ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТAZOTOBACTER
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Общая характеристика Azotobacter 6
1.1.1 Морфологическая характеристика 6
1.1.2 Таксономия Azotobacter 10
1.1.3 Азотофиксация 13
1.1.4 Биохимия азотфиксации 15
1.1.5 Минеральное питание 17
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
2.1 Материалы и объект исследования 20
2.2 Подготовка к культивированию микроорганизмов 21
2.3 Выделение и идентификация выделенных культур Azotobacter 23
2.4 Выбор минеральных удобрений для культивирования 25
2.5 Определение влияния различных минеральных удобрений на рост
культуры Azotobacter 29
2.6 Подготовка посевного материала для оценки совместного влияния
азотобактера и минеральных удобрений 30
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 32
3.1 Выделение чистой культуры азотобактера 32
3.2 Оценка влияния минеральных удобрений на рост Azotobacter 36
3.3 Оценка совместного влияния азотобактера и минеральных удобрений на
прорастание зерновых культур 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 52
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Общая характеристика Azotobacter 6
1.1.1 Морфологическая характеристика 6
1.1.2 Таксономия Azotobacter 10
1.1.3 Азотофиксация 13
1.1.4 Биохимия азотфиксации 15
1.1.5 Минеральное питание 17
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
2.1 Материалы и объект исследования 20
2.2 Подготовка к культивированию микроорганизмов 21
2.3 Выделение и идентификация выделенных культур Azotobacter 23
2.4 Выбор минеральных удобрений для культивирования 25
2.5 Определение влияния различных минеральных удобрений на рост
культуры Azotobacter 29
2.6 Подготовка посевного материала для оценки совместного влияния
азотобактера и минеральных удобрений 30
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 32
3.1 Выделение чистой культуры азотобактера 32
3.2 Оценка влияния минеральных удобрений на рост Azotobacter 36
3.3 Оценка совместного влияния азотобактера и минеральных удобрений на
прорастание зерновых культур 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 52
На современном этапе развития крайне актуальной является проблема использования высокотоксичных химических удобрений. Для её решения, альтернативой будет являться использование естественных источников биологических удобрений. Отказ от использования минеральных удобрений и переход к биологизации земледелия становится популярным направлением в последние несколько лет.
На активность почвенных бактерий оказывают влияние большое количество внешних факторов, в особенности различные способы внесения удобрений. Существуют различные мнения между исследователями, о длительном применение, как органических, так и минеральных удобрений, а также их сочетании. Некоторые считают, что при совместном внесении значительно возрастает количество почвенных микроорганизмов, грибов и актиномицетов, другие в свою очередь выдвигают такое мнение, что рост бактерий увеличивается, но численность микроскопических грибов значительно уменьшается. Поэтому необходимость исследования влияния способов удобрения сельскохозяйственных культур на почвенные бактерии, с учётом всех особенностей почвенно-климатических условий, остается актуальной.
Процесс азотфиксации является одним из ключевых микробиологических процессов. В конечном итоге происходит восстановление азота в доступную для усвоения организмов форму, что вносит значительный вклад в гомеостаз азота в биосфере. В настоящее время известно достаточно много свободноживущих азот фиксирующих бактерий, одни из которых микроорганизмы, относящихся к роду Azotobacter. Эти бактерии широко распространены в различных средах обитания и играют значительную роль во многих сферах. Одной из них является использование представителей рода Azotobacter в составе биопрепаратов как в виде монокультуры, так и в консорциумах с представителями Clostridium, Pseudomonas, Bacillus, Azospirillum, Agrobacterium и представителями клубеньковых бактерий семейства Rhizobiacea.
Azotobacter оказывает положительное действие на состав почвы, а также способствует росту и развитию растений.
Бактерии рода Azotobacter способны выделять в окружающую среду: соединения азота, фитогормоны (ауксины, гибереллины, цитокинины), витамины группы В, противогрибковые антибиотики, полисахариды.
Цель исследования: изучить действие минеральных удобрений на жизнеспособность штаммов Azotobacter.
На основании поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Определить оптимальную питательную среду для культивирования Azotobacter,
2. Провести выделение и идентификацию различных штаммов Azotobacter в различных видах почв;
3. Выявить ростовые активности выделенных штаммов;
4. Выделить чистую культуру Azotobacter,
5. Изучить влияние минеральных удобрений на жизнеспособность штаммов Azotobacter,
6. Произвести сравнительный анализ выделенных штаммов Azotobacter и промышленного штамма Л. chroococcum.
Объектом исследования являются штаммы Azotobacter, выделенные из различных видов почв.
Предметом исследования выступает степень воздействия минеральных удобрений на активность роста штамма Azotobacter.
Научная новизна работы состоит в:
• определение биоразнообразия штаммов Azotobacter, выделенных из различных видов почв на основе анализа культуральных и биохимических характеристик;
• исследование действия различных концентраций минеральных удобрений на активность роста клеток Azotobacter;
Практическая значимость работы - при проведении сравнительного анализа выделенных чистых культур А. сИгоососсипц были выявлены наиболее активно растущие штаммы с высокой устойчивостью к высоким концентрациям минеральных удобрений.
В ходе проведения эксперимента была получена статистика, данные которой четко показывают влияние различных минеральных удобрений на почвы, в которых содержатся жизнеспособные и активные культуры клеток А. chroococcum, обитающие в различных почвах
Для раскрытия поставленной темы определена следующая структура: работа состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы.
На активность почвенных бактерий оказывают влияние большое количество внешних факторов, в особенности различные способы внесения удобрений. Существуют различные мнения между исследователями, о длительном применение, как органических, так и минеральных удобрений, а также их сочетании. Некоторые считают, что при совместном внесении значительно возрастает количество почвенных микроорганизмов, грибов и актиномицетов, другие в свою очередь выдвигают такое мнение, что рост бактерий увеличивается, но численность микроскопических грибов значительно уменьшается. Поэтому необходимость исследования влияния способов удобрения сельскохозяйственных культур на почвенные бактерии, с учётом всех особенностей почвенно-климатических условий, остается актуальной.
Процесс азотфиксации является одним из ключевых микробиологических процессов. В конечном итоге происходит восстановление азота в доступную для усвоения организмов форму, что вносит значительный вклад в гомеостаз азота в биосфере. В настоящее время известно достаточно много свободноживущих азот фиксирующих бактерий, одни из которых микроорганизмы, относящихся к роду Azotobacter. Эти бактерии широко распространены в различных средах обитания и играют значительную роль во многих сферах. Одной из них является использование представителей рода Azotobacter в составе биопрепаратов как в виде монокультуры, так и в консорциумах с представителями Clostridium, Pseudomonas, Bacillus, Azospirillum, Agrobacterium и представителями клубеньковых бактерий семейства Rhizobiacea.
Azotobacter оказывает положительное действие на состав почвы, а также способствует росту и развитию растений.
Бактерии рода Azotobacter способны выделять в окружающую среду: соединения азота, фитогормоны (ауксины, гибереллины, цитокинины), витамины группы В, противогрибковые антибиотики, полисахариды.
Цель исследования: изучить действие минеральных удобрений на жизнеспособность штаммов Azotobacter.
На основании поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Определить оптимальную питательную среду для культивирования Azotobacter,
2. Провести выделение и идентификацию различных штаммов Azotobacter в различных видах почв;
3. Выявить ростовые активности выделенных штаммов;
4. Выделить чистую культуру Azotobacter,
5. Изучить влияние минеральных удобрений на жизнеспособность штаммов Azotobacter,
6. Произвести сравнительный анализ выделенных штаммов Azotobacter и промышленного штамма Л. chroococcum.
Объектом исследования являются штаммы Azotobacter, выделенные из различных видов почв.
Предметом исследования выступает степень воздействия минеральных удобрений на активность роста штамма Azotobacter.
Научная новизна работы состоит в:
• определение биоразнообразия штаммов Azotobacter, выделенных из различных видов почв на основе анализа культуральных и биохимических характеристик;
• исследование действия различных концентраций минеральных удобрений на активность роста клеток Azotobacter;
Практическая значимость работы - при проведении сравнительного анализа выделенных чистых культур А. сИгоососсипц были выявлены наиболее активно растущие штаммы с высокой устойчивостью к высоким концентрациям минеральных удобрений.
В ходе проведения эксперимента была получена статистика, данные которой четко показывают влияние различных минеральных удобрений на почвы, в которых содержатся жизнеспособные и активные культуры клеток А. chroococcum, обитающие в различных почвах
Для раскрытия поставленной темы определена следующая структура: работа состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы.
При посеве на безазотистую среду Эшби во всех анализируемых пробах почв были обнаружены колонии культуры Azotobacter. Также в ходе микроскопирования по ряду морфологических и физиолого-биохимических признаков, данный штамм микроорганизма полностью соответствовал литературным данным.
Почва, взятая в виде образцов из-под различных растений, имеет различное количественное содержание бактерий Azotobacter. Наиболее богаты данными микроорганизмами образцы № 6, № 8.
Почва, которая содержится в образцах № 6 (тысячелистник таволговый) и № 8 (ковыль узколистный) отличается высоким содержанием известняка и гипса, и имеет слабокислый pH от 5,5 до 8. Отличительной чертой таких почв является повышенная влажность и дренированность. Такая характеристика полностью подходит под условия хорошего роста бактерий рода Azotobacter. Количество обросших колониями азотобактера комочков составило около 60%
В случае образцов, отобранных в оранжерее образец № 15 или на торфяной почве № 4, количество обросших комочков составляло менее 40%. Такие результаты были получены в связи с тем, что почва в образах № 15 и № 4 характеризуется повышенным содержанием влаги, которая удерживается в ней на продолжительное время, а также относящихся к почвам с повышенной кислотностью - торфяная почва, именно эти факторы одни из немногих, которые оказывают губительное влияние на рост бактерий Azotobacter.
В процессе сравнивания роста колоний азотобактера на безазотистой среде и при наблюдении за ростом гипокотиля, закладываемых в опыте семян в 6, 7, 8 вариантах эксперимента, под влиянием минеральных удобрений было выяснено:
1. Азотобактер — азотфиксаторы, вследствии чего азотные минеральные удобрения, которые являются источником свободного азота, в небольших или в повышенных концентрациях стимулируют рост данных микроорганизмов как на безазотистой среде, так и непосредственно при проращивании семян. Именно поэтому в таких условиях азотобактер не нуждается в фиксации азота из воздуха и растет более активно.
2. Минеральные удобрения, в основе которых содержится калий (КС1), оказывают ингибирующие действие на рост колоний азотобактера при культивировании их на элективной безазотистой среде. Что свидетельствует о полном отсутствии какого-либо положительного эффекта.
3. Также существуют комплексные минеральные удобрения, в составе которых помимо калия есть ряд других элементов. В исследовании применялись два препарата - “Гумат 7+” и “Универсальное-2” в одном содержался азот, а во втором азот и фосфор в пределах до 15%. Такие удобрения оказали стимулирующий эффект на рост азотобактера при внесении их в безазотистую среду и оказали положительное действие при добавлении к прорастающим семенам. Очевидно, что в этом случае, отсутствие энергозатратного процесса азотофиксации, позволяет эффективно использовать другие минеральные микроэлементы.
Полученные данные показывают, что минеральные удобрения по большей части оказывают стимулирующее действие на рост микроорганизмов рода Azotobacter, но при соблюдении определенных условий (стерильность, температурный режим, влажность, совместимость тех или иных удобрений между собой), а также рекомендаций по внесению самих удобрений.
Таким образом, очевидно, что состав, структура флоры, а также минеральные удобрения, оказывают заметное влияние на микрофлору почвы и, в том числе, на развитие Azotobacter. Эти обстоятельства следует учитывать, во-первых, при скрининге высокоэффективных штаммов азотобактера, во- вторых, при разработке технологий растениеводства.
Почва, взятая в виде образцов из-под различных растений, имеет различное количественное содержание бактерий Azotobacter. Наиболее богаты данными микроорганизмами образцы № 6, № 8.
Почва, которая содержится в образцах № 6 (тысячелистник таволговый) и № 8 (ковыль узколистный) отличается высоким содержанием известняка и гипса, и имеет слабокислый pH от 5,5 до 8. Отличительной чертой таких почв является повышенная влажность и дренированность. Такая характеристика полностью подходит под условия хорошего роста бактерий рода Azotobacter. Количество обросших колониями азотобактера комочков составило около 60%
В случае образцов, отобранных в оранжерее образец № 15 или на торфяной почве № 4, количество обросших комочков составляло менее 40%. Такие результаты были получены в связи с тем, что почва в образах № 15 и № 4 характеризуется повышенным содержанием влаги, которая удерживается в ней на продолжительное время, а также относящихся к почвам с повышенной кислотностью - торфяная почва, именно эти факторы одни из немногих, которые оказывают губительное влияние на рост бактерий Azotobacter.
В процессе сравнивания роста колоний азотобактера на безазотистой среде и при наблюдении за ростом гипокотиля, закладываемых в опыте семян в 6, 7, 8 вариантах эксперимента, под влиянием минеральных удобрений было выяснено:
1. Азотобактер — азотфиксаторы, вследствии чего азотные минеральные удобрения, которые являются источником свободного азота, в небольших или в повышенных концентрациях стимулируют рост данных микроорганизмов как на безазотистой среде, так и непосредственно при проращивании семян. Именно поэтому в таких условиях азотобактер не нуждается в фиксации азота из воздуха и растет более активно.
2. Минеральные удобрения, в основе которых содержится калий (КС1), оказывают ингибирующие действие на рост колоний азотобактера при культивировании их на элективной безазотистой среде. Что свидетельствует о полном отсутствии какого-либо положительного эффекта.
3. Также существуют комплексные минеральные удобрения, в составе которых помимо калия есть ряд других элементов. В исследовании применялись два препарата - “Гумат 7+” и “Универсальное-2” в одном содержался азот, а во втором азот и фосфор в пределах до 15%. Такие удобрения оказали стимулирующий эффект на рост азотобактера при внесении их в безазотистую среду и оказали положительное действие при добавлении к прорастающим семенам. Очевидно, что в этом случае, отсутствие энергозатратного процесса азотофиксации, позволяет эффективно использовать другие минеральные микроэлементы.
Полученные данные показывают, что минеральные удобрения по большей части оказывают стимулирующее действие на рост микроорганизмов рода Azotobacter, но при соблюдении определенных условий (стерильность, температурный режим, влажность, совместимость тех или иных удобрений между собой), а также рекомендаций по внесению самих удобрений.
Таким образом, очевидно, что состав, структура флоры, а также минеральные удобрения, оказывают заметное влияние на микрофлору почвы и, в том числе, на развитие Azotobacter. Эти обстоятельства следует учитывать, во-первых, при скрининге высокоэффективных штаммов азотобактера, во- вторых, при разработке технологий растениеводства.
