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:
- 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.
- 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:
- 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.
- 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.
- Проникнув внутрь, бактерии размножаются, а чтобы создать для них достаточное пространство для выполнения возложенной роли, клетки корня начинают делиться и формируют клубенек.
- 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).
- 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.
- 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?
- 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.
- 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.
Источник
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.
Источник