дисбактериоз и его причины. реферат дисбактериоз и его причины. Содержание Введение Понятие дисбактериоза и его симптомы Причины и диагностика дисбактериоза Профилактика и лечение дисбактериоза Заключение список использованной литературы Введение
 Скачать 75.29 Kb.
|
|
4. 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. 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.  Рис.2 Схема некоторых последствий недостаточного или избыточного внесения азотных удобрений. 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.
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. 5. 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. Известь способствует образованию клубеньков у бобовых растений, особенно у люцерны и клевера. Из бобовых лишь для люпина предпочтительна кислая реакция среды. 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. |