Получение азотфиксирующих бактериальных препаратов

Введение

Фиксация молекулярного азота – важнейший биологический процесс на планете, способствующий повышению продуктивности растений. В связи с чем его изучение представляет несомненную актуальность в биологии. Круговорот азота в природе является важнейшим процессом в системе биогеохимических циклов планеты. Известно, что атмосфера Земли почти на 80% состоит из данного химического элемента и выступает в роли его основного источника. Азот входит в состав различных органических соединений, без которых просто немыслимо состояние всего живого на планете.
Сокращение природного плодородия почв, а также очевидные экономические выгоды обуславливают всевозрастающее внимание к биологическому земледелию, суть которого заключается в использовании потенциальных возможностей естественных экосистем, в частности, бактерий-азотфиксаторов. Бактерии, усваивающие молекулярный азот атмосферы, - диазотрофы, имеют идентичный естественному механизм фиксации азота. На основании свойств данной группы бактерий в начале ХХ века были разработаны азотофиксирующие бактериальные препараты, благодаря которым процесс агротехники стал успешным, а борьба с вредителями растений –эффективной.
Актуальность обращения к теме получения и использования азотфиксирующих бактериальных препаратов обуславливается эффективностью их применения в сельском хозяйстве, доказанной временем. К тому же данные препараты не наносят вреда экологии, не влияют на состояние экосистемы конкретного региона, поэтому их использование и дальнейшее усовершенствование свойств сегодня чрезвычайно важно.
Цель работы – проанализировать особенности получения азотфиксирующих бактериальных препаратов.
Для достижения цели поставлены задачи:
1. Рассмотреть свойства и получение бактериальных удобрений: ризобина, азотобактерина,
2. Рассмотреть физиологические особенности клубеньковых бактерий и их взаимоотношение с бобовыми растениями как основа приготовления ризобина,
3. Проанализировать способы приготовления и применения азотобактерина.
Работа состоит из введения, трех частей, заключения, в которых анализируется рассматриваемая тема.


1. Бактериальные удобрения: ризобин, азотобактерин
Бактериальные удобрения – особый вид удобрений, не содержащих питательных веществ. Бактериальные препараты содержат полезные для сельскохозяйственных растений почвенные микроорганизмы. При их использовании почва обогащается наличием полезных бактерий, в результате чего в почве усиливаются биохимические процессы. При этом к корням растений поступают питательные вещества в полном объеме, происходит их рост и стимуляция.
Наиболее популярными бактериальными удобрениями являются ризобин, азотобактерин, нитрагин и фосфоробактерин.
Ризобин является необходимым средством, используемым для предпосевной обработки семян бобовых: сои, гороха, нута, клевера, люпина, фасоли и др. Ризобин является первым в России биологическим препаратом, полученным на основе стерильного торфа.
Ризобин является очень эффективным препаратом, в основе механизма действия которого лежат свойства и возможности комплементарных симбиотических азотфиксирующих бактерий родов Rhizobium, Mesorhizobium, Sinorhizobium и Bradyrhizobium, не представляющих вреда для людей и животных.
Высокий эффект действия препарата обеспечивается за счет способности бактерий фиксировать азот атмосферы, в результате чего минеральное питание растений улучшается, они успешно снабжаются биологически активными веществами – аминокислотами, ферментами, минеральными соединениями. В итоге обеспечивается повышение качества растительной продукции. В результате использования ризобина улучшается также экологическое состояние почвы за счет ее наполнения азотом, а, следовательно, качества структурированности.
Ризобин производится в жидком виде в форме геля, а также в сухом виде, в форме в виде торфа, обогащенного бактериями

. В этом случае торфяные брикеты запечатываются в полиэтиленовую упаковку.
Срок хранения – не более двух месяцев при температуре 5-15 ºС. В последние годы ризобин вырабатывается в улучшенном варианте, который способствует улучшению экологии почвенного покрова.
Азотобактерин (азотоген) изготавливают из культур азотобактера. Азобактерин бывает торфяным или почвенным, и агаровым. Азотобактерин является высокоэффективным композиционным препаратом, в результате которого повышается продуктивность целого ряда культур – овощных, цветочных, злаковых и т.д.
Эффективность препарата определяется способностью бактерий, на основе которых он изготовлен, задерживать атмосферный азот, улучшать минеральное питание растений, стимулировать их рост и развитие, снабжать витаминами, фитогормонами, аминокислотами, антибиотическими веществами почву, увеличивать устойчивость растений к заболеваниям, тем самым увеличивать качество продукции.
Азотобактерин используют для предпосевной обработки семян или рассады различных растений. Препарат выпускается в форме геля, расфасованным в бутылки и пакеты. Срок хранения – до 3 месяцев при температуре 5-15 ºС.
Препарат не наносит вреда экологии окружающей среды и соответствует санитарно-гигиеническим нормам, он безвреден для здоровья человека и животных.
Рассмотренные препараты весьма выгодны в агротехнике, они увеличивают продуктивность культур до 23%, при этом стимулируют усиленный рост растений. Препараты азотобактерин и ризобин можно рассматривать как природные стимуляторы роста растений, улучшающие состояние почвы на срок до нескольких лет.


2. Физиологические особенности клубеньковых бактерий и их взаимоотношение с бобовыми растениями как основа приготовления ризобина
Клубеньковые бактерии представляют собой группу бактерий порядка Rhizobiales, обладающих способностью связывать атмосферный азот, продуцируя органические азотсодержащие вещества. Клубеньковые бактерии обитают в корнях бобовых растений, при этом являясь их симбионтами. Образуют особые формы, называемые бактероидами.
Для развития клубеньков необходима оптимальная влажность почвы порядка 60-70% от ее полной влагоемкости. Если влажность почвы ниже, клубеньковые бактерии уже не размножаются, но и не погибают, а длительное время находятся в неактивном состоянии. При недостатке влаги сформировавшиеся клубеньки уже отмирают.
Интересно, что клубеньковые бактерии почв засушливого климата более стойко переносят засуху, чем бактерии почв влажного климата. В этом смысле лучше проявляется их приспособленность к экологическим условиям.
Чрезмерная влажность воздуха, равно, как и ее недостаток, оказывают неблагоприятное влияние на симбиоз между бактериями и растениями. В итоге снижается степень аэрации в зоне корней, уменьшается снабжение корневой системы растения кислородом. Малая степень аэрации оказывает влияние на живущие в почве бактерии, которые, как известно, лучше всего размножаются при доступе кислорода. Тем не менее, высокая аэрация в корневой зоне приводит к тому, что кислород начинает связывать между собой молекулы азота. В результате качество бактериологического материала снижается.
Симбиотическая модель отношений между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями складывается под влиянием температурного фактора. Каждый вид растения нуждается в определенном температурном режиме. Точно также и штаммы клубеньковых бактерий имеют свои температурные границы, в рамках которых осуществляется синтез азота. На практике в природе формирование клубеньков может наблюдаться при температурах несколько выше 0 град