа фитопатогенных грибов. Благодаря описываемому свойству при бактеризации азотобактером в ри- зосфере угнетается развитие микроскопических грибов, мно- гие из которых задерживают рост растений. Отдельные культуры Azotobacter различаются по антаго- нистическим свойствам. Работа с различными штаммами Azotobacter chroococcum подтвердила хорошее действие на растения лишь культур, вы- рабатывающих биологически активные вещества, поэтому при селекции для производственных целей отбирают культуры азо- тобактера, продуцирующие биологически активные соединения, стимулирующие рост растений, и угнетающие развитие фитопа- тогенных грибов. Так, культура азотобактера снимает угне- тающее действие фитотоксичного гриба Alternaria на кукуру- зу, а рост незараженного растения стимулирует. Однако, для полевых культур азотобактерин мало эффективен. Это связано с его способностью развиваться лишь в хорошо окультуренных почвах. На унавоженных почвах положительное действие азо- тобактерина возрастает. Препарат хорошо влияет, например, на овощные культуры, которые обычно выращивают на сильно удобренных навозом почвах. Здесь бактеризация семян может повысить урожай на 20...30% и, что особенно важно, уско- рить его созревание. Для объяснения эффективности азотобактера прежде всего следует выяснить, может ли этот микроорганизм, используя корневые выделения, накопить достаточно азота для развития растения. Опыты с монобактериальными культурами, в которых высшее растение, выращенное из стерильных семян, инокули- ровали культурой азотобактера, дают на этот вопрос отрица- тельный ответ. За счет корневых выделений бактерия не мо- жет усвоить такое количество азота, которое обеспечивало бы высокий урожай растений. Вместе с тем, при определенных условиях азотобактер улучшает рост растений. В этом можно убедиться, если в условиях монобактериальной культуры об- работать им семена растений. Объясняется это тем, что азо- тобактер синтезирует много биологически активных соединений - никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, гетероауксин, гиббереллин, и, возможно, ряд других соеди- нений. Комплекс указанных веществ способен стимулировать прорастание семян, ускорять развитие растений в благопри- ятных условиях среды. Положительное действие азотобактера легко понять, учи- тывая физиологические особенности данной бактерии. Она актвино размножается лишь в плодородных почвах, обеспечен- ных органическим веществом, фосфором и влагой. Дефицит ув- лажения азотобактер переносит хуже, чем другие бактерии. Известно, что в плодородных почвах присутствует спон- танная культура Azotobacter. Как же в таком случае объяс- нить положительный эффект дополнительного заражения? Веро- ятно, это связано с небольшой численностью клеток азото- бактера даже в плодородной почве. При бактеризации коли- чество бактерий сильно возрастает, особенно в ризосфере, что и создает благоприятные условия для развития корневой системы. Проявляется как стимулирующее влияние ростовых веществ, так и подавление вредной грибной флоры, а также некоторые накопления в почве доступного растениям азота. Препарат азотобактерин используют в основном для оран- жерейной и парниковой культуры растений, или в случае овощных культур. Обычно его готовят, размножая микроорга- низм в стерильной почве или низовом торфе, имеющих нейт- ральную реакцию и высокое содержание гумуса. К почве до- бавляют источник углерода, доступный азотобактеру, напри- мер, солому. В последнее время солому часто используют как органическое удобрение. Внесение соломы обогащает почву гумусом. Кроме того, в ней содержится около 0,5% азота и другие необходимые растениям вещества. При правильном вне- сении соломы почва обогащается органическим веществом и в ней активизируются мобилизационные процессы включая деятельность азотофиксирующих микроорганизмов. В зависи- мости от ряда условий внесение 1 т. соломы приводит к фиксации 5...12 кг. молекулярного азота. Список литературы : 1. Мишустин Е.Н.,Емцев В.Т. "Микробиология" Агропромиздат 2. Мишустин Е.Н. "Микроорганизмы и продуктивность земледе- лия" Наука 1972 г. 3. Мишустин Е.Н.,Шильникова В.К."Биологическая фиксация азота атмосферы" Наука 1968 г. |
|