Курсовая работа - Роль микроорганизмов в охране окружающей среды - файл n1.doc

Курсовая работа - Роль микроорганизмов в охране окружающей среды
скачать (250 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc250kb.01.06.2012 13:55скачать

n1.doc



МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ - МСХА имени КА.

ТИМИРЯЗЕВА (ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА имени К.А.Тимирязева)


Факультет почвоведения, агрохимии и экологии


Кафедра микробиологии

КУРСОВАЯ РАБОТА


по дисциплине: МИКРОБИОЛОГИЯ

на тему: « Роль микроорганизмов в охране окружающей среды»

Выполнила:

студентка 203 группы

М.В. Починкова.
Проверила:

доцент Г.В.Годова
Оценка курсовой работы:
ОТЛИЧНО
Москва 2011г

Аннотация
В теоретической части рассмотрена роль микроорганизмов в окружающей среде, влияние пестицидов, тяжелых металлов, удобрений, мелиорация и загрязнение нефтепродуктами почву. Все, что связано с сельскохозяйственной деятельность человека и какое влияние оказывает человек на микробиоту почвы.

В практической части представлены результаты микробиологического анализа реплантазема.

Данная курсовая работа содержит страниц, 8 рисунков и 16 таблиц.


Содержание


Теоретическая часть

  1. Введение………………………………………………………….4

  2. Знание почвенной микробиологии в условиях интенсивной химизации земледелия……………………......5

  3. Тяжёлые металлы как фактор антропогенного воздействия на микробиоту почвы……………………………….…………..7

  4. Влияние минеральных и органических удобрений на почвенные микроорганизмы……………….……...………...13

  5. Влияние мелиорации на микрофлору почвы…..………....19

  6. Действие пестицидов на почвенную микрофлору…….....21

  7. Роль почвенных микроорганизмов в рекультивации почв загрязненных нефтепродуктами………………….….………24

  8. Заключение………………………………………….…………..28

Практическая часть

  1. Характеристика взятого образца почвы……………..…...20

10. Определение влажности почвы…………………………….20

11. Питательные среды…………………………………………..21

12. Выводы………………………………………………………….30

13. Библиографический список…………………………………31

Введение
Микробиология- наука о мельчайших, невидимых невооруженным глазом организмах, называемых микроорганизмами, или микробами.

Микробиология как наука изучает морфологию, систематику и физиологические особенности микроорганизмов, условия их жизнедеятельности, роль в природе и жизни человека. Микробиологи разрабатывают способы использования полезных микробов в сельском хозяйстве и промышленности, средства и методы борьбы с патогенными микроорганизмами, вызывающими болезни растений, животных и человека.

Микроорганизмы широко распространены в природе. Они постоянно присутствуют в почвах, водоемах, на поверхности и внутри тела человека, животных и растений, в пищевых продуктах, воздухе и т.л. Микроорганизмы можно выявить и в песках пустынь, и во льдах Арктики и Антарктики, в воде и иле морей и океанов, на скальных породах высоко в горах и в глубине шахт.

Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ и энергии в природе; от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, многих других полезных ископаемых. Микроорганизмы участвуют в выветривании горных пород и прочих природных процессах.

Многие микроорганизмы используют в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Особенно велико значение микроорганизмов в растениеводстве и животноводстве. Это обогащение почвы азотом, борьба с вредителями сельскохозяйственных культур при помощи микробных препаратов, правильное приготовление и хранение кормов, получение кормового белка, антибиотиков и других веществ микробного происхождения.

Микроорганизмы оказывают положительное влияние на процессы разложения веществ неприродного происхождения - ксенобиотиков, попадающих в почвы и водоемы и загрязняющих их [4].
Значение почвенной микробиологии в условиях интенсивной химизации земледелия.
Роль почвы в процессах взаимодействия человека и биосферы очень велика. В первую очередь она проявляется в процессах производства пищи для человека и животных, в производстве промышленной продукции, а также в сохранении устойчивости биосферы к загрязняющим веществам, процессах её очистки от загрязнений. Почва является основным регулятором нормального соотношения элементов в биосфере и её основным «дезинсектором» от загрязнения. Эта роль почвы как дезинсектора биосферы, в первую очередь, определяется наличием и функционированием почвенной биоты - совокупности живых организмов.

«На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Наиболее плотно заселена жизнью суша планеты. Живое вещество в биосфере играет основную активную роль и по своей могущественности ни с чем, ни с какой геологической силой не может быть сравнимо по своей интенсивности и непрерывности во времени. В сущности, оно определяет все основные химические закономерности в биосфере» (В.И. Вернадский).

В общем балансе веществ в биосфере почвенные микроорганизмы играют огромную роль, и верность этих положений для них подтверждается рядом доказательств. Биохимический эффект и, следовательно, роль организмов в биосфере тем выше, чем выше скорость размножения организма, короче его жизненный цикл и чем большей численностью он обладает в биосфере. Все это свойственно для организмов малых размеров, особенно микроорганизмов (табл.1). Обладая наименьшими для живых организмов размерами, микроорганизмы имеют колоссальные скорости размножения. Например, если использовать один из основных показателей динамики популяций организмов – время удвоения её численности, то по подсчётам время удвоения для человечества при благоприятных условиях может составлять около 25 лет, а для ряда микроорганизмов время удвоения их популяции – всего несколько часов.
Таблица 1

Гипотетические расчёты возможной скорости заселения поверхности Земли при благоприятных условиях заселения представителями разных групп организмов [5].


Организм

Время

Слон

Белее 1000 лет

Крысы

8 лет

Цветковые растения (клевер)

11 лет

Некоторые насекомые

200-300 дней

Инфузории

10-67 дней

Некоторые бактерии

1,5-1,8 дней


Микроорганизмам свойственна и очень большая численность особей в разных средах их обитания. Для почвенных микробов – она одна из наибольших на Земле, и в 1г. Почвы численность микроорганизмов может составлять миллиарды клеток.

В биосфере микроорганизмы создают значительные запасы биомассы, размеры которой сопоставимы или даже могут превышать запасы биомассы других групп организмов. В почве запасы микробной биомассы так же велики и составляют десятки мг на 1 грамм почвы.

Микроорганизмы являются основными агентами трансформации различных веществ в биосфере. В общем балансе веществ на Земном шаре микроорганизмам принадлежит не меньшая роль, чем фотосинтезирующим организмам, так как они осуществляют процесс разложения растительной и животной биомассы в экосистемах. Деструкционные процессы типичны для почвенных условий, где характерно преобладание гетеротрофных форм микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов) способных разлагать и трансформировать различные органические вещества.

Кроме участия в трансформации углеродосодержащих соединений, почвенные микроорганизмы занимают основное положение в циклах других жизненно важных элементов - таких как N, P, S, Fe, Mn и др. Без участия микроорганизмов нормальное протекание круговорота этих элементов не возможно.

Микроорганизмам принадлежит уникальная роль в очистке биосферы от загрязнений т.к. именно микроорганизмы, обладая высокой способностью к адаптации, могут быстро трансформировать загрязняющие вещества – как естественные для биосферы, так и чужеродные. Следовательно, нарушение функционирования почвенной биоты чревато также и утратой его функций дезинсектора биосферы от загрязняющих веществ и ещё большей их аккумуляцией в биосфере.

Следует отметить, что микроорганизмы могут иметь также важное значение как наиболее дешевые и быстрые агенты в процессах микробного синтеза для производства пищи, некоторых видов сырья и энергии [5].

Тяжелые металлы как фактор антропогенного воздействия на микробиоту почвы.
Поступление загрязнений в окружающую среду обусловлено природными и техногенными факторами. Последующая их трансформация в природных средах определяется физическими, химическими и биологическими процессами, влиянием на них различных факторов и их взаимоотношением.

Техногенные загрязнения, попадающие в природную среду в процессе хозяйственной деятельности, загрязняют воздух, водоёмы и почву, перераспределяясь между этими средами (рис 1.). В исходном или трансформированном виде они поступают в биоту и мигрируют от характера и объёмов деятельности человека, количества загрязнений, попавших в окружающую среду, характера загрязняющих веществ, их экотоксикологических свойств, устойчивости и способности их к разложению, механизмов превращения в окружающей среде. В организм человека основная часть загрязнений поступает с продуктами питания (до 70% от общего количества), остальная часть с водой и воздухом.

Рис. 1 Миграция загрязнений в окружающей среде[3].


В почву загрязняющие вещества привносят в основном через атмосферу в результате осаждения паров аэрозолей, пыли, сажи или в виде растворимых веществ с дождем, снегом в виде растворимых веществ с дождем, снегом, в виде сухих выпадений. Почва загрязняется в результате применения химических препаратов на её поверхности искусственного орошения, выщелачивания загрязняющих веществ из твёрдых отходов и поступления с жидкими стоками. Химические загрязнения в твердом, жидком или газообразном состоянии, растворенные или нерастворенные в неодинаковой степени способны мигрировать и перераспределять по профилю почв. Характер миграции и превращений загрязнений зависит от климатических условий, агрегатного состояния, физико-химических свойств и химического состава подстилающих пород и почв, характера растительности и других факторов [3].

Загрязнение тяжелыми металлами может выступать в роли экотоксикологического фактора определяющего направление и характер развития почвенных ценозов. Такое явление может наблюдаться как при загрязнении почв тяжёлыми металлами в высоких концентрациях однократно, так и при систематическом загрязнении малыми дозами (табл.2). Последствиями этого типа загрязнения могут быть токсикозы растений, животных и человека.

Среди тяжелых металлов наиболее опасными загрязнителями для биосферы считаются ртуть, кадмий, свинец.

Хотя загрязнение тяжелыми металлами носит более локальных характер, чем радиационное или газовое загрязнение, однако имеются сведения и о глобальном увеличении содержания тяжелых металлов в наземных биоценозах удаленных от промышленных зон, например, увеличение содержания свинца даже во льдах Гренландии.

Наиболее сильное загрязнение тяжелыми металлами обычно наблюдается вокруг источников выбросов, где могут образовываться так называемые «техногенные аномалии» с высокой концентрацией тяжелых металлов на поверхности растений и почв. Например, до 90 % свинца может оседать вблизи выбрасывающих его предприятий.
Таблица 2

Основные источники и размеры загрязнения тяжелыми металлами[5].

Источник загрязнения

Размер загрязнения

Выбросы промышленных предприятий (металлургическая, топливная промышленность)

До десятков и более километров вокруг

Транспортное загрязнение

Сотни метров вокруг автострад

Сельскохозяйственные мероприятия (биоценозы, минеральные удобрения, протравитель семян)

Размеры не значительны


Токсичность тяжелых металлов различается для почв с разными свойствами. В наибольшей степени отрицательное действие Hg, Cd, Pb проявляется в почвах легкого механического состава, где процессы их миграции выше, чем в тяжелых. Аккумуляция тяжелых металлов зависит от кислотности и гумусности почв. В нейтральных почвах, с высоким содержанием гумуса тяжелые металлы закрепляются сильнее.

Микробиологические последствия загрязнения почв тяжелыми металлами по современным представлениям в первую очередь важно оценить с точки зрения — возможности трансформации тяжелых металлов почвенными микроорганизмами —

воздействия тяжелых металлов на состав и функционирование почвенных организмов.

Основными направлениями микробной трансформации тяжелых металлов считают: окислительно-восстановительную, биотрансформацию и трансформацию неорганических

соединений в органические.

Окисление восстановленных соединений металлов некоторые микроорганизмы используют как источник энергии. При восстановлении окисленных соединений ряд микробов осуществляет процесс являющийся формой дыхания, характеризующийся тем, что окисленные соединения металлов служат в качестве конечных акцепторов электронов. Такие реакции окисления и восстановления могут иметь фундаментальное значение в перераспределении этих элементов в биосфере, но с точки зрения антропогенных загрязнений эти вопросы пока мало изучены.

Наибольшую опасность для высших организмов представляют последствия микробной трансформации неорганических соединений тяжелых металлов в органометаллические соединения. Наиболее детально эти процессы изучены для ртути.

Установлено, что под воздействием микроорганизмов соединения ртути, попадающие в почву, могут переходить в более опасную форму (метилртути), чем та, в которой она попала в окружающую среду. Способностью метилировать ртуть обладают некоторые аэробные и анаэробные бактерии и почвенные грибы. Образовавшиеся соединения могут поступать в биологические объекты и накапливаться в трофических цепях человека и животных.

Так, аккумуляция метилртути наблюдалась при загрязнении почв в мицелии грибов, а затем в их плодовых телах. Эта ситуация, которая привела к отравлениям и заболеваниям людей отмечена в ряде стран Европы в районах высокого уровня промышленного и транспортного загрязнения почв. Причем, наиболее высокое, содержание тяжелых металлов, например, ртути — до 0,22 мг/кг, кадмия — 19,5 мг/кг, отмечено в плодовых телах наилучших съедобных грибов p. Boletus (белые, подберезовики), p. Agaricus (шампиньоны и др.), а также дождевиках.

Установлено, что пары ртути легко поглощаются корнями растений. Накопление тяжелых металлов в биологических объектах и трофических цепях — одно из основных опасных последствий микробной трансформации. Причем важность проблемы сохраняется и в случае снижения современного уровня загрязнений и в связи с длительностью выведения тяжелых металлов из организма человека и в связи с инерционностью почвы как системы. Так, например, предполагается, что даже при выключении всех антропогенных источников, загрязнение почв ртутью в будущие 100 лет уменьшится только на 20%, при этом будет продолжаться загрязнение вод вследствие уже имеющегося загрязнения.

Последствиями загрязнения может быть и нарушение почвенных трофических цепей возможно и в результате изменения состава почвенных организмов при загрязнении тяжелыми металлами. Так в опытах с почвенными коллемболами, которые потребляют микроскопические грибы, нами показано, что виды грибов, сохраняющиеся в почве и подстилке при высоких уровнях загрязнения тяжелыми металлами (кадмием, свинцом). коллемболами потребляются крайне плохо или вовсе не потребляются, что сказывается и на размножении коллембол. Таким образом, изменение состава почвенных грибов при загрязнении тяжелыми металлами может оказывать влияние и на развитие отдельных групп почвенных беспозвоночных.

В последние десятилетия активно исследуется влияние тяжелых металлов на отдельные группы почвенных организмов и микробиологические процессы в почвах. Общей установленной закономерностью является то, что низкие дозы тяжелых металлов часто активизируют жизнедеятельность почвенных организмов и интенсивность протекания микробиологических процессов, а высокие уровни загрязнения подавляют. Ингибирующий эффект тяжелых металлов установлен для различных групп почвенных организмов (почвенной макро, мезо и микрофауны, почвенных водорослей, грибов, бактерий) и на разных уровнях их организации — от влияния на отдельные особи до изменения сообществ организмов. Например, для представителей ряда бактерий, дрожжей при загрязнении тяжелыми металлами показано изменение работы ферментных систем, нарушение проницаемости мембран в клетках. Изменение функционирования клеток ведет к появлению морфологических аномалий особей, что часто проявляется в изменении их формы и размеров. Для почвенных животных воздействие металлов может проявляться не только морфологически, но и функционально, например, в изменении поведенческих реакций — меньшей подвижности (Bengtsson, Rundgren).

Тяжелые металлы оказывают воздействие на процессы развития популяций почвенных организмов. Например, для почвенных грибов в присутствии тяжелых металлов происходят изменения в прорастании спор, которые проявляются в изменении времени и уровня прорастания и были различны у устойчивых и чувствительных к загрязнителю видов. Так в опытах на дерново-подзолистых почвах с возрастающими дозами свинца 500 - 5000 мг/кг у чувствительного к загрязнению вида гриба Mortierella ramanniana наблюдалась задержка и снижение уровня прорастания, спор при загрязнении. Для других видов низкие дозы свинца могли несколько увеличить прорастание спор довольно широкого набора типичных почвенных грибов, а высокие лишь нескольких устойчивых

видов, например, Penicillium funiculosum, A. niger. Более того для А. niger, нетипичного для дерново-подзолистых почв прорастание спор происходило только в присутствии свинца, а в незагрязненных почвах споры этого гриба не прорастали. На питательных средах показано, что тяжелые металлы ингибируют и дальнейшее развитие микроорганизмов, например, рост мицелия из спор, рост целых колоний, накопление биомассы бактерий и грибов в целом.

Меньшая интенсивность роста, короткая продолжительность жизни в присутствии высоких концентраций тяжелых металлов наблюдается у ряда почвенных беспозвоночных, например, у популяций мокриц в присутствии Zn. Загрязнение тяжелыми металлами может влиять и на размножение почвенных организмов. Обычно это воздействие ингибирующее. Исключение может представлять группа почвенных грибов, для которых, например, в опытах с кадмием было показано увеличение интенсивности (более чем в 2 раза) споруляции у ряда почвенных грибов. Но для чувствительных видов

(Mortierella ramanniana) установлено ингибирующее действие на развитие репродуктивных органов, в результате чего формируются спорангии меньших размеров и с неполноценными спорами. На основании реакций на загрязнения выделяют устойчивые

и чувствительные к тяжелым металлам микроорганизмы. Одной из наиболее устойчивых групп в целом считают микроскопические грибы. Большая устойчивость к тяжелым металлам проявляется у пигментированных форм. Важным последствием загрязнения почв тяжелыми металлами является не только воздействие на отдельные особи и популяции почвенных организмов, но и изменение целых комплексов, сообществ микроорганизмов и почвенных животных. Четко эти изменения могут быть продемонстрированы для комплексов почвенных грибов.

Под влиянием промышленного и транспортного загрязнения тяжелыми металлами изменяется структура комплексов почвенных грибов — так снижается богатство выделяемых видов, изменяется их встречаемость, и в результате разнообразие комплексов грибов уменьшается.

В последнее время большое внимание уделяется изучению аккумуляции тяжелых металлов почвенными микроорганизмами. Показано, что конечная концентрация металла внутри клетки может быть на несколько порядков выше его концентрации в окружающей среде. Микробы способны концентрировать тяжелые металлы как внутри клеток, так и на их поверхности. Среди почвенных микроорганизмов высокий уровень аккумуляции установлен для микроскопических грибов. На поглощение ионов тяжелых металлов оказывает влияние физиологическое состояние клеток и условия окружающей среды. Эти вопросы в настоящее время разработаны пока еще недостаточно. Однако использование почвенных микроорганизмов как агентов очистки стоков промышленных предприятий представляется перспективным и применяется в мировой практике [5].

Влияние минеральных и органических удобрений на почвенные микроорганизмы.

Сельскохозяйственное использование почвенного покрова обеспечивает основное производство пищи для человека. Современное население Земли не полностью обеспечено всеми необходимыми продуктами питания. Поэтому при увеличении народонаселения проблема увеличения сельскохозяйственной продукции становится еще более острой. Возможность получения высоких урожаев определяется сочетанием различных приемов земледелия: агротехнических, мелиоративных, противоэрозионных мероприятий, химизацией сельского хозяйства и т. д. В последние десятилетия, в мировой практике как один из основных «рычагов» повышения урожайности использовались химические средства, в первую очередь, минеральные удобрения и пестициды. Их внедрение, использование новых форм, увеличение вносимых доз с одной стороны позволило в короткие сроки существенно поднять урожайность сельскохозяйственных культур. Однако с другой стороны их применение породило массу новых проблем, связанных с новыми процессами загрязнения биосферы и в конечном счете отрицательным воздействием на здоровье человека Проблема оказалась настолько серьезной, что сейчас за рубежом сознательно отказываются или резко снижают применение химических средств для производства экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Современное изучение проблемы показало, что при

применении химикатов как в процессах накопления токсичных для человека веществ, так и в процессах их детоксикации огромную роль играют почвенные организмы [5].

Органические удобрения – навоз, городские отходы, компосты и другое способствует интенсификации микробиологических процессов, по сколько они являются источником энергии элементов питания микроорганизмов.

Навоз. Содержание органического вещества в навозе составляет 20-25%; количество питательных для растений веществ ограничивается долями процента и около 75% воды. Органическая часть навоза в расчете на беззольную сухую массу содержит до 40% перегнойных соединений, около 30% целлюлозы и лигниноподобных веществ.

При переводе животноводства на промышленную основу в хозяйствах получают «жидкий навоз». Содержание воды в нем достигает 90-98%,. Однако фракция сухих веществ такого навоза по составу близка к обычному.

Перед использованием жидкого навоза на удобрение его разделяют на твердую и жидкую фракции. Твердую часть пускают на удобрения после компостирования, жидкую не разбавленную массу также применяют как удобрение, но во вневегетеционный период. Обычно жидкую фракцию навоза используют для удобрительно-увлажнительного полива во время вегетации растений при разбавление водой в 2-10 раз.

В беспостилочном навозе значительная часть азота (40-60%) содержится в форме аммиака. Поэтому при его использовании целесообразно применять ингибиторы нитрификации.

Скорость минерализации навоза в почве определяется рядом факторов, но при других благоприятных условиях она зависит в основном от соотношения в навозе C:N. Обычный навоз вызывает повышение урожая в течение 2-3 лет в отличии от азотных удобрений, которые не имеют последствия. Широко используют так же зеленые удобрения, или сидераты. Это растительная масса, запахиваемая в почву. Она более или менее быстро минерализуется в зависимости от почвенно-климматических условий.

Солома. В последнее время солому также используют как органическое удобрение. Внесение соломы обогащает почву гумуса. Кроме того, в ней содержится около 0,5% азота и другие необходимые растениям элементы. При разложении соломы выделяется много диоксида углерода, что так же благотворно действует на посевы.

При соблюдении приведенных рекомендаций почва обогащается органическим веществом и в ней активизируется мобилизационные процессы, в том числе деятельность азотфиксирующих микроорганизмов. В зависимости от ряда условий внесения 1т соломы приводит к фиксации 5-12 кг молекулярного азота.

Торф. Чаще всего для удобрения используют низовой торф. Он обладает огромной влагоемкостью (полная влагоемкость достигает 90%). В сухом веществе такого торфа содержится 80-93% органических соединений, ѕ которых – гумусовые и лигниноподобные вещества. Содержание органического азота в низовом торфе колеблется в пределах 1,5-4%, причем минерализуется микроорганизмами он крайне редко. Большой экспериментальный материал свидетельствует о том, что даже огромные дозы низвого торфа (100-200 т/га) не дают существенного эффекта.

Минеральные удобрения. Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но изменяет условия существования почвенных микроорганизмов, также нуждающихся в минеральных элементах.

При благоприятных климатических условиях количество микроорганизмов и их активность после внесения в почву удобрений значительно возрастают. Усиливается распад гумуса, увеличивается мобилизация азота, фосфора и других элементов.

Трансформация соединения азота. Общий запас азота в почве довольно велик. В пахотном слое дерново-подзолистых почв он достигает 4 т, в черноземах – 6-15 т/га. Основная часть азотного фонда находится в составе гумуса. Небольшое количество азота входит в другие соединения почвы (аминокислоты, аминосахара, нуклеиновые кислоты и т.д.), а также в минеральное соединение, преимущественно соли аммония и азотной кислоты. До 50-60кг азота на 1 га заключено в клетках микроорганизмов, населяющий пахотный слой почвы [4].



Рис.2 Схема некоторых последствий недостаточного или избыточного внесения азотных удобрений[6].
Указанных запасов могло бы хватить для получения очень высоких урожаев на многие десятки лет. Однако поскольку основная часть азота почвы входит в состав гумусовых соединений, трудно разлагаемых микроорганизмами, сельскохозяйственные культуры обычно испытывают недостаток данного элемента (рис. 2). Кроме того, допускать уменьшение содержание гумуса в почве нецелесообразно, т.к. это снижает плодородие почвы.

Потребности сельскохозяйственных культур в азоте приходится удовлетворять минеральными и органическими удобрениями. Минеральные соединения вносят в основном в форме аммонийных и нитратных соединений, также мочевины.

Растения и гетеротрофные микроорганизмы могут использовать до половины поглощенного аммонийного азота в процессах биосинтеза (табл.3). Как образующийся в процессии аммонификации, так и внесенной с удобрениями, этот азот не переходит в почве в стабильное соединение. Под влиянием нитрифицирующих бактерий аммиачный азот окисляется до азотной кислоты. Часть его (4-18%) при нитрификации превращается в закись азота. В виде газообразного аммиака азот может теряться в значительных количествах лишь в щелочных почвах.

Таблица 3

Потери азота (%) при удобрении почв различными азотными удобрениями в зависимости от аэрации[4].


Условия

(NH4)2SO4

Ca(NO3)2

Анаэробные

14.0

79.8

Аэробные

8.9

39.6


Трансформация соединений фосфора и калия. Запас фосфора в почве зависит от материнской горной пароды, на которой данная почва формировалась. Обычно в материнских породах фосфор содержится в форме фторапатита и гидропатита. При разрушении указанных минералов образуется соединение ортофосфорной кислоты.

В кислых почвах накапливаются фосфаты полуторных окислов, а также основные соли железа и алюминия, малодоступные растениям. В почвах, насыщенных основаниями, образуются фосфаты кальция CaHPO4, Ca3(PO4)2, постепенно растворяющиеся слабыми кислотами, что способствует более легкому усвоения фосфора растениями. При известковании кислых почв часть фосфатов полуторных окислов превращается в фосфаты кальция и магния, более доступные для растений.

Трансформация минеральных соединений горной породы микроорганизмами и растениями привела к превращению значительной их части в органические вещества. В подзолах, дерново-подзолистых, серых лесных почвах и черноземах 30-45% фосфора содержится в форме органических соединений. В каштановых почвах органических фосфатов меньше – около 25%, а в сероземных лишь около 14%.

Основная масса органических соединений фосфора входит в состав гумуса. Большая часть органического фосфора (до 60%) представлена фосфатами инозита. На долю нуклеиновых кислот приходится до 10% органических соединений фосфора, на глицерофосфата и другие простые эфиры – 5-10, на фосфолипиды -0,45-2,6%. Из отмеченных соединений наиболее стабильны инозитфосфаты. Легче разлагаются микроорганизмами нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты, фосфаты, глицеро - и сахарофосфаты, а также полифосфаты.

Содержание фосфора в почвах колеблется от 0,03 до 0,2%, а общий запас фосфора в пахотном слое составляет от 1 до 9 т/га. По примерным подсчетам, около 15 кг фосфора на 1 га может содержаться в клетках микроорганизмов.

Основная масса минеральных и органических соединений фосфора в почве не доступна высшим растениям, поэтому для получения высоких урожаев вносят минеральные фосфорные удобрения. Микробиологические процессы, происходящие в почве, способствуют переводу в доступное для растений состояние минеральных и органических соединений фосфора. Их разрушения – не специфический процесс, которые способны вызвать разнообразные формы микроорганизмов.

Калий в почве находится в виде минеральных соединений, причем в основном в алюмосиликатных минералах. Из первичных минералов, содержащих калий, широко распространены калийные полевые шпаты (ортоклазы) и в меньшей степени калийные слюды (мусковит, биотит). Вторичные, или глинистые, минералы, образующиеся в процессах выветривания почвообразования, относятся к гидроалюмосиликатам. В некотором количестве на ряду с другими элементами в них содержится калий.

Общий запас калия довольно велик. В 1 га пахотного слоя песчаный дерново-подзолистой почвы содержится 15-20т K2O, в дерново-подзолистой суглинистой почве -45-75, в черноземе – 60-75, сероземе – 75-95 т.

Калий, адсорбционно связанный на поверхности коллоидов, служит главным источником питания растений. Он составляет не более 0,5-1,5% общего содержания данного элемента в почве. Иногда доступного для растения калия не хватает.

Микроорганизмы играют существенную роль в повышении содержания в почве легкорастворимых соединений калия. Разлагать силикаты способны микроорганизмы разных групп. Многие из них продуцируют кислоты, обладающие большой деструктивной активностью. Особенно большая растворяющая способность у кислот, дающих комплексные и внутрикомплексные соединения с элементами, входящими в состав алюмосиликатов. Из этой группы отметим микроорганизмы – продуценты полигидроксидии-трикарбоновых кислот.

Большую роль в разрушении силикатов играют слизи, выделяемые микроорганизмами. Чаще всего это полисахариды, содержащие урановые кислоты. Карбоксильные и фенольные группы указанных соединений реагируют с определенными элементами силикатов и образуют комплексные связи, что приводит к освобождению соответствующего вещества (в данном случае калия) из кристаллических решеток и переводу его в раствор.

При выветривании силикатов наблюдается биогенное содообразование. Показано, что нефелин и плагиоклаз сильно разрушаются под влиянием кислот, а кварц – под действием щелочей. Следовательно, распад минералов может идти под влиянием разных факторов.

В отношении калия нужно иметь ввиду, что некоторый дефицит этого элемента имеет лишь 10% пахотных земель. Около 22% среднеобеспеченно калием и 68% содержит вполне достаточное его количество. Однако вклад в урожай калия, поступающего с удобрениями в пахотные почвы, весьма существен [4].
Влияние мелиорации на микрофлору почвы
Среди антропогенных факторов наибольшее влияние на микробное сообщество почвы имеют разнообразные приемы обработки и мелиорации.

В настоящее время в земледелии используют различные приемы основной и поверхностной обработок почвы. Для выполнения основной обработки используют как общие приемы – вспашку, безотвальное рыхление, фрезерование и др., так и специальные приемы – двухъярусную и трехъярусную вспашку, щелевание, кротование и др. К приемам поверхностной и мелкой обработок почвы относят лущение, культивацию, боронование, прикатывание и др. Главный прием основной обработки почвы, влияющий на жизнедеятельность ее микрофлоры, - вспашка. Она должна создавать в почве благоприятные условия для протекания мобилизационных процессов, в результате которых накапливаются питательные вещества для растений. Однако в сельскохозяйственной науке и практике существуют разные подходы к решению вопроса об использовании различных приемов основной обработки почвы. Обоснование их связано с почвенными микробиологическими процессами. Переходя к анализу воздействия разных приемов основной обработки почвы на микрофлору, отметим, прежде всего, уже упомянутую биологическую разнокачественность пахотного слоя, которая выражается в постепенном снижении численности микроорганизмов по мере углубления в почву.

Огромное значение в повышении плодородия почв имеют мелиоративные мероприятия. К ним относятся орошение почв в зонах недостаточного увлажнения, осушение избыточного увлажнения почв, внесение в кислые и щелочные почвы соединений, нормализующих реакцию среды, удаление из почвы избыточных солей и т.д.

В зонах недостаточного увлажнения при дефиците влаги микробиологические процессы почв приостанавливаются, и большая часть микроорганизмов переносит засуху в анабиотическом состоянии. Увлажнение почвы активизирует микрофлору, что приводит к накоплению питательных веществ для растений и способствует их росту.

Полив должен быть строго нормирован. Избыточное увлажнение почв вызывает нежелательные явления, снижающие плодородие.

Осушение переувлажненных почв благоприятно сказывается на составе микрофлоры, в частности это относится к вводимым в культуру торфяникам. В мелиорированных торфяниках обычно накапливается избыток доступных растениям соединений азота. Часть нитратов поступает в дренажные воды и теряется для урожая. Поэтому следует учитывать такого рода изменения микробиологических процессов при мелиорации и регулировать их доступными приемами, например глубиной дренажной системы, спуском из нее воды и др. Одним из методов предупреждения избыточной минерализации органических соединений торфяников является насыпное пескование, которое применяют в некоторых странах Западной Европы

Для химической мелиорации кислых подзолистых и дерново-подзолистых почв широко применяют известкование. Применение извести устраняет кислотность и уменьшает содержание в почве подвижного алюминия, токсичного для многих микроорганизмов и растений. Внесение извести резко меняет соотношение отдельных групп микроорганизмов почвы и активизирует деятельность тех из них, которые важны для плодородия почвы (табл. 4).


Таблица 4

Изменение состава микроорганизмов дерново-подзолистой почвы при известковании[4].

Дата наблюдения

Вариант опыта

Число микроорганизмов разных групп, тыс. на1г почвы

Бактерий, всего

бациллы

актиномицеты

грибы

азотобактер

нитрофикаторы

27 июня

Контроль

3900

770

160

67

0

1

Известкование

6500

1600

250

10

2

5

10 августа

Контроль

2900

880

200

130

0

1

Известкование

15500

2130

2200

50

15

10


Известь способствует образованию клубеньков у бобовых растений, особенно у люцерны и клевера. Из бобовых лишь для люпина предпочтительна кислая реакция среды[4].
Действие пестицидов на почвенную микрофлору
За последние 50 лет население Земного шара почти удвоилось, оно составляет около 6 млрд. человек. В то же время земельные и водные ресурсы, способные прокормить возрастающее население планеты, ограничены. Площадь пахотных земель уже не увеличивается и составляет в мире около 14 млн. км2. Поэтому производители сельскохозяйственной продукции пытаются получить большой урожай с тех же площадей, и одним из путей ее увеличения давно уже стало применение пестицидов.

Почти 30 лет назад было подсчитано, что потери сельскохозяйственной продукции от вредителей, болезней и сорняков составляют до 1/3 потенциального урожая. После сбора урожая ещё 10-20% «уносят» насекомые, микроорганизмы, птицы и грызуны. В итоге около 50% потенциального мирового урожая теряется. Это весомый аргумент в пользу применения пестицидов в современном сельском хозяйстве. Кроме того, подсчитано, что каждый доллар, затраченный на производство пестицидов в США, производит дополнительной продукции в среднем на 4 доллара. Пестициды являются одним из важных элементов интенсивных технологий, без которых невозможно получение высоких и стабильных урожаев практически ни одной сельскохозяйственной культуры.

Химические вещества, используемые для уничтожения различных видов вредных организмов или для предупреждения их развития, называют пестицидами. Пестициды, синтезируемые человеком и не встречающиеся в природе, иногда называют «чужеродными» соединениями, или ксенобиотиками. В зависимости от того, на какие вредные организмы действуют пестициды, их подразделяют на группы, основными из которых являются гербициды (сорные растения), инсектициды (вредные насекомые), фунгициды (фитопатогенные грибы). К пестицидам также относят регуляторы роста растений – химические средства стимулирования и торможения роста растений или отдельных их частей.

Мировое производство пестицидов составляет ежегодно около 2 млн. тонн активного вещества, из них гербициды, инсектициды, фунгициды и другие группы составляют 47, 36,12 и 5% соответственно. В сельскохозяйственном секторе США ежегодно применяют 367600, Японии-64500, а в России – 43300 тонн активного ингредиента пестицидов. В мире на гектар пашни приходится в среднем по 0,3 кг, в Западной Европе и США -2-3, в азиатских странах( за исключением Японии), Африке и Латинской Америке – 0,2, а в бывшем СССР – около 1 кг пестицидов. В мировом арсенале химических средств защиты, скомбинированных в 60 тыс. препаратов.

Пестициды относятся к различным классам органических соединений. Их общим свойством является наличие необычных для биологических молекул элементов, групп, связей. Многие пестициды имеют сложные, громоздкие молекулы, некоторые обладают гидрофобными свойствами. Основную роль в деградации пестицидов, особенно гидролазы, оксигеназы и различные ферменты дегалогенирования. Пестициды являются также физиологически активными веществами, которые человечество создает целенаправленно с целью губительно воздействия на живые организмы. Эти вещества вносят в окружающую среду сознательно, что влечет за собой проблему ее охраны путем уменьшения риска от их использования. Производители пестицидов тратят около 20% всех затрат на их синтез, а около 30% - на их биологическое тестирование и более 30% - на исследования по токсикологии и экобиотехнологии. Широкое использование ими окружающей среды, особенно при нарушении требований химической защиты растений, использовании устаревших пестицидных соединений и технологий их применения. «Морально устаревшие» пестициды используются, в основном, в развивающихся странах с относительно низким уровнем экономики аграрного сектора, где новые пестицидные, а значит, и экологически оправданные дорогие препараты применять не выгодно. В ущерб экологии действуют принципы экономики. К таким странам можно отнести и Россию.

Основными потребителями пестицидов являются сельское и лесное хозяйства, поэтому основная масса попадает в почву. Почва - своеобразное депо и основное место взаимодействия пестицидов с ее биотическими и абиотическими элементами.

Систематическое, ежегодное применение пестицидов приводит к исключительному по своим масштабам прецеденту воздействия человека на природные процессы. В настоящее время существуют серьезные противоречия между насущной необходимостью применения пестицидов для экономики любой страны и охраной здоровья населения и сохранением устойчивого развития окружающей среды. Пока итог один: применение пестицидов позволило увеличить мировой урожай сельскохозяйственных культур почти в два раза.

Почва является естественным резервуаром для синтезированных человеком химикатов, имеющих широкое применение в сельском хозяйстве и промышленности. Только 1% вносимых пестицидов достигает своей «цели». Проблема влияния пестицидов на почвенные микроорганизмы как нецелевые объекты их применения давно привлекла внимание исследователей. Многие работы, посвященные взаимодействию пестицидов с почвенными микроорганизмами, были сосредоточены, главным образом, на: 1) выявлении ингибирующего или стимулирующего влияния пестицида микроорганизмы; 2) влияние различных концентраций пестицидов на микроорганизмы и микробиологические показатели почв; 3) поиске культур, способных использовать пестицид в качестве источника углерода; 4) изучении путем метаболизма, трансформации и деградации пестицида микроорганизмами. Эти во многом хорошо разработанные направления исследования являются основополагающими при интерпретации самоочищения различных почв от пестицидов. Однако, как было замечено 20 лет назад, возникает целый комплекс вопросов под названием «экология ксенобиотиков», включающий понятие устойчивости микробных сообществ при действии на них чужеродных веществ, эволюции экосистем, пределов их надежности и возможности управления их активностью. Задача биологических, в том числе и микробиологических, методов заключается не столько в точном определении концентрации пестицида почве, сколько в сигнализации о появлении его в почве в количестве, нежелательном для экосистемы. Оценка этой « нежелательности» пестицидов для экосистемы в целом до сих пор остаётся искусственной.

Существует мнение, что наибольшее воздействие на почвенные микроорганизмы оказывают фунгициды, затем инсектициды и совсем незначительное – гербициды. В литературе и по сей день дискутируется вопрос о том, насколько велико и продолжительно по времени действие пестицидов на почвенный микробиоценоз, а также насколько оно экологически значимо.

В связи с этим мы оцениваем изменение численности сапротрофных микроорганизмов, длины грибного мицелия и микробной биомассы под воздействием различных пестицидов для; 1) определения изменений этих показателей в отдельные сроки после внесения пестицида, а также за весь период его « жизни» в почве и 2) сопоставления этих изменений с природными флуктуациями.

Микроорганизмы в почве занимают различные трофические уровни, но основной поток энергии идет через сапрофиты, главная сторона деятельности которых состоит в минерализации поступающего в почву органического материала, в том числе пестицидов. Поэтому определение численности сапрофитных микроорганизмов в почве может дать представление об изменении этого процесса под воздействием пестицидов [1].

Роль почвенных микроорганизмов в рекультивации почв, загрязненных нефтепродуктами


Известно, что удельный вес запасов нефти России в мировом балансе составляет 6 %, газа – 35 %, по отношению к мировым объемам добычи российская нефть составляет 11 %, газ – 30 %. Всего в России 1885 нефтяных месторождений, из них 12 месторождений с запасами более 300 млн. тонн являются уникальными. Максимум добычи нефти в России (568,5 млн. т) приходился на 1988 г., в 1993 г. было добыто 357 млн. т, в 1999 и 2000 гг. - 305 и 323 млн. т, соответственно. Первичная переработка нефти на нефтеперерабатывающих предприятиях составила в минувшем году 168,7 млн. т. Несмотря на небольшую тенденцию снижения добычи нефти, в России не наблюдается уменьшения общей площади нарушенных и загрязненных почв, а задолженность по возврату земель только возрастает. Количество же образовавшихся отходов на нефтедобывающих предприятиях осталось на прежнем уровне – порядка 604 тыс. т, на нефтеперерабатывающих в 1999 г. накоплено 698,6 тыс. т твердых отходов (что на 19 % больше, чем в 1998 г.), из них 258,7 тыс. т, или 37 % составляют нефтешламы.

Характерными загрязняющими веществами, образующимися в процессе добычи и переработки нефти, являются углеводороды (48%), оксид углерода (44 %), различные твердые сорбенты. В отличие от многих антропогенных воздействий, нефтяное загрязнение оказывает многопрофильное воздействие на окружающую природную среду и вызывает ее быструю отрицательную реакцию. Хронические разливы нефти, нефтепродуктов соленых пластовых вод, выносимых эксплуатационными скважинами вместе с нефтью и газом, приводят к потере продуктивности земель и деградации ландшафтов.

Пропитывание нефтепродуктами почвенной массы - одного из главного объекта окружающей природной среды, приводит к активным изменениям в химическом составе, свойствах и структуре почв. Прежде всего, это сказывается на составе почвенного гумуса, что ухудшает свойство почвы как питательного субстрата для растений. Изменение окислительно-восстановительных условий в почвенном горизонте приводит к увеличению подвижности гумусовых компонентов почвы и ряда микроэлементов, что вызывает резкое нарушение в почвенном микробиоценозе. Сообщество микроорганизмов в почве принимает неустойчивый характер, подавляется фотосинтетическая активность растительных организмов. Гидрофобные составляющие нефтепродуктов затрудняют поступление влаги к корням растений, что приводит к физиологическим изменениям последних. Загрязненные нефтепродуктами почвы оказывают длительное отрицательное воздействие и на почвенных животных, вызывая их массовую элиминацию в интенсивной зоне загрязнения.

Можно выделить следующие формы, в которых нефть находится в почве:

-В пористой среде - в парообразном и жидком легкоподвижном состоянии, в свободной или растворенной водной или водно-эмульсионной фазе;

- В пористой среде и трещинах – в свободном неподвижном состоянии, играя роль вязкого и твердого цементирующего агента между частицами и агрегатами почвы, в сорбированном состоянии, связанном на частицах горной породы или почвы, в том числе - Гумусовой составляющей почв;

- В поверхностном слое почвы или грунта в виде плотной органоминеральной массы.

Почвы считаются загрязненными нефтью, если концентрация их достигает уровня, при котором: начинается угнетение или деградация растительного покрова; падает продуктивность сельскохозяйственных земель, нарушается природное равновесие в почвенном биоценозе; происходит вытеснение одним–двумя видами бурно произрастающей растительности остальных видов, ингибируется деятельность почвенных микроорганизмов и беспозвоночных животных, сокращается видовое разнообразие альгофлоры, мезофауны и т.п.; происходит вымывание нефти из почв в подземные или поверхностные воды; изменяются водно–физические свойства и структура почв; заметно возрастает доля углерода нефти в некарбонатном (органическом) углероде почв (табл.5).

Основными источниками загрязнения почвенного покрова нефтью и нефтепродуктами являются, в основном, аварийные ситуации при добыче, транспортировке и переработке нефти. Большинство производств не отвечает современным требованиям безопасности, оборудование физически изношено и морально устарело, имеет низкую надежность. Из 400 тыс. объектов около 43 тыс. требуют модернизации или коренной реконструкции, около 12 тыс. подлежат выводу из эксплуатации. По данным Министерства природных ресурсов Российской Федерации и Российского отделения «Гринпис» потери нефти и нефтепродуктов в России за счет аварийных ситуаций колеблются от 17 до 20 млн. т ежегодно, что составляет порядка 7 % от добычи нефти. Сейчас одна тонна нефти стоит около 200 долл. США. Нетрудно подсчитать, что ущерб, наносимый утечками нефти только экономике России, ежегодно составляет около 4 млрд. долларов. Это огромные деньги, в первую очередь. И одновременно - большой вред для окружающей среды.
Таблица 5

Оценка степени загрязнения почвы нефтью и НП для черноземной зоны Украины [2].


Степень загрязнения почвы

Содержание нефти, мг/кг

Незагрязненное

 400

Слабое

3000-6000

Среднее

6000-12000

Сильное

12000-25000

Очень сильное

 25000


Наибольший риск аварийных разливов нефти обусловлен большой протяженностью и низкой технической надежностью нефтепроводов. Только на территории Российской Федерации расположено более 49.8 тыс. км магистральных нефтепроводов (66 % эксплуатируются более 20 лет), с 404 насосными станциями и резервуарными емкостями на 13.2 млн. м3 нефти, магистральных нефтепродуктопроводов – 19.5 тыс. км (65 % эксплуатируются более 20 лет). За последние 5-6 лет доля аварий, произошедших из-за физического износа и коррозии металла, увеличилась до 60-70 %, а по ряду нефтегазодобывающих организаций это практически единственная причина аварий.

Большинство организаций, проводящие очистку загрязненных территорий от нефти и нефтепродуктов, используют только механические, физико-химические и химические способы очистки. Вместе с тем, известно, что эти способы не способны полностью очистить загрязненные территории. Нередко при этом происходит ухудшение физических свойств почв. По мнению отечественных и зарубежных авторов, полная очистка почвы может быть достигнута только с применением биологических способов.

Несмотря на планируемый рост потребности в рекультивации земель, загрязненных нефтью, многие профильные фирмы прекращают свою деятельность. Причина - финансовые затруднения, прежде всего, из-за неплатежей нефтедобывающих предприятий за выполняемые объемы работ и непродуманной системы финансирования, полностью завершенных рекультивационных работ (на рекультивацию некоторых участков требуется не один год). Ликвидируются и собственные специализированные структуры нефтедобывающих предприятий [2].


Практическая часть
Описание почвы
Почвы мегаполисов – неотъемлемая часть открытой неустойчивой городской экосистемы. Почва – ядро, базовый компонент городских экосистем, хранящий в себе память об изменениях окружающей среды и выполняющий разнообразные функции по поддержанию жизни экосистемы, что отмечено в Законе г. Москва «О городских почвах».

Многолетние исследования почвоведов разных стран свидетельствуют о наличии природных (хотя и трансформированных под влиянием антропогенной активности) процессов почвообразования в городе и специфичности городских почв. Основными истоками специфики городских почв являются их синлитогенный характер и геохимические особенности городской среды. Необходимо также отметить влияние природного фона на свойства городских почв.

Диагностика городских почв производится по наличию диагностических горизонтов, характерных для почв, сформировавшихся при поселенческом типе функционального использования. Основными типологическими единицами, отражающими центральные образы мира городских почв, являются: природно-антропогенные почвы - урбаноземы, культуроземы, слаборазвитые почвы на техногенных грунтах; почвоподобные техногенные образования – рекреаземы, реплантоземы, конструктоземы; экстремально химически трансформированные – хемоземы[7].

Для данной курсовой работы была взята почва реплантозем. Реплантоземы распространены под газонами на придомовых участках и вдоль проездов и имеют профиль, состоящий из маломощного гумусового горизонта, сформированного торфокомпостной смесью, и уплотненного минерального грунта средне- и тяжелосуглинистого состава с включениями щебня, кирпича и другого строительного мусора.

Определение влажности почвы
Необходимо определить влажность почвы, так как полученные данные анализа при оценке результатов должны быть пересчитаны на 1г воздушно – сухой почвы. Для этого сначала взвешиваем пустой бюкс, затем помещаем в него 10-20г почвы и взвешиваем. После сушки в сушильном шкафу при 105є и достижения постоянной массы бюкс с навеской почвы снова взвешивают и определяют содержание воздушно – сухой почвы в 1г сырой.

Влажность (А) почвы определяют по формуле:
А%=
b – масса бюкса с сырой почвой (43,2 г)

с – масса бюкса с сухой почвой (28,2)

а – масса пустого бюкса (22,7г)
А%=((43,2-28,2)/(28,2-22,7))*100=27,3 %

Питательные среды
Мясопептонный агар (МПА) – учитывают количество сапрофитных микроорганизмов, использующие в качестве источника углерода органические соединения.


Таблица 6

Учет микроорганизмов на среде МПА

Образец почвы

разведение

Среднее количество колоний в двух разведениях

Численность микроорганизмов КОЕ/г воздушно-сухой почвы

реплантозем

10-4

21

291666


Количество микроорганизмов в 1г воздушно-сухой почве:

21*104/0,72=291666


Таблица 7

Культуральные и морфологические признаки доминирующих микроорганизмов.

Культуральные признаки

Морфологические признаки


Форма колонии: Округлая

Размер: крупный

Цвет: оранжевый

Блеск: блестящий

Поверхность: гладкая

Край: ровный

Структура: однородная

Консистенция: маслянистая


Flavobacterium sp.

X 1600

Flavobacterium – род палочковидных или кокковидных подвижных либо неподвижных хемоорганотрофных аэробных бактерий. На плотных средах образуют колонии, окрашенные в желтый, оранжевый, красный или коричневый цвет. Подвижные формы дают роящийся или ползучий рост. Колонии гладкие, прозрачные, иногда матовые. Обитают в почве и воде, обнаруживаются на овощах и фруктах, в молочных продуктах.


Рис 3. Колонии микроорганизмов на среде МПА.


Среда Чапека - предназначена для выявления микромицетов. Ее готовят из сахарозы или глюкозы (20,0) NaNO3-2,0г; KH2PO4-1,0г; MgSO4*7H2О-0.5г; KCl-0.5г; агар20г

Таблица 8

Учет микроорганизмов на среде Чапека

Образец почвы

разведение

Среднее количество колоний в двух разведениях

Численность микроорганизмов КОЕ/г воздушно-сухой почвы

реплантозем

10-3

67

93055

Количество микроорганизмов в 1г воздушно-сухой почвы:

67*103/0,72=93055

Таблица 9

Культуральные и морфологические признаки доминирующих микроорганизмов.

Культуральные признаки

Морфологические признаки


Форма колонии: неправильной формы

Размер: крупный

Цвет: белый

Блеск: мучнистый

Поверхность: шероховатая

Край: ровный

Структура: волокнистая

Консистенция: тянущая


Aspergillus niger

X 64

Aspergillus niger-это плесневый грибок из рода аспергилл, относящийся к классу актиномицетов, вызывает такое заболевание как аспергиллез, по-другому можно назвать «плесневый микоз». Культура грибка растёт при pH от 3.0 до 8.0 и температуре до 50. С, длительно сохраняются при замораживании и высушивании. Аспергиллы широко распространены во внешней среде. Им принадлежит ведущая роль в порче зерна и сена, часто обнаруживают в воздухе, системе кондиционирования.
Рис 4. Колонии микромицетов на среде Чапека

Среда Ваксмана предназначена для выявления актиномицетов. Состав: глюкоза -10,0; пептон - 5,0; КН2Р04 - 1,0; MgS04*7H20 - 0,5; вода водопроводная - 1000 мл.

Таблица 10

Учет микроорганизмов на среде Ваксмана

Образец почвы

разведение

Среднее количество колоний в двух разведениях

Численность микроорганизмов КОЕ/г воздушно-сухой почвы

реплантозем

10-3

225

312500

Количество микроорганизмов в 1г воздушно-сухой почвы:

225*103/0,72=312500
Таблица 11

Культуральные и морфологические признаки доминирующих микроорганизмов.

Культуральные признаки

Морфологические признаки

Форма колонии: округлая

Размер: 1-3 мм

Цвет: белый

Поверхность: гладкая

Край: ровный

Структура: однородная



Streptomyces sp.

X 1600

Streptomyces sp. - актиномицет, у которого образуется хорошо развитый субстратный разветвленный мицелий, состоящий из нефрагментированных нитей. На субстратном развивается воздушный мицелий, содержащий спороносцы со спорами. Споры возникают при фрагментировании гиф воздушного мицелия, может иметь гладкую или узорчатую поверхность. Колонии плотные, врастающие в субстрат, часто пигментированные. Грамположителен. Хемоорганогетеротроф. Аэроб. Широко распространен в почве. Участвует в разложении органических веществ
Рис 6. Колонии актиномицетов на среде Ваксмана.
Среда Гетчинсона предназначена для выявления аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Среда имеет следующий состав: NaNO3 – 2,5; FeCl3 – 0,01; К2НРО4 – 1,0; MgSO4 7H2O – 0,3; NaCl – 0,1; CaCl2 – 0,1; рН среды доводят до 7,2 добавлением 20% - го раствора Na2СO.
Таблица 12

Учет микроорганизмов на среде Гетчинсона

Образец почвы

разведение

Среднее количество колоний в двух разведениях

Численность микроорганизмов КОЕ/г воздушно-сухой почвы:

Доминантные

формы

реплантозем

10-2

261

36250

Trichoderma sp.

Количество микроорганизмов в 1г воздушно-сухой почвы:

261*102/0,72=36250

Таблица 13

Культуральные и морфологические признаки доминирующих микроорганизмов.

Культуральные признаки

Морфологические признаки

Форма колонии: округлая

Размер: средний

Цвет: зеленый

Блеск: мучнистый

Поверхность: шероховатая

Край: бахромчатый

Структура: мелкозернистая

Консистенция: рассыпчатая


Trichoderma sp.

Грибы рода Trichoderma sp. нередко можно обнаружить на коре, древесине, засохших листьях и стеблях, а также на семенах различных трав, кустарников и деревьев; их легко выделить из почвы на подкисленном сусле-агаре. Через 2-3 дня инкубации при 23-25 С на поверхности среды появляется сначала белый, затем с оттенками зеленовато-желтого цвета рыхлоклочковатый или войлочный налет, образованный мицелием и скоплением конидиеносцев. С возрастом он становится темно-зеленым. При большом увеличении микроскопа видны прямостоячие, многократно супротивно разветвленные конидиеносцы, приподнимающиеся над мицелием. На вершине конидиеносцев расположены шаровидные головки, каждая из которых состоит из 10-20 одноклеточных бесцветных конидий. Представители этого рода энергично разрушают белковые соединения и разнообразные углеводы. Обладая антибиотическими свойствами в отношении других грибов, в том числе паразитических, троходерма выполняет оздоровляющую функцию в почве[8]. Из некоторых видов Trichoderma получают препарат триходермин, применяемый для борьбы с корневыми гнилями сельскохозяйственных растений, возможно, его использование против вилта хлопчатника[9].
Рис 7. Колонии Trichoderma sp. на среде Гетчинсона
Среда Эшби используется для аэробных азотофиксаторов. Наличие таковых характеризуется появлением вокруг комочков слизи (блестящего налета). Среда состоит из: К2HPO4 – 1; MgSO4 * 7H2O-0,5; NaCl –0,5; FeSO4*7H2O – 0,1; MnSO4*4H2O – 0,01.
Таблица 14

Количество комочков земли с налетом на среде Эшби

Образец почвы

Количество комочков

Количество комочков с налетом

Процент количества от общего числа

реплантозем

30

17

56,6



Процент количества от общего числа:

  1. комочков – 100%


17 комочков – Х
Х=17*100/30
Х=1700/30
Х=56,6

Таблица 15

Культуральные и морфологические признаки доминирующих микроорганизмов.

Культуральные признаки

Морфологические признаки

Форма колонии: округлая

Размер: крупный

Цвет: грязно-белый

Блеск: блестящий

Поверхность: гладкая

Структура: однородная

Консистенция: маслянистая


Azotobacter Chroococcum

Х 1000


Рис 8. Обросшие азотобактером комочки почвы на среде Эшби.

Таблица 16

Численность микроорганизмов различных групп в 1г воздушно-сухой почвы

Образец почвы


Общее кол-во микроорганизмов на МПА

(КОЕ/г)


Общее кол-во микромицетов

(КОЕ/г)


Общее кол-во

актиномицетов

(КОЕ/г)

Кол-во микро-

организмов,

разлагающих

клетчатку

(КОЕ/г)


Плотность азотобактера в почве, в %


Реплантозем

291666

93055

312500

36250

56,6%

Чернозем



703513


25125



326633



17588

100%



Библиографический список
1. Ананьева. Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. /Отв. Ред. Д.Г. Звягинцев. М:.Наука, 2003,223с

2..Гречищева Н.Ю., С.В Мещеряков., Справочник. Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. М:.РЭФИА, НИА-Природа, 2001, 185 с.

3. Кузнецов А.Е. , Н.Б. Градова. Научные основы экобиотехнологии. М:.Мир, 2006, 504с.

4. Емцев В.Т., Е.Н. Мишустин. Микробиология. М:.Дрофа, 2005, 445с.

5. Марфенина О.С.. Микробиологические аспекты охраны почв. М:.МГУ.1986,240с.

6. Черников В.А., Р.М.Алексахин, А.В. Голубев и др. Агроэкология. М:.Колос, 2000, 536с.

7. Прокофьева Т.В. Аннотационный доклад к городским почвам. http://bio.msu.ru

8. Теппер Е.З., Шильникова В.К, Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М:.Дрофа, 2004, 256с.

9. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/197434



МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации