Бактерии-азотфиксаторы, обогащающие почву атмосферным азотом, могут стать достойным конкурентом азотной промышленности. Эта технология разрабатывается в Санкт-Петербургском НИИ сельскохозяйственной микробиологии. Задача состоит в том, чтобы, во-первых, плотнее заселить ими почву, во-вторых — повысить их азотфиксирующие способности.[ ...]
Азотные удобрения вносят под все важнейшие сельскохозяйственные культуры. Особое положение по отношению к этим удобрениям занимают бобовые растения; они используют молекулярный азот воздуха, фиксируемый клубеньковыми бактериями. Однако в начале роста, когда клубеньковые бактерии еще недостаточно развились, и для бобовых требуется источник усвояемого азота в почве. В культурных почвах, особенно при внесении навоза под предшественник бобовых, они хорошо растут и без применения азотных удобрений.[ ...]
Азотные удобрения как показал многолетний опыт их применения способствуют повышению рыбопродуктивности прудов и снижению затрат кормов. В природе значительная часть азота находится в свободном состоянии, а соединения азота в виде нитратов, нитритов и аммонийных солей потребляются в прудах зелеными растениями и микроорганизмами, которые в свою очередь служат пищей для водных беспозвоночных, а последние — для рыб. Свободный молекулярный азот усваивается лишь немногими организмами, в том числе азотфиксирующими бактериями и некоторыми водорослями. Большинство микроорганизмов и водорослей, а также высшие растения нуждаются в связанных минеральных соединениях азота. Пруды могут пополняться этими важными биогенными соединениями либо в результате превращения свободного молекулярного азота в связанный, либо в результате внесения его в виде удобрения.[ ...]
Азотные удобрения стали оченьдорогими из-за сокращения добычи ископаемого топлива, кроме того, в последнее время повышается общественно-политическая озабоченность возможностью химических загрязнений. Следовательно, внимание сейчас концентрируется на азотфиксации как альтернативе азотным удобрениям. Важность азотфиксации для сельского хозяйства привела к интенсивным исследованиям бактерий, способных вступать в симбиотические отношения с бобовыми растениями. Одними из таких бактерий являются бактерии рода Rhizobium, которые были выделены из корневых клубеньков различных видов бобовых, таких как горох, люпин, клевер, соя, люцерна.[ ...]
Среди бактерий особо важную роль выполняют нитрифицирующие, к которым относятся нитросомонас, нитробактер и др. В аэробной (кислородсодержащей) среде они окисляют аммиак до солей азотистой (нитриты) и азотной (нитраты) кислот. Напротив, в анаэробных условиях протекает обратный процесс — денитрификация, который связан с восстановлением солей азотной кислоты.[ ...]
Определение азотных форм в сточных водах — важнейший элемент анализа, так как азот наряду с фосфором является необходимым элементом питания клетки. Достаточность элементов питания для бактерий в сточных водах определяется соотношением основных показателей анализа БПКполн: N : Р. Здесь буквой N обозначен азот аммонийный а буквой Р — фосфор в виде растворенных фосфатов. В каждом конкретном случае это соотношение индивидуально, так как оно определяется составом продуцируемых клеток, который, в свою очередь, зависит от состава очищаемой воды. В отечественной практике, согласно рекомендациям СНиП, используется соотношение БПК: N : Р = 100: 5:1.[ ...]
Молибден улучшает азотный обмен в растениях, участвует в образовании белка, усиливает фотосинтез, а также жизнедеятельность клубеньковых бактерий. При недостатке его клубеньки развиваются слабо.[ ...]
Но аммиак при помощи бактерий-нитрификаторов может быть переведен сначала в азотистую, а затем в азотную кислоту. Этот процесс называется нитрификацией. Нейтрализуясь, азотная кислота образует в почве селитру.[ ...]
Раньше полагали, что бактерии рода Beijerinckia могут существовать только в кислых почвах. Сейчас установлено, что они неплохо развиваются и в нейтральных и щелочных почвах. Тем не менее следует полагать, что Beijerinckia играют значительную роль в азотном балансе главным образом кислых почв (латеритах, красноземах), не имея существенного агрономического значения для нейтральных почв.[ ...]
Внесение под пшеницу азотно-фосфорных и органических удобрений, особенно при достаточной влажности почвы, усиливает развитие антагонистических грибов и бактерий, вызывающих дегенерацию и лизис грибницы и конидий патогена. Уменьшение инфекционного начала в почве наблюдается и в тех случаях, когда предшественниками пшеницы были пар или не пораженные патогеном культуры (бобовые, кукуруза, озимый и яровой рапс и др.). Сильнее поражаются сорта твердых пшениц и несколько слабее мягких.[ ...]
Аэробные спорообразующие бактерии относятся к гетеротрофам, т. е. к микроорганизмам, нуждающимся в готовых органических соединениях. Для огромного большинства спорообразующих бактерий лучшими источниками азотного питания являются белки и аминокислоты сложных органических соединений. На средах с минеральными соединениями азота большинство этих бактерий развивается слабо.[ ...]
Вирулентность и активность бактерий усиливается или ослабляется в зависимости от условий внешней среды. Так, при известковании кислых: почв, применении органических, фосфорно-калийных и микроудобрений (бор, молибден), увеличении влажности почвы до оптимальной активность и вирулентность повышаются, а при внесении азотных минеральных удобрений снижаются.[ ...]
Однако внесение только одних азотных удобрений угнетает азотфиксирующие бактерии. Так, по данным А. Г. Родиной, аммиачные соли тормозят развитие азотобактера, а нитратный азот, если среда содержит нитратные соли, приводит к прекращению фиксации азота азотобактером. Отрицательное действие одних азотных удобрений может не проявиться, если под влиянием внесенных удобрений бурно развивается фитопланктон. В этом случае содержание минеральных соединений азота уменьшается настолько быстро, что они не успевают оказывать угнетающего действия на азотфиксирующих бактерий.[ ...]
Бобовые растения при содействии бактерий, живущих на их корнях, могут пользоваться свободным азотом воздуха. Эту особенность азотного питания бобовых растений следует рассматривать как особую форму исторической приспособленности этих растений к питанию органическими формами азота.[ ...]
Восстановление солей азотистой и азотной кислот с образованием свободного аммиака может происходить и под влиянием денитрифицирующих бактерий.[ ...]
Особенно полезно дробное внесение азотных удобрений — через декаду, а в некоторых случаях и чаще. Это в равной степени относится и к другим видам минеральных удобрений, а также к извести, за исключением тех случаев, когда ее вносят в мелиоративных целях (когда всю известь вносят в один прием и большей частью в почву по дну спущенного пруда). Если известь используют с целью удобрения, ее вносят дробными порциями через небольшие промежутки времени, что положительно действует на развитие азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий.[ ...]
Другие виды анаэробных аммонийных бактерий мегаболи-зируют азотные соединения и выделяют аммиак.[ ...]
Безусловно, активная деятельность бактерий, фиксирующих азот воздуха и обеспечивающих более полное азотное питнание растений, не могла не сказаться и на повышении урожая. Внекорневая подкормка молибденом увеличила урожай бобов с 20,5 ц до 22,5 ц; а молибденом с НРВ дала прибавку— 1,9 ц с гектара.[ ...]
Сформировавшийся клубенек заполнен бактериями, инфицирующими листья растения, очевидно, в момент прорастания семян. При выращивании стерильных семян клубеньки не возникают и растения развиваются хлоро-тичными. Выделенные из листовых клубеньков Psychotria bacteriophyla бактерии оказались принадлежащими к роду Klebsiella (K. rubia-cearum). Бактерии фиксируют азот не только в симбиозе, но и в чистой культуре — до 25 мг азота на 1 г использованного сахара. Надо полагать, что они играют немаловажную роль в азотном питании растений на малоплодородных почвах. Есть основания полагать, что они снабжают растения не только азотом, но и биологически активными веществами.[ ...]
Однако различные виды спорообразующих бактерий по-разному относятся к источникам азотистого питания. Так, например, культуры группы сенного и картофельного бацилла более энергично сбраживают углеводы с образованием разнообразных промежуточных соединений. Для наиболее распространенных видов спорообразующих бактерий лучшими источниками азотного питания оказались пептон, гидролизат казеина, автолизат дрожжей и мочевина.[ ...]
Высокое содержание в питательной среде источников азотного и углеродного питания, обеспечивающих максимальный рост бактерий, может подавлять индукцию спорообразования. Так, потребность в глюкозе — основном энергетическом источнике вегетативного роста аэробных бактерий — является несущественной для спорообразования некоторых видов, а в отдельных случаях она угнетает процесс споруляции. Культуры определенных видов бактерий более интенсивно спорулируют при уменьшении в среде аланина, валина, лейцина и изолейцина. У других бактерий отсутствие в среде лейцина и серусодержащих аминокислот угнетает спорообразование.[ ...]
Другую интересную группу, известную как хемосинтезирующие бактерии, часто рассматривают как «продуцентов» (хемоавтотрофов), однако с точки зрения их роли в экосистемах это группа, переходная между автотрофами и гетеротрофами. Хемосинтезирующие бактерии получают энергию, необходимую для включения двуокиси углерода в состав компонентов клетки, не за счет фотосинтеза, а за счет химического окисления таких простых неорганических соединений, как аммоний (окисляется в нитрит), нитрит (в нитрат), сульфид (в серу), закись железа (в окись). Они могут расти в темноте, но большинство нуждается в кислороде. Благодаря способности существовать в темноте (в почве и донных отложениях) хемосинтезирующие бактерии не только играют роль в извлечении минеральных питательных веществ, но, как показал русский гидробиолог И. Т. Сорокин (1966), осваивают энергию, которая иначе была бы потеряна для животных.[ ...]
Это указывает, что фиксированный меченый азот попадает в тела бактерий из тканей высшего растения, которое является источником азотного питания для бактерий. Таким образом, фиксация атмосферного азота локализована не в теле клубеньковых бактерий, а в клубеньковой ткани высшего растения. Важная роль клубеньковых бактерий заключается в том, что они индуцируют образование этой специфической клубеньковой ткани. Дальнейшие исследования показали, что максимальное содержание меченого азота в отдельных азотистых фракциях клеточного сока клубеньков всегда приходится на амидную группу аспарагина и глутамина. Так как эта группа может рассматриваться как трансформированный аммиак, то именно •аммиак и является конечным неорганическим продуктом биологической фиксации азота.[ ...]
Процессы окисления аммиака и азотистой кислоты называются нитрификацией, а бактерии — нитрифицирующими или нитрифика-торами. Для нормального протекания процесса нитрификации необходимо определенное значение pH. Первая стадия имеет оптимум pH 8,5, а вторая — 8,3—9,3. Образующиеся при нитрификации азотистая и азотная кислоты могут вызывать разрушение подводных бетонных сооружений.[ ...]
Главная масса свободного азота тропосферы получается из подземной тропосферы в виде азотных струй, минеральных источников. Он создается подземной жизнью. Но, может быть, не меньшее значение имеет (количественного учета у нас пока нет) биогенная реакция того же характера - бактериальная, идущая на всей поверхности океана, главным образом в планктоне и в еаргае-совых областях: выделение свободного азота азотвыделяющими бактериями при разложении живого вещества, особенно в арктических и антарктических водах.[ ...]
Главная масса свободного азота тропосферы получается из подземной тропосферы в виде азотных струй, минеральных источников. Он создается подземной жизнью. Но, может быть, не меньшее значение имеет (количественного учета у нас пока нет) биогенная реакция того же характера - бактериальная, идущая на всей поверхности океана, главным образом в планктоне и в еаргае-совых областях: выделение свободного азота азотвыделяющими бактериями при разложении живого вещества, особенно в арктических и антарктических водах.[ ...]
В процессе питания микроорганизмы получают материал для своего строения, вследствие этого происходит прирост массы бактерий активного ила, а в процессе дыхания они используют кислород воздуха. Содержащиеся в сточных водах органические вещества в результате окислительных процессов минерализуются, и конечными продуктами окисления являются диоксид углерода и вода. Некоторые органические соединения окисляются не полностью, образуются промежуточные продукты. В процессе биохимической очистки сточных вод происходит также окисление сероводорода до серы и серной кислоты, а аммиака - до азотистой и азотной кислот (нитрификация).[ ...]
В обоих случаях, как при тлении, так и при гниении, образуется аммиак. Этот аммиак подвергается затем при помощи других аэробных бактерий окислению и переходит сперва в азотистую, а затем в азотную кислоты. Соответственно процессы эти называются аммонификацией и нитрификацией.[ ...]
При соответствующих условиях (наличие кислорода, температура выше 4° С и др.) под действием аэробных микроорганизмов (нитрифицирующих бактерий) происходит окисление азота аммонийных солей, в результате чего образуются сначала соли азотистой кислоты, или нитриты, а при дальнейшем окислении — соли азотной кислоты, или нитраты, т. е- происходит процесс нитрификации. Этот биохимический процесс был открыт в 70-х годах XIX в. Но только в конце XIX в. русскому микробиологу С. Н. Виноградскому удалось выделить чистую культуру нитрифицирующих бактерий. Одна группа этих бактерий окисляет аммиак в азотистую кислоту (нитритные бактерии), вторая — азотистую кислоту в азотную (нитратные бактерии). Нитрификация имеет большое значение в очистке сточных вод, так как этим путем накапливается запас кислорода, который может быть использован для окисления органических без-азотистых веществ, когда полностью уже израсходован для этого процесса весь свободный (растворенный) кислород. Связанный кислород отщепляется от нитритов и нитратов под действием микроорганизмов (денитрифицирующих бактерий) и вторично расходуется для окисления органического вещества. Процесс этот называется денитрификацией. Он сопровождается выделением в атмосферу свободного азота в форме газа.[ ...]
При нормальной работе фильтров (после образования фильтрующей пленки) достигается полное осветление воды, понижение цветности на 15—20%, снижение количества бактерий на 95—99%, в том числе и кишечной палочки, уменьшение окисляемости примерно на 20—40%, устранение аммиака, азотной кислоты, кислорода.[ ...]
Фиксация атмосферного азота. Ни одно зеленое растение не может питаться непосредственно азотом атмосферы. Так как в результате деятельности денитрифицирующих бактерий непрерывно идет уменьшение в природе запасов связанного азота и перевод его в атмосферный азот, то жизни на земле грозила бы неминуемая гибель из-за азотного голода. Однако существует группа микроорганизмов, способная связывать атмосферный азот, делая его доступным для растений. Эти микроорганизмы называются азотфиксирующими бактериями, они разделяются на клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых •растений, и на свободно живущие в почве.[ ...]
Продукты первых двух — нитрит и нитрат вместе с аммонием — составляют основу азотного питания растений, грибов и большинства других микроорганизмов, которые образуют аминокислоты, пептиды и белки. Проходя через обмен веществ на всех трофических уровнях, эти соединения разлагаются с освобождением Г Ш4+, и цикл повторяется. Денитрофицирующие бактерии переводят избыток нитратов в молекулярный азот.[ ...]
Бактериальные фильтры, водоросли для очистки от органических веществ. Для очистки сточных вод после первичной и вторичной обработки от органических веществ используются следующие бактерии: Rhizobium, азотные бактерии, Proteus № 9, Saccharomyces Torulopsis (Candida utilis), Trichosporan, Rhodoturola, B. Subtilis, Pseudomonas № 14. Обычно применяют смесь бактериальных фильтров, нанесенную на пористый носитель (обычно кирпич).[ ...]
Образование полостей внутри корней рапса является следствием неравномерного поступления воды в растение, что нарушает рост паренхимной ткани корней. То же наблюдается и при чрезмерном внесении азотных удобрений под посев озимого рапса.[ ...]
При разложении белков образуются также аммиак и его производные, попадающие также в воздух и воду океана. В биосфере в результате нитрификации — окисления аммиака и других азотсодержащих органических соединений при участии бактерий — образуются различные оксиды азота, которые являются основой образования азотной кислоты. Азотная кислота, соединяясь с металлами, дает соли. В результате деятельности денитрофицирующих бактерий соли азотной кислоты восстанавливаются до азотистой кислоты и далее до свободного азота.[ ...]
Азотсодержащие вещества (белки, например) подвергаются процессу аммонификации, связанному с образованием аммиака, а далее - солей аммония, доступных в ионной форме для ассимиляции растениями. Однако часть аммиака под воздействием нитрифицирующих бактерий подвергается нитрификации, т. е. окислению сначала до азотистой, далее - азотной кислоты, а далее - при взаимодействии последней с основаниями почвы - происходит образование солей азотной кислоты. В каждом процессе участвует особая группа бактерий. В анаэробных условиях соли азотной кислоты подвергаются денитрификации с образованием свободного азота.[ ...]
Образующаяся на поверхности песка пленка из взвешенных в воде частиц обеспечивает высокую степень осветления и обеззараживания воды. При нормальной работе фильтров (после образования фильтрующей пленки) достигается полное осветление воды, понижение ее цветности на 15—29%, снижение количества бактерий на 95—99%, в том числе кишечной палочки, уменьшение окисляемости примерно на 20—40%, устранение аммиака, азотной кислоты, кислорода. Стоимость очистки воды медленным фильтрованием в 3—5 раз ниже стоимости очистки фильтрованием на скорых фильтрах с применением реагентов.[ ...]
При внесении нормальных доз извести снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия, железа и марганца, они переходят в нерастворимую форму и поэтому устраняется вредное действие их на растения. На известкованных почвах повышается жизнедеятельность свободноживу-щих азотфиксирующих бактерий (азотобактер, клостридиум и др.) и клубеньковых бактерий, поэтому повышается обогащение почвы азотом за счет азота воздуха. При известковании улучшается деятельность нитрификаторов (КигоБотопаз и Г ТН.гоЬас1ег), усиливается минерализация органических соединений азота до аммиака и его нитрификация. В почве больше накапливается нитратного азота. Усиление нитрификации при известковании обусловливается также нейтрализацией продуктов окисления аммиака — азотистой и азотной кислот, накопление которых тормозит деятельность нитрифицирующих бактерий. В результате улучшается азотное питание растений, особенно в первые годы после внесения извести.[ ...]
Несмотря на это озимая рожь в Башкирии является высокоурожайной и устойчивой культурой. Даже изреженные посевы способны давать высокие урожаи. Для этого необходимо одно важное условие —рано весной с наступлением теплых дней быстрое развитие большой листовой поверхности. В развитии вегетативных органов большое значение имеет нормальное азотное питание. Однако именно в ранне-весенний период из-за отсутствия благоприятных условий для активной деятельности нитрифицирующих бактерий наблюдается недостаток подвижного азота в почве. Между тем озимая рожь наибольшее требование к питательным веществам предъявляет именно в этот период.[ ...]
Еще в 1870 г. Шлезинг и Мюнц (Schloesing, Miintz) доказали, что нитрификация имеет биологическую природу. Для этого они добавляли к сточным водам хлороформ. В результате окисление аммиака прекращалось. Однако специфические микроорганизмы, вызывающие этот процесс, были выделены лишь Виноградским. Им же было показано, что хемо-автотрофные нитрификаторы могут быть подразделены на бактерий, осуществляющих первую фазу этого процесса, а именно окисление аммония до азотистой кислоты (NH4+->N02 ), и бактерий второй фазы нитрификации, переводящих азотистую кислоту в азотную (N02-->-N03 ). И те и другие микроорганизмы являются грам-отрицательными. Их относят к семейству Nitro-bacteriaceae.[ ...]
В сырой (необработанной) сточной жидкости всегда имеются аммонийные соли [(NH4)C03], получающиеся в результате расщепления аминокислот и мочевины. В присутствии кислорода аммонийные соли подвергаются окислению, которое -происходит при, участии определенных видов микроорганизмов. Этот процесс носит название нитрификации, так как конечным его продуктом являются нитраты — соли азотной кислоты. Нитрификация является последней стадией очистки сточных вод. Так как нитрификация не может начаться до тех пор, пока в сточной жидкости не произойдет разрушения основной массы содержащихся в ней органических загрязнений, присутствие нитратов в очищенной воде служит показателем степени ее очистки. Процесс нитрификации протекает в две фазы под влиянием двух групп микроорганизмов. Первая фаза процесса нитрификации состоит в окислении аммонийных солей в азотистую кислоту и проводит при активном участии группы бактерий Nítrosomonos; вторая фаза состоит в окислении азотистой кислоты в азотную и проходит при участии бактерий, носящих название Nitro-bacter. Реакции окисления осуществляются аэробными бактериями и проходят при выделении тепла.[ ...]
Необходимо учитывать особенности биопроб, поскольку предметом исследования могут быть жидкости (моча, плазма, сыворотка крови, лимфа), ткани (мышцы, жир, волосы, мозг), органы (печень, почки, легкие, яичники и т.д.), растения, разнообразные пищевые продукты. В частности, работа с мочой требует постоянного контроля за изменением pH, так как он увеличивается со временем из-за действия бактерий Активность последних уменьшают добавлением борной кислоты и антибактериальных препаратов, однако следует учитывать возможность их влияния на результаты определений. Многолетние эксперименты помогли разработать оптимальный вариант процедуры хранения образцов: 1 мл ледяной уксусной кислоты добавляют к 100 мл мочи. Это предохраняет ее от бактериального разложения, а величина pH (3,3 - 4,3) имеет значение, подходящее для большинства аналитических процедур. Однако при определении ртути мочу необходимо подкислять азотной кислотой до pH 1 и ниже [14].[ ...]
В природе имеются значительные запасы азота. Во-первых, большие количества азота входят в состав населяющих землю организмов, главным образом растений. При отмирании этих организмов азот попадает в почву и водоемы и подвергается воздействию микроорганизмов. Сначала аммонифицирующие микроорганизмы превращают органический азот в минеральный, доступный растениям. Далее нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотной кислоты, переводя таким образом азот в еще более доступную для растений форму. Параллельно происходит процесс восстановления нитратов до молекулярного азота. Этот процесс осуществляется денитрифицирующими бакте-териями и ведет к переходу азота в атмосферу и обеднению почвы. Фиксация атмосферного азота клубеньковыми и свободноживущи-ми азотфиксирующими бактериями вновь обогащает почву связанным азотом.[ ...]
Д. Н. Прянишников доказывал, что для нашей страны более перспективно не травополье, а интенсивные плодосменные севообороты. Именно они пришли на смену трехполью зернового типа, господствовавшему на протяжении тысячи лет в Западной Европе. При трехполье треть земли пустовала (поздний пар), а две трети засевались зерновыми культурами. Бобовые не возделывали, что исключало возможность мобилизации азота воздуха с помощью клубеньковых бактерий и отрицательно сказывалось на азотном питании растений и круговороте азота в земледелии. В этом севообороте почти отсутствовали пропашные, в том числе картофель и корнеплоды, что приводило к засоренности полей и постоянному недостатку кормов. На протяжении столетий крестьянское хозяйство (за исключением кулацкой верхушки) не могло вырваться из порочного круга, отмеченного известным русским агрономом XVIII в. А. Т. Болотовым, который писал: «...без навоза земля не дает урожая, а навоза мало, так как мало скота, а скота мало, так как мало кормов, а кормов мало, так как без навоза земля не дает урожая» (1779).[ ...]