Значение свободноживущих азотофиксирующих бактерий рода Azotobacter в азотном балансе почв

МОСКОВСКАЯ 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