Бактерии обогащают почву азотом

Бактерии обогащают почву азотом

В этой статье расскажем о полезных функциях азотофиксирующих бактерий и подберем препараты на их основе.

Процессы жизнедеятельности

Все азотфиксирующие бактерии по особенностям процессов жизнедеятельности можно объединить в две группы.

• Первая группа является нитрифицирующей. Суть обмена веществ в этом случае заключается в цепочке химических превращений. Аммоний, или аммиак, превращается в нитриты – соли азотной кислоты. Нитриты, в свою очередь, превращаются в нитраты, тоже являющиеся солями этого соединения. В виде нитратов азот лучше усваивается корневой системой растений.
• Вторая группа называется денитрификаторами. Они осуществляют обратный процесс: нитраты, содержащиеся в почве, превращают в газообразный азот.

Таким образом происходит круговорот азота в природе. К процессам жизнедеятельности также относят и процесс размножения. Происходит он путем деления клеток надвое. Гораздо реже – путем почкования. Характерен для бактерий и половой процесс, который называется конъюгация. При этом происходит обмен генетической информацией. Поскольку корневая система выделяет много ценных веществ, бактерий на ней поселяется очень много. Они преобразуют растительные остатки в вещества, которые способны впитать растения. В результате слой почвы вокруг приобретает определенные свойства. Его называют ризосферой.

Азотфиксирующие бактерии

Среди процессов, от которых зависит биологическая продуктивность на земном шаре, одним из важнейших является фиксация микроорганизмами азота атмосферы. Проблема биологической азотфиксации относится к числу основных проблем сельскохозяйственной и биологической науки. Перед учеными стоит задача изыскать возможности управления процессом азотфиксации и на этой основе увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.

Биологический азот может служить существенным дополнением азотного фонда почвы, способствуя повышению ее плодородия и обеспечивая тем самым более экономное расходование технического азота — азота удобрений.

В земной коре общее содержание азота (молекулярного и в виде соединений) достигает 0,04% (по массе). Основная масса азота на Земле находится в атмосферном воздухе; 78% воздуха — чистый молекулярный азот. В количественном выражении это составляет 4*1015 т.

Ни человек, ни животные, ни растения не могут потреблять молекулярный азот, которым изобилует воздушный океан. Столб воздуха над одним гектаром земной поверхности содержит 80 000 т азота. Если бы растения могли его усваивать, этого запаса было бы достаточно для получения 30 ц зерновых с 1 га в течение более полумиллиона лет. Однако растениям нужен азот минеральных соединений, и, «купаясь» в молекулярном азоте, они могут испытывать «азотный голод».

Содержание доступного растениям азота в почве обычно невелико. Поэтому повышение урожайности сельскохозяйственных растений связано в первую очередь с улучшением их азотного питания.

По примерным подсчетам, для сельскохозяйственной продукции земного шара требуется ежегодно около 100 —110 млн. т азота. С минеральными удобрениями вносится лишь около 30% азота.

Дефицит азота в значительной степени компенсируется биологическим путем, в основном за счет запаса азота, аккумулированного в почве микроорганизмами, в первую очередь азотфиксирующими.

К 2000 г. на Земле будет вырабатываться в год примерно 100 млн.т азотных удобрений. Следует думать, что урожаи к этому времени удвоятся и будут выносить из почвы до 200 млн. т азота. Следовательно, и тогда роль микробиологического фактора в азотном обеспечении сельскохозяйственных растений останется весьма значительной.

Химическая промышленность СССР по выработке минеральных удобрений находится на одном из первых мест в мире. Однако огромная территория сельскохозяйственного использования не позволяет в достаточной мере обеспечить все культуры элементами минерального питания, в том числе и азотом. Поэтому в соответствующих количествах он дается лишь для технических культур.

В СССР при существующих урожаях за год сельскохозяйственная продукция выносит из почвы около 10 млн. т азота. В то же время применение минеральных азотных удобрений у нас не превышает пока 4 млн. т, а органические дают около 2,5 млн. т азота. Так как минеральные удобрения используются растениями далеко не полностью (на 60—70%), то ежегодный дефицит возврата азота составляет не менее 4—5 млн. т.

В ближайшие годы химическая промышленность существенно увеличит выпуск минеральных удобрений. В 1975 г. продукция азотных туков должна возрасти вдвое и зерновые культуры будут получать больше азота в форме минеральных соединений. Это позволит повысить средний урожай примерно до 20 ц/га. Однако и тогда минеральные и органические удобрения не будут компенсировать выноса азота из почвы.

Признавая, таким образом, несомненную необходимость химизации земледлия, нельзя забывать о возможности и целесообразности самого широкого использования биологического азота. Это связано и с улучшением кормовой базы, так как симбиотические азотфиксаторы обеспечивают животноводство дешевым белковым кормом (люцерна, клевер и другие виды бобовых культур).

Выдающийся русский ученый, основатель советской агрохимии Д. Н. Прянишников отметил, что, как бы ни было высоко развито производство минеральных удобрений, никогда не следует забывать о целесообразности использования биологического азота.

В ряде районов черноземной зоны, где почвы возделываются уже более 300 лет, вполне удовлетворительные урожаи получают и без внесения минеральных удобрений. По расчетам же, за это время почвы должны были бы потерять весь находящийся в них азот. В том, что этого не происходит, заслуга азотфиксаторов.

Существуют две группы фиксирующих атмосферный азот микроорганизмов. Одна из них находится в симбиозе с высшими растениями, образуя клубеньки на корнях. К этой группе относятся клубеньковые бактерии. Микроорганизмы другой группы обитают в почве независимо от растений. К ним относятся азотобактер, клостридиум, бейеринкия и другие свободно-живущие микроорганизмы. Потенциальные возможности симбиотических азотфиксаторов значительно выше, чем свободноживущих.

История открытия азотфиксирующих бактерий

Проблема биологического азота возникла с развитием земледельческой культуры. Издавна из практической агрономической деятельности человека было известно, что бобовые растения повышают плодородие почвы. Еще в III — I вв. до н. э. об этом писали греческий философ Теофраст и римляне Катон, Варрон, Плиний и Вергилий.

Первое научное объяснение способности бобовых растений накапливать азот принадлежит французскому агрохимику Дж. Буссенго (1838). Он установил, что люцерна и клевер обогащают почву азотом, зерновые же и корнеплоды истощают. Эти факты он связал со способностью бобовых растений фиксировать азот из воздуха. Однако Буссенго ошибочно представлял, что агентом фиксации являются листья бобового растения. Именно это неправильное заключение через 15 лет привело Буссенго к отрицанию своего открытия.

Стремясь более веско доказать правоту своей мысли, Буссенго провел серию опытов. В отличие от проводимых им ранее экспериментов он на прокаленном песке выращивал теперь уже не проростки бобовых растений, пересаженных с поля, а тщательно промытые семена (люпин и бобы); сосуды с растениями помещались при этом под стеклянный колпак. В таких условиях обогащения растений «воздушным азотом» не произошло. Сейчас это понятно и легко объяснимо.

Именно тщательность постановки опыта, которая исключала возможность заражения корневой системы проростков клубеньковыми бактериями, привела Буссенго к результатам, опровергшим прежние его данные. Считая тем не менее последние опыты более достоверными и не предполагая даже о существовании клубеньковых бактерий, он признал результаты прежних опытов ошибочными и отрекся от них.

Понадобилось несколько десятилетий, прежде чем удалось установить, что молекулярный азот бобовые растения фиксируют только в симбиозе с микроорганизмами, вызывающими образование клубеньков на их корнях.

Огромный опыт, накопившийся к настоящему времени, свидетельствует о большой роли бобовых растений в плодородии почв. Прянишников указывает, что после введения в Европе севооборотов с посевом клевера средняя урожайность зерновых повысилась с 7 до 17 ц на 1 га. В Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева урожаи ржи в шестипольном севообороте с клевером однолетнего пользования на протяжении 50 лет без внесения минеральных удобрений сохраняются на уровне 14 га на 1 га, а без клевера урожай достигает лишь 7 ц. На более плодородных почвах при хорошей агротехнической обработке бобовые растения повышают урожайность еще больше.

Поэтому не удивительно, что в странах с высокоразвитым земледелием обычно до 20— 25% окультуренной площади занято бобовыми растениями. При этом одновременно можно получить и ценный корм — зеленую массу растений, и обогащение почвы азотом.

Бобовые растения играют, по-видимому, главную роль в связывании молекулярного азота в возделываемых почвах. Однако неправильно было бы думать, что все виды бобовых растений в равной степени обогащают почву. Общее увеличение количества азота в надземной массе и пожнивных остатках при культивировании люпина составляет 150—200 кг, клевера красного — 180 кг, люцерны — 300 кг, донника — 150 кг, зерновых бобовых — 50 — 60 кг азота в год на 1 га почвы. При этом прибыль азота в почве для всех перечисленных видов, за исключением зерновых бобовых, составляет примерно 50—70 кг на 1 га.

В настоящее время известно также свыше 200 различных видов других растений, для которых способность фиксировать азот в симбиозе с микроорганизмами, образующими клубеньки на корневой системе или на их листьях, вполне доказана. Большинство из них относится к деревьям и кустарникам.

В дальнейшем список азотфиксаторов пополнился новыми видами микроорганизмов — представителей других систематических групп.

Деятельность всех свободноживущих азот-фиксирующих бактерий в почве ограничена недостатком органических веществ. Поэтому они и не могут обеспечить значительного накопления азота (в среднем они накапливают не более 5 кг азота на 1 га). Их деятельность можно активировать внесением свежего органического вещества.

Проникновение бактерий в корень

Пути проникновения бактерий в корень Существует несколько способов внедрения бактериальных клеток в ткани корневой системы. Это может произойти вследствие повреждения покровных тканей или в местах, где клетки корня молодые. Зона корневых волосков также является путем проникновения хемотрофов внутрь растения. Далее корневые волоски инфицируются и в результате активного деления бактериальных клеток образуются клубеньки. Внедрившиеся клетки образуют инфекционные нити, которые продолжают процесс проникновения в растительные ткани. С помощью проводящей системы бактериальные клубеньки связаны с корнем. С течением времени в них появляется особое вещество – легоглобин.

К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Значение хемотрофов

Люди давно заметили, что, если перекопать бобовые растения с почвой, урожай на этом месте будет лучше. На самом деле суть не в процессе вспахивания. Такая почва больше обогащается азотом, столь необходимым для роста и развития растений. Если лист называют фабрикой по производству кислорода, то азотфиксирующие бактерии могут по праву называться фабрикой по производству нитратов. Из-за недостатка знаний их приписывали только растениям и не связывали с другими организмами. Было высказано предположение, что листья могут фиксировать атмосферный азот. В ходе экспериментов было выяснено, что бобовые, которые выросли в воде, такую способность утрачивают. Более 15 лет этот вопрос оставался загадкой. Никто не догадывался, что осуществляют все это азотфиксирующие бактерии, среда обитания которых не была изучена. Оказалось, что дело в симбиозе организмов. Только вместе бобовые и бактерии могут производить нитраты для растений. Сейчас ученые выявили более 200 растений, которые не относятся к семейству бобовых, но способны образовать симбиоз с азотфиксирующими бактериями. Картофель, сорго, пшеница также обладают ценными свойствами.

Где и как берут бактерии необходимый для жизни азот

Азот – один из самых распространенных химических элементов на планете Земля и четвертый по распространенности в Солнечной системе. Атмосфера на 80% состоит из азота. Его роль в деле поддержания существования органической жизни огромна. Ни одна органическая белковая молекула – основа органической жизни – не может быть построена без молекулярного азота. Небольшой процент его фиксируется из атмосферы абиотическим путем (разряды молний), но основную часть фиксируют бактерии, эти простейшие одноклеточные организмы и только они. Никакие живые организмы больше не в состоянии усваивать азот атмосферы. Это роль только для бактерий. Сегодня человек уже знает, какие бактерии улучшают азотное питание растений, и это знание позволяет не только увеличивать плодородность почв, но и восстанавливать их после энергичного сельскохозяйственного использования.

Бактерии как основной двигатель круговорота азота

Азот содержится не только в атмосфере. Почти столько же его в гидросфере, земной коре и в мантии (примерно 4×10¹⁵ т). Геохимический круговорот требует, чтобы этот азот постоянно был включен в общий круговорот, поддерживая тем самым геохимическое стабильное состояние Земли.

Как известно, суть круговорота состоит в том, что элементы из атмосферы попадают в земную кору (разные ее слои) и в гидросферу, а из литосферы и гидросферы назад возвращаются в атмосферу. Исключение составляет только мантия, ее элементы извергаются в атмосферу с извержениями вулканов и уже туда не возвращаются. Но в мантии азота не так уж и много, поэтому его количество, извергаемое регулярно в атмосферу, не в состоянии изменить общий геохимический цикл.

Как уже говорилось, бактерии являются в азотном цикле единственным биогенным элементом:

1. Клубеньковые и другие прокариоты поглощают молекулярный азот атмосферы и плодородных почв – верхнего слоя земной коры, после чего превращают его в органические соединения, которые могут усваиваться растениями.
2. Растения поглощаются животными, в том числе и людьми, которые, погибая и разлагаясь, возвращают азотные соединения в воздух через процесс денитрификации, который также осуществляют бактерии, только уже представители другой группы – денитрификаторы.

Когда речь идет о круговороте азота, то неправильно говорить только о клубеньковых микробах. Есть масса бактерий, которые усваивают азот других источников в другой форме, но все равно двигают его по циркулирующему геохимическому круговороту.

Обогащение почвы

Естественное азотное обогащение почвы – работа исключительно микроорганизмов, в том числе и клубеньковых. До недавнего времени считалось, что только клубеньковые бактерии относятся к микроорганизмам, которые способны фиксировать атмосферный азот из воздуха. Причем ключевую роль в этом процессе играют бобовые растения, поскольку они единственные могут являться симбионтами клубеньковых микробов.

Однако сегодня такая позиция считается устаревшей, поскольку за последнее время найдено огромное количество самых разных бактерий, которые способны превращать молекулярный азот в соединения аммония, а именно аммоний (NH₄) уже может усваиваться растениями. Так, например, актиномицеты живут в азотфиксирующем симбиозе как минимум со ста видами деревьев.

Так как же происходит это обогащение почв:

1. Растения, заинтересованные в симбиозе с клубеньковыми бактериями, насыщают почву вокруг своих корней особыми органическими соединениями – флавинами. При этом каждый вид растений вырабатывает индивидуальные и уникальные флавины, на которые реагирует только один вид бактерий. В микробиологии даже названия таким бактериям дают по названию растения, которое для них является напарником по симбиозу.
2. Привлеченные флавинами бактерии, способные фиксировать азотные молекулы воздуха, подбираются ближе к корневым волоскам такого растения и, проникая через клеточные стенки покровной ткани корневого волоска, пробираются внутрь корня.
3. Проникнув внутрь, бактерии размножаются, а чтобы создать для них достаточное пространство для выполнения возложенной роли, клетки корня начинают делиться и формируют клубенек.
4. В процессе своей жизнедеятельности в клубеньке бактерии снабжают растение добытым из воздуха и почв аммонием, а от растения получают углеводы, которые являются для бактерий источником энергии (АТФ).
5. Когда растение-симбионт отмирает или сбрасывает листву, его насыщенные аммонием органические ткани попадают в верхние слои почвы и, перегнивая, насыщают это почву азотистыми соединениями в органических молекулах.
6. Главная роль этого перегнившего естественного азотного удобрения – стать источником органических азотистых соединений для тех растений, которые впоследствии будут расти на этих почвах, но сами не в состоянии вступить в симбиоз с фиксирующими из воздуха азот бактериями и получить необходимый аммоний напрямую из атмосферы.

Этот естественный биологический механизм испокон веков используется в сельском хозяйстве. Заметив ту важную роль, которую играют бобовые растения в деле повышения плодородности почв, земледельцы засевают поля бобовыми, после чего перепахивают поле вместе с выросшей на нем зеленой массой, и уже через несколько недель на таком поле можно высаживать сельскохозяйственные культуры, которые после такой азотной обработки дадут хороший урожай.

Какие бактерии играют активную роль в круговороте азота

Основную роль в фиксации азота из воздуха играют уже не раз упомянутые клубеньковые микроорганизмы. Какие виды относятся к этой группе?

1. Род бактерий ризобиум (Rhizobium). Это грамотрицательные микроорганизмы, факультативные либо облигатные анаэробы, чаще всего имеют форму палочек, не образуют колоний, а функционируют поодиночке или попарно. Есть виды, которые являются патогенными для людей, зараженных вирусом СПИДа.
2. Некоторые виды актиномицетов, которые живут в корнях деревьев (облепиха, ольха и др.), способных образовать для них клубеньки. Актиномицеты образовывают в клубеньках деревьев мицелии (тонкие нити). Грамположительны и хемоорганотрофы.

К производителям аммония также относятся цианобактерии Анабена, которые играют ту же роль, что и клубеньковые микробы, в симбиозе с папоротниками. Так же, как и актиномицеты, имеют нитчатый вид и положительно реагируют на окраску по Граму.

Распространенным в почве азотфиксатором является Clostndium pasteurianum. Они не вступают в симбиоз и свободно живут в почвах, играя роль азотного обогатителя почв в одиночку. Это подвижные спорообразующие палочки, которые питаются имеющимися в почве углеводами (в отличие от клубеньковых, которые питаются углеводами за счет растений) и, используя углеводы в качестве источников энергии, фиксируют азот насыщенного им воздуха.

Как полезные бактерии оздоравливают почву и повышают урожай

Добавление статьи в новую подборку

Считаете, что невозможно получить хороший урожай картошки или яблок без использования химических удобрений? Вы сильно ошибаетесь. Есть гораздо более современные и гуманные для растений и людей способы подкормки, которым доверяют продвинутые огородники.

О почвенных микроорганизмах и их влиянии на растения известно и написано уже довольно много. Биопрепараты, состоящие из полезных бактерий, выходят на первое место по популярности использования в современных садах, и это совершенно заслуженно.

Биологический форпост

Полезные бактерии улучшают плодородие почвы и способствуют приживаемости саженцев, производят вещества, помогающие прорастанию семян, ускоряют корнеобразование, помогают растениям усваивать полезные вещества из грунта, борются с вредными насекомыми и перерабатывают отходы. Полезное действие почвенных микроорганизмов в растениеводстве трудно переоценить.

Только ленивый сейчас не говорит об испорченной экологии, загрязнении почвы, напичканных вредными для организма человека нитратами продуктах, которые мы покупаем на рынке и в магазинах. Зато у каждого садовода есть возможность вырастить абсолютно экологически чистые, полезные для здоровья фрукты и овощи в собственном саду.

Вокруг корневой системы растений сосуществует множество микроорганизмов, как полезных, так и патогенных. Одни могут угнетать других, или, наоборот, способствовать их развитию либо вообще никак не взаимодействовать друг с другом.

Этот биоценоз воздействует на растения. В зависимости от его состава, растения могут заболевать или же активно расти и плодоносить. Задача садовода – создать правильный биоценоз микроорганизмов, т.е. такой, в котором устойчиво преобладают полезные бактерии.

Бактерии-помощники

Состав самых полезных для растений бактерий, живущих в почве, непостоянен и подвержен колебаниям в зависимости от множества природных условий. Лучше всего бактерии “работают” на окультуренных плодородных почвах, обеспеченных органическим веществом и влагой.

Функции у этих микроорганизмов самые разнообразные.

Bacillus subtilis (сенная палочка) производит природные антибиотики, уменьшая воздействие на растения патогенных микроорганизмов, синтезирует витамины, аминокислоты и вещества, стимулирующие собственный “иммунитет” растений, выделяет ферменты, способные удалять продукты гнилостного распада тканей.

Bacillus megaterium способна переводить недоступные для растений формы элементов питания в усвояемые, в частности, высвобождает фосфор из органики и преобразует его в растворимые соли фосфорной кислоты. То есть эти бактерии улучшают фосфорное питание, а еще обладают ростостимулирующим эффектом.

Pseudomonas fluorescens синтезирует регуляторы роста растений (например, индолилуксусную кислоту, которая стимулирует корнеобразование), улучшает фосфорное питание, делая фосфор доступным для растений, подавляет рост фитопатогенных грибков и бактерий (в том числе благодаря образованию антибиотиков).

Azotobacter chroococcum улучшает азотное питание растений, фиксируя азот из воздуха, но кроме того еще вырабатывает вещество, угнетающее развитие микроскопических патогенных грибков, задерживающих рост растений.

Lactococcus lactis повышает продуктивность растений, стимулирует развитие естественной микробной флоры.

Мир без войны

Микроорганизмы способны быстро захватывать новые территории, расширяя свой ареал обитания, и стойко охранять уже занятую ими территорию от других микробов. Благодаря этому свойству полезные микроорганизмы вытесняют патогенные, но с тем же успехом могут бороться между собой за “место под солнцем”. То есть если все полезные для растений микроорганизмы начнут работать одновременно, вместо ожидаемой пользы мы увидим обратную картину: бактерии станут убивать друг друга.

Атлант для здоровья и силы ваших растений

Решением данной проблемы стала разработка российскими учеными принципиально нового комплексного биологического препарата Атлант от компании “Ваше хозяйство”, в котором микроорганизмы выполняют свою работу последовательно, не угнетая друг друга.

После использования препарата бактерии-помощники в его составе создают в корневой и прикорневой зоне правильный биоценоз. В результате полезные бактерии вытесняют патогенную микрофлору, подавляя вредоносные микроорганизмы, тем самым предотвращают стеблевые и листовые болезни растений.

Кроме того, полезные микробы выделяют особые биохимические вещества, стимулирующие собственный иммунитет растений, что делает их еще более сильными и здоровыми без использования какой-либо “химии”, а также оздоравливают саму почву и повышают ее плодородие, обогащая азотом и фосфором. Эти эффекты подтверждены лабораторными и полевыми испытаниями.

Атланты, как известно, отличались необычайной силой. Новый отечественный биопрепарат Атлант поможет вашим растениям быть сильными и здоровыми, а вам – наслаждаться полезным экологически чистым урожаем.

Как применять препарат Атлант

Средство производится в двух формах:

Атлант ЗДОРОВЬЕ РАСТЕНИЙ И ПОЧВЫ применяется в виде сухого порошка методом опудривания посадочного материала и семян перед посевом/посадкой или путем внесения в грунт перед посадкой с дальнейшим заделыванием в почву.

Атлант ПИТАНИЕ И РОСТ применяется в виде водного раствора для замачивания посадочного материала перед высадкой и для корневой подкормки (полива) рассады и растений в период вегетации.

Применять Атлант можно на любых культурах: овощных, плодовых и ягодных, зеленных, цветочных, декоративных, горшечных и на газонах.

Безопасность – главное свойство Атланта

Очень важно, что обработки можно проводить в течение всего периода вегетации, даже во время плодоношения, поскольку микроорганизмы, входящие в состав препарата Атлант, безопасны для человека и животных. Атлант не образует опасных веществ и не загрязняет почву тяжелыми металлами и радионуклидами. Более того, в продукции (плодах, ягодах, стеблях, листьях и т.д.) снижается содержание нитратов и пестицидов.

Атлант не содержит азот, зато в его состав входят микроорганизмы, обогащающие почву азотными соединениями в доступной для растений форме. В результате применение минеральных удобрений можно сократить, это и снизит содержание нитратов в продукции. Другие микроорганизмы в составе Атланта помогают растениям бороться с болезнями, это дает возможность отказаться от использования пестицидов.

Наверняка в своем огороде вы захотите выращивать только чистые от нитратов и пестицидов овощи и фрукты, которые не причинят вреда здоровью близких вам людей. Комплекс полезных бактерий будет “работать” в течение всего сезона, поэтому для хорошего урожая никакой “химии” огороду просто не понадобится.

Азотфиксирующие бактерии

12.05.2021, 19:31 Бактерии
Автор: Дарья Куликова

Азотфиксирующие бактерии – это бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. , обладающие способностью к биологической азотфиксации, то есть связыванию азота атмосферы и переводу его в азотосодержащие соединения.

Зеленые растения не способны питаться азотом, поглощая его в чистом виде из атмосферного воздуха или почвы. Денитрифицирующие бактерии выделяют азот из органических соединений и переводят его в чистый азот атмосферы. Тем самым они делают его недоступным для растений. В противовес им азотфиксирующие микроорганизмы, в основном бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. , связывают атмосферный воздух в органических соединениях и делают его доступным для растений. Таким образом, поддерживается баланс азота в природе.

Колонии азотфиксирующих бактерий

К азотфиксирующим бактериям относятся: клубеньковые бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. , некоторые актиномицеты, цианобактерии. Азотофиксаторы установлены во многих родах бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. : Bradyrhizobium, Pseudomonas. Имеются данные о способности бактерий одних и тех же видов, в зависимости от условий развития, осуществлять два диаметрально противоположных процесса – азотфиксацию и денитрификацию.

Клубеньковые бактерии

Клубеньковые бактерии – одна из самых изученных групп азотофиксирующих бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. . В настоящее время их относят к роду Rhizobium, а видовые названия обычно соответствуют названию того растения, из клубеньков на корнях которого, выделены бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. . В частности, Rhizobium trifolii – растение-хозяин клевер, Rhizobium phaseoli – растение-хозяин фасоль, Rhizobium leguminosarum – растение-хозяин горох. Это объясняется видоспецифичностью клубеньковых бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. .

Симбиоз азотфиксирующих бактерий и корневой системы растения

Существование клубеньковых бактерий является примером мутуалистических (взаимовыгодных) симбиотических взаимоотношений, относящихся к типу эндосимбиозов, при котором клетки микроорганизмов находятся в клетках и тканях макроорганизма.

Клубеньковые бактерии – грамотрицательные Грамотрицательные бактерии – это бактерии которые не окрашиваются кристаллич. подвижные палочки в свободном состоянии и в молодых клубеньках. При дальнейшем развитии они приобретают неправильную форму и превращаются в разветвленные, булавовидные или сферические бактероиды. На этой стадии происходит фиксация молекулярного азота.

Клубеньковые бактерии являются микроаэрофильными микроорганизмами, способными развиваться при низком парционном давлении кислорода в среде. Они хемотрофы, гетеротрофы (хемогетеротрофы), часто нуждаются в факторах роста (витаминах): тиамине, пантотеновой кислоте, биотине. Оптимальная температура роста – +24°C–+26 °C.

Обычно клубеньковые бактерии существуют в почве свободно, их количеств зависит от типа и характера почвы, предшествующей сельскохозяйственной обработки. Характерно, что в свободном состоянии, то есть, находясь в почве, данная группа бактерий не способна фиксировать азот из атмосферы, а использует связанный азот.

Симбиотическая связь растения и клубеньковых бактерий устанавливается в фазе прорастания семян. При их развитии корни выделяют органические питательные вещества, стимулирующие размножение ризосферных микроорганизмов, в том числе клубеньковых бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. . Их почвы клубеньковые бактерии проникают в корень через корневые волоски.

В корневой волосок проникает сразу несколько бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. . Процесс проникновения сопровождается инвагинацией мембраны корневого волоска. Это приводит к образованию трубки (инфекционной нити), выстланной целлюлозой, вырабатываемой клетками растения-хозяина. В ней располагаются интенсивно размножающиеся бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. . Инфекционная нить проникает в кору корня, проходит через ее клетки. Клубенек развивается при достижении инфекционной нитью тетраплоидной клетки ткани коры. Одновременно наблюдается полиферация тетраплоидной клетки и соседних диплоидных клеток коры. Индуцирует пролиферацию индолилуксусная кислота – растительный гормон, синтезируемый клубеньковыми бактериями Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. .В конце периода роста растения-хозяина часто наблюдается полное исчезновение бактерий из клубеньков в связи с их отмиранием. Вещества отмерших клеток поглощает растение-хозяин.

Для обогощения почвы клубеньковыми бактериями в промышленных масштабах производятся специализированные препараты, содержащие клубеньковые бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. . Они используются для предпосевной обработки семян бобовых.

Разновидности азотфиксирующих бактерий

Кроме клубеньковых бактерий способностью к азотофиксации обладают многие другие микроорганизмы:

1. Бактерии рода Bradyrhizobium – вступают в эндосибиотические мутуалистические взаимоотношения с бобовыми растениями тропического и иногда умеренного пояса. Все штаммы бактерий данного рода обнаруживают сроство к определенному кругу хозяев. В частности, вторая по экономической значимости сельскохозяйственная культура в США соя – формирует симбиоз с бактериями вида Bradyrhizobium japonicum. Также как и клубеньковые бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. , Bradyrhizobium образуют клубеньки, в которых клетки бактерий имеют неправильную раздутую форму (бактероиды) и продуцируют нитрогеназу – фермент, способствующий фиксации азота.
2. Актномицеты рода Frankia. Хозяевами актиномицетов-симбиотов выступают более 200 видов двухдольных древесных растений, принадлежащих к восьми семействам, в числе которых ольха, облепиха, стланик, казуарина. На корнях растений в результате симбиоза с актиномицетами образуются клубеньки, достигающие в диаметре 5 см. Актиномицеты проникают в корни через корневые волоски и образуют клубеньки. В них также как и у бобовых образуется леггемоглобин, защищающий нитрогеназу от избытка молекулярного кислорода. Химизм фиксации азота актиномицетами аналогичен подобному процессу у клубеньковых бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. , но более экономичен с точки зрения расхода АТФ. Кроме того, актиномицеты рода Frankia способны к азотфиксации в свободноживущем состоянии, без контакта с растением.
3. Бактерий родов Chromatiumи Klebsiellaвступают в эндосимбиоз с тропическими растениями Peretta и Psichoteria, образуя на их листьях клубеньки в которых осуществляется фиксация азота.
4. Цианобактерии – это многоклеточные организмы, отдельные клетки которых, в условиях отсутствия связанного азота, преобразуются в специализированные формы – гетероцисты. В них происходит фиксация атмосферного азота. В гетероцистах нитрогеназа защищена от ингибирующего действия молекулярного кислорода дополнительными поверхностными оболочками. Цианобактерии способны образовывать симбиозы с широким кругом растений, включая покрытосеменные, голосеменные, папоротники, мхи и даже одноклеточные морские диатомовые водоросли. Наиболее изучен эндосимбиоз цианобактерий Anabaena azollae с водным папоротником Azolla, у которого цианобактерии содержаться в полостях листьев, растущих на поверхности стоячих вод.

Бактерии рода Pseudomonas, обитающие в ризосфере различных растений, способны фиксировать молекулярный азот. Азотфиксирующие свойства выявлены у штаммов P. saccharophila, P. dеlafieldii, P. aurantiaca и др.

Азот бактерии

Из почвы соединения азота попадают в растения. Далее: «лошади кушают овес», а хищники — травоядных животных. По пищевой цепи идет круговорот вещества, в том числе и элемента № 7. При этом форма существования азота меняется, он входит в состав все более сложных и нередко весьма активных соединений. Но не только «грозорожденный» азот путешествует по пищевым цепям.

Еще в древности было замечено, что некоторые растер ния, в частности бобовые, способны повышать плодородие почвы.

«…Или, как сменится год, золотые засеивай злаки Там, где с поля собрал урожай, стручками шумящий, Иди где вика росла мелкоплодная с горьким лупином…»
Вчитайтесь: это же травопольная система земледелия!; Строки эти взяты из поэмы Вергилия, написанной около двух тысяч лет назад.

Как определили что азот для повышения урожая

Пожалуй, первым, кто задумался над тем, почему бобовые дают прибавки урожая зерновых, был французский агрохимик Ж, Буссенго. В 1838 г. он установил, что бобовые обогащают почву азотом. Зерновые же (и еще многие другие растения) истощают землю, забирая, в частности, все тот же азот. Буссенго предположил, что листья бобовых усваивают азот из воздуха, но это было заблуждением.

В то время немыслимо было предположить, что дело не в самих растениях, а в особых микроорганизмах, вызывающих образование клубеньков на их корнях. В симбиозе с бобовыми эти организмы и фиксируют азот атмосферы. Сейчас это прописная истина…

В наше время известно довольно много различных азот-фиксаторов: бактерии, актиномицеты, дрожжевые и плесневые грибки, синезеленые водоросли. И все они поставляют азот растениям. Но вот вопрос: каким образом без особых энергетических затрат расщепляют инертную молекулу N» микроорганизмы?

И почему одни из них обладают этой полезнейшей для всего живого способностью, а другие нет? Долгое время это оставалось загадкой. Тихий, без громов и молний механизм биологической фиксации элемента № 7 был раскрыт лишь недавно.

Доказано, что путь элементного азота в живое вещество стал возможен благодаря восстановительным процессам, в ходе которых азот превращается в аммиак. Решающую роль при этом играет фермент нитрогеназа.

Его центры, содержащие соединения железа и молибдена, активируют азот для «стыковки» с водородом, который предварительно активируется другим ферментом. Так из инертного азота получается весьма активный аммиак — первый стабильный продукт биологической азотфиксации.

Вот ведь как получается! Сначала процессы жизнедеятельности перевели аммиак первичной атмосферы в азот, а затем жизнь снова превратила азот в аммиак. Стоило ли природе на этом «ломать копья»? Безусловно, потому что именно так и возник круговорот элемента № 7.

Залежи селитры и рост народонаселения

Природная фиксация азота молниями и почвенными бактериями ежегодно дает около 150 млн т соединений этого элемента. Однако не весь связанный азот участвует в круговороте. Часть его выводится из процесса и отлагается в виде залежей селитры. Богатейшей такой кладовой оказалась чилийская пустыня Атакама в предгорьях Кордильер. Здесь годами не бывает дождей.

Но изредка на склоны гор обрушиваются сильные ливни, вымывающие почвенные соединения. Потоки воды в течение тысячелетий выносили вниз растворенные соли, среди которых больше всего было селитры. Вода испарялась, соли оставались… Так возникло крупнейшее в мире месторождение азотных соединений.

Еще знаменитый немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер, живший в XVII в., отметил исключительную важность азотных солей для развития растений. В своих сочинениях, размышляя о круговороте азотистых веществ в природе, он употреблял такие выражения, как «нитрозвые соки почвы» и «селитра — соль плодородия»

Но природную селитру в качестве удобрения стали применять лишь в начале прошлого века, когда стали разрабатывать чилийские залежи. В то время это был единственный значительный источник связанного азота, от которого, казалось, зависит благополучие человечества. Об азотной же промышленности тогда не могло быть и речи.

В 1824 г. английский священник Томас Мальтус провозгласил свою печально известную доктрину о том, что народонаселение растет гораздо быстрее, чем производство продуктов питания. В это время вывоз чилийской селитры составлял всего около 1000 т в год. В 1887 г. соотечественник Мальтуса, известный ученый Томас Гексли предсказав скорый конец цивилизации из-за «азотного голода», я который должен наступить после выработки месторождений чилийской селитры (ее добыча к этому времени составляла уже более 500 тыс, т в год).

Через 11 лет еще один знаменитый ученый сэр Уильям Крукс заявил в Британском обществе содействия наукам, что не пройдет и полувека, как наступит продовольственный крах, если численность народонаселения не сократится. Он также аргументировал свой печальный прогноз тем, что «в скором времени предстоит полное истощение залежей чилийской селитры» со всеми отсюда вытекающими последствиями.

Пророчества эти не оправдались — человечество не погибло, а освоило искусственную фиксацию элемента № 7. Более того, сегодня доля природной селитры —лишь 1,5 % от мирового производства азотсодержащих веществ.

Статья на тему Азот бактерии

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

НАЛОГ НА СКВАЖИНУ С 1 ЯНВАРЯ 2020 ГОДА

31 декабря 2019 года в России истекают сроки так называемой «водной амнистии». Уже с января 2020 года плательщиками налога на забор воды из скважин станут садоводы и огородники. Кого еще заставят заплатить за скважину? Где узнать размер налоговой ставки? Кто будет пользоваться бесплатно?

НАЛОГ НА ВОДУ и ЗАКОН «О НЕДРАХ»

Позиция законодателя такова: недра, в том числе и подземные воды, являются народным достоянием. Следовательно, недропользователь обязан компенсировать расходование «достояния» отчислениями в бюджет.
Вроде бы все логично. Федеральный закон «О недрах» действует в России с 1992 года. Налог платят все, кто использует техническую воду в промышленных масштабах, арендует озера и морские порты, ставит гидроэлектростанции, готовит бутилированную воду на продажу и т.п.

Юридические лица и ранее были обязаны получать лицензию на бурение и эксплуатацию скважин в трех случаях:
– если вода шла на продажу;
– если объем водозабора составлял более 100 м3 в сутки;
– если забор воды осуществлялся с глубины более 40 метров.

Определенный законом круг плательщиков и порядок налогообложения сохранялся вплоть до конца 2015 года. В 2016 году в Правительстве РФ задумались о налогообложении садовых товариществ и частного сектора. Ведь там тоже используют артезианскую воду в качестве питьевой и для полива. Однако под давлением общественности горькую пилюлю решили «подсластить». Была объявлена так называемая «водная амнистия» для владельцев скважин, которые все еще не получили до 2016 года официального разрешения на водопользование и качали воду без оформления лицензии.
В 2019 году вступил в силу закон о садоводстве и огородничестве. Скважины, находящиеся в коллективном пользовании, подлежат лицензированию, учету потребляемой воды и налогообложению.

КАКИМИ ЗАКОНАМИ И ПОДЗАКОННЫМИ АКТАМИ РЕГУЛИРУЕТСЯ НАЛОГ НА ВОДУ

Налоговый кодекс РФ от 05.08.2000 N 117-ФЗ
Закон о садоводстве и огородничестве от 29.07.2017 №217-ФЗ
Правила охраны подземных водных объектов, утвержденных Постановлением Правительства РФ №94 от 11.02.2016 г.

ПРАВИЛА «ВОДНОЙ АМНИСТИИ»

Гражданам, не оформившим скважины, дали три года на оформление разрешительных документов без проведения дорогостоящих процедур – с 2016 по 2019 год включительно.
В ходе «водной амнистии» владельцев освободили от оплаты госпошлины в размере 7500 рублей за оформление лицензионного соглашения.
Избавили от необходимости заказывать геологоразведочные работы и проходить процедуру госэкспертизы запаса подземных вод.
Под «упрощенку» попали действующие скважины, оформленные гражданами и дачными товариществами ранее или в льготный трехлетний период.
Однако начиная с 2020 года бесплатный порядок оформления перестанет действовать, а за нарушение правил недропользования станут серьезно штрафовать.
Водозабор, не оформленный по всем правилам, использовать запретят. У граждан осталось еще немного времени на подачу заявки и оформление разрешения на водозабор по упрощенной схеме.
Теперь давайте разберемся, кому следует оформить разрешительные документы и в дальнейшем платить налог на воду. А кому можно об этом не беспокоиться.

КАКИЕ СКВАЖИНЫ ОБЛАГАЮТСЯ НАЛОГОМ

Водопользование осуществляется в целях получения коммерческой выгоды; слой, питающий частную скважину, является объектом водозабора для центрального водоснабжения; водозабор происходит с артезианского горизонта.
Ресурсы в подземном водном объекте учтены Государственным балансом запасов полезных ископаемых, к которым относятся питьевые, лечебные минеральные, теплоэнергетические, промышленные и технические воды.
Расход воды превышает 100 м3 в сутки. Как раз в эту категорию плательщиков могут попасть садоводческие и огороднические хозяйства. Речь о скважинах, которые находятся в коллективном пользовании всех членов садоводства или дачного товарищества, и вода из них поступает на все участки.

КАКИЕ СКВАЖИНЫ НЕ ОБЛАГАЮТСЯ НАЛОГОМ

Если эксплуатация скважины не требует получения лицензии. То есть вода используется с так называемого «верховодка» (до 20 метров глубины) и для личных целей – своего дома и огорода. Кроме того, расход не превышает 100 м3 в сутки.
Если расход воды идет на тушение пожаров и ликвидацию последствий стихийных бедствий.
Если вода используется для орошения сельхозугодий, водопоя животных и птиц.
Если вода используется для оборонных мероприятий и в целях охраны безопасности страны.

КАК ГЛУБИНА СКВАЖИН ВЛИЯЕТ НА ИХ СТОИМОСТЬ

Вряд ли владелец домика в деревне, который решил пробурить скважину для питья и полива огорода, знает, на какой глубине расположен тот самый облагаемый налогом водоносный горизонт. Обычные колодцы сооружают глубиной до пяти метров.
Под лицензирование и налогообложение они не попадают. Грунтовые воды водоразборных колонок расположены приблизительно на глубине от шести до 20 метров. Тоже остаются бесплатными. Но для того, чтобы стопроцентно знать, что вы не получите штраф от надзорных органов и не обязаны платить налоги, нужно определить гидрогеологические характеристики участка.
Самостоятельно это сделать невозможно. В этом вся соль! Получается, прежде чем приступить к бурению скважины на загородном участке , необходимо провести ряд согласований. От вас потребуют получения технического паспорта, понадобится проектная документация на бурение, получение разрешения и лицензии.
Для этого необходимо будет познакомиться с такими организациями, как региональное управление Федерального агентства водных ресурсов, Росприроднадзор и местный филиал Министерства природных ресурсов.
Если скважина не признана артезианской, пейте воду на здоровье. Если все же признана артезианской, готовьтесь поставить на нее водосчетчик и снимать показания расхода воды. А также платить налог.
Налог на артезианскую скважину в частном доме варьируется в зависимости от потребления ресурса и территориального расположения владений.

Артезианская скважина и закон

• Статьи
• Новости
• Договоры

Артезианская скважина – это скважина, пробуренная для получения артезианских вод, таких подземных вод, которые находятся между мощными водоупорными (водонепроницаемыми) слоями. В большинстве случаев в качестве таких водоупорных слоев выступает глина. Водоупорные слои создают для артезианской воды избыточное гидравлическое давление. При бурении происходит вскрытие водоупорного горизонта и артезианская вода, находясь в сжатом состоянии, поднимается вверх по скважине до определенной отметки.

В Московской области, а также в соседних с ней областях, таких как Тульская, Калужская, Владимирская, артезианская вода находится в известняке.

Глубины артезианских скважин в Московской области различаются в зависимости от района, от 30 до 50 метров в южных районах области и до 100 – 150 метров и более в северных.

По своим гидравлическим параметрам артезианские скважины являются напорными. Однако существует также водоносный горизонт, который находится над артезианским и по своим гидравлическим параметрам не является напорным, так как ограничен только пластом водонепроницаемых пород снизу. Как правило, такой водоносный горизонт называется песчаным.

Подземные воды относятся к полезным ископаемым. Каждый, у кого есть водозаборная скважина, и которая используется с целью добычи подземных вод, является пользователем недр. Согласно закону РФ от 21 февраля 1992 г. № 2395-1 «О недрах» (далее по тексту – Закон), предоставление недр в пользование подлежит лицензированию.

Из этого правила имеется исключение. Изначально это выглядело следующим образом:

Статья 19. Добыча общераспространенных полезных ископаемых собственниками земельных участков, землепользователями, землевладельцами и арендаторами земельных участков
«Собственники земельных участков, землепользователи, землевладельцы и арендаторы земельных участков имеют право, по своему усмотрению, в их границах осуществлять без применения взрывных работ добычу общераспространенных полезных ископаемых, не числящихся на государственном балансе, и строительство подземных сооружений для своих нужд на глубину до пяти метров, а также устройство и эксплуатацию бытовых колодцев и скважин на первый водоносный горизонт, не являющийся источником централизованного водоснабжения, в порядке, устанавливаемом соответствующими органами исполнительной власти субъектов РФ».

Здесь законодатель под первым водоносным горизонтом, не являющимся источником централизованного водоснабжения, имел ввиду песчаный горизонт и статьей 19 Закона бурение песчаных скважин и устройство бытовых колодцев освобождались от необходимости лицензирования. Что же касается артезианских скважин, то официально без лицензирования бурить артезианские скважины было невозможно.

29 декабря 2014 года в Закон РФ «О недрах» были внесены изменения, в частности в статью 19. В новой редакции статья 19 выглядит следующим образом.

Статья 19 закона «О недрах»:

«Собственники земельных участков, землепользователи, землевладельцы, арендаторы земельных участков имеют право осуществлять в границах данных земельных участков без применения взрывных работ использование для собственных нужд общераспространенных полезных ископаемых, имеющихся в границах земельного участка и не числящихся на государственном балансе, подземных вод, объем извлечения, которых должен составлять не более 100 кубических метров в сутки, из водоносных горизонтов, не являющихся источниками централизованного водоснабжения и расположенных над водоносными горизонтами, являющимися источниками централизованного водоснабжения, а также строительство подземных сооружений на глубину до пяти метров в порядке, установленном законами и иными нормативными правовыми актами субъектов Российской Федерации.

Под использованием для собственных нужд общераспространенных полезных ископаемых и подземных вод в целях настоящей статьи понимается их использование собственниками земельных участков, землепользователями, землевладельцами, арендаторами земельных участков для личных, бытовых и иных не связанных с осуществлением предпринимательской деятельности нужд.

Общераспространенные полезные ископаемые и подземные воды, имеющиеся в границах земельного участка и используемые собственниками земельных участков, землепользователями, землевладельцами, арендаторами земельных участков для личных, бытовых и иных не связанных с осуществлением предпринимательской деятельности нужд, не могут отчуждаться или переходить от одного лица к другому».

Подведём итоги:

1. Если вы решили добывать и использовать подземные воды в целях, связанных с осуществлением предпринимательской деятельности, то вам в обязательном порядке необходимо оформить лицензию на пользование недрами.
2. Если вы решили добывать подземную воду на земельном участке для собственных нужд, то не имеете права продавать или передавать эту воду кому-либо, так как в противном случае, вы обязаны оформить лицензию на добычу подземных вод.
3. Объем добычи подземных вод для собственных нужд не может превышать 100 кубических метров в сутки. На самом деле это очень много для нужд личного подсобного хозяйства.
4. Добыча подземных вод без лицензии возможна только из водоносных горизонтов, не являющихся источниками централизованного водоснабжения. Чтобы узнать, является ли водоносный горизонт источником централизованного водоснабжения, лучше всего обратиться ФБУ «Территориальный фонд геологической информации» (ТФГИ).

Как правило, к водоносным горизонтам, не являющимся источниками централизованного водоснабжения, относятся только небольшие песчаные водоносные горизонты. В основном они непригодны для бурения более производительных водозаборных скважин. Однако имеются немало примеров, когда песчаный горизонт обладает хорошей водоотдачей и применяется для обеспечения водоснабжения поселка или садового товарищества. Тогда данный песчаный водоносный горизонт уже является источником централизованного водоснабжения и не попадает под действие статьи 19 закона «О недрах».

Практика бурения показывает, что в основном все артезианские водоносные горизонты являются источниками централизованного водоснабжения и, поэтому бурение артезианских скважин и эксплуатация подлежит лицензированию.