Реферат: Значение свободноживущих азотофиксирующих бактерий рода Azotobacter в азотном балансе почв

МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯим. К.А.ТИМИРЯЗЕВА

Факультет почвоведения, агрохимии иэкологии

Кафедра микробиологии

КУРСОВАЯ РАБОТА ПОМИКРОБИОЛОГИИ

ТЕМА #4 Значение свободноживущихазотофиксирующих

бактерий рода Azotobacter в азотномбалансе почв.

Выполнилстудент II курса

25 группы агрохимического ф-та

Бужбецкий А.А.

Москва, 1996 год

— 2 -

СОДЕРЖАНИЕ

I. Значение свободноживущихазотофиксирующих бактерий рода

Azotobacter в азотном балансе почв. Стр.

План :

1. Фиксация азота атмосферы азотобактероми факторы, обус-

лавливающие её уровень.

2. Зависимость развития азотобактера отвлажности, аэрации,

рН среды, содержания органических веществ,а также доступ-

ных запасов Р и Са (фосфора и кальция) впочве.

3. Влияние корневых выделений растений,органических удоб-

рений, соломы и продуктов разложения клетчатки на актив-

ность фиксации азотобактером в почве.

4. Размеры азотонакопления в почвеазотобактером и перс-

пективы использования его в овощеводстве.

II. Общий микробиологический анализдерново-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, называемыхмикроорганизма-

ми, или микробами.

Микробиология как наука изучаетморфологию, систематику

и физиологические особенностимикроорганизмов, условия их

жизнедеятельности, роль в природе и жизничеловека.

Микробиологи разрабатывают способыиспользования полезных

микробов в сельском хозяйстве ипромышленности, средства и

методы борьбы с болезнетворными микробами,вызывающими

болезни растений, животных и человека.

Широкое распространение микроорганизмовсвидетельствует

об их огромной роли в природе. При ихучастии происходит

разложение различных органических веществ впочве и водоё-

мах, они обуславливают круговорот веществ иэнергии в

природе, от их деятельности зависитплодородие почв,

формирование каменного угля, нефти, имногих других

полезных ископаемых. От них завистиобогащение почв азотом,

борьба с вредителями сельскохозяйственных культур, пра-

вильное приготовление и хранение кормов,создание кормового

белка, антибиотиков и т.д.

1. Фиксация азота атмосферы азотобактероми факторы,

обуславливающие её уровень.

Основная масса азота на Земле находитсяв газообразном

состоянии и составляет свыше 3/4 атмосферы(78,09% по объ-

ему, или 75,6% по массе). Практически нанашей планете за-

пас азота неисчерпаем - 3,8*10^15 т. Азот — довольно

инертный элемент, поэтому редко встречается в связанном

состоянии. Это один из основных биофильныхэлементов, 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 врезультате азотофикса-

ции.

Азотофиксация — биологическийпроцесс, и единственными

организмами, способными его осуществлять,служат прокарио-

ты (бактерии, цианобактерии, актиномицеты иархебактерии).

Небиологические процессы фиксации азота(грозовые разряды,

воздействие УФ-лучей, работа электрическогооборудования и

двигателей внутреннего сгорания) в количественномотношении

весьма несущественны, так как вместе даютне более 0.5%

связанного азота. Даже вклад заводовазотных удобрений,

производящих синтетический аммиаксоставляет лишь 5%.

Следовательно, свыше 90% всей фиксациимолекулярного азота

атмосферы осуществляется вследствие метаболической актив-

ности определённых микроорганизмов.

Впервые бактерии рода азотобактер, аточнее Azotobacter

chroococcum были открыты голландскиммикробиологом

М.Бейеринк в 1901 году.

Семейство Azotobacteriaceae относется котделу

Gracilicutes, классу Scotobacteria, группе аэробных грам-

отрицательных палочек и кокков. В этосемейство 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 chroococcumпредставляют собой

палочки размером 2...3 х 4...6 мкм. Позжеони превращаются

в крупные кокки диаметром до 4 мкм.Кокковидные клетки

обычно покрыты капсулой и содержат разныевключения ( жир,

крахмал, поли-B-гидроксимасляную кислоту идр.)

У кокковидных клеток некоторых видов азотобактера появля-

ется толстая оболочка, и они превращаются вцисты. На

одних питательных средах палочки быстроприобретают кокко-

видную форму, на других — лишь по истечении длительного

времени. Палочковидные формы азотобактера имеют жгутики и

обладают подвижностью. При переходе палочекв кокки жгути-

ки обычно теряются.

Все виды азотобактера аэробны. Источниказота для них -

соли аммония, нитриты, нитраты иаминокислоты. При отсутс-

твии связанных форм азота азотобактер фиксирует молеку-

лярный азот. Небольшие дозы азотсодержащихсоединений не

приводят к депрессии фиксации азота, а иногда даже стиму-

лируют её. Увеличение дозы связанного азотав среде пол-

ностью подавляет усвоение молекулярногоазота. Энергия

усвоения азота у отдельных культуразотобактера колеблется

в широком диапазоне. Активные культурысвязывают 15...20 мг

азота на 1 г. потребленного органическоговещества.

Азотобактер способен использовать большойнабор органичес-

ких соединений — моно- и дисахариды,некоторые полисахари-

ды(декстрин, крахмал), многие спирты,органические кислоты,

в том числе ароматические. Вообщеазотобактер проявляет

высокую потребность в органическихвеществах, поэтому в

больших количествах встречается в хорошоудобренных почвах.

2. Зависимость развития азотобактера отвлажности, аэра-

ции, рН, органических веществ, микроэлементова также

доступных запасов фосфора и кальция.

Для роста бактерии нуждаются в элементахминерального

питания, особенно в фосфоре и кальции. Потребность азото-

бактера в данных элементах столь высока,что его используют

как биологический индикатор на наличиефосфора и кальция в

почве. Для энергичной азотфиксации микроорганизмам требу-

ются микроэлементы, из которых наиболееважен молибден,

который входит в состав ферментов,катализирующих процесс

усвоения азота. Отмеченные физиологическиеособенности

характеризуют экологию данного организма.Азотобактер

обитает в высокоплодородных, достаточновлажных почвах с

нейтральной или близкой к ней реакциисреды. При недоста-

точной влажности большинство клетокотмирает. В чернозем-

ных, каштановых и сероземных почвах,благоприятных для

рассматриваемого организма, егообнаруживают в значительных

количествах только весной. При летнемиссушении почвы

остаются единичные клетки. В зоне подзолистых и дерново-

подзолистых почв азотобактер можно найти в огородных и

пойменных почвах, богатых органическимисоединениями, с

оптимальным рН 6,8...7,2.

3. Влияние корневых выделений растений, органических

удобрений, соломы, продуктов разложенияклетчатки на

активность фиксации азота азотобактером иразмеры азотона-

копления в почве и перспективыиспользования в с/х.

Способность Azotobacter chroococcumразмножаться при соот-

ветствующих условиях в ризосфере сельскохозяйственных

культур дала основание предполагать, что указанный микро-

организм может улучшить азотное питаниерастений. По пред-

ложению академика С.П.Костычева и егосотрудников с трид-

цатыхгодов текущего столетия в нашей стране начали приме-

нять землеудобрительный препарат,содержащий культуру

Azotobacter chroococcum, или азотобактерин.

Позднее, когда выяснилась способность микроорганизма

продуцировать биологически активныевещества, его действие

на растения стали связывать не только сфиксацией азота и

улучшением азотного питания, но и с поступлением в расте-

ния вырабатываемых микроорганизмом биологически активных

соединений (витаминов и стимуляторовроста).

Весьма важное свойство азотобактеразаключается в том,

что он вырабатывает фунгистатическоевещество, представля-

ющее собой метиловый эфир алифатическойтетраеновой кисло-

ты, содержащей гидроксильную и B-метильнуюгруппы. Обнару-

женный антибиотик, по данным Н.И.Придачиной, активен про-

тив значительного числа фитопатогенных грибов. Благодаря

описываемому свойству при бактеризацииазотобактером в ри-

зосфере угнетается развитие микроскопическихгрибов, 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 растениялишь культур, вы-

рабатывающих биологически активные вещества, поэтому при

селекции для производственных целейотбирают культуры азо-

тобактера, продуцирующие биологическиактивные соединения,

стимулирующие рост растений, и угнетающиеразвитие фитопа-

тогенных грибов. Так, культура азотобактера снимает угне-

тающее действие фитотоксичного грибаAlternaria на кукуру-

зу, а рост незараженного растениястимулирует. Однако, для

полевых культур азотобактерин малоэффективен. Это связано

с его способностью развиваться лишь вхорошо окультуренных

почвах. На унавоженных почвах положительноедействие 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, чтоособенно важно, уско-

рить его созревание.

Для объяснения эффективностиазотобактера прежде всего

следует выяснить, может ли этот микроорганизм, используя

корневые выделения, накопить достаточноазота для развития

растения. Опыты с монобактериальнымикультурами, в которых

высшее растение, выращенное из стерильных семян, инокули-

ровали культурой азотобактера, дают на этотвопрос отрица-

тельный ответ. За счет корневых выделений бактерия не мо-

жет усвоить такое количество азота, котороеобеспечивало

бы высокий урожай растений. Вместе с тем,при определенных

условиях азотобактер улучшает рострастений. В этом можно

убедиться, если в условияхмонобактериальной культуры об-

работать им семена растений. Объясняетсяэто тем, что азо-

тобактер синтезирует много биологическиактивных 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 азотобактералегко понять, учи-

тывая физиологические особенности данной бактерии. Она

актвино размножается лишь в плодородныхпочвах, обеспечен-

ных органическим веществом, фосфором ивлагой. Дефицит ув-

лажения азотобактер переносит хуже, чемдругие бактерии.

Известно, что в плодородных почвах присутствует спон-

танная культура Azotobacter. Как же в таком случае объяс-

нить положительный эффект дополнительногозаражения? Веро-

ятно, это связано с небольшойчисленностью 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 доступногорастениям 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 низовомторфе, имеющих нейт-

ральную реакцию и высокое содержание гумуса. К почве до-

бавляют источник углерода, доступный азотобактеру, напри-

мер, солому. В последнее время солому частоиспользуют как

органическое удобрение. Внесение соломы обогащает почву

гумусом. Кроме того, в ней содержится около0,5% азота и

другие необходимые растениям вещества. Приправильном вне-

сении соломы почва обогащается органическимвеществом и

в ней активизируются мобилизационныепроцессы включая

деятельность азотофиксирующих микроорганизмов. В зависи-

мости от ряда условий внесение 1 т. соломыприводит к

фиксации 5...12 кг. молекулярного азота.

Список литературы :

1. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т.«Микробиология» Агропромиздат

2. Мишустин Е.Н. «Микроорганизмы ипродуктивность земледе-

лия" Наука 1972 г.

3. Мишустин Е.Н., Шильникова В.К.«Биологическая фиксация

азота атмосферы" Наука 1968 г.

еще рефераты

Еще работы по биологии. сельскому хозяйству

Реферат по биологии. сельскому хозяйству

Селекция и семеноводство сельдерея и фасоли

29 Августа 2013

Реферат по биологии. сельскому хозяйству

Обоснование выбора пестицидов для борьбы с вредными объектами и разработка технологии их безопасности и эффективного применения в условиях Тульской области

29 Августа 2013

Реферат по биологии. сельскому хозяйству

Капуста - овощная культура

29 Августа 2013

Реферат по биологии. сельскому хозяйству

Порода сх животных

29 Августа 2013