Микроорганизмдердің топырақта таралуы
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Шалимбетова Л.М.
ҚАЗАҚСТАННЫҢ ӘРТҮРЛІ ТОПЫРАҚТАРЫНАН АММОНИФИЦИРЛЕУШІ БЕЛСЕНДІЛІГІ БАР
БАКТЕРИЯЛАРДЫ БӨЛІП АЛУ ЖӘНЕ СҰРЫПТАУ
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
050701 – Биотехнология мамандығы
Алматы, 2012
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
б.ғ.д., профессор ___________________________ Заядан Б.Қ.
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: ҚАЗАҚСТАННЫҢ ӘРТҮРЛІ ТОПЫРАҚТАРЫНАН АММОНИФИЦИРЛЕУШІ
БЕЛСЕНДІЛІГІ БАР БАКТЕРИЯЛАРДЫ БӨЛІП АЛУ ЖӘНЕ СҰРЫПТАУ
050701 – Биотехнология мамандығы
Орындаған:
4 курс студенті _____________________________ Шалимбетова Л.М.
Ғылыми жетекші:
б.ғ.д., профессор _____________________________ Шығаева М.Х.
б.ғ.к., доцент _____________________________ Сыдықбекова Р.Қ.
Норма бақылаушы:
б.ғ.к., доцент _____________________________ Cадвакасова А.К.
Алматы, 2012
РЕФЕРАТ
Бiтiру жұмысы 5 кесте, 10 суреттен, 51 пайдаланылған әдебиеттер
тізімінен тұрады. Жалпы көлемі 44 бет.
Кiлттi сөздер: аммонификация, мочевина, гумус, нитрагин, азотобактерин,
бактериялы тыңайтқыш, амилолитикалық белсенділік, липолитикалық
белсенділік, штамм, идентификация, биопрепарат.
Жұмыстың мақсаты: Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған топырақ
үлгілерінен аммонифицирлеуші бактерияларды бөліп алу және сұрыптау.
Жұмыстың міндеттері:
1) Әртүрлі топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактериялардың таза
дақылдарын бөліп алу және биологиялық қасиеттерін зерттеу
2) Аммонифицирлеуші бактериялардың санын, әртүрлі топырақта таралу
мөлшерін анықтау
3) Бөлініп алынған аммонифицирлеуші бактериялардың морфологиялық,
физиологиялық, биохимиялық қасиеттерін зерттеу арқылы
идентификациялау.
Зерттеу нысандары мен әдістері:
Зерттеу нысаны ретінде Атырау обылысы Еркінқала, Ақмола обылысы Ұрысай
және Алматы қаласы Агробиостанция аймақтарынан алынған топырақ үлгілері
пайдаланылды. Жұмыста дәстүрлі микробиологиялық әдістер қолданылды.
Алынған нәтижелер:
1. Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған топырақ үлгілерінен
аммонифицирлеуші бактериялардың саны анықталынып, Алматы қаласы
Агробиостанция аймағынан алынған топырақ үлгісінде басқа топырақ
үлгілерімен салыстырғанда бактерия клеткасының саны басым, яғни 79±103 КТБ
гтопырақ және 75,4±103 КТБ гтопырақ құрады. Жүргізілген зерттеу
нәтижелері бойынша топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактерияларының 12
таза дақылы бөлініп алынды;
2. Бөлініп алынған аммонифицирлеуші туысы бактерияларының 15 таза
дақылынан протеолитикалық белсенді 5 штамм іріктелініп алынды (1-2 М, 1-4
М, 2-5 М, 3-3 М, 3-5 М);
3. Іріктелініп алынған аммонифицирлеуші бактериялары Bacillus subtilis,
Bacillus cereus, Bacillus mesentericus, Pseudomonas putida және Pseudomonas
ovalis түріне жатқызылды.
Практикалық маңызы: Қазақстанның әр аймақтарынан алынған топырақ
үлгілерінен бөлініп алынған аммонифицирлеуші бактерияларының практикалық
маңызы зор. Олардың жоғары ферментативтілік белсенділігі топырақ құнарлығын
арттыруда қолданылатын биопрепараттарды жасауда маңызды болып табылады.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 5
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ 6
1.1 Микроорганизмдердің топырақта таралуы 6
1.2 Аммонифицирлеуші бактериялар туралы жалпы түсінік 7
1.3 Микроорганизмдердің әсерінен азотты заттардың өзгеріске ұшырауы 9
1.4 Аммонифицирлеуші бактериялардың ауылшаруашылық практикасындағы 14
маңызы
1.5 Топырақты азот қосылыстарымен байытатын бактериялы тыңайтқыштар 16
2 ЗЕРТТЕУ НЫСАНЫ, МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ 20
2.1 Зерттеу нысандары мен материалдары 20
2.2 Қоректік орталар 20
2.3 Қолданылған ыдыстар 20
2.4 Қолданылған әдістер
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 28
3.1 Аммонифицирлеуші белсенділігі бар бактериялардың Қазақстанның 28
әртүрлі топырақ үлгілерінде таралуы және оларды бөліп алу
3.2 Аммонифицирлеуші белсенділігі бар бактерия өкілдерін әртүрлі 29
биологиялық қасиеттері бойынша сұрыптау
3.3 Аммонифицирлеуші бактериялардың биоалуантүрлілігін зерттеу 34
ҚОРЫТЫНДЫ 40
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 41
КІРІСПЕ
Соңғы жылдары биологиялық препараттарды жер өңдеу мен өсімдік
шаруашылығында қолдануға көп көңіл бөлінуде. Биологиялық препараттар
көбінесе жердің құнарлығын арттыруда, ауылшаруашылық дақылдарының
өнімділігін жоғарылатуда және жемдік мәселелерді шешуде, сонымен қатар,
өсімдіктердің, соның ішінде жеміс жидектер мен көкөністердің адамға зиянды
әсер ететін ауруларымен күресуде маңызды орын алады [1].
Қазіргі кезде ауылшаруашылығында минералды және органикалық
тыңайтқыштарды қолдануды қысқартуына байланысты өсімдіктерді түрлі
аурулардан қорғау үшін кешенді әсер ететін азот тұтушы микроорганизмдердің
негізінде дайындалған биопрепараттарды дайындаудың қосымша көздерін көптеп
қарастырылуда [2].
Жұмыстың мақсаты: Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған топырақ
үлгілерінен аммонифицирлеуші бактерияларды бөліп алу және сұрыптау.
Жұмыстың міндеттері:
1. Әртүрлі топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактериялардың таза
дақылдарын бөліп алу және биологиялық зерттеу
2. Аммонифицирлеуші бактериялардың санын, әртүрлі топырақта таралу
мөлшерін анықтау
3. Бөлініп алынған аммонифицирлеуші бактериялардың морфологиялық,
физиологиялық, биохимиялық қасиеттерін зерттеу арқылы идентификациялау.
Жұмыстың өзектілігі мен жаңалығы:
Қазіргі таңда ауылшаруашылығында экологиялық қауіпсіз, сонымен қоса,
энергияны үнемдейтін, ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру үшін
қолданылып жүрген тыңайтқыштардың орнына микробтық тыңайтқыштармен
алмастыруға болады. Аталған тыңайтқыштар өсімдіктердің қоректенуін
жақсартуға, олардың өсіп дамуы мен фитосанитарлы әсер көрсетуге қабілетті
микроорганизмдердің культураларынан тұрады. Бұл микроорганизмдер
өсімдіктердің өсіп-дамуын қамтамасыз ететін, патогенді микрофлораның дамуын
тежейтін, өсімдіктердің өнімділігін және сапасын арттыратын физиологиялық
заттар өндіреді.
Жұмыстың жаңалығы: Алғаш рет Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған
топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактериялары бөлініп алынды және де
ферментативтілік белсенділігі анықталды. Бөлініп алынған дақылдардың морфо
– дақылдық, физиологиялық, биохимиялық қасиеттерін зерттей отырып
идентификация жүргізілді.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Микроорганизмдердің топырақта таралуы
Топырақ - тірі дене. Микроорганизмдер – топырақтың негізгі құрам
бөлігі. Топырақтың құрамында тек өлі минералды заттар ғана емес, әр кезде
азды - көпті тірі организмдер, түрлі микроорганизмдер мен қарапайым майда
жәндіктер болады. Бұлар топырақтың тірі бөлігін құрайды. Жер шарының кез
келген жерінде кездесетін топырақ микрофлорасы топырақ құрылымын түзуде
үлкен рөл атқарады. Микроорганизмдер табиғаттың ыстық – суығына да,
оттегінің бары жоғына да, ортаның қышқылдығы мен сілтілігіне де қарамайды,
барлық жағдайға бейім келеді. Тек оларға қажетті ылғал мен қорек зат болса
болғаны, сондықтан олар табиғаттың барлық бұрышында да кездеседі. Олар
топырақтың бір бөлігі болып саналады. Топырақта микроорганизмдер: негізінен
бактериялар, кейбір балдырлар, саңырауқұлақтар мен қыналар көп кездеседі.
Бұлардың ішінде топырақта ең көп тарағаны - бактериялар.
Топырақта микроорганизмдердің түрлері мен санының әр түрлі болуы ондағы
табиғи жағдайлардың, яғни топырақтың түрліше болуына байланысты.
Топырақтың 1 граммында 10 миллионнан бірнеше миллиардқа дейін
микрофлоралар кездеседі. 3 – 5 га топырақта 3 – 5 т микрофлора биомассасы
жиналады [3].
Ғылыми деректерге сүйенсек: құнарлы қара топырақтың бір грамында
бактерия саны 5 миллиардқа, құнары аздау күлгін топырақта оның саны 1
миллиардтай екен. Орыстың көрнекті микробиолог ғалымы Н.А. Красильниковтың
есептеуіне қарағанда топырақтың құнарлы қабатында гектарына 5-7 тоннаға
дейін тірі бактериялар болады екен.
Топырақ микрофлорасы алуан түрлі, оның құрамына аммонифицирлеуші,
нитрифицирлеуші, азотфиксатолар, денитрифицирлеуші бактериялар, целлюлоза
ыдыратушы, пигментті бактериялар, микоплазмалар, актиномицеттер,
саңырауқүлақтар, балдырлар, қарапайымдылар және т.б. микроорганизмдер
кездеседі.
Топырақта көп тарағандардың бірі - саңырауқұлақтар. Олар негізінен
орманды, ылғалды аймақтардың топырағында өседі.
Саңырауқұлақтардың көп тараған түрі - актиномицеттер (немесе сәулелі
саңырауқұлақтар).
Саңырауқұлақтарда ферменттердің сан алуан түрлері кездеседі, олар
органикалық заттардың өзгеруіне жан-жақты қатысады, бірақ та бактериялармен
салыстырғанда әрекеттесу жылдамдығы аз. Ал ароматикалық заттарды шірітуде
олар белсендірек.Табиғатта лигнин мен таниннің ыдырауы осы организмдерге
байланысты. Гумустың түзілуіде саңырауқұлақтардың көмегінсіз өтпейді.
Топырақта целлюлозаны, триходерма, фузариумды ыдырататын да осылар [4].
Органикалық заттардың құралуына балдырлар - авторофтар қатысады.
Балдырлар түзген органикалық заттардың салмағы топырақтың жоғарғы қабатында
түзілген барлық органикалық заттардың 0,05-0,2%-ын құрайды. Балдырлар
көбіне топырақтың беткі қабатында тараған, 10-20 см- ден төменде олардың
саны жоқтың қасы.
Балдырлардың да топырақта негізінен екі түрі, жасыл және диатомды
түрі тіршілік етеді. Бұлар алғашқы топырақ түзушілер қатарына жатады.
Микроорганизмдердің көбісі топырақтың жоғары құнарлы қабатында, әсіресе,
өсімдік тамырларының айналасында, өсімдік тамырларының ішінде ( түйіршек
бактериялар) кездеседі.
Жоғарыда айтылған микроорганизмдер топырақта жай ғана өмір сүрмейді.
Олар өседі, өнеді, өледі, сөйтіп топыраққа күрделі өзгерістер енгізеді.
Микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлардың органикалық қалдықтарын
шірітіп, ыдыратып жай қосылыстарға: суға, көмір қышқыл газына, аммиакка
және басқа заттарға айналдырады.
Топырақта көп жағдайда аммонифицирлеуші спора түзуші аэробтар
кездеседі: Вас. mycoides, Вас. subtilis, Вас. mеsentericus, Вас.
megatherium; аммонифицирлеуші спора түзбейтін аэробтар және факультативті
анаэробтар: Ps. fluorescens, Pr. vulgaris, Bact. aquatilis, Bact. flavum;
аммонифицирлеуші анаэробтар: Cl. sporogenes, Cl. putrificum, Cl. perfrin-
gens; азотфиксаторлар, нитрифицирлеуші, күкірт және темір тотықтырушы; ал
сапрофитті коккалардын ішінде: Micr. albus, Micr. candicans, Micr. cereus
flavus, Sarcina ureae және т.б. [5].
Егер жер бетінде тек өсімдіктер мен жануарлар ғана болса, көп
органикалық заттар ыдырамай, жинала берер еді де, табиғаттағы заттардың
айналымына едәуір кедергі келтірер еді.
Микроорганизмдер органикалық қалдықтарды тек ыдыратып қана қоймайды,
олар бұдан күрделі түзіліс - гумус құрайды. Сонымен топырақта өмір сүретін
микроорганизмдер мен төменгі сатылы қарапайым жәндіктер оның қасиеттеріне
әсерін тигізетін, тіпті өзі түзуші фактордың бірі бола тұрып, оның құрам
бөлігі болып саналады. Міне, сондықтан да топырақ тірі денеге жақын деп
танылып, биологиялық ғылымдардың бір саласы ретінде қарастырылады.
1.2 Аммонифицирлеуші микроорганизмдер туралы жалпы түсінік
Аммонификация (шіру) – азоты бар органикалық қосылыстардың
(белок, амин қышқылы) аммонификациялайтын микроорганизмдер әсерінен
ферментативті гидролиз нәтижесінде минералдық азотқа айналуы [6].
Аммонификациялайтын микроорганизмдер (басқаша шіріткіш
микроорганизмер, шіріткіш микрофлора) топырақта, ауада, суда, жануар
және өсімдік организмінде кең таралған. Сондықтан кез келген
қолайлы субстрат шіруге тез ұшырайды. Аммонифицирлеуші
микроорганизмдер ішінде спора түзетін және түзбейтін түрлері бар.
Бұлардың ішінде аэробты жағдайда тіршілік ететіндері мыналар:
Тамыр тәрізді немесе саңырауқұлақ тәрізді бацилла (Bacillus
mycoides) - топырақта кең таралған, ол дөңгелек формалы спораларды
түзеді, грам оң, қозғалғыш. Перитрих – жгутиктер клетканың бүкіл
бетіне орналасқан. Тығыз қоректік ортада (ЕПА) колониялардың өсуі
мицелий тәрізді болады, mycoides деген аты осыдан шыққан, ол
саңырауқұлақ тәрізді дегенді білдіреді. .
Картопты бацилла (Bacillus mesentericus) - дөңгелек формалы.
Дөңгелек споралар түзеді. Грам бойынша боялады, қозғалғыш, перитрих.
ЕПА – да құрғақ, қатпарлы колониялар түзеді. колониялардың
қатпарлары шатырқай түрінде болады, mesentericus деген аты осыдан
шыққан [7].
Орамжапырақтық бацилла (Bacillus megaterium) – колониялары
дөңгеленген дұрыс формалы, жиектері сәл толқынды, торсиған, тегіс,
бірақ көбінесе беткі жағында сақина немесе концентрлік дөңгелектері
болады, ақшыл, кейде қоңырлау, майлы жылтыр немесе күңгірт.
Клетканың жас культурасында колониялары қалың 1,2 – 1,5 мкм ал кейде
кесіндісінде 2 мкм және ұзындығы 3 – 10-12 мкм, жалғыз немесе
тізбекке қосылған. Ескі дақылдарында клеткалар қысқа, дөңгеленген.
Клетканың құрамында артық қор заттары болады (май, гликоген).
Споралары сопақша 1,5x0,7-1 мкм, эксцентральды орналасқан, клеткалар
көлденең немесе диагональды. Споралар түзеді, грам бойынша боялады.
Препараттағы споралары бар таяқшалар тізбек түрінде орналасады. ЕПА
– да колониялар шеттері талшықты, жылтыр болады.
Пішінді бацилла (Bacillus subtilis) - табиғатта кең таралған
және аммонификатор болып табылады. Колониялары құрғақ, түссіз немесе
ақ – сұр, ұсақ әжімделген, агар бетінде жайылып өседі, шеттерінде
қатпарлары болады; шеттері толқынды; агар ортасына тығыз жанасқан.
Таяқшалары қысқа және жұқа 3 -5 х 0,6 мкм; ұзын жіпшелерге қосылған.
Споралары сопақша 0,9 х 0,5 мкм, клетканың кез келген жерінде
орналасуы мүмкін. Споралардың қалыптасуы кезінде клеткалар ісінбейді.
Дөңгелек споралар түзеді, қозғалғыш, перитрих. Грам бойынша боялады.
ЕПА бетінде - құрғақ қатпарлы, түссіз емес колониялар.
Bacillus cereus – колониялары тегіс, беті ұсақ дөңесті
диффузды, әлсіз иілген, жиектері толқынды. Клеткалары қалың,
кесіндісі 1-1,5 мкм және ұзындығы 3 – 5 мкм, кейде тым ұзын, жалғыз
және тізбекке, жіпшеге қосылған түрінде болады. Споралары сопақша,
1,2 – 1,5x0,9 мкм, эксцентральды орналасқан. Клетканың плазмасы дәнді
немесе вакуольденген.
Ғажап таяқша – (Serratia marcescenc) – қанды қызыл пигмент
түзеді. ЕПА – да колониялар қанды таңбалар түрінде болады.
Дөңгеленген, шеттері тегіс, ортасы көтеріңкі, шырышты консистенциялы.
Микроб қозғалғыш. Жұғындыда (мазок) ұсақ грам теріс таяқшалар
көрінеді.
Bacillus polymyxa – колониялары түссіз, тегіс немесе дөңесті,
біртекті немесе шырышты. Клеткалары 2,0 – 7,0x0,6 – 1,0 мкм, жалғыз,
жұптасқан және қысқа тізбектер; спора түзілуде лимон тәрізді
ісінеді немесе клостридия тәрізді формалар түзеді. Споралары
сопақша, ұзынша 2,6x7 мкм, клеткасының ортасында орналасқан [8].
Bacillus asterosporus – колониялары ұсақ, ақ немесе сұр, кейде
жасыл боямасы болады, тегіс, нәзік, шырышты, гомогенді. Таяқшалары
қалың 3-7х0-1,2 мкм, жалғыз және жұптасқан. Споралары цилиндрлік
немесе ұзынша 1,5-2,0x0 мкм, клетканың ортасында орналасқан;
соңғылары спора түзілу кезінде сәл ісінеді де клостридия формасын
еске түсіреді.
Bacillus brevis – колониялары ақ, кейде сары, дөңес немесе
тегіс, жылтыр, жиектері тісті, майлы консистенциялы. Клеткалары 3-
5x7-1,0 мкм, жалғыз, тізбекке қосылған. Споралары сопақша 0,8-1,0
мкм. Факультативті анаэробты аммонифицирлеуші микроорганизмдерге
жататындар:
Тұрпайы (вульгарный), (Proteus vulgaris) – спора түзбейтін,
ұзындығы 4 мк – ға жететін таяқшалар. Белокты аммиак, күкіртсутегіне
және индолға ыдыратады. Грам бойынша боялады, қозғалғыш, перитрих.
Өсу кезінде тығыз қоректік орта бетінде қисайған түрінде болуы
мүмкін. Температура – 5 0С жеткенде оның тіршілігі мүлдем тоқталып
қалады.
Ішек таяқшасы (E.coli) - грам теріс, қозғалғыш емес штамдары да
кездеседі. Орналасуы – адам және жануарлардың ішегі, содан топырақ
пен суға түседі. Белоктың ыдырауына белсенді қатысады.
Анаэробты аммонифицирлеуші микроорганизмдерден мыналарды атап өтуге
болады:
Clostridium putrificum – үлкен емес спора түзетін таяқша, формасы
барабанға ұқсайды. Клетчатканың (жасунық) анаэробты ыдырауының кең
таралған қоздырғыштарының бірі болып табылады, газдың көп мөлшерін
түзеді. Көмірсуларды ашытпайды. Белокты ыдыратқанда газ көп
түзіледі. Ол шіріп жатқан өлекселерде, тамақтық заттарда, топырақта,
түрлі консервілерде кездеседі [10].
Clostridium sporogenes – спорасы ортада орналасқан ұсақ
клостридия. Clostridium putrificum – ға қарағанда көмірсуларды ашытады.
Аммонификация процесі барысында аммиак тұздарын түзеді. Олар
тотығып азот қышқылының тұздарына (нитратқа) айналады. Ол көбінесе
топырақта, көңде кездеседі.
1.3 Микроорганизмдердің әсерінен азотты заттардың
өзгеріске ұшырауы
Басқа элементтермен қатар азот белок молекуласының негізгі
құрам бөлігі болып есептеледі. Табиғатта азот қоры өте мол. Оның
басым көпшілігі әлемде тіршілік ететін организмдер құрамында болады.
Егер осы организмдердегі көміртегінің мөлшері 700 миллион тонна
болса, ондағы азоттың мөлшері 20 – 25 миллион тоннадан аспайды.
Табиғаттағы жасыл өсімдіктер жылына 20 миллион тоннадай көміртегін,
1 – 1,5 миллион тоннадай азот сіңіреді [11].
Топырақтың әр түрлі типтерінің бір гектар жырту қабатында
тіршілік ететін бактерия, саңырауқұлақ, балдыр және басқа да
жәндіктердің құрамында азот шамамен 6 – дан 18 тоннаға дейін
байланысқан түрде болады.
Азоттың сарқылмас қорының бірі – атмосфера. Ғалымдардың есебіне
қарағанда, әрбір гектар жердің бетіндегі ауада 80000 тоннаға жуық
молекула күйіндегі азот бар. Бұл ауылшаруашылық дақылдарынан кем
дегенде бір миллион жылдан астам уақыт мол өнім алуға мүмкіндік
берген болар еді. Бірақ өсімдіктердің азотқа тапшы болатыны
әрқашанда байқалады. Өйткені ауадағы азот негізінен молекулалық
азоттан тұрады да, өсімдіктер оны сіңіре алмайды. Сонымен қатар
топырақтағы азоттың басқа да қосылыстарының біразы өсімдіктердің
сіңіруіне жарамсыз. Сондықтан мұндай қосылыстар өзгеріске ұшырауы,
яғни ыдырауы керек. Азоттың осындай органикалық түрлерінің
минералдық азотқа айналуын азот қосылыстарының аммонификациясы деп
атайды.
Белоктардың аммонификациясы. Белок заттары клетка цитоплазмасының
негізін құрайды. Ол топыраққа өсімдіктердің, жануарлар мен
микроорганизмдердің өлекселерімен келіп түседі. Сөйтіп, белокты
заттар ыдырағанда одан аммиак бөініп шығады, яғни бұл процес
аммонификация деп аталатыны жоғарыда айтылды.
Табиғат жағдайында аммонификация процесі көптеген микроорганизмдер
топтарының қатысуымен жүреді. Ыдырау барысының алғашқы кезеңінде
көбінесе спора түзбейтін таяқша бактериялар қатысса, кейінірек спора
түзетін – бацилла түрлері қатысады [12].
Азот қосылыстары мол органикалық заттар ыдырағанда алдымен
олардан микроорганизмдер тіршілігіне қажетті энергия бөлінеді,
олардың кейбір бөлігі, мысалы, амин қышқылдары микробтар
цитоплазмасының құрамына енеді. Бос күйіндегі аммиактың жиналуы
ыдырайтын заттардың құрамындағы азот пен көміртегінің арақатысына
байланысты. Неғұрлым ыдырайтын затта белок, яғни азотқа бай қосылыс
мол болса, солғұрлым ол ортада аммиак едәуір көп жиналады. Орта
көмірсуға бай болса, микробтар минерал күйіндегі азотпен қоректеніп,
олардың денесінде белок пайда болады.
Аммонификация аэробты да, анаэробты да жағдайда жүре береді.
Аэробты жағдайда бұл процеске бактериялар, актиномицеттер және
микроскоптық саңырауқұлақтар қатысады. Бұл кезде соңғы өнім ретінде
аммиак, көмірқышқыл газы, су, күкіртсутек және фосфор қышқылының
тұздары пайда болады. Н. А. Красильниковтың зерттеуіне қарағанда,
актиномицеттер органикалық заттардың ыдырауының соңғы кезеңінде
қатысады. Ылғалды аса көп керек етпейтін организмдер – актиномицеттер
қуаңшылық аудандардың топырағында жүретін аммонификация процесінің
басты себебі болып есептеледі. Кейбір микроскоптық саңырауқұлақтар
қышқыл топырақта тіршілік етуге бейімделген. Сондықтан мұндай жерде
олар құрамында азоты бар органикалық қалдықтардың ыдырауына белсене
қатысады [13].
Жалпы белок және көптеген полипептидтер микробтар цитоплазмасына ене
алмайды. Сондықтан олардың бөлетін ферменттері белокты клетка сыртында
ыдыратады. Бірқатар микроорганизмдер бөлетін протеолитикалық ферменттер
белок молекуласындағы пептид байланыстарын ажырата алады. Міне, бұдан пайда
болған белок молекуласының бөлшектерін микроб клеткалары одан әрі ыдырата
алады. Бұған клетка пептидазасы қатысады.
Белоктар ыдырауының бірінші сатысы олардың микробтық
протеазалармен және өлген организм клеткасының протеазаларымен
гидролизі болып табылады. Протеолиз бірнеше сатыда жүреді –
бастапқыда белоктар полипептидтерге ыдырайды, сосын түзетін
полипептидтер олигопетидтерге ыдырайды, ал олар өз кезегінде
дипептид және бос аминқышқылына дейін ыдырайды. Түзілген бос
аминқышқылы шіру өнімдерінің түзілуіне әкелетін бірқатар
айналымдардан өтеді. Бірінші сатылары аминқышқылының дезаминденуі
болып табылады. Нәтижесінде аминқышқылының амин тобы ыдырайды және
аммонийдің бос ионы бөлініп, декарбоксилденеді. Нәтижесінде
карбоксилді топ көміртегінің қос тотығының босауымен ыдырайды
(декарбоксилдену реакциясы төмен рН жағдайында жүреді).
Декарбоксилдену нәтижесінде, сонымен қатар біріншілік аминдер де
босайды.
Дезаминденудің тотығу (дезаминденудің кең тараған түрі,
нәтижесінде NAD(P) → NAD(P)H2 – ге дейін тотықсызданады) және
гидролитикалық түрі болады, мұнда аминқышқылының амин тобы
гидроксилдіге алмасады.
Кейбір аминқышқылының амин топтары 2 – оксиқышқылға ауысу жолымен
трансаминденеді (бұл процесс нәтижесінде аминқышқылының дезаминденуі
жүреді, сонымен қатар аминқышқылы түзіледі, ал бұларды бактериялар
аммоний ионының аминдену жолымен синтездей алмайды).
Дезаминдену және декарбоксилдену нәтижесінде түзілетін өнімдер
энергияны АТФ түрінде алу мақсатымен микроорганизмдермен тотығуы
және аралық алмасу реакциясында қатысуы мүмкін.
Белоктардан түзілген амин қышқылдарының бәрі бірдей бір шапшаңдықпен
ажырамайды. Олардың кейбіреуі (треонин, триптофан) ғана шапшаң ыдырайды.
Бұл процесс кезінде көмірсутегінің қалдығы аэроб және анаэроб микробтардың
әсерінен көмір қышқыл газы мен басқа әр түрлі органикалық қосылыстарға
ажырайды [14].
Азот қосылыстары ортада аминдер түрінде болса оларда амин қышқылдарына
ыдырайды. Мысалы, аспарагин аспарагиназа ферментінің әсерінен
аспарагин қышқылына айналады. Белоктар аэробты жағдайда ыдырағанда одан
көмір қышқыл газы, аммиак, сульфат және су пайда болады. Ал анаэробты
жағдайда одан аммиак, көмір қышқыл газы, органикалық қышқылдар (май және
ароматты қышқылдар – бензой, ферулин т.б.), аса ұнамсыз иісті меркаптандар
және индол, скатол, күкіртсугегі бөлінеді.
Аммонификация нәтижесінде аралық және соңғы өнімдердің түзілуі:
метанның түзілуі, күкіртсутектің түзілуі, көмірқышқыл газының түзілуі,
меркаптанның түзілуі, фосфиннің түзілуі, сутек түзілуі, оксиқышқылының
түзілуі, май қышқылының түзілуі, кетоқышқылының түзілуі, альдегидтердің
түзілуі, спирттің түзілуі, күкірткөміртектің түзілуі, фенол және
крезолдың түзілуі, аммиактың түзілуі, скатол және индолдың түзілуі,
нуклейн қышқылының ыдырауы, майлардың өзгеруі [15].
Белоктық заттарды бацилла мен бактериялардан басқа,
актиномицеттер мен басқа саңырауқұлақтар да ыдыратады. Бірақ олардың
аммонификациялайтын қабілеті төмен және әртүрлі деңгейде болады.
Белоктардың ыдырауы экзоферменттердің әсерімен жүреді (сыртқы ортаға
бөлінетін ферменттер). Белок гидролизінің тек ерігіш өнімдері ғана
микроорганизмдермен сіңірілуі мүмкін: пептондар аминқышқылына.
Аминқышқылдарын түзбейтін микробтар кәдімгі белоктармен қоректене
алмайды. Аммонифмкация процесінде аммиак көп мөлшерде түзіледі, ол
азотты қосылыстардың синтезіне жұмсалады.
Нуклеин қышқылдарының ыдырауы. Топырақта аэробты жағдайда белок
ыдырағанда өсімдіктер тіршілігін, сөйтіп, өнімділікті төмендететін
фитотоксикалық заттар бөлінеді. Күрделі белоктар құрамында тұқым
қуалаушылықта зор маңызы бар белоктар тобы – нуклеопротеидтер болады.
Олар көбінесе клетка ядросында шоғырланады. Өсімдік және жануарлар
ұлпасында нуклейн қышқылдарының екі түрі болады. Біріншісі –
рибонуклеин қышқылы, екіншісі – дезоксирибонуклеин қышқылы. Олар
гидролизденгенде пурин және пиримидин негіздері қант және фосфор
қышқылы пайда болады. Рибонуклеин қышқылында қант рибоза,
дезоксирибонуклеин қышқылында дезоксирибоза кездеседі. Пурин
негізінің құрамында аденин және гуанин бар. Ал пиримидин негізінде
цитозин болады. Урацил тек рибонуклеин, ал тимин тек
дезоксирибонуклеин қышқылында кездеседі. Нуклеин қышқылдары ыдырағанда
мононуклеотидтерге айналады [16]. Бұл процесс рибонуклеаза және
дезоксирибонуклеаза ферменттерінің қатысуымен жүреді. Бұл ферменттер
бактериялардан, актиномицеттерден және саңырауқұлақтардан табылған
түзілген мононуклеотидтер нуклеоктидаза ферментінің әсерінен фосфор
қышқылы, одан соң қант, пурин және пиримидин негіздеріне ыдырайды.
Нуклеотидтер ыдырауының жалпы сызбанұсқасы мынадай болады:
Белок – амин қышқылдары: индол, скатол, крезол, фенол;
Нуклеопротеидтер: күкірт сутегі, су, көмір қышқыл газы, аммиак;
Нуклеин қышқылы: фосфор қышқылы, аденин, гуанин, рибоза, тимин,
цитозин;
Микрорганизмдердің зат алмасудың типіне байланысты нуклеин
қышқылдарындағы қант оттегімен тотығып, көмір қышқыл газы мен суға
ажырайды немесе басқа ашу процесіне душар болып, одан түрлі
органикалық қышқылдар түзіледі. Ал азоты бар негіздер мочевина мен
амин қышқылдарына одан әрі аммиак пен органикалық қышқылдарға
айналады [17].
Clostridium туысының өкілдерінен белоктардың анаэробты ыдырауы.
Протеолитикалық клостридияларға (яғни белоктарды ыдырататын, мысалы,
Clostridium hystoliticum) тән ерекшелік аминқышқылдарды ашыту
(осылайша оларды энергия көзі және көміртек көзі ретінде
пайдаланады) және протеолитикалық ферменттерді түзу болып табылады.
Clostridium туысының өкілдері глутамин қышқылын, глутамин, гистидин,
лизин, аргинин, фенилаланин, серин, треонин, аланин және цистеинді
ашытуға қабілетті. Кейбір аминқышқылдары жеке дара ашиды (мысалы,
лизин нәтижесінде аммиак, май және сірке қышқылдары түзіледі), ал
кейбіреулері жұптасып ашиды (мұнда бір аминқышқылы электрон доноры,
ал екіншісі – акцептор ретінде болатын тотығу – тотықсыздану процесі
жүреді). Жұтасып ашу реакциясында электрон доноры ретінде -
аспарагин, аланин, серин, гистидин, акцептор ретінде – глицин,
пролин, орниттин, аргинин қызмет атқарады.
Мочевинаның аммонификациясы. Мочевина (несеп) адам мен жануарлар
денесінен бөлінетін, құрамында азоты бар белоктық затардың туындысы.
Адам несібінде оның мөлшері 2%, ал сиыр несібінде - 5% - ға дейін
барады. Ересек адам тәулігіне 30 – дан 50г- ға дейін мочевина бөліп
шығарады. Ал күнделікті қоршаған ортаға адам және
жануарлардан 150 мың тонна негізгі азот, ал жылына 20 миллион тонна
несепті азот немесе 50 миллион тонна несеп қышқылы бөлінеді.
Несепте 47% аэот болады. Сондықтан ол концентрленген азотты
тыңайтқыштардың бірі болып табылады. Бірақ мочевина күйіндегі азотты
жасыл өсімдіктер өздігінен сіңіре алмайды, яғни несеп қышқылы
өсімдіктердің азотты қоректенуіне жарамсыз. Ол тек уробактериялар
ыдыратқанда ғана сіңімді күйге айналады, яғни уробактериялармен
ыдырағаннан кейін ғана сіңірілетін болып келеді.
Уробактерин (ureae – зәр, несеп) 1862 жылы Л.Пастермен ашылған.
Бұл бактериялар коккалар және сарциналар туысына жатады. Олардың
арасында таяқша тәрізділері, шар тәрізді микроб формалары кездеседі.
Таяқша тәрізділерінің ішінен мочевинаны өте күшті ыдырататын -
Bacillus probatus.
Урабактериялар аэробтар және тек сілтілі ортада дамиды (рН = 9 -
10), бұл қасиеті оларға тән ерекшелік болып табылады. Азот ретінде
олар аммиак тұздарын немесе бос амммиакты қолданады. Ол несеп
қышқылының нәтижесінде түзіледі. Несеп қышқылынан көміртегіні
уробактериялар пайдалана алмайды. Себебі олар күшті тотыққан формада
болады және гидролиз кезінде көміртегі диоксиді жүзінде бөлінбейді.
Уробактериялар көміртегіні әртүрлі органикалық қосылыстардан алады
(лимон қышқылы, янтарь қышқылы, алма қышқылы, сірке қышқылы және
басқа да қышқылдардың тұздары, сонымен қатар моносахаридтер,
сахаридтер және крахмал) [18].
Мочевинаның ыдырауы негізінен бактериялар клеткасында кездесетін
уреаза ферментінің әсерінен ыдырайды.
Реакция барысында пайда болған көмір қышқыл аммиак тұзы бұдан
әрі аммиак, көмір қышқыл газы және суға ажырайды .
Гумустың аммонификациясы. Гумус (қарашірік) заттары топырақтың
типіне қарай әр түрлі мөлшерде кздеседі. Шымды – күлгін топырақтың
гектарында шамамен 70 – 90 тоннадай, ал қара топырақта 90 - нан 300
тоннаға дейін барады. Егер гумуста орта есеппен 5% - дай азот бар
десек, шымды – күлгін топырақта ол 15 тоннаға дейін жетеді.
Топырақ гумусының құрамы түрліше. Олардың құрамында әр түрлі
заттар микроорганизмдердің әсерінен түрліше жылдамдықпен ыдырайтыны
тәжірибеде анықталған. Гумус өте баяу ыдырайды. Түрлі зерттеулер,
қалыпты климат жағдайында бір жылда топырақ гумусының жалпы қорының
1 - ден 3% - ға дейінгі мөлшерінің ыдырайтынын көрсетті [19].
Агрономиялық ғылымның негізін қалаушы В. В. Докучаев топырақтың
гумусқа баюы ондағы өсімдіктерге байланысты екенін көрсеткен. Гумус
топырақта өзгеріске ұшырап, нәтижесінде одан бірнеше қышқылдар
(ульмин, гумин, крен қышқылдары) түзіледі. Бұлардың әрқайсысының
түзілуі микроорганизмдердің белгілі бір тобының тіршілік әрекетіне
байланысты. Топырақ құрамын жасауда бұл қышқылдардың зор маңызы
бар.
Гумус көбінесе шөп басқан жерлерде, микробтардың тіршілік
әрекетінің нәтижесінде пайда болады. Зерттеулерге қарағанда, бұл
процеске көбінесе бактериялар қатысады.
Топыраққа ауа көп енгенде гумус жақсы ыдырайды. Бұл процеске
негізінен актиномицеттер қатысады.
Топырақтың органикалық бөлігі өте күрделі қосылыстардан тұрады.
Олардың көпшілігі гумин заттарына жатады. Ал гумин қышқылдарынан
басқа онда өзіндік қасиеттері бар түрлі қосылыстар да кездеседі.
Бұған ферменттер, витаминдер, ауксиндер және кейбір амин қышқылдары
жатады. Осылардың барлығын қосып, топырақтың биотикалық затары деп
атайды [20].
Биотикалық заттар микроорганизмдердің тіршілік әрекетінен
түзіледі. Сонымен қатар кейбір өсімдіктердің тамырлары да топыраққа
осындай заттарды бөліп шығарады. Биотикалық заттардың едәуірі
жануарлардың өлекселерінен де бөлінеді.
1.4 Аммонифицирлеуші микроорганизмдердің ауылшаруашылық
практикасындағы маңызы
Егіншіліктің негізгі мақсаты – дақылдан мол өнім алу ғана емес, сонымен
қатар топырақ құнарлылығын да арттыру. Ол үшін ауыспалы егіс жүйесі арқылы
топырақта биологиялық жолмен азоттың жиналуын арттыру үшін тыңайтқыштар
шашып, өңдеу шаралары жүргізіледі. Топырақты өңдеуде ондағы
микробиологиялық процестер де үлкен әсерін тигізеді. Топырақты өңдеу,
ондағы терең қабатындағы микробиологиялық процестерді жеделдетеді. Сөйтіп,
ол қабатта ерігіш азот қосылыстары мен көмір қышқыл газының жиналуына
қолайлы жағдай жасайды. Қазіргі егіншілік жүйесінде өсімдіктерге қажетті
қоректік заттар – азот, фосфор және калиймен қамтамасыз етуде минералдық
тыңайтқыштардың алатын орны ерекше [21].
Топыраққа минералдық тыңайтқыштар шашу тек өсімдіктердің қоректенуін
жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар микроорганизмдердің де белгілі бір
дәрежеде осы тыңайтқыштармен қоректенуін қамтамасыз етеді.
Көң мен қордадағы микробиологиялық процестер. Көң мал нәжісінен
алынады. Ол белокқа өте бай. Сонымен қатар оның құрамында минерал
қосылыстар мен мочевина көп болады. Бастапқы мөлшерге шаққанда орта есеппен
мал азығынан көңге 40%-дай органикалық заттар, 80%-дай фосфор, 50%-дай азот
және 90%- дай калий кетеді. Сонымен көң құрамында азот, фосфор, калий және
минерал қосылыстар бар, олар көптеген микроорганизмдерге қолайлы орта
болады [22].
Көңді егіске пайдаланар алдында көңді үйіп қыс бойы сақтайды да, көктем
шыға шашады. Көңді сақтау кезінде өте күрделі биологиялық процестер жүреді.
Микроорганизмдердің активті тіршілігі нәтижесінде көңде түрлі органикалық
қышқылдар және қарашірікке бай заттар түзіледі. Олар биологиялық процестер
кезінде бөлінген аммиакты өз бойына сіңіріп, ысырап болудан сақтайды. Көңді
үйген кезде оның арасында ауа қалып қояды да, мезофиль микроорганизмдер
тіршілігіне қолайлы жағдай жасалады. Оның температурасы +65 – 700 – қа
дейін көтеріледі. Сол кезде мезофиль бактериялар қырылады да, олардың орнын
термофиль микроорганизмдер басып, 1г көңдегі микроорганизмдер саны 90
миллиардқа жетеді. Көңдегі микроорганизмдерді талдағанда аммонифицирлеуші,
нитрлендіруші және денитрлендіруші бактериялар түрлі ашу процесіне себепші
болатын микроорганизмдер зең саңырауқұлақтар кездесетіні анықталған. Көң
егіске шашуға даяр болу үшін ондағы температура +500 – тан аспағаны жөн.
Осы кезде оның ылғалдылығы да 50% - дай болады. Бұл көміртегі
қосылыстарының басқа да заттардың шығынсыз минералдануын қамтамасыз етеді
[23].
Көң ыдырағанда көмір қышқыл газынан басқа метан, сутегі және молекула
күйіндегі азот бөлінеді. Бұл газдар тек аэробты ғана емес анаэробты
жағдайда да бөліне алады. Газдармен қатар сірке, құмырысқа, пропион, май
және сүт қышқылдары да түзіледі.
Сақтау барысында көң құрамындағы клетчатканың 20 – 35% - дайы ыдырайды.
Көңде аэробты және анаэробты бактериялармен қатар клетчатканы жақсы
ыдырататын актиномицеттер мен зең саңырауқұлақтары да тіршілік етеді.
Осындай микрорганизмдер тобының бірлесіп тіршілік етуі арқасында ғана
клетчатка ыдырайды. Азотты заттардың ыдырауы барысында көңнен аммиак
бөлінеді. Мұның мөлшері, әсіресе көңде мочевина болған кезде көбейеді. Газ
күйіндегі аммиак тез ұшып кетіп, көңде азот мөлшері азайады. Бұл жағдайды
болдырмау үшін мал қораларына төсеніш ретінде шымтезек немесе сабан
пайдаланылады. Олар көңді тез қышқылдандырып, соның нәтижесінде мочевинаның
ыдырауы баяулайды. Сонымен қатар, шымтезек және сабан бөлінген аммиакты
байланысқан қосылысқа айналдырады. Мұндай қоспалар жоқ болса көңге гипсті
де пайдалануға болады [24].
Мочевинамен қатар көңде азот қосылыстарының басқа да түрлері бар. Олар:
белоктар мен аминқышқылдары. Бұл қосылыстардың ыдырауы аммонифицирлеуші
бактериялардың көмегімен екі сатыда жүреді. Бірінші – белоктар
аминқышқылдарына дейін, екінші – аминқышқылдары аммиакқа дейін ажырайды.
Белок құрамындағы күкірт күкіртсутегі күйінде бөлінеді. Аммонификация
процесі, аммонифицирлеуші бактериялардың әсерінен жүреді және олардың 1г
көңдегі саны 600 миллионға дейін барады [25].
Барлық аммонифицирлеуші бактериялардың ішінде шар тәрізділер 57% -
дай, Proteus bulgaris 18% - дай, ішек таяқшасы (E.coli) 17,7% - дай,
Bacillus mycoides пен Bacillus mesentericus 4,5% - кездеседі. Көңді
егістікке шашу алдында оның құрамындағы бактериялардың сапасы да өзгеріске
ұшырайды. Мұндағы жалпы бактериялар мөлшерінің 6,6% шар тәрізділер, 13%
спора түзушілер.
Ауылшаруашылық практикасында көңді көң қоймасында үймеде немесе
нығыздап, яғни салқын әдіспен сақтау жиі кездеседі. Салқын әдіспен
сақтағанда көңді ердене (шабель) етіп нығыздап сақтайды. Бұл кезде көңнің
ішінде ауа қалмайды. Ол азотты шығынға ұшырататын микроорганизмдердің
тіршілігін тоқтатады. Көңді сақтаудың бұл тәсілінің тиімді жағымен қатар,
кемшілігі де бар. Басты кемшілігі – салқын әдіспен сақталған көңде
клетчатка өте нашар ыдырайды. Денитрлендіруші бактериялар әсерінен көңдегі
бактериялар әсерінен көңдегі азоттың белгілі бір мөлшері ысырап болуы
мүмкін. Бұл құбылысты болдырмау мақсатында В.Р.Вильямс ұсынған көңді
аэробты – анаэробты тәсілмен сақтау әдісінің зор маңызы. Ол былай жүзеге
асырылады: алдымен көңді нығыздап үйеді. Сонда көң қызып оның температурасы
+70 – 720 – қа дейін көтеріледі. Бұдан кейін көңді жақсылап нығыздайды да,
үстіне тағы да қопсыңқы көң төгеді. Біраз уақыт өткен соң бұл қабат та
нығыздалады. Сөйтіп, бұл жұмысты үймедегі көң биіктігі 2м – ге жеткенше
жүргізе береді. Өздігінен қызу кезінде азоттың біраз мөлшері шығынға
ұшыраса да, бұл тәсілдің тиімді жағы бар. Көң қызғанда арамшөптер тұқымы
өсе алмайды, ауыл шаруашылық дақылдарына зиянкес түрлі бактериялар мен
саңырауқұлақтар қырылады [26].
1.5 Топырақты азот қосылыстарымен байытатын бактериялы
тыңайтқыштар
Ауылшаруашылық дақылдарын өсіруге қажетті агротехникалық шаралардың
бірі – бактериялы тыңайтқыштарды қолдану. Бұл тамыр айналасындағы топырақты
микроорганизмдердің пайдалы топтарымен байытып, өсімдіктердің қоректенуін
жақсартады. Сөйтіп, дақылдар өнімділігін арттырады. Біріншіден, бактериялы
тыңайтқыштардағы микроорганизмдер өсімдіктерге аса қажетті физиологиялық
белсенді заттар (ауксиндер, витаминдер, түрлі органикалық қышқылдар т.б.)
түзеді, екіншіден, микроорганизмдердің бір тобымен топырақты үнемі байыту
нәтижесінде ондағы басқа топтардың тіршілігін жандандыруға және жақсартуға
болады. Соның нәтижесінде өсімдіктерге қосымша қоректік заттар түзіледі.
Мәселен, бұған фосфоробактериннің нитрлендіру процесін жақсартуы жатады.
Үшіншіден, бактериялы тыңайтқыштармен бірге келіп түскен микроорганизмдер
өсімдіктерді ауруға шалдықтыратын кейбір микробтарды жояды (мәселен,
фосфоробактеринді қолданғанда күнбағыстың склеротиния ауруы азаяды,
бәсеңдейді), төртіншіден, бактериялы тыңайтқыштар топырақты пайдалы
микроорганизмдермен байытады [27].
Осыған байланысты бұл саладан ұзақ жылдар бойына зерттеулер
жүргізілді. Соның нәтижесінде, микроорганизмдердің пайдалы топтары табылды,
олар жеке бөлініп алынып, мұқият зерттеледі. Нәтижесінде, олардан
практикаға қажетті бактериялық тыңайтқыштар даярланады. Мұндай
тыңайтқыштарға нитрагин, азотобактерин, фосфоробактерин және силикат
бактерияларынан әзірленген препараттар жатады.
Нитрагин. Топырақты азот қосылыстарымен байытуда бұршақ тұқымдас
өсімдіктердің зор маңызы бар. Ғалымдар олардың тамырында бірлесіп тіршілік
ететін түйнек бактерияларының бар екенін анықтады. Оларды 1888 жылы бірінші
рет Бейеринк жеке бөліп алып зерттеді. Ол Rhizobium туысына жатады. Бұл
бактериялар бұршақ тұқымдастарды азотпен қамтамасыз етуде маңызды рөл
атқарады. осы бактериялардан нитрагин деп аталатын препарат даярланды.
Сонымен қатар, бұршақ тұқымдастардың түріне байланысты күзде егістің әрбір
гектарында шамамен 20-дан 2000кг-ға дейін азот жиналады. Бұл осы
дақылдардан кейін егілген өсімдіктердің өнімділігін арттырады. Практикада
жаңа жерлерге егілген бұршақ тұқымдас өсімдіктер бірден өніп өсіп, өнім
бере алмайтыны байқалады. Бұл жерде оларға қажетті түйнек бактерияларының
болмауынан деп түсіндіріледі. Сондықтан бұршақ тұқымдастар жаңадан егілген
аудандарда нитрагинді қолдану қажетті агротехникалық шаралардың бірі болып
табылады. Бұл қосымша өнімді 50%-ға дейін арттырады. Сонымен қатар,
бұршақ тұқымдастар көп жылдан бері өсіріліп келе жатқан аудандарда да
тұқымға нитрагинді жұқтыру қосымша өнімді 15%-дан 20%-ға дейін арттырады
[28].
Соңғы кездерге дейін практикада топырақ нитрагині қолданылып келді. Оны
даярлау да, жер – жерге тарату да өте қиынға түскендіктен, еліміздің
шаруашылықтарының нитрагинге мұқтаждығын толық қанағаттандыра алмады. Қазір
заводтарда нитрагинді құрғақ күйінде даярлайды.
Үстіміздегі ғасырдың 30-жылдарында құрғақ нитрагиді даярлаудың
қарапайым әдістері ұсынылды. Оны қазіргі кезде де қолдануға мүмкіндік бар.
Н. И. Рюмин бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырын күзде жинап алып, оларды
топырақтан тазартып, көлеңкеде кептіріп ұнтақтауды ұсынды. Осындай тәсілмен
даярланған құрғақ нитрагинді көктемге дейін салқын жерде сақтап, көктемде I
гектар жерге себілетін тұқымға нитрагиннен 100-200г қосып, жақсылап
араластырып тұқыммен бірге сеуіп тастайды [29].
Е. Ф. Березова мен Л. И. Кореняко нитрагинді даярлаудың қарапайым
әдісін ұсынды. Бұл үшін бұршақ тұқымдас өсімдіктер өскен, өнімі мол
жерлерден өсімдік тамырларын түйнектермен бірге қазып алып, суда аздап
жуып, кептіріп, құрғақ бөлмеде көктемге дейін сақтайды. Егістің бір
гектарына себілетін тұқымға сиыржоңышқа немесе бұршақтың даяр
тамырларының 100-150 грамынан, жоңышқа немесе беде тамырларының 200-300
грамынан даярланған ертіндімен тұқымды шылайды. Заводтық нитрагин жоқта,
осындай нитрагинді қолдану шаруашылық үшін өте пайдалы [30].
Нитрагинмен өңделген тұқымдар біркелкі өніп өседі, дамиды және тез өнім
береді. Сонымен қатар, тұқымдарды нитрагинмен өңдеу, бұршақ тұқымдастарды
түрлі ауруға шалдығудан сақтайды, олардағы азот мөлшерін де арттырады.
Нитрагиннің пайдалы әсері топырақ түріне байланысты. Бірақ қышқыл
топырақтар нитрагиннің пайдалы әсерін мүлде төмендетіп жібереді. Сондықтан
ол жерде бұршақ тұқымдас өсімдіктердің егілгеніне қарамастан, тұқыммен
бірге нитрагинді қайтадан ендіруге тура келеді. Түйнек бактериялары қышқыл
топырақтарда бес жылға жетпей –ақ қырылып қалады. Сондықтан мұндай
топырақтарды алдын ала әктеу керек.ол бактерияларға қолайлы жағдай жасайды.
Ал реакциясы бейтарап топырақтарда олар жақсы тіршілік етеді. бірақ мұндай
топыраққа да мезгіл-мезгіл нитрагин беріп тұруға тура келеді. Осы кезде
дақылдардың гектарынан қосымша 20-25%-дай өнім алуға болады. түйнек
бактерияларының өніп өсуі және көбеюі үшін топырақтағы ауаның зор маңызы
бар.ауыр, лайлы және балшықты топырақтарда тұқымға нитрагинді жұқтыру
айтарлықтай нәтиже бермейді. Ал қарашірігі мол топырақтар бұл препараттың
тиімділігін арттырады [31].
Әсіресе нитрагин ылғалы мол, қара топырақты жерлерде жақсы нәтиже
береді. Мәселен, Республикамыздың астық шаруашылығы ғылыми-зерттеу
институтының жүргізген тәжрибесі нитрагин жұқтырылған бұршақ суперфосфатпен
тыңайтылған жерге егілгенде жақсы нәтиже беретінін көрсетті. Әр гектардан
13-22% қосымша өнім алынды. Нитрагин өнімділікті ғана арттырып қоймайды,
сонымен қатар бұл тәсіл топырақты азотқа бай өсімдік қалдықтарымен де
байытады [32].
Азотобактерин. 1901 жылы Бейеринк атмосферадағы молекула күйіндегі
азотты сіңіре алатын азотобактер микробын тапты. Ол топырақта жеке, өз
бетінше тіршілік ететін аэробты организм. Бұл микроорганизмдерді зерттеуші
ғалымдар ауыл шаруашылық дақылдарын азотпен қамтамасыз ету үшін, олардан
бактериялы тыңайтқыштарды әзірлеуді ұсынды [33].
Ауыл шаруашылығында мұны кеңінен қолдану мақсатымен Мәскеудегі ауыл
шаруашылық микробиология институты азотобактерден тыңайтқыш жасап шығарды
және оны азотобактерин деп атады. Жалпы азотобактеринді дайындау 1937
жылдан басталды. Қазіргі кезде оны бактериялы тыңайтқыштар дайындайтын
заводтар әзірлеп, шаруашылықта кеңінен пайдаланып келеді.
Азотобактеринді дайындаудың бірнеше тәсілдері бар. Әдетте лабораторияда
және заводтарда агарлы азотобактерин даярланады. Бұл үшін алдын ала қанттар
мен микроэлементтерді және борды суда ерітеді. Алынған ортаны қатты күйге
айналдыру үшін 1,5-2%-дай агар қосады. Осындай қоректік ортаны 0,2-05
литрлік сүт бөтелкелеріне құйып, залалсыздандырады да, сұйықтықты көлбей
қатырады. Осы көлбей қатырылған ортаның бетіне азотобактерді себеді. Бұдан
кейін бөтелкелерді температурасы +25-270 жерде 4-6 күндей ұстайды [34].
Қоректік зат бетінде азотобактер қалың шырыш түрінде өседі, кейін ол
қара қошқыл түске айналады. Осындай бөтелкедегі азотобактер клеткасының
саны 40 миллиардқа жетеді. Мұндай препаратты үш ай ішінде қолдану керек.
Ұзақ уақыт сақтаған препаратта азотобактердің саны азайып, оның
тыңайтқыштық сапасы төмендеп кетеді.
Ауылшаруашылық практикасында дақылдар тұқымын түрлі зиянкестердің
зақымдауынан қорғау үшін әдетте химиялық препараттармен дәрілейді. Бұл
шараларды тұқымды азотобактеринмен өңдеуден бұрын жүргізу керек. Өйткені
түрлі химиялық улы заттар азотобактер клеткаларын қырып жібереді. Ал
азотобактер жұқтырылған тұқымдар тез арада себілуі тиіс [35].
Азотобактерлер өсімдіктердің өсіп, дамуына әсер ететін физиологиялық
ерекше қасиеттері бар заттарды топыоаққа бөліп шығарады. Мысалы, А. Т.
Гебгардтың тәжірибесінде жалаңаш дәнді сұлы тұқымына азотобактеринді
жұқтырғанда өсімдікте витаминдердің артатыны байқалған. Тиамин және
пиридоксин тобындағы витаминдердің өсімдіктің тамырында және басқа
вегетативтік органдарында азотобактеринмен өңделмеген өсімдіктерге
қарағанда 36-82%-ға дейін артатыны анықталған.
Сонымен қатар азотобактериндер өсімдіктердің өсуін, тездететін түрлі
ауксиндер бөліп шығарады. Азотобактеринді тұқымға жұқтырғанда одан өскен
өскіндер ауруға шалдықпай жақсы өседі. Е. Н. Мишустин азотобактер ауру
тудырушы, яғни фитопатогенді саңырауқұлақтардың тіршілігін тежеп, пайдалы
микроорганизмдердіңтіршілігін жақсартатынын анықтады. Мәселен, жүгері
дәніне азотобактерин жұқтырғанда, тамыр айналасындағы нитрлеуші
бактериялардың саны 14 есе, ал анаэробты азот сіңірушілердің саны 25 есе
артқан. Сондықтан да азотобактеринді тұқымға жұқтырғанда оның өсімдікке
тигізетін жан-жақты әсерін ескеру қажет [36].
Азотобактердің топырақта қаулап өніп өсіп көбеюі қолайлы жағдайдың
жасалуына тікелей байланысты. Сондықтан да азотобактер жақсы өңделген,
құнарлы және тыңайтылған топырақта көп кездеседі. Әсіресе қолайлы
жағдайлардың ішінде азотобактер үшін топырақта органикалық заттардың мол
болғаны дұрыс. М.В. Федоров азотобактер үшін аздап шіри бастаған көің
немесе қорда, тіпті сабан шашқан да дұры деген пікір айтады. Сабан әсерінен
түсім бірінші жылы онша болмағанымен, кейінгі екі-үш жыл ішінде 45-70%-ға
дейін артқан. Осыған сәйкес шөбі мол жерді аударғанда азотобактерді
қолданған пайдалы болады [37].
Қазіргі кезде азот тыңайтқышы ретінде кальций цианамиді де
қолданылып жүр. Бұл жасанды тыңайтқыш. Оны қызған кальций карбидіне
ауа азотын жіберу арқылы алады. Бұл тыңайтқыш осы күйінде
сіңімсіз. Оны топырақтағы уробактериялар ыдыратып, сіңімді күйге
айналдырады [38]. Ыдырау үш кезеңде жүреді: алғашқы кезеңде топырақ
ылғалының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Шалимбетова Л.М.
ҚАЗАҚСТАННЫҢ ӘРТҮРЛІ ТОПЫРАҚТАРЫНАН АММОНИФИЦИРЛЕУШІ БЕЛСЕНДІЛІГІ БАР
БАКТЕРИЯЛАРДЫ БӨЛІП АЛУ ЖӘНЕ СҰРЫПТАУ
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
050701 – Биотехнология мамандығы
Алматы, 2012
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
б.ғ.д., профессор ___________________________ Заядан Б.Қ.
ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ
Тақырыбы: ҚАЗАҚСТАННЫҢ ӘРТҮРЛІ ТОПЫРАҚТАРЫНАН АММОНИФИЦИРЛЕУШІ
БЕЛСЕНДІЛІГІ БАР БАКТЕРИЯЛАРДЫ БӨЛІП АЛУ ЖӘНЕ СҰРЫПТАУ
050701 – Биотехнология мамандығы
Орындаған:
4 курс студенті _____________________________ Шалимбетова Л.М.
Ғылыми жетекші:
б.ғ.д., профессор _____________________________ Шығаева М.Х.
б.ғ.к., доцент _____________________________ Сыдықбекова Р.Қ.
Норма бақылаушы:
б.ғ.к., доцент _____________________________ Cадвакасова А.К.
Алматы, 2012
РЕФЕРАТ
Бiтiру жұмысы 5 кесте, 10 суреттен, 51 пайдаланылған әдебиеттер
тізімінен тұрады. Жалпы көлемі 44 бет.
Кiлттi сөздер: аммонификация, мочевина, гумус, нитрагин, азотобактерин,
бактериялы тыңайтқыш, амилолитикалық белсенділік, липолитикалық
белсенділік, штамм, идентификация, биопрепарат.
Жұмыстың мақсаты: Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған топырақ
үлгілерінен аммонифицирлеуші бактерияларды бөліп алу және сұрыптау.
Жұмыстың міндеттері:
1) Әртүрлі топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактериялардың таза
дақылдарын бөліп алу және биологиялық қасиеттерін зерттеу
2) Аммонифицирлеуші бактериялардың санын, әртүрлі топырақта таралу
мөлшерін анықтау
3) Бөлініп алынған аммонифицирлеуші бактериялардың морфологиялық,
физиологиялық, биохимиялық қасиеттерін зерттеу арқылы
идентификациялау.
Зерттеу нысандары мен әдістері:
Зерттеу нысаны ретінде Атырау обылысы Еркінқала, Ақмола обылысы Ұрысай
және Алматы қаласы Агробиостанция аймақтарынан алынған топырақ үлгілері
пайдаланылды. Жұмыста дәстүрлі микробиологиялық әдістер қолданылды.
Алынған нәтижелер:
1. Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған топырақ үлгілерінен
аммонифицирлеуші бактериялардың саны анықталынып, Алматы қаласы
Агробиостанция аймағынан алынған топырақ үлгісінде басқа топырақ
үлгілерімен салыстырғанда бактерия клеткасының саны басым, яғни 79±103 КТБ
гтопырақ және 75,4±103 КТБ гтопырақ құрады. Жүргізілген зерттеу
нәтижелері бойынша топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактерияларының 12
таза дақылы бөлініп алынды;
2. Бөлініп алынған аммонифицирлеуші туысы бактерияларының 15 таза
дақылынан протеолитикалық белсенді 5 штамм іріктелініп алынды (1-2 М, 1-4
М, 2-5 М, 3-3 М, 3-5 М);
3. Іріктелініп алынған аммонифицирлеуші бактериялары Bacillus subtilis,
Bacillus cereus, Bacillus mesentericus, Pseudomonas putida және Pseudomonas
ovalis түріне жатқызылды.
Практикалық маңызы: Қазақстанның әр аймақтарынан алынған топырақ
үлгілерінен бөлініп алынған аммонифицирлеуші бактерияларының практикалық
маңызы зор. Олардың жоғары ферментативтілік белсенділігі топырақ құнарлығын
арттыруда қолданылатын биопрепараттарды жасауда маңызды болып табылады.
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 5
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ 6
1.1 Микроорганизмдердің топырақта таралуы 6
1.2 Аммонифицирлеуші бактериялар туралы жалпы түсінік 7
1.3 Микроорганизмдердің әсерінен азотты заттардың өзгеріске ұшырауы 9
1.4 Аммонифицирлеуші бактериялардың ауылшаруашылық практикасындағы 14
маңызы
1.5 Топырақты азот қосылыстарымен байытатын бактериялы тыңайтқыштар 16
2 ЗЕРТТЕУ НЫСАНЫ, МАТЕРИАЛДАРЫ ЖӘНЕ ӘДІСТЕРІ 20
2.1 Зерттеу нысандары мен материалдары 20
2.2 Қоректік орталар 20
2.3 Қолданылған ыдыстар 20
2.4 Қолданылған әдістер
3 ЗЕРТТЕУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 28
3.1 Аммонифицирлеуші белсенділігі бар бактериялардың Қазақстанның 28
әртүрлі топырақ үлгілерінде таралуы және оларды бөліп алу
3.2 Аммонифицирлеуші белсенділігі бар бактерия өкілдерін әртүрлі 29
биологиялық қасиеттері бойынша сұрыптау
3.3 Аммонифицирлеуші бактериялардың биоалуантүрлілігін зерттеу 34
ҚОРЫТЫНДЫ 40
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 41
КІРІСПЕ
Соңғы жылдары биологиялық препараттарды жер өңдеу мен өсімдік
шаруашылығында қолдануға көп көңіл бөлінуде. Биологиялық препараттар
көбінесе жердің құнарлығын арттыруда, ауылшаруашылық дақылдарының
өнімділігін жоғарылатуда және жемдік мәселелерді шешуде, сонымен қатар,
өсімдіктердің, соның ішінде жеміс жидектер мен көкөністердің адамға зиянды
әсер ететін ауруларымен күресуде маңызды орын алады [1].
Қазіргі кезде ауылшаруашылығында минералды және органикалық
тыңайтқыштарды қолдануды қысқартуына байланысты өсімдіктерді түрлі
аурулардан қорғау үшін кешенді әсер ететін азот тұтушы микроорганизмдердің
негізінде дайындалған биопрепараттарды дайындаудың қосымша көздерін көптеп
қарастырылуда [2].
Жұмыстың мақсаты: Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған топырақ
үлгілерінен аммонифицирлеуші бактерияларды бөліп алу және сұрыптау.
Жұмыстың міндеттері:
1. Әртүрлі топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактериялардың таза
дақылдарын бөліп алу және биологиялық зерттеу
2. Аммонифицирлеуші бактериялардың санын, әртүрлі топырақта таралу
мөлшерін анықтау
3. Бөлініп алынған аммонифицирлеуші бактериялардың морфологиялық,
физиологиялық, биохимиялық қасиеттерін зерттеу арқылы идентификациялау.
Жұмыстың өзектілігі мен жаңалығы:
Қазіргі таңда ауылшаруашылығында экологиялық қауіпсіз, сонымен қоса,
энергияны үнемдейтін, ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыру үшін
қолданылып жүрген тыңайтқыштардың орнына микробтық тыңайтқыштармен
алмастыруға болады. Аталған тыңайтқыштар өсімдіктердің қоректенуін
жақсартуға, олардың өсіп дамуы мен фитосанитарлы әсер көрсетуге қабілетті
микроорганизмдердің культураларынан тұрады. Бұл микроорганизмдер
өсімдіктердің өсіп-дамуын қамтамасыз ететін, патогенді микрофлораның дамуын
тежейтін, өсімдіктердің өнімділігін және сапасын арттыратын физиологиялық
заттар өндіреді.
Жұмыстың жаңалығы: Алғаш рет Қазақстанның әртүрлі аймақтарынан алынған
топырақ үлгілерінен аммонифицирлеуші бактериялары бөлініп алынды және де
ферментативтілік белсенділігі анықталды. Бөлініп алынған дақылдардың морфо
– дақылдық, физиологиялық, биохимиялық қасиеттерін зерттей отырып
идентификация жүргізілді.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Микроорганизмдердің топырақта таралуы
Топырақ - тірі дене. Микроорганизмдер – топырақтың негізгі құрам
бөлігі. Топырақтың құрамында тек өлі минералды заттар ғана емес, әр кезде
азды - көпті тірі организмдер, түрлі микроорганизмдер мен қарапайым майда
жәндіктер болады. Бұлар топырақтың тірі бөлігін құрайды. Жер шарының кез
келген жерінде кездесетін топырақ микрофлорасы топырақ құрылымын түзуде
үлкен рөл атқарады. Микроорганизмдер табиғаттың ыстық – суығына да,
оттегінің бары жоғына да, ортаның қышқылдығы мен сілтілігіне де қарамайды,
барлық жағдайға бейім келеді. Тек оларға қажетті ылғал мен қорек зат болса
болғаны, сондықтан олар табиғаттың барлық бұрышында да кездеседі. Олар
топырақтың бір бөлігі болып саналады. Топырақта микроорганизмдер: негізінен
бактериялар, кейбір балдырлар, саңырауқұлақтар мен қыналар көп кездеседі.
Бұлардың ішінде топырақта ең көп тарағаны - бактериялар.
Топырақта микроорганизмдердің түрлері мен санының әр түрлі болуы ондағы
табиғи жағдайлардың, яғни топырақтың түрліше болуына байланысты.
Топырақтың 1 граммында 10 миллионнан бірнеше миллиардқа дейін
микрофлоралар кездеседі. 3 – 5 га топырақта 3 – 5 т микрофлора биомассасы
жиналады [3].
Ғылыми деректерге сүйенсек: құнарлы қара топырақтың бір грамында
бактерия саны 5 миллиардқа, құнары аздау күлгін топырақта оның саны 1
миллиардтай екен. Орыстың көрнекті микробиолог ғалымы Н.А. Красильниковтың
есептеуіне қарағанда топырақтың құнарлы қабатында гектарына 5-7 тоннаға
дейін тірі бактериялар болады екен.
Топырақ микрофлорасы алуан түрлі, оның құрамына аммонифицирлеуші,
нитрифицирлеуші, азотфиксатолар, денитрифицирлеуші бактериялар, целлюлоза
ыдыратушы, пигментті бактериялар, микоплазмалар, актиномицеттер,
саңырауқүлақтар, балдырлар, қарапайымдылар және т.б. микроорганизмдер
кездеседі.
Топырақта көп тарағандардың бірі - саңырауқұлақтар. Олар негізінен
орманды, ылғалды аймақтардың топырағында өседі.
Саңырауқұлақтардың көп тараған түрі - актиномицеттер (немесе сәулелі
саңырауқұлақтар).
Саңырауқұлақтарда ферменттердің сан алуан түрлері кездеседі, олар
органикалық заттардың өзгеруіне жан-жақты қатысады, бірақ та бактериялармен
салыстырғанда әрекеттесу жылдамдығы аз. Ал ароматикалық заттарды шірітуде
олар белсендірек.Табиғатта лигнин мен таниннің ыдырауы осы организмдерге
байланысты. Гумустың түзілуіде саңырауқұлақтардың көмегінсіз өтпейді.
Топырақта целлюлозаны, триходерма, фузариумды ыдырататын да осылар [4].
Органикалық заттардың құралуына балдырлар - авторофтар қатысады.
Балдырлар түзген органикалық заттардың салмағы топырақтың жоғарғы қабатында
түзілген барлық органикалық заттардың 0,05-0,2%-ын құрайды. Балдырлар
көбіне топырақтың беткі қабатында тараған, 10-20 см- ден төменде олардың
саны жоқтың қасы.
Балдырлардың да топырақта негізінен екі түрі, жасыл және диатомды
түрі тіршілік етеді. Бұлар алғашқы топырақ түзушілер қатарына жатады.
Микроорганизмдердің көбісі топырақтың жоғары құнарлы қабатында, әсіресе,
өсімдік тамырларының айналасында, өсімдік тамырларының ішінде ( түйіршек
бактериялар) кездеседі.
Жоғарыда айтылған микроорганизмдер топырақта жай ғана өмір сүрмейді.
Олар өседі, өнеді, өледі, сөйтіп топыраққа күрделі өзгерістер енгізеді.
Микроорганизмдер, өсімдіктер мен жануарлардың органикалық қалдықтарын
шірітіп, ыдыратып жай қосылыстарға: суға, көмір қышқыл газына, аммиакка
және басқа заттарға айналдырады.
Топырақта көп жағдайда аммонифицирлеуші спора түзуші аэробтар
кездеседі: Вас. mycoides, Вас. subtilis, Вас. mеsentericus, Вас.
megatherium; аммонифицирлеуші спора түзбейтін аэробтар және факультативті
анаэробтар: Ps. fluorescens, Pr. vulgaris, Bact. aquatilis, Bact. flavum;
аммонифицирлеуші анаэробтар: Cl. sporogenes, Cl. putrificum, Cl. perfrin-
gens; азотфиксаторлар, нитрифицирлеуші, күкірт және темір тотықтырушы; ал
сапрофитті коккалардын ішінде: Micr. albus, Micr. candicans, Micr. cereus
flavus, Sarcina ureae және т.б. [5].
Егер жер бетінде тек өсімдіктер мен жануарлар ғана болса, көп
органикалық заттар ыдырамай, жинала берер еді де, табиғаттағы заттардың
айналымына едәуір кедергі келтірер еді.
Микроорганизмдер органикалық қалдықтарды тек ыдыратып қана қоймайды,
олар бұдан күрделі түзіліс - гумус құрайды. Сонымен топырақта өмір сүретін
микроорганизмдер мен төменгі сатылы қарапайым жәндіктер оның қасиеттеріне
әсерін тигізетін, тіпті өзі түзуші фактордың бірі бола тұрып, оның құрам
бөлігі болып саналады. Міне, сондықтан да топырақ тірі денеге жақын деп
танылып, биологиялық ғылымдардың бір саласы ретінде қарастырылады.
1.2 Аммонифицирлеуші микроорганизмдер туралы жалпы түсінік
Аммонификация (шіру) – азоты бар органикалық қосылыстардың
(белок, амин қышқылы) аммонификациялайтын микроорганизмдер әсерінен
ферментативті гидролиз нәтижесінде минералдық азотқа айналуы [6].
Аммонификациялайтын микроорганизмдер (басқаша шіріткіш
микроорганизмер, шіріткіш микрофлора) топырақта, ауада, суда, жануар
және өсімдік организмінде кең таралған. Сондықтан кез келген
қолайлы субстрат шіруге тез ұшырайды. Аммонифицирлеуші
микроорганизмдер ішінде спора түзетін және түзбейтін түрлері бар.
Бұлардың ішінде аэробты жағдайда тіршілік ететіндері мыналар:
Тамыр тәрізді немесе саңырауқұлақ тәрізді бацилла (Bacillus
mycoides) - топырақта кең таралған, ол дөңгелек формалы спораларды
түзеді, грам оң, қозғалғыш. Перитрих – жгутиктер клетканың бүкіл
бетіне орналасқан. Тығыз қоректік ортада (ЕПА) колониялардың өсуі
мицелий тәрізді болады, mycoides деген аты осыдан шыққан, ол
саңырауқұлақ тәрізді дегенді білдіреді. .
Картопты бацилла (Bacillus mesentericus) - дөңгелек формалы.
Дөңгелек споралар түзеді. Грам бойынша боялады, қозғалғыш, перитрих.
ЕПА – да құрғақ, қатпарлы колониялар түзеді. колониялардың
қатпарлары шатырқай түрінде болады, mesentericus деген аты осыдан
шыққан [7].
Орамжапырақтық бацилла (Bacillus megaterium) – колониялары
дөңгеленген дұрыс формалы, жиектері сәл толқынды, торсиған, тегіс,
бірақ көбінесе беткі жағында сақина немесе концентрлік дөңгелектері
болады, ақшыл, кейде қоңырлау, майлы жылтыр немесе күңгірт.
Клетканың жас культурасында колониялары қалың 1,2 – 1,5 мкм ал кейде
кесіндісінде 2 мкм және ұзындығы 3 – 10-12 мкм, жалғыз немесе
тізбекке қосылған. Ескі дақылдарында клеткалар қысқа, дөңгеленген.
Клетканың құрамында артық қор заттары болады (май, гликоген).
Споралары сопақша 1,5x0,7-1 мкм, эксцентральды орналасқан, клеткалар
көлденең немесе диагональды. Споралар түзеді, грам бойынша боялады.
Препараттағы споралары бар таяқшалар тізбек түрінде орналасады. ЕПА
– да колониялар шеттері талшықты, жылтыр болады.
Пішінді бацилла (Bacillus subtilis) - табиғатта кең таралған
және аммонификатор болып табылады. Колониялары құрғақ, түссіз немесе
ақ – сұр, ұсақ әжімделген, агар бетінде жайылып өседі, шеттерінде
қатпарлары болады; шеттері толқынды; агар ортасына тығыз жанасқан.
Таяқшалары қысқа және жұқа 3 -5 х 0,6 мкм; ұзын жіпшелерге қосылған.
Споралары сопақша 0,9 х 0,5 мкм, клетканың кез келген жерінде
орналасуы мүмкін. Споралардың қалыптасуы кезінде клеткалар ісінбейді.
Дөңгелек споралар түзеді, қозғалғыш, перитрих. Грам бойынша боялады.
ЕПА бетінде - құрғақ қатпарлы, түссіз емес колониялар.
Bacillus cereus – колониялары тегіс, беті ұсақ дөңесті
диффузды, әлсіз иілген, жиектері толқынды. Клеткалары қалың,
кесіндісі 1-1,5 мкм және ұзындығы 3 – 5 мкм, кейде тым ұзын, жалғыз
және тізбекке, жіпшеге қосылған түрінде болады. Споралары сопақша,
1,2 – 1,5x0,9 мкм, эксцентральды орналасқан. Клетканың плазмасы дәнді
немесе вакуольденген.
Ғажап таяқша – (Serratia marcescenc) – қанды қызыл пигмент
түзеді. ЕПА – да колониялар қанды таңбалар түрінде болады.
Дөңгеленген, шеттері тегіс, ортасы көтеріңкі, шырышты консистенциялы.
Микроб қозғалғыш. Жұғындыда (мазок) ұсақ грам теріс таяқшалар
көрінеді.
Bacillus polymyxa – колониялары түссіз, тегіс немесе дөңесті,
біртекті немесе шырышты. Клеткалары 2,0 – 7,0x0,6 – 1,0 мкм, жалғыз,
жұптасқан және қысқа тізбектер; спора түзілуде лимон тәрізді
ісінеді немесе клостридия тәрізді формалар түзеді. Споралары
сопақша, ұзынша 2,6x7 мкм, клеткасының ортасында орналасқан [8].
Bacillus asterosporus – колониялары ұсақ, ақ немесе сұр, кейде
жасыл боямасы болады, тегіс, нәзік, шырышты, гомогенді. Таяқшалары
қалың 3-7х0-1,2 мкм, жалғыз және жұптасқан. Споралары цилиндрлік
немесе ұзынша 1,5-2,0x0 мкм, клетканың ортасында орналасқан;
соңғылары спора түзілу кезінде сәл ісінеді де клостридия формасын
еске түсіреді.
Bacillus brevis – колониялары ақ, кейде сары, дөңес немесе
тегіс, жылтыр, жиектері тісті, майлы консистенциялы. Клеткалары 3-
5x7-1,0 мкм, жалғыз, тізбекке қосылған. Споралары сопақша 0,8-1,0
мкм. Факультативті анаэробты аммонифицирлеуші микроорганизмдерге
жататындар:
Тұрпайы (вульгарный), (Proteus vulgaris) – спора түзбейтін,
ұзындығы 4 мк – ға жететін таяқшалар. Белокты аммиак, күкіртсутегіне
және индолға ыдыратады. Грам бойынша боялады, қозғалғыш, перитрих.
Өсу кезінде тығыз қоректік орта бетінде қисайған түрінде болуы
мүмкін. Температура – 5 0С жеткенде оның тіршілігі мүлдем тоқталып
қалады.
Ішек таяқшасы (E.coli) - грам теріс, қозғалғыш емес штамдары да
кездеседі. Орналасуы – адам және жануарлардың ішегі, содан топырақ
пен суға түседі. Белоктың ыдырауына белсенді қатысады.
Анаэробты аммонифицирлеуші микроорганизмдерден мыналарды атап өтуге
болады:
Clostridium putrificum – үлкен емес спора түзетін таяқша, формасы
барабанға ұқсайды. Клетчатканың (жасунық) анаэробты ыдырауының кең
таралған қоздырғыштарының бірі болып табылады, газдың көп мөлшерін
түзеді. Көмірсуларды ашытпайды. Белокты ыдыратқанда газ көп
түзіледі. Ол шіріп жатқан өлекселерде, тамақтық заттарда, топырақта,
түрлі консервілерде кездеседі [10].
Clostridium sporogenes – спорасы ортада орналасқан ұсақ
клостридия. Clostridium putrificum – ға қарағанда көмірсуларды ашытады.
Аммонификация процесі барысында аммиак тұздарын түзеді. Олар
тотығып азот қышқылының тұздарына (нитратқа) айналады. Ол көбінесе
топырақта, көңде кездеседі.
1.3 Микроорганизмдердің әсерінен азотты заттардың
өзгеріске ұшырауы
Басқа элементтермен қатар азот белок молекуласының негізгі
құрам бөлігі болып есептеледі. Табиғатта азот қоры өте мол. Оның
басым көпшілігі әлемде тіршілік ететін организмдер құрамында болады.
Егер осы организмдердегі көміртегінің мөлшері 700 миллион тонна
болса, ондағы азоттың мөлшері 20 – 25 миллион тоннадан аспайды.
Табиғаттағы жасыл өсімдіктер жылына 20 миллион тоннадай көміртегін,
1 – 1,5 миллион тоннадай азот сіңіреді [11].
Топырақтың әр түрлі типтерінің бір гектар жырту қабатында
тіршілік ететін бактерия, саңырауқұлақ, балдыр және басқа да
жәндіктердің құрамында азот шамамен 6 – дан 18 тоннаға дейін
байланысқан түрде болады.
Азоттың сарқылмас қорының бірі – атмосфера. Ғалымдардың есебіне
қарағанда, әрбір гектар жердің бетіндегі ауада 80000 тоннаға жуық
молекула күйіндегі азот бар. Бұл ауылшаруашылық дақылдарынан кем
дегенде бір миллион жылдан астам уақыт мол өнім алуға мүмкіндік
берген болар еді. Бірақ өсімдіктердің азотқа тапшы болатыны
әрқашанда байқалады. Өйткені ауадағы азот негізінен молекулалық
азоттан тұрады да, өсімдіктер оны сіңіре алмайды. Сонымен қатар
топырақтағы азоттың басқа да қосылыстарының біразы өсімдіктердің
сіңіруіне жарамсыз. Сондықтан мұндай қосылыстар өзгеріске ұшырауы,
яғни ыдырауы керек. Азоттың осындай органикалық түрлерінің
минералдық азотқа айналуын азот қосылыстарының аммонификациясы деп
атайды.
Белоктардың аммонификациясы. Белок заттары клетка цитоплазмасының
негізін құрайды. Ол топыраққа өсімдіктердің, жануарлар мен
микроорганизмдердің өлекселерімен келіп түседі. Сөйтіп, белокты
заттар ыдырағанда одан аммиак бөініп шығады, яғни бұл процес
аммонификация деп аталатыны жоғарыда айтылды.
Табиғат жағдайында аммонификация процесі көптеген микроорганизмдер
топтарының қатысуымен жүреді. Ыдырау барысының алғашқы кезеңінде
көбінесе спора түзбейтін таяқша бактериялар қатысса, кейінірек спора
түзетін – бацилла түрлері қатысады [12].
Азот қосылыстары мол органикалық заттар ыдырағанда алдымен
олардан микроорганизмдер тіршілігіне қажетті энергия бөлінеді,
олардың кейбір бөлігі, мысалы, амин қышқылдары микробтар
цитоплазмасының құрамына енеді. Бос күйіндегі аммиактың жиналуы
ыдырайтын заттардың құрамындағы азот пен көміртегінің арақатысына
байланысты. Неғұрлым ыдырайтын затта белок, яғни азотқа бай қосылыс
мол болса, солғұрлым ол ортада аммиак едәуір көп жиналады. Орта
көмірсуға бай болса, микробтар минерал күйіндегі азотпен қоректеніп,
олардың денесінде белок пайда болады.
Аммонификация аэробты да, анаэробты да жағдайда жүре береді.
Аэробты жағдайда бұл процеске бактериялар, актиномицеттер және
микроскоптық саңырауқұлақтар қатысады. Бұл кезде соңғы өнім ретінде
аммиак, көмірқышқыл газы, су, күкіртсутек және фосфор қышқылының
тұздары пайда болады. Н. А. Красильниковтың зерттеуіне қарағанда,
актиномицеттер органикалық заттардың ыдырауының соңғы кезеңінде
қатысады. Ылғалды аса көп керек етпейтін организмдер – актиномицеттер
қуаңшылық аудандардың топырағында жүретін аммонификация процесінің
басты себебі болып есептеледі. Кейбір микроскоптық саңырауқұлақтар
қышқыл топырақта тіршілік етуге бейімделген. Сондықтан мұндай жерде
олар құрамында азоты бар органикалық қалдықтардың ыдырауына белсене
қатысады [13].
Жалпы белок және көптеген полипептидтер микробтар цитоплазмасына ене
алмайды. Сондықтан олардың бөлетін ферменттері белокты клетка сыртында
ыдыратады. Бірқатар микроорганизмдер бөлетін протеолитикалық ферменттер
белок молекуласындағы пептид байланыстарын ажырата алады. Міне, бұдан пайда
болған белок молекуласының бөлшектерін микроб клеткалары одан әрі ыдырата
алады. Бұған клетка пептидазасы қатысады.
Белоктар ыдырауының бірінші сатысы олардың микробтық
протеазалармен және өлген организм клеткасының протеазаларымен
гидролизі болып табылады. Протеолиз бірнеше сатыда жүреді –
бастапқыда белоктар полипептидтерге ыдырайды, сосын түзетін
полипептидтер олигопетидтерге ыдырайды, ал олар өз кезегінде
дипептид және бос аминқышқылына дейін ыдырайды. Түзілген бос
аминқышқылы шіру өнімдерінің түзілуіне әкелетін бірқатар
айналымдардан өтеді. Бірінші сатылары аминқышқылының дезаминденуі
болып табылады. Нәтижесінде аминқышқылының амин тобы ыдырайды және
аммонийдің бос ионы бөлініп, декарбоксилденеді. Нәтижесінде
карбоксилді топ көміртегінің қос тотығының босауымен ыдырайды
(декарбоксилдену реакциясы төмен рН жағдайында жүреді).
Декарбоксилдену нәтижесінде, сонымен қатар біріншілік аминдер де
босайды.
Дезаминденудің тотығу (дезаминденудің кең тараған түрі,
нәтижесінде NAD(P) → NAD(P)H2 – ге дейін тотықсызданады) және
гидролитикалық түрі болады, мұнда аминқышқылының амин тобы
гидроксилдіге алмасады.
Кейбір аминқышқылының амин топтары 2 – оксиқышқылға ауысу жолымен
трансаминденеді (бұл процесс нәтижесінде аминқышқылының дезаминденуі
жүреді, сонымен қатар аминқышқылы түзіледі, ал бұларды бактериялар
аммоний ионының аминдену жолымен синтездей алмайды).
Дезаминдену және декарбоксилдену нәтижесінде түзілетін өнімдер
энергияны АТФ түрінде алу мақсатымен микроорганизмдермен тотығуы
және аралық алмасу реакциясында қатысуы мүмкін.
Белоктардан түзілген амин қышқылдарының бәрі бірдей бір шапшаңдықпен
ажырамайды. Олардың кейбіреуі (треонин, триптофан) ғана шапшаң ыдырайды.
Бұл процесс кезінде көмірсутегінің қалдығы аэроб және анаэроб микробтардың
әсерінен көмір қышқыл газы мен басқа әр түрлі органикалық қосылыстарға
ажырайды [14].
Азот қосылыстары ортада аминдер түрінде болса оларда амин қышқылдарына
ыдырайды. Мысалы, аспарагин аспарагиназа ферментінің әсерінен
аспарагин қышқылына айналады. Белоктар аэробты жағдайда ыдырағанда одан
көмір қышқыл газы, аммиак, сульфат және су пайда болады. Ал анаэробты
жағдайда одан аммиак, көмір қышқыл газы, органикалық қышқылдар (май және
ароматты қышқылдар – бензой, ферулин т.б.), аса ұнамсыз иісті меркаптандар
және индол, скатол, күкіртсугегі бөлінеді.
Аммонификация нәтижесінде аралық және соңғы өнімдердің түзілуі:
метанның түзілуі, күкіртсутектің түзілуі, көмірқышқыл газының түзілуі,
меркаптанның түзілуі, фосфиннің түзілуі, сутек түзілуі, оксиқышқылының
түзілуі, май қышқылының түзілуі, кетоқышқылының түзілуі, альдегидтердің
түзілуі, спирттің түзілуі, күкірткөміртектің түзілуі, фенол және
крезолдың түзілуі, аммиактың түзілуі, скатол және индолдың түзілуі,
нуклейн қышқылының ыдырауы, майлардың өзгеруі [15].
Белоктық заттарды бацилла мен бактериялардан басқа,
актиномицеттер мен басқа саңырауқұлақтар да ыдыратады. Бірақ олардың
аммонификациялайтын қабілеті төмен және әртүрлі деңгейде болады.
Белоктардың ыдырауы экзоферменттердің әсерімен жүреді (сыртқы ортаға
бөлінетін ферменттер). Белок гидролизінің тек ерігіш өнімдері ғана
микроорганизмдермен сіңірілуі мүмкін: пептондар аминқышқылына.
Аминқышқылдарын түзбейтін микробтар кәдімгі белоктармен қоректене
алмайды. Аммонифмкация процесінде аммиак көп мөлшерде түзіледі, ол
азотты қосылыстардың синтезіне жұмсалады.
Нуклеин қышқылдарының ыдырауы. Топырақта аэробты жағдайда белок
ыдырағанда өсімдіктер тіршілігін, сөйтіп, өнімділікті төмендететін
фитотоксикалық заттар бөлінеді. Күрделі белоктар құрамында тұқым
қуалаушылықта зор маңызы бар белоктар тобы – нуклеопротеидтер болады.
Олар көбінесе клетка ядросында шоғырланады. Өсімдік және жануарлар
ұлпасында нуклейн қышқылдарының екі түрі болады. Біріншісі –
рибонуклеин қышқылы, екіншісі – дезоксирибонуклеин қышқылы. Олар
гидролизденгенде пурин және пиримидин негіздері қант және фосфор
қышқылы пайда болады. Рибонуклеин қышқылында қант рибоза,
дезоксирибонуклеин қышқылында дезоксирибоза кездеседі. Пурин
негізінің құрамында аденин және гуанин бар. Ал пиримидин негізінде
цитозин болады. Урацил тек рибонуклеин, ал тимин тек
дезоксирибонуклеин қышқылында кездеседі. Нуклеин қышқылдары ыдырағанда
мононуклеотидтерге айналады [16]. Бұл процесс рибонуклеаза және
дезоксирибонуклеаза ферменттерінің қатысуымен жүреді. Бұл ферменттер
бактериялардан, актиномицеттерден және саңырауқұлақтардан табылған
түзілген мононуклеотидтер нуклеоктидаза ферментінің әсерінен фосфор
қышқылы, одан соң қант, пурин және пиримидин негіздеріне ыдырайды.
Нуклеотидтер ыдырауының жалпы сызбанұсқасы мынадай болады:
Белок – амин қышқылдары: индол, скатол, крезол, фенол;
Нуклеопротеидтер: күкірт сутегі, су, көмір қышқыл газы, аммиак;
Нуклеин қышқылы: фосфор қышқылы, аденин, гуанин, рибоза, тимин,
цитозин;
Микрорганизмдердің зат алмасудың типіне байланысты нуклеин
қышқылдарындағы қант оттегімен тотығып, көмір қышқыл газы мен суға
ажырайды немесе басқа ашу процесіне душар болып, одан түрлі
органикалық қышқылдар түзіледі. Ал азоты бар негіздер мочевина мен
амин қышқылдарына одан әрі аммиак пен органикалық қышқылдарға
айналады [17].
Clostridium туысының өкілдерінен белоктардың анаэробты ыдырауы.
Протеолитикалық клостридияларға (яғни белоктарды ыдырататын, мысалы,
Clostridium hystoliticum) тән ерекшелік аминқышқылдарды ашыту
(осылайша оларды энергия көзі және көміртек көзі ретінде
пайдаланады) және протеолитикалық ферменттерді түзу болып табылады.
Clostridium туысының өкілдері глутамин қышқылын, глутамин, гистидин,
лизин, аргинин, фенилаланин, серин, треонин, аланин және цистеинді
ашытуға қабілетті. Кейбір аминқышқылдары жеке дара ашиды (мысалы,
лизин нәтижесінде аммиак, май және сірке қышқылдары түзіледі), ал
кейбіреулері жұптасып ашиды (мұнда бір аминқышқылы электрон доноры,
ал екіншісі – акцептор ретінде болатын тотығу – тотықсыздану процесі
жүреді). Жұтасып ашу реакциясында электрон доноры ретінде -
аспарагин, аланин, серин, гистидин, акцептор ретінде – глицин,
пролин, орниттин, аргинин қызмет атқарады.
Мочевинаның аммонификациясы. Мочевина (несеп) адам мен жануарлар
денесінен бөлінетін, құрамында азоты бар белоктық затардың туындысы.
Адам несібінде оның мөлшері 2%, ал сиыр несібінде - 5% - ға дейін
барады. Ересек адам тәулігіне 30 – дан 50г- ға дейін мочевина бөліп
шығарады. Ал күнделікті қоршаған ортаға адам және
жануарлардан 150 мың тонна негізгі азот, ал жылына 20 миллион тонна
несепті азот немесе 50 миллион тонна несеп қышқылы бөлінеді.
Несепте 47% аэот болады. Сондықтан ол концентрленген азотты
тыңайтқыштардың бірі болып табылады. Бірақ мочевина күйіндегі азотты
жасыл өсімдіктер өздігінен сіңіре алмайды, яғни несеп қышқылы
өсімдіктердің азотты қоректенуіне жарамсыз. Ол тек уробактериялар
ыдыратқанда ғана сіңімді күйге айналады, яғни уробактериялармен
ыдырағаннан кейін ғана сіңірілетін болып келеді.
Уробактерин (ureae – зәр, несеп) 1862 жылы Л.Пастермен ашылған.
Бұл бактериялар коккалар және сарциналар туысына жатады. Олардың
арасында таяқша тәрізділері, шар тәрізді микроб формалары кездеседі.
Таяқша тәрізділерінің ішінен мочевинаны өте күшті ыдырататын -
Bacillus probatus.
Урабактериялар аэробтар және тек сілтілі ортада дамиды (рН = 9 -
10), бұл қасиеті оларға тән ерекшелік болып табылады. Азот ретінде
олар аммиак тұздарын немесе бос амммиакты қолданады. Ол несеп
қышқылының нәтижесінде түзіледі. Несеп қышқылынан көміртегіні
уробактериялар пайдалана алмайды. Себебі олар күшті тотыққан формада
болады және гидролиз кезінде көміртегі диоксиді жүзінде бөлінбейді.
Уробактериялар көміртегіні әртүрлі органикалық қосылыстардан алады
(лимон қышқылы, янтарь қышқылы, алма қышқылы, сірке қышқылы және
басқа да қышқылдардың тұздары, сонымен қатар моносахаридтер,
сахаридтер және крахмал) [18].
Мочевинаның ыдырауы негізінен бактериялар клеткасында кездесетін
уреаза ферментінің әсерінен ыдырайды.
Реакция барысында пайда болған көмір қышқыл аммиак тұзы бұдан
әрі аммиак, көмір қышқыл газы және суға ажырайды .
Гумустың аммонификациясы. Гумус (қарашірік) заттары топырақтың
типіне қарай әр түрлі мөлшерде кздеседі. Шымды – күлгін топырақтың
гектарында шамамен 70 – 90 тоннадай, ал қара топырақта 90 - нан 300
тоннаға дейін барады. Егер гумуста орта есеппен 5% - дай азот бар
десек, шымды – күлгін топырақта ол 15 тоннаға дейін жетеді.
Топырақ гумусының құрамы түрліше. Олардың құрамында әр түрлі
заттар микроорганизмдердің әсерінен түрліше жылдамдықпен ыдырайтыны
тәжірибеде анықталған. Гумус өте баяу ыдырайды. Түрлі зерттеулер,
қалыпты климат жағдайында бір жылда топырақ гумусының жалпы қорының
1 - ден 3% - ға дейінгі мөлшерінің ыдырайтынын көрсетті [19].
Агрономиялық ғылымның негізін қалаушы В. В. Докучаев топырақтың
гумусқа баюы ондағы өсімдіктерге байланысты екенін көрсеткен. Гумус
топырақта өзгеріске ұшырап, нәтижесінде одан бірнеше қышқылдар
(ульмин, гумин, крен қышқылдары) түзіледі. Бұлардың әрқайсысының
түзілуі микроорганизмдердің белгілі бір тобының тіршілік әрекетіне
байланысты. Топырақ құрамын жасауда бұл қышқылдардың зор маңызы
бар.
Гумус көбінесе шөп басқан жерлерде, микробтардың тіршілік
әрекетінің нәтижесінде пайда болады. Зерттеулерге қарағанда, бұл
процеске көбінесе бактериялар қатысады.
Топыраққа ауа көп енгенде гумус жақсы ыдырайды. Бұл процеске
негізінен актиномицеттер қатысады.
Топырақтың органикалық бөлігі өте күрделі қосылыстардан тұрады.
Олардың көпшілігі гумин заттарына жатады. Ал гумин қышқылдарынан
басқа онда өзіндік қасиеттері бар түрлі қосылыстар да кездеседі.
Бұған ферменттер, витаминдер, ауксиндер және кейбір амин қышқылдары
жатады. Осылардың барлығын қосып, топырақтың биотикалық затары деп
атайды [20].
Биотикалық заттар микроорганизмдердің тіршілік әрекетінен
түзіледі. Сонымен қатар кейбір өсімдіктердің тамырлары да топыраққа
осындай заттарды бөліп шығарады. Биотикалық заттардың едәуірі
жануарлардың өлекселерінен де бөлінеді.
1.4 Аммонифицирлеуші микроорганизмдердің ауылшаруашылық
практикасындағы маңызы
Егіншіліктің негізгі мақсаты – дақылдан мол өнім алу ғана емес, сонымен
қатар топырақ құнарлылығын да арттыру. Ол үшін ауыспалы егіс жүйесі арқылы
топырақта биологиялық жолмен азоттың жиналуын арттыру үшін тыңайтқыштар
шашып, өңдеу шаралары жүргізіледі. Топырақты өңдеуде ондағы
микробиологиялық процестер де үлкен әсерін тигізеді. Топырақты өңдеу,
ондағы терең қабатындағы микробиологиялық процестерді жеделдетеді. Сөйтіп,
ол қабатта ерігіш азот қосылыстары мен көмір қышқыл газының жиналуына
қолайлы жағдай жасайды. Қазіргі егіншілік жүйесінде өсімдіктерге қажетті
қоректік заттар – азот, фосфор және калиймен қамтамасыз етуде минералдық
тыңайтқыштардың алатын орны ерекше [21].
Топыраққа минералдық тыңайтқыштар шашу тек өсімдіктердің қоректенуін
жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар микроорганизмдердің де белгілі бір
дәрежеде осы тыңайтқыштармен қоректенуін қамтамасыз етеді.
Көң мен қордадағы микробиологиялық процестер. Көң мал нәжісінен
алынады. Ол белокқа өте бай. Сонымен қатар оның құрамында минерал
қосылыстар мен мочевина көп болады. Бастапқы мөлшерге шаққанда орта есеппен
мал азығынан көңге 40%-дай органикалық заттар, 80%-дай фосфор, 50%-дай азот
және 90%- дай калий кетеді. Сонымен көң құрамында азот, фосфор, калий және
минерал қосылыстар бар, олар көптеген микроорганизмдерге қолайлы орта
болады [22].
Көңді егіске пайдаланар алдында көңді үйіп қыс бойы сақтайды да, көктем
шыға шашады. Көңді сақтау кезінде өте күрделі биологиялық процестер жүреді.
Микроорганизмдердің активті тіршілігі нәтижесінде көңде түрлі органикалық
қышқылдар және қарашірікке бай заттар түзіледі. Олар биологиялық процестер
кезінде бөлінген аммиакты өз бойына сіңіріп, ысырап болудан сақтайды. Көңді
үйген кезде оның арасында ауа қалып қояды да, мезофиль микроорганизмдер
тіршілігіне қолайлы жағдай жасалады. Оның температурасы +65 – 700 – қа
дейін көтеріледі. Сол кезде мезофиль бактериялар қырылады да, олардың орнын
термофиль микроорганизмдер басып, 1г көңдегі микроорганизмдер саны 90
миллиардқа жетеді. Көңдегі микроорганизмдерді талдағанда аммонифицирлеуші,
нитрлендіруші және денитрлендіруші бактериялар түрлі ашу процесіне себепші
болатын микроорганизмдер зең саңырауқұлақтар кездесетіні анықталған. Көң
егіске шашуға даяр болу үшін ондағы температура +500 – тан аспағаны жөн.
Осы кезде оның ылғалдылығы да 50% - дай болады. Бұл көміртегі
қосылыстарының басқа да заттардың шығынсыз минералдануын қамтамасыз етеді
[23].
Көң ыдырағанда көмір қышқыл газынан басқа метан, сутегі және молекула
күйіндегі азот бөлінеді. Бұл газдар тек аэробты ғана емес анаэробты
жағдайда да бөліне алады. Газдармен қатар сірке, құмырысқа, пропион, май
және сүт қышқылдары да түзіледі.
Сақтау барысында көң құрамындағы клетчатканың 20 – 35% - дайы ыдырайды.
Көңде аэробты және анаэробты бактериялармен қатар клетчатканы жақсы
ыдырататын актиномицеттер мен зең саңырауқұлақтары да тіршілік етеді.
Осындай микрорганизмдер тобының бірлесіп тіршілік етуі арқасында ғана
клетчатка ыдырайды. Азотты заттардың ыдырауы барысында көңнен аммиак
бөлінеді. Мұның мөлшері, әсіресе көңде мочевина болған кезде көбейеді. Газ
күйіндегі аммиак тез ұшып кетіп, көңде азот мөлшері азайады. Бұл жағдайды
болдырмау үшін мал қораларына төсеніш ретінде шымтезек немесе сабан
пайдаланылады. Олар көңді тез қышқылдандырып, соның нәтижесінде мочевинаның
ыдырауы баяулайды. Сонымен қатар, шымтезек және сабан бөлінген аммиакты
байланысқан қосылысқа айналдырады. Мұндай қоспалар жоқ болса көңге гипсті
де пайдалануға болады [24].
Мочевинамен қатар көңде азот қосылыстарының басқа да түрлері бар. Олар:
белоктар мен аминқышқылдары. Бұл қосылыстардың ыдырауы аммонифицирлеуші
бактериялардың көмегімен екі сатыда жүреді. Бірінші – белоктар
аминқышқылдарына дейін, екінші – аминқышқылдары аммиакқа дейін ажырайды.
Белок құрамындағы күкірт күкіртсутегі күйінде бөлінеді. Аммонификация
процесі, аммонифицирлеуші бактериялардың әсерінен жүреді және олардың 1г
көңдегі саны 600 миллионға дейін барады [25].
Барлық аммонифицирлеуші бактериялардың ішінде шар тәрізділер 57% -
дай, Proteus bulgaris 18% - дай, ішек таяқшасы (E.coli) 17,7% - дай,
Bacillus mycoides пен Bacillus mesentericus 4,5% - кездеседі. Көңді
егістікке шашу алдында оның құрамындағы бактериялардың сапасы да өзгеріске
ұшырайды. Мұндағы жалпы бактериялар мөлшерінің 6,6% шар тәрізділер, 13%
спора түзушілер.
Ауылшаруашылық практикасында көңді көң қоймасында үймеде немесе
нығыздап, яғни салқын әдіспен сақтау жиі кездеседі. Салқын әдіспен
сақтағанда көңді ердене (шабель) етіп нығыздап сақтайды. Бұл кезде көңнің
ішінде ауа қалмайды. Ол азотты шығынға ұшырататын микроорганизмдердің
тіршілігін тоқтатады. Көңді сақтаудың бұл тәсілінің тиімді жағымен қатар,
кемшілігі де бар. Басты кемшілігі – салқын әдіспен сақталған көңде
клетчатка өте нашар ыдырайды. Денитрлендіруші бактериялар әсерінен көңдегі
бактериялар әсерінен көңдегі азоттың белгілі бір мөлшері ысырап болуы
мүмкін. Бұл құбылысты болдырмау мақсатында В.Р.Вильямс ұсынған көңді
аэробты – анаэробты тәсілмен сақтау әдісінің зор маңызы. Ол былай жүзеге
асырылады: алдымен көңді нығыздап үйеді. Сонда көң қызып оның температурасы
+70 – 720 – қа дейін көтеріледі. Бұдан кейін көңді жақсылап нығыздайды да,
үстіне тағы да қопсыңқы көң төгеді. Біраз уақыт өткен соң бұл қабат та
нығыздалады. Сөйтіп, бұл жұмысты үймедегі көң биіктігі 2м – ге жеткенше
жүргізе береді. Өздігінен қызу кезінде азоттың біраз мөлшері шығынға
ұшыраса да, бұл тәсілдің тиімді жағы бар. Көң қызғанда арамшөптер тұқымы
өсе алмайды, ауыл шаруашылық дақылдарына зиянкес түрлі бактериялар мен
саңырауқұлақтар қырылады [26].
1.5 Топырақты азот қосылыстарымен байытатын бактериялы
тыңайтқыштар
Ауылшаруашылық дақылдарын өсіруге қажетті агротехникалық шаралардың
бірі – бактериялы тыңайтқыштарды қолдану. Бұл тамыр айналасындағы топырақты
микроорганизмдердің пайдалы топтарымен байытып, өсімдіктердің қоректенуін
жақсартады. Сөйтіп, дақылдар өнімділігін арттырады. Біріншіден, бактериялы
тыңайтқыштардағы микроорганизмдер өсімдіктерге аса қажетті физиологиялық
белсенді заттар (ауксиндер, витаминдер, түрлі органикалық қышқылдар т.б.)
түзеді, екіншіден, микроорганизмдердің бір тобымен топырақты үнемі байыту
нәтижесінде ондағы басқа топтардың тіршілігін жандандыруға және жақсартуға
болады. Соның нәтижесінде өсімдіктерге қосымша қоректік заттар түзіледі.
Мәселен, бұған фосфоробактериннің нитрлендіру процесін жақсартуы жатады.
Үшіншіден, бактериялы тыңайтқыштармен бірге келіп түскен микроорганизмдер
өсімдіктерді ауруға шалдықтыратын кейбір микробтарды жояды (мәселен,
фосфоробактеринді қолданғанда күнбағыстың склеротиния ауруы азаяды,
бәсеңдейді), төртіншіден, бактериялы тыңайтқыштар топырақты пайдалы
микроорганизмдермен байытады [27].
Осыған байланысты бұл саладан ұзақ жылдар бойына зерттеулер
жүргізілді. Соның нәтижесінде, микроорганизмдердің пайдалы топтары табылды,
олар жеке бөлініп алынып, мұқият зерттеледі. Нәтижесінде, олардан
практикаға қажетті бактериялық тыңайтқыштар даярланады. Мұндай
тыңайтқыштарға нитрагин, азотобактерин, фосфоробактерин және силикат
бактерияларынан әзірленген препараттар жатады.
Нитрагин. Топырақты азот қосылыстарымен байытуда бұршақ тұқымдас
өсімдіктердің зор маңызы бар. Ғалымдар олардың тамырында бірлесіп тіршілік
ететін түйнек бактерияларының бар екенін анықтады. Оларды 1888 жылы бірінші
рет Бейеринк жеке бөліп алып зерттеді. Ол Rhizobium туысына жатады. Бұл
бактериялар бұршақ тұқымдастарды азотпен қамтамасыз етуде маңызды рөл
атқарады. осы бактериялардан нитрагин деп аталатын препарат даярланды.
Сонымен қатар, бұршақ тұқымдастардың түріне байланысты күзде егістің әрбір
гектарында шамамен 20-дан 2000кг-ға дейін азот жиналады. Бұл осы
дақылдардан кейін егілген өсімдіктердің өнімділігін арттырады. Практикада
жаңа жерлерге егілген бұршақ тұқымдас өсімдіктер бірден өніп өсіп, өнім
бере алмайтыны байқалады. Бұл жерде оларға қажетті түйнек бактерияларының
болмауынан деп түсіндіріледі. Сондықтан бұршақ тұқымдастар жаңадан егілген
аудандарда нитрагинді қолдану қажетті агротехникалық шаралардың бірі болып
табылады. Бұл қосымша өнімді 50%-ға дейін арттырады. Сонымен қатар,
бұршақ тұқымдастар көп жылдан бері өсіріліп келе жатқан аудандарда да
тұқымға нитрагинді жұқтыру қосымша өнімді 15%-дан 20%-ға дейін арттырады
[28].
Соңғы кездерге дейін практикада топырақ нитрагині қолданылып келді. Оны
даярлау да, жер – жерге тарату да өте қиынға түскендіктен, еліміздің
шаруашылықтарының нитрагинге мұқтаждығын толық қанағаттандыра алмады. Қазір
заводтарда нитрагинді құрғақ күйінде даярлайды.
Үстіміздегі ғасырдың 30-жылдарында құрғақ нитрагиді даярлаудың
қарапайым әдістері ұсынылды. Оны қазіргі кезде де қолдануға мүмкіндік бар.
Н. И. Рюмин бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырын күзде жинап алып, оларды
топырақтан тазартып, көлеңкеде кептіріп ұнтақтауды ұсынды. Осындай тәсілмен
даярланған құрғақ нитрагинді көктемге дейін салқын жерде сақтап, көктемде I
гектар жерге себілетін тұқымға нитрагиннен 100-200г қосып, жақсылап
араластырып тұқыммен бірге сеуіп тастайды [29].
Е. Ф. Березова мен Л. И. Кореняко нитрагинді даярлаудың қарапайым
әдісін ұсынды. Бұл үшін бұршақ тұқымдас өсімдіктер өскен, өнімі мол
жерлерден өсімдік тамырларын түйнектермен бірге қазып алып, суда аздап
жуып, кептіріп, құрғақ бөлмеде көктемге дейін сақтайды. Егістің бір
гектарына себілетін тұқымға сиыржоңышқа немесе бұршақтың даяр
тамырларының 100-150 грамынан, жоңышқа немесе беде тамырларының 200-300
грамынан даярланған ертіндімен тұқымды шылайды. Заводтық нитрагин жоқта,
осындай нитрагинді қолдану шаруашылық үшін өте пайдалы [30].
Нитрагинмен өңделген тұқымдар біркелкі өніп өседі, дамиды және тез өнім
береді. Сонымен қатар, тұқымдарды нитрагинмен өңдеу, бұршақ тұқымдастарды
түрлі ауруға шалдығудан сақтайды, олардағы азот мөлшерін де арттырады.
Нитрагиннің пайдалы әсері топырақ түріне байланысты. Бірақ қышқыл
топырақтар нитрагиннің пайдалы әсерін мүлде төмендетіп жібереді. Сондықтан
ол жерде бұршақ тұқымдас өсімдіктердің егілгеніне қарамастан, тұқыммен
бірге нитрагинді қайтадан ендіруге тура келеді. Түйнек бактериялары қышқыл
топырақтарда бес жылға жетпей –ақ қырылып қалады. Сондықтан мұндай
топырақтарды алдын ала әктеу керек.ол бактерияларға қолайлы жағдай жасайды.
Ал реакциясы бейтарап топырақтарда олар жақсы тіршілік етеді. бірақ мұндай
топыраққа да мезгіл-мезгіл нитрагин беріп тұруға тура келеді. Осы кезде
дақылдардың гектарынан қосымша 20-25%-дай өнім алуға болады. түйнек
бактерияларының өніп өсуі және көбеюі үшін топырақтағы ауаның зор маңызы
бар.ауыр, лайлы және балшықты топырақтарда тұқымға нитрагинді жұқтыру
айтарлықтай нәтиже бермейді. Ал қарашірігі мол топырақтар бұл препараттың
тиімділігін арттырады [31].
Әсіресе нитрагин ылғалы мол, қара топырақты жерлерде жақсы нәтиже
береді. Мәселен, Республикамыздың астық шаруашылығы ғылыми-зерттеу
институтының жүргізген тәжрибесі нитрагин жұқтырылған бұршақ суперфосфатпен
тыңайтылған жерге егілгенде жақсы нәтиже беретінін көрсетті. Әр гектардан
13-22% қосымша өнім алынды. Нитрагин өнімділікті ғана арттырып қоймайды,
сонымен қатар бұл тәсіл топырақты азотқа бай өсімдік қалдықтарымен де
байытады [32].
Азотобактерин. 1901 жылы Бейеринк атмосферадағы молекула күйіндегі
азотты сіңіре алатын азотобактер микробын тапты. Ол топырақта жеке, өз
бетінше тіршілік ететін аэробты организм. Бұл микроорганизмдерді зерттеуші
ғалымдар ауыл шаруашылық дақылдарын азотпен қамтамасыз ету үшін, олардан
бактериялы тыңайтқыштарды әзірлеуді ұсынды [33].
Ауыл шаруашылығында мұны кеңінен қолдану мақсатымен Мәскеудегі ауыл
шаруашылық микробиология институты азотобактерден тыңайтқыш жасап шығарды
және оны азотобактерин деп атады. Жалпы азотобактеринді дайындау 1937
жылдан басталды. Қазіргі кезде оны бактериялы тыңайтқыштар дайындайтын
заводтар әзірлеп, шаруашылықта кеңінен пайдаланып келеді.
Азотобактеринді дайындаудың бірнеше тәсілдері бар. Әдетте лабораторияда
және заводтарда агарлы азотобактерин даярланады. Бұл үшін алдын ала қанттар
мен микроэлементтерді және борды суда ерітеді. Алынған ортаны қатты күйге
айналдыру үшін 1,5-2%-дай агар қосады. Осындай қоректік ортаны 0,2-05
литрлік сүт бөтелкелеріне құйып, залалсыздандырады да, сұйықтықты көлбей
қатырады. Осы көлбей қатырылған ортаның бетіне азотобактерді себеді. Бұдан
кейін бөтелкелерді температурасы +25-270 жерде 4-6 күндей ұстайды [34].
Қоректік зат бетінде азотобактер қалың шырыш түрінде өседі, кейін ол
қара қошқыл түске айналады. Осындай бөтелкедегі азотобактер клеткасының
саны 40 миллиардқа жетеді. Мұндай препаратты үш ай ішінде қолдану керек.
Ұзақ уақыт сақтаған препаратта азотобактердің саны азайып, оның
тыңайтқыштық сапасы төмендеп кетеді.
Ауылшаруашылық практикасында дақылдар тұқымын түрлі зиянкестердің
зақымдауынан қорғау үшін әдетте химиялық препараттармен дәрілейді. Бұл
шараларды тұқымды азотобактеринмен өңдеуден бұрын жүргізу керек. Өйткені
түрлі химиялық улы заттар азотобактер клеткаларын қырып жібереді. Ал
азотобактер жұқтырылған тұқымдар тез арада себілуі тиіс [35].
Азотобактерлер өсімдіктердің өсіп, дамуына әсер ететін физиологиялық
ерекше қасиеттері бар заттарды топыоаққа бөліп шығарады. Мысалы, А. Т.
Гебгардтың тәжірибесінде жалаңаш дәнді сұлы тұқымына азотобактеринді
жұқтырғанда өсімдікте витаминдердің артатыны байқалған. Тиамин және
пиридоксин тобындағы витаминдердің өсімдіктің тамырында және басқа
вегетативтік органдарында азотобактеринмен өңделмеген өсімдіктерге
қарағанда 36-82%-ға дейін артатыны анықталған.
Сонымен қатар азотобактериндер өсімдіктердің өсуін, тездететін түрлі
ауксиндер бөліп шығарады. Азотобактеринді тұқымға жұқтырғанда одан өскен
өскіндер ауруға шалдықпай жақсы өседі. Е. Н. Мишустин азотобактер ауру
тудырушы, яғни фитопатогенді саңырауқұлақтардың тіршілігін тежеп, пайдалы
микроорганизмдердіңтіршілігін жақсартатынын анықтады. Мәселен, жүгері
дәніне азотобактерин жұқтырғанда, тамыр айналасындағы нитрлеуші
бактериялардың саны 14 есе, ал анаэробты азот сіңірушілердің саны 25 есе
артқан. Сондықтан да азотобактеринді тұқымға жұқтырғанда оның өсімдікке
тигізетін жан-жақты әсерін ескеру қажет [36].
Азотобактердің топырақта қаулап өніп өсіп көбеюі қолайлы жағдайдың
жасалуына тікелей байланысты. Сондықтан да азотобактер жақсы өңделген,
құнарлы және тыңайтылған топырақта көп кездеседі. Әсіресе қолайлы
жағдайлардың ішінде азотобактер үшін топырақта органикалық заттардың мол
болғаны дұрыс. М.В. Федоров азотобактер үшін аздап шіри бастаған көің
немесе қорда, тіпті сабан шашқан да дұры деген пікір айтады. Сабан әсерінен
түсім бірінші жылы онша болмағанымен, кейінгі екі-үш жыл ішінде 45-70%-ға
дейін артқан. Осыған сәйкес шөбі мол жерді аударғанда азотобактерді
қолданған пайдалы болады [37].
Қазіргі кезде азот тыңайтқышы ретінде кальций цианамиді де
қолданылып жүр. Бұл жасанды тыңайтқыш. Оны қызған кальций карбидіне
ауа азотын жіберу арқылы алады. Бұл тыңайтқыш осы күйінде
сіңімсіз. Оны топырақтағы уробактериялар ыдыратып, сіңімді күйге
айналдырады [38]. Ыдырау үш кезеңде жүреді: алғашқы кезеңде топырақ
ылғалының ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz