Введение

Биологический азот, который фиксируется из атмосферы в результате жизнедеятельности свободноживущих и симбиотических микроорганизмов, является значительным добавочным резервом азотного питания растений. Он представляет собой важную приходную статью азотного баланса мирового земледелия. По подсчетам исследователей, сельскохозяйственными культурами потребляется в год не менее 25 млн. т фиксируемого в биосфере биологического азота. Размеры ежегодной несимбиотической фиксации атмосферного азота в умеренной зоне колеблется в пределах 10-30 кг/га. Еще больше биологического азота накапливается в результате деятельности бобово-ризобиальных симбиотических систем: на каждый гектар посевов бобовых культур поступает 50-300 кг азота. Обогащение почвы азотом после бобовых позволяет в 1,5-2 раза снизить дозу внесения азотных удобрений под последующие культуры.

Велика роль бобовых культур как продуцентов кормового белка. Усвоенный азот атмосферы они переводят в биологически ценные белки, которые богаче аминокислотами, чем белки зерна, а также лучше усваиваются животными. Биологический азот отличается полной безвредностью для окружающей среды, в то время как технический легко вымывается, загрязняет нитратами грунтовые воды и открытые водоемы, может аккумулироваться в растительной продукции в избыточных количествах и вызывать тяжелые заболевания у человека и животных.

Биологический азот азотфиксаторы «поставляют бесплатно», а применение 1т минеральных азотных удобрений с учетом затрат на их приобретение, перевозку, хранение и внесение обходится очень дорого. Биологическая азотфиксация осуществляется за счет энергии Солнца, в то время как получение и применение 1 кг азотных удобрений сопряжено с большими энергозатратами (6-10 тыс.ккал).

Содержание

Аннотация

Введение

1. Биологическая и абиологическая фиксация азота

2. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы и их роль в обогащении почвы азотом

а) значение азотобактера в практике сельского хозяйства

б) роль Clostridium в пополнении азотного фонда почвы

в) значение других видов микроорганизмов в пополнении азота в почве

3. Симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы: значение клубеньковых бактерий в агротехнике бобовых культур

4. Методы исследования биологической азотфиксации

5. Принципы управления биологической азотфиксацией

6. Пути повышения эффективности биологической азотфиксации

а) агротехнические мероприятия

б) применение бактериальных препаратов в земледелии

7. Роль биологического и технического азота в земледелии России и других стран

Заключение

Библиографический список

1. Биологическая и абиологическая фиксация азота

Основная масса азота на Земле находится в газообразном состоянии и составляет свыше ¾ атмосферы (78,09% по объему, или 75,6% по массе). Практически запас азота нашей планеты неисчерпаем – 3,8*10 т N2. 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, АТФ, нуклеиновых кислот. Никакой другой элемент так не лимитирует ресурсы питательных веществ в агросистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, т.е. в результате азотфиксации.

Азотфиксация – биологический процесс, и единственными организмами, способными его осуществлять, являются прокариоты (эубактерии и архебактерии). Эти микроорганизмы частью самостоятельно, а частью в симбиозе с высшими растениями превращают молекулярный азот (N2) в органические соединения и интегрируют его (непосредственно или через растение) в белок, который, в конце концов попадает в почву.

Небиологические процессы фиксации азота (грозовые разряды, УФ – лучей, работа электрического оборудования и двигателей внутреннего сгорания) в количественном отношении весьма несущественны, так как все вместе дают не более 0,5% связанного азота. Даже вклад заводов азотных удобрений, производящих синтетический аммиак по методу Габера – Боша, составляет лишь 5%. Следовательно, свыше 90% всей фиксации молекулярного азота атмосферы осуществляется в результате метаболической активности микроорганизмов.

Азот, который поступает в растение и включается в состав белков, нуклеиновых кислот и других компонентов клеток в результате связывания микроорганизмами, носит название «биоло財ический», а сами микроорганизмы, фиксирующие молекулярный азот атмосферы, - азотфиксаторами, или диазотрофами, т.е. использующими как N2, так и связанные формы азота.

2. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы и их роль в обогащении почвы азотом

а) Значение азотобактера в практике сельского хозяйства

В 1901г.голландский ученый Мартин Бейерик выделил из огородной почвы чистую культуру аэробного фиксатора азота, названного им Azotobacter chroococcum, который активно связывает атмосферный азот и обогащает им почву. Клетки азотобактера шаровидной, иногда овальной формы, располагаются попарно или по четыре и окружены слизистой капсулой. Для молодых клеток характерны палочковидная форма, жгутики, для старых – форма неподвижных кокков, содержащих различные включения. Азотобактер требователен к субстрату и особенно реагирует на дефицит фосфора. На бедных почвах он не развивается. В связи с этим его используют в качестве индикатора на содержание в почве фосфора и калия. Азотобактер плохо развивается в кислой среде, растет при рН 5,5 – 7,8 и более влаголюбив, чем другие микроорганизмы почвы. Колонии азотобактера напоминают слизь, которая вначале белого цвета, затем буреет и приобретает коричневый оттенок. Азотобактер широко распространен в почвах разных географических широт. В целинных почвах азотобактер встречается редко, и по мере их окультуривания, создания необходимых условий численность его возрастает. Положительное действие азотобактера на растения объясняется тем, что он выделяет в окружающую среду витамины и другие биологически активные вещества: никотиновую и пантотеновую кислоты, гиббереллин, гетероауксин.

Азотобактер в нашей стране начали применять с 1933г. В практике используют почвенный и агаровый препараты. Почвенный, или торфяной, азотобактерин обычно готовят на местах. Почвенный азотобактерин вносят под технические культуры из расчета 3кг/га, а под картофель и рассаду овощных культур – 6-9кг/га. Слегка смоченные семена посыпают азотобактерином и тщательно перемешивают. Сразу после обработки проводят посев. Азотобактерин можно вносить в лунки перед посадкой картофеля или овощей, а также в торфоперегнойные горшочки, что способствует повышению урожайности овощных культур. Агаровый азотобактерин применяют после смыва его с поверхности среды водой. Для этого в бутылку с препаратом наливают немного воды, встряхивают, разводят, а затем обрабатывают клубни картофеля, корнеплоды овощных культур, реже – семена зерновых культур, после чего немедленно высаживают. Все это необходимо делать под навесом, так как солнечные лучи могут убить клетки азотобактера.