Топырақ бактериясының қолданысы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі

Л. Н. Гумилев атындағы Еуразиялық Ұлттық Университет

Жаратылыстану ғылымдары факультеті

Биотехнология және микробиология кафедрасы

РЕФЕРАТ

Топырақ гумусының құрамын бактерия көмегімен қалыпқа келтіру

Дайындаған: Темирова Диана Камбаровна

Тексерген: Мұхтаров Әбілхаз

Астана қаласы

2018 жыл

Мазмұны

I. Кіріспе . . . 3

II. Негізгі бөлім: . . . 4

2. 1. Гумус құрылымы . . . 4

2. 2. Гумус маңызы . . . 5

2. 3. Гумустың ластану мәселесі . . . 5

2. 4. Бактерияның гумусты сақтаудағы маңызы . . . 6

III. Қорытынды . . . 10

IV. Пайдалынылған әдебиеттер . . . 12

Кіріспе

Гумус, қарашірінді - микроағзалардың əсерінен өлі өсімдік жəне жануар қалдықтарынан пайда болатын органикалық заттардың ерекше күрделі тобы. Әдетте, ол топырақта ыдыраған қара-қоңыр түсті органикалық зат түрінде кездеседі. Құрамында гумус қышқылдары, яғни фульвоқышқылдар және гумин қышқылы, гумин тәрізді заттардан тұрады. Өсімдік, жануар қалдықтары микробтық декомпозицияға (ыдырауға) ұшырайды. Дегенімен, өсімдік, жануар қалдықтары толығымен минералдануға ұшырамайды. Бұл қалдықтардың белгілі бір мөлшері микробтық декомпозицияға төзімді болып келеді. Осы ыдырамаған не модификацияға ұшыраған түрде ол белгілі бір химиялық және физикалық қасиеттерге ие болады. Гумустың түзілуімен және жинақталуынан, органикалық өмірге қажет маңызды көміртек, азот, фосфор, күкірт, калий карбонаты мен гидроксиді топырақта жинақталады. Гумус жаңа өсімдік синтезіне қажет элементтермен тұрақты түрде қамтамасыз етіп тұрады. Гумус қызметі - Жер шарындағы органикалық өмірдің қоры және стабилизаторы, яғни қалыпқа келтірушісі болып келеді. Гумустың қасиеттеріне тоқталсақ, ол суда ерімейді, таза суда оның бір бөлігі коллоидты ерітіндіге айналып кетеді. Сұйытылған сілті ерітінділердің артық мөлшерінде ериді. Кейбір гумус құрамындағы заттар 4. 8 шамасындағы pH-та ериді. Басқа қышқылда мүлдем ерімейді.

Топырақ түзілуде гумустың алатын орны ерекше. Гумус өсімдік үшін тек қажетті заттар қоры түрінде емес, топырақтың құнарлылығын арттырып, топырақ құрылымын жақсартады. Гумус аморфты болады және ол аэробты, анаэробты жағдайда, топырақтарда, компост, шымтезекті батпақ, су алаптарында орын алады. Гумус табиғи, күрделі құрылымды өсімдік, жануар және микробиологиялық субстанциялар тәрізді зат. Гумус өздігінен не басқа бейорганикалық топырақ құраушыларымен коллоидтық жүйе құрады, олар өзара беттік күштермен ұсталынып тұрады. Топырақ көптеген ағзалардың өмір сүру ортасы болып табылады, яғни педобионттардың тіршілік ортасы. Мысал ретінде бактерия, балдырлар, саңырауқұлақтар, біржасушалы ағзаларды атап өтуге болады. Топырақтағы бактериялар қорек цикліне тікелей байланысты, көміртек, азот, күкірт, фосфор. Бактерия топырақтың сапасының жақсы болуына және оның құнарлылығына өз септігін тигізеді.

Тақырыптың өзектілігі : Топырақ гумусы көп мөлшерде гумин қышқылдарынан тұратын, топырақ генезисінде, құрылымды түзілісте, топырақтың су және ауа режимінде, өсімдіктің нәрмен қамтамасыз етілуіне жауап береді. Алайда топырақ экологиясына келгенде, жер көлемі алып болғаныменде топырақ сапасының нашарлауы орын алуда. Жерді дұрыс игермеу салдарынан топырақ деградацияға ұшырап, құнарсыздану, тақырларға айналу процестері күшейе түсуде. 235 млн га құнарлы жердің га-сы жарамсыз жерлерге айналып, оның 30 млн га-сы, топырақ эрозиясына, 60 млн га-сы тұздануға ұшырап, 10 млн га-сы химиялық және радиоактивті заттармен ластанған. Гумустың белгілі бір жағдай қатысында құрылымы бұзылуы болашақта адамзатты ауыл шаруашылығымен айналысуға қабілетсіз етеді. Сол себептен де гумустың құрамын бактерия көмегімен қалыпқа келтіру не басқа жаңа әдістерді ойлап табу өте тиімді.

Бұл жұмыста ‘Гумус ұғымына жалпы түсінігі, оның пайда болу процесі, топырақ ластану мәселесі, гумус құрамының табиғаттағы маңыздылығы, гумус құрамын қалыпқа келтіру жолы - бактерия қолдану, бактерияның органикалық циклдегі маңыздылығы’ тәрізді тақырыпшалар қозғалады.

Негізгі бөлім

2. 1. Гумустың құрылымы

Гумус түзілуі деп органикалық заттардың деструкция, минерализация және гумификация үрдістерінің жиынтығын атайды. Мұндағы тотығу қышқылдану, конденсация, ароматизация, гидролиттік ыдырау процестерін де қамтиды. Гумус құрылымы гетерогенді, мұнда гумификация үрдісінің әр түрлі кезеңінен өтіп жатырған заттар жинақталады: фульвоқышқылдар және гуминді қышқылдар. Өз кезегінде бұл заттар өзінің құрамы, қасиеті және молекула өлшемімен өзгешеленеді. Гумин қышқылдары гумустың құрамындағы ең маңызды құрылымдық зат. Гумустың органикалық массасының 75-80 пайызы гумин қышқылдарына келеді. Ол ең белсенді гумустың бөлігі болып табылады. Элементті құрылымы % : С - 52-62; Н - 2, 8-5, 8; О - 31-39; N - 1, 7-5, 0. Химиялық құрылымына сәйкес, олар жоғары молекулалы конденсацияланған ароматикалық қосылыстар, құрамында фенолды гидроксил, карбоксил, карбонил, ацетил топтары бар.

Фульвоқышқылдар - гумусты заттардың дисперсті фракциясы. Бұл фракцияда оттек мөлшері салыстырмалы көбірек, көміртек мөлшері азырақ болып табылады. Күшті қышқылдық реакциялар арқасында және суда ерігіштігінің жақсы болуымен, бұл қосылыс топырақтың минералды қабатын жақсы бұзады. Бір жерде жинақталатын гумин қышқылдарымен салыстырғанда, фульвоқышқылдар топырақта оңай миграцияланады. Компостталатын заттар гумустың жалпы түр, қасиетін анықтайды. Егер қалдықтар нәруызға бай болса, бұл сәйкесінше гумустың құрамында гумин қышқылдарының белсенділігі артуына әкеледі.

Гумус құрамында өсімдік, жануар, микробты денелерде болатын көміртек мөлшеріне қарағанда көбірек С мөлшеріне ие. Гумустағы көміртек пайызы 55- 56 пайызды құрайды және кейде 58 пайызға жетеді. Гумустағы азот мөлшері 3-6 пайыз құрайды. Жер бетінің астыңғы қабатында бұл көрсеткіш 12%-ға жетеді. Гумус құрамында көміртектің азотқа қатынасы 10:1. Гумустың құрамы тұрақты болмайды, ол әдетте динамикалық болады, өйткені гумус топырақ табиғатына, шірінділер ыдырауына, климаттық және басқа да қоршаған ортаның факторларының әсеріне ұшырайды. Табиғат аймақтарында тіршілік ететін өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарының хим. құрамы әр түрлі болуына байланысты топырақтағы гумустың құрамы да әр түрлі келеді. Топырақтан бөлінген гумин қышқылдарын құрғатқанда, одан қара қоңыр немесе қою түсті препарат алынады. Оның құрамында көміртек (50 - 62%), сутек (2, 8 - 6, 6%), оттек (31 - 40%) және азот (2 - 6%) болады. Топырақтың 90%-ы Гумустың үлесіне тиеді. Жер бетіндегі Гумустың қоры (2, 4 - 2, 5) •1012 т-дай. Гумус микроағзалардың дамуы үшін энергия көзі болып табылады және ыдыраған уақытта, көмірқышқыл газы мен аммиак ағымын әкеледі. Фульвоқышқылдар - гумин қышқылдарын тұндырып алғаннан кейін ерітіндіде қалатын гумус қышқылдарының бір тобы. Бұлар да гумус қышқылдары тәрізді жоғары молек. азоты бар органик. қышқылдар. Гумин қышқылдарынан айырмашылығы - түсі ашық, көміртек мөлшері аздау (41 - 46%), қышқылда жақсы ериді. Гумус құрамында бұлардан басқа гидролизденбейтін қалдық гуминдер де болады. Гуминдік заттар микробиологиялық жолмен де түзілетіні белгілі. Органикалық қалдықтар ыдырағанда, пайда болған көмірсулар мен амин қышқылдарының біраз мөлшері, микроағзалар жасушасындағы ферменттер көмегімен қара қоңыр түсті зат - гумус қышқылдарына айнала алады. Көптеген топырақ түрлеріндегі гумустың көпшілігі 100 жылдан астам уақытқа сақталады, СО2-ге айналмастан бұрын, осы себепке орай ол тұрақты деуге болады. Бұл органикалық зат декомпозициядан микробтық не фермент әсерінен қорғалынады, өйткені ол топырақ түйіршіктерінің ішіндегі ұсақ агрегат арқылы жасырынып сақталады. Мұндай жолмен сақталмайтын гумус он жылдың ішінде ыдырау процесіне ұшырап, тұрақтылығы азаяды. Тұрақты гумус аз өсімдік-жетімді қоректік заттар азырақ болады, алайда ол физикалық құрылымды қалыпқа келтіріп тұрады. Қарашірінділену (Гумификация; лат. 'humus' - топырақ, facere - жасау) - өсімдіктер мен жануарлардың мортмас-саларының ыдыраған өнімдерінің топырақтағы микроорганизмдердің қатысында қарашіріндіге айналуының биохимиялық процесі. Заттектердің полимерленуі және тотығуы арқылы жүзеге асырылады. Қарашірінділену дәрежесі қарашірінді заттектерінің қосындысының топырақтағы органикалық заттектердің жалпы қосындысына қатынасымен өлшенеді.

2. 2. Гумус маңызы

Гумустың топырақтағы функциялары үшке бөлінеді: 1. Физикалық, яғни топырақтың түсі, құрылымы, текстурасы, ылғалдылық сақтау қабілеті, аэрацияны атап өтуге болады. 2. Химиялық, яғни белгілі бір топырақ минералдарының ерігіштігіне әсер етуі, белгілі бір элементтермен қосындылар жасалуы (темір) және осы арқылы бұл элементтердің өсімдік өсуіне қолжетімділігін қамтамасыз етеді, топырақтың буфферлену процесстерін тездетеді. 3. Биологиялық, микроағзалардың дамуы үшін энергия қоры ғана болып қоймай, жоғары сатыдағы өсімдіктердің өсуі үшін топырақтың сапасын жақсартады, баяу, бірақ үздіксіз топыраққа қажетті заттар барады. Оған қоса, гумус қабаты көптеген микроағзалар үшін мекен ету ортасы және осы ағзалар гумустың түр-өзгерісіне жауап береді. Топырақта рН деңгейі әрқашан өзгеріске ұшырап тұрады. Топырақтың қышқылдық не негіздік деңгейі өсімдікке қоректік заттардың жеткізілуін анықтайды. Тотықсызданған қышқылдық (pH 8. 0ден жоғары) темір, бор, мыс және басқа да элементтерді сіңіруге кедергі келтіреді. Артық қышқылдық (pH 6. 0-дан кіші) өсімдіктің басқа қажеттік қоерктік заттарды сіңіруіне кедергі келтіреді. Гумус рН-тың тұрақтануына топырақты буфферлеу әдісі арқылы оның қышқылдығын өсімдік қоректік заттарды сіңіруге мүмкіндік алатындай деңгейде сақтап тұруға жұмыстанады. Органикалық шірінділер мөлшері артуы бұл процесске әсіресе септігін тигізеді.

Гумус суды сақтауда да өз үлесін қосады және оны тасымалдауда да қажетті. Жер астында су булануы орын алмайды және су тасымалдайтын энергиялық ресурс та жоқ. Дегенімен, өсімдік тамырлары гумустан өзіне қажетті мөлшерде суды сіңіреді. Яғни, органикалық материал 1%-ке артса, топырақ 170, 000 литр 1 гектарда су мөлшерін ұстайды. 1 шаршы метрда 17 литр су сақталады. Гумус онымен қоса, ылғалдылықты ұстап тұратын бактериялардың мекен ортасы.

2. 3. Гумустың ластануы және бактерияның қолданысы

Джордж Монбиот, Ұлыбритания экологиялық-саяси активисті: Біз жерді лас, балшық түрінде көреміз. Бұл үлкен ауыртпашылықтарға әкелетін қателік, өйткені біздің өміріміз оған байланысты. Гумус Жердің қара алтыны деуге болады, өйткені пайдалы органикалық қосылыс болып табылады. Кейбір ғалымдардың сөздеріне сүйенсек, гумус «өте өлі», яғни жануар, өсімдік қалдықтарының ыдырауының органикалық соңғы өнімі. Бұл пікірге келісе алмайтын топырақтанушы ғалымдар гумустың «өте тірі» екенін айтып, оны Жердегі барлық өмірдің бастаушысы ретінде қабылдайды. БҰҰ-ның 2015 жылғы мәлімдемесіне сәйкес, қазіргі құнарлы жер жоғалту қарқынымен адамзат тек 60 жыл ғана егінді жинауға қабілетті болады. Британия Жер Ассоциациясы статистикасында, Жер әр минут сайын 30 футбол алаңы көлеміндегі құнарлы жерден айырылады. Мұндай қарқынмен жер өзін регенерациялауға қарағанда тезірек дегенерацияға ұшырауда. Дегенерация алдын алуда бактериялардың маңызы зор. Көптеген ғалымдардың пікірінше, гумус гуминді заттардың минералдану процесінде спецификалық микроағзалар тобының биохимиялық әрекетінен пайда болады (Никитин, 1960; Теппер, 1976) . Басқа ғалымдар бұл процессті топырақтың бүкіл микробты комплексінің қатысуымен болатындығын атап өтеді (Кудрина, 1951; Flaig, 1968; Кононова, 1976; Александрова 1980; Filip, 2004) . Бактерия топырақта көптеген маңызды экосистемалық қызметтерді жүзеге асырады, топырақ құрамын жетілдіру, гумус жинақталуы, топырақтағы қоректік заттарды рециклдеу (қайта қолдану), суды қайта пайдалануға септігін тигізеді. Топырақ деградациясының негізгі себебі гумус қабатының жоғалуында. Бұл топырақтардың деградациясы-дегумификация деп аталады. Солтүстік Қазақстан 1960 жылдан бастап топырақтарының 20-30 % гумусы табиғи эрозия және топырақты дұрыс қолданбау әсерінен орын алған болатын. Оңтүстік Қазақстанда бұл көрсеткіш тіптен 30-40 %-ға жетті. Солтүстік аймақтарда тың игеру науқанына байланысты бірегей бидай дақылын егу топырақ қарашірігінің 25 - 30 %- ын жоғалтады. Кейбір аймақтарда топырақтың құнарсыздануы және шөлге айналуы Ертіс, Амудария және Сырдария өзендерінің су алабының азаюымен, Арал теңізінің тартылуымен тікелей байланысты болып отыр. Топырақтың ауыр металдармен ластануы барлық аймақтарды қамтып отыр. Әсіресе Қазақстан бойынша ірі өнеркәсіптер, кен орындары, қазба байлықтарды өндіру, әскери өндірістік қалдықтарды сақтау және оларды көму зоналарында топырақтың ластануы ерекше жылдам жүруде. Суретте гумустың топырақтың белгілі бір тереңдігіндегі концентрациясы берілген. Гумус концентрациясы неғұрлым азайған сайын, оның эрозияға қанша см тереңдікте болса да, эрозия ұшырағыш болатындығын көрсетеді. Бұл чернозем топырағында алынған көрсеткіштер болып табылады. Гумус концентрациясы жоғары, өзі сапалы болуы үшін бактерияның рөлі көп.

2. 4. Бактерияның гумусты сақтаудағы маңызы

Топырақ бактериясы топырақта микроагрегаттарды топырақ бөлшектері мен олардың секреция өнімдерінің қосылуынан түзеді. Бұл микроагрегаттар гумустың сапасының артуы үшін құрылыс материалы тәрізді рөл атқарады. Жақсартылған топырақ судың өтімділігін арттырады және ылғал сақтау қабілетін жақсарта түседі. Бактерия топыраққа бөлінетін ферменттердің органикалық қалдығын ыдырату, шіріту арқылы гумус пайда болуына әкеледі. Ингхам 2009-қа сәйкес 4 түрлі топырақ бактериялары болады, редуценттер, патогендер, мутуалист, литотрофтар. Декомпозитерлер тез сіңірілетін көміртек қосылыстарын және жай қанттарды пайдаланады және еритін азот тәрізді қоректі затты өздерінің жасуша мембранасында ұстайды. Бактериядағы рециркуляцияның кезінде көміртек тек 20-30 пайызға ғана әсерін қалдырады, ал азотты көбірек қолданады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.