Календарь
Сентябрь
Пн   4 11 18 25
Вт   5 12 19 26
Ср   6 13 20 27
Чт   7 14 21 28
Пт 1 8 15 22 29
Сб 2 9 16 23 30
Вс 3 10 17 24  


Бактерии рода Azotobacter в азотном балансе почв



Скачать: Бактерии рода Azotobacter в азотном балансе почв

План реферата

Введение

1. Фиксация азота атмосферы азотобактером и факторы, обуславливающие её уровень.

2. Зависимость развития азотобактера от влажности

3. Влияние корневых выделений растений на активность фиксации азотобактером в почве.

Список литературы:

ВВЕДЕНИЕ

Микробиология (от греч.mikros - малый, bios - жизнь, logos - наука) - наука о мельчайших, невидимых невооружённым глазом организмах, называемых микроорганизмами, 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 водоёмах, 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, правильное 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 объему, или 75,6% по массе). Практически на нашей планете запас азота неисчерпаем - 3,8*10^15 т. Азот - довольно инертный элемент, поэтому редко встречается в связанном состоянии. Это один из основных биофильных элементов, необходимый компонент главных полимеров живых клеток структурных белков, белков- ферментов, нуклеиновых и аденозинтрифосворных 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 азотофиксации.

Азотофиксация - биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, служат прокариоты (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 активности 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 грамотрицательных палочек и кокков. В это семейство входят микроорганизмы, имеющие крупные, от палочковидной до овальной, формы клетки, подвижные с перитрихальным жгутикованием, не образующие спор. Характерные признаки- слизистая 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 появляется толстая оболочка, и они превращаются в цисты. На одних питательных средах палочки быстро приобретают кокковидную форму, на других - лишь по истечении длительного времени. Палочковидные формы азотобактера имеют жгутики и обладают подвижностью. При переходе палочек в кокки жгутики обычно теряются.

Все виды азотобактера аэробны. Источник азота для них соли аммония, нитриты, нитраты и аминокислоты. При отсутствии связанных форм азота азотобактер фиксирует молекулярный азот. Небольшие дозы азотсодержащих соединений не приводят к депрессии фиксации азота, а иногда даже стимулируют её. Увеличение дозы связанного азота в среде полностью 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 органических соединений - моно- и дисахариды, некоторые полисахариды(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

Для роста бактерии нуждаются в элементах минерального питания, особенно в фосфоре и кальции. Потребность азотобактера в данных элементах столь высока, что его используют как биологический индикатор на наличие фосфора и кальция в почве. Для энергичной азотфиксации микроорганизмам требуются 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 недостаточной влажности большинство клеток отмирает. В черноземных, 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 дерновоподзолистых почв азотобактер можно найти в огородных и пойменных почвах, богатых органическими соединениями, с оптимальным рН 6,8...7,2.

3. Влияние корневых выделений растений на активность фиксации азотобактером в почве

Способность Azotobacter chroococcum размножаться при соответствующих условиях в ризосфере сельскохозяйственных культур дала основание предполагать, что указанный микроорганизм может улучшить азотное питание растений. По предложению академика С.П.Костычева и его сотрудников с тридцатых годов текущего столетия в нашей стране начали применять 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 растения вырабатываемых микроорганизмом биологически активных соединений (витаминов и стимуляторов роста).

Весьма важное свойство азотобактера заключается в том, что он вырабатывает фунгистатическое вещество, представляющее собой метиловый эфир алифатической тетраеновой кислоты, содержащей гидроксильную и B-метильную группы. Обнаруженный антибиотик, по данным Н.И.Придачиной, активен против значительного числа фитопатогенных грибов. Благодаря описываемому свойству при бактеризации азотобактером в ризосфере угнетается развитие микроскопических грибов, многие из которых задерживают рост растений.

Отдельные культуры Azotobacter различаются по антагонистическим свойствам.

Работа с различными штаммами Azotobacter chroococcum подтвердила хорошее действие на растения лишь культур, вырабатывающих биологически активные вещества, поэтому при селекции для производственных целей отбирают культуры азотобактера, продуцирующие биологически активные соединения, стимулирующие рост растений, и угнетающие развитие фитопатогенных грибов. Так, культура азотобактера снимает угнетающее действие фитотоксичного гриба Alternaria на кукурузу, 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 азотобактерина 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, ускорить 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, инокулировали культурой азотобактера, дают на этот вопрос отрицательный ответ. За счет корневых выделений бактерия не может 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 обработать им семена растений. Объясняется это тем, что азотобактер синтезирует много биологически активных соединений - никотиновую и пантотеновую кислоты, пиридоксин, биотин, гетероауксин, гиббереллин, и, возможно, ряд других соединений. Комплекс указанных веществ способен стимулировать прорастание семян, ускорять развитие растений в благоприятных условиях среды.

Положительное действие азотобактера легко понять, учитывая физиологические особенности данной бактерии. Она актвино размножается лишь в плодородных почвах, обеспеченных органическим веществом, фосфором и влагой. Дефицит увлажения азотобактер переносит хуже, чем другие бактерии.

Известно, что в плодородных почвах присутствует спонтанная культура Azotobacter. Как же в таком случае объяснить положительный эффект дополнительного заражения? Вероятно, это связано с небольшой численностью клеток азотобактера даже в плодородной почве. При бактеризации количество 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 оранжерейной и парниковой культуры растений, или в случае овощных культур. Обычно его готовят, размножая микроорганизм в стерильной почве или низовом торфе, имеющих нейтральную реакцию и высокое содержание гумуса. К почве добавляют источник углерода, доступный азотобактеру, например, 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 внесении соломы почва обогащается органическим веществом и в ней активизируются мобилизационные процессы включая деятельность азотофиксирующих микроорганизмов. В зависимости 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 земледелия" Наука 1972 г.

3. Мишустин Е.Н.,Шильникова В.К."Биологическая фиксация азота атмосферы" Наука 1968 г.



  © Реферат плюс


Поиск

  © REFERATPLUS.RU  

Яндекс.Метрика