Азотфиксирующие бактерии

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Малокаменская основная общеобразовательная школа

Каменского района Ростовской области

Исследовательская работа

Азотфиксирующие бактерии и их влияние на рост и развитие земляники садовой.

Исследователи: Прядкина Виктория 4 класс

Прядкина Валерия 4 класс

Научный руководитель: Кузнецова Л.А.

учитель биологии и химии

хутор Малая Каменка Каменский район Ростовской области

2016 год

Содержание

Введение……………………………………………………………………3-4

1.Литературный обзор ……………………………………………………5

1.1 Азотфиксирующие бактерии………………………………………….5

1.2 История открытия азотфиксирующих бактерий…………………….5

1.3 Азот……………………………………………………………………..6

2. Исследовательская часть……………………………………………….7-8

2.1 Бобовые растения, произрастающие в нашем хуторе……………….7

2.2 Внешний вид клубеньков различных видов бобовых растений……7-8

3. Выводы и рекомендации…………………………………………………8-9

3. Информационные источники…………………………………………….10

4. Приложения …………………………………………………………… 11-15

Мы с сестрой живём в сельской местности, где хуторяне выращивают экологически чистые и полезные продукты на своём приусадебном участке. Наша семья не является исключением. Работают в огороде все члены нашей семьи. Весной мы с сестрой заметили, что растения земляники садовой, которые посажены осенью прошлого года, отличаются по размерам. (Приложение 1) Посадочный материал был взят с соседнего участка, посажен 7 сентября единовременно, все саженцы одного сорта. Уход за растениями ничем не отличался: поливали и рыхлили растения одновременно. Почему же появилась такая разница в развитии растений? Мы обратились за ответом на этот вопрос к бабушке, которая нам пояснила, что одни саженцы посажены на месте где в прошлом году произрастал горох, а другие -на участке с предшественниками-огурцами. Напрашивается вывод, что развитие земляники садовой зависит от растения предшественника. Почему растения лучше растут на месте где раннее произрастал горох? Учитель биологии нашей школы пояснила, что на корнях бобовых растений живут бактерии, которые могут поглощать азот из почвы, задерживать его, тем самым обогащая почву полезными веществами. За эту способность бактерии получили название- азотфиксирующие. Мы решили выяснить какие растения называются бобовыми и рассмотреть бактерии на их корнях.

Тема нашего исследования: Азотфиксирующие бактерии и их влияние на рост и развитие земляники садовой.

Цель исследования: Выяснить влияние азотфиксирующих бактерий на рост и развитие земляники садовой.

Задачи:

1. Познакомиться с азотфиксирующими бактериями.

2. Изучить историю открытия азотфиксирующих бактерий.

3. Выяснить, как влияет азот на рост и развитие растений.

4. Познакомиться с бобовыми растениями, произрастающими в нашем хуторе

5. Рассмотреть внешний вид клубеньков азотфиксирующих бактерий на корнях у различных бобовых растений.

6. Продолжить практическую работу по выращиванию земляники садовой на местах обогащённых азотом при помощи бобовых растений.

Гипотеза: Азотфиксирующие растения благотворно влияют на рост и развитие растений.

Предмет исследования: грядка с земляникой садовой в огороде, окрестности хутора Малая Каменка, где произрастают дикорастущие бобовые растения.

Объект исследования: азотфиксирующие бактерии на различных видах бобовых растений.

Методы исследования: изучение информационных источников; систематизация; обобщение; поиск; наблюдение, эксперимент; описание; сопоставление; анализ; осмысление.

Актуальность исследования: при помощи азотфиксирующих бактерий возможно повысить урожай не только земляники садовой, но и других культурных растений.

Литературный обзор.

1. Азотфиксирующие бактерии.

Азотфиксирующие бактерии- груп­па микробов, обладающих замечательным свой­ством поглощать азот из воздуха и закреплять (фиксировать) его в своем теле в виде различ­ных органических соединений. Все культурные растения земного шара за год потребляют око­ло 100 млн. т азота, а почвенные микроорга­низмы ежегодно возвращают в почву большую его часть. Та или иная раса клубеньковых бактерий может вступать в симбиоз (симбиоз- это полезное сожительство организмов) с бобовыми растениями только опре­деленного вида. Например, клубеньковые бак­терии клевера поселяются только на корнях клевера. Лишь клубеньковые бактерии гороха менее разборчивы в выборе «хозяина». Среди рас клубеньковых бактерий в почве есть эффективные, неэффективные и переходные между этими двумя группами. Эффективная ра­са активно фиксирует азот, неэффективная — вызывает образование клубеньков, но фикса­ции азота в них не происходит, следовательно, растение напрасно расходует строительный ма­териал, даром кормит своих «постояльцев». Корневые остатки однолетних и многолет­них бобовых растений в неодинаковых условиях возделывания и на разных почвах содержат раз­личное количество азота. В среднем люцерна ежегодно оставляет в почве около 100 кг азота на гектар, клевер и люпин — около 80 кг, однолетние бобовые — до 10 — 20 кг. 

1. История открытия азотфиксирующих бактерий.

Проблема биологического азота возникла с развитием земледельческой культуры. Издавна из практической агрономической деятельности человека было известно, что бобовые растения повышают плодородие почвы. Первое научное объяснение способности бобовых растений накапливать азот принадлежит французскому агрохимику Дж. Буссенго (1838). Однако Буссенго ошибочно представлял, что агентом фиксации являются листья бобового растения. Именно это неправильное заключение через 15 лет привело Буссенго к отрицанию своего открытия. Понадобилось несколько десятилетий, прежде чем удалось установить, что молекулярный азот бобовые растения фиксируют только в симбиозе с микроорганизмами, вызывающими образование клубеньков на их корнях.

Русские естествоиспытатели XIX в. М. С. Воронин, П. С. Коссович, К. А. Тимирязев внесли большой вклад в раскрытие причин, вызывающих обогащение почвы азотом при выращивании бобовых растений. Агрономические и микробиологические исследования, проведенные в те же годы рядом зарубежных авторов, также способствовали установлению этой истины. Но из всего изученного вытекает вопрос: почему азот так необходим для растений? Обратимся за справкой.

1. Азот

Азот —важнейший строительный материал растений, увеличивает зеленую массу растений, и как следствие — урожайность. Участвует в образовании белков. Среди всех минеральных удобрений, азотные являются наиболее опасными при передозировке: излишний азот накапливается в овощах в виде нитратов и нитритов, вредных для здоровья человека. Азот который накапливается азотфиксирующими бактериями не опасен для растения и для человека. Растение берёт азота ровно столько, сколько ему необходимо для жизни и ничего не накапливает в виде нитратов. Мы делаем вывод, что бобовые растения с их уникальными свойствами очень полезны для почвы. Поэтому следующим этапом нашего исследования стало знакомство с бобовыми растениями, произрастающим в нашем хуторе.

2. Исследовательская часть

1. Бобовые растения, произрастающие в окрестностях хутора Малая Каменка.

Изучение бобовых растений, произрастающих в окрестностях нашего хутора, мы начали с изучения цветка гороха. При знакомстве с цветком мы пользовались учебником В.В. Пасечника для 5 класса. Научились различать все части цветка: парус, вёсла и лодочку. Выкопали корень гороха и увидели маленькие клубеньки на корне. (Приложение 2) Это и есть объект нашего исследования- колонии азотфиксирующих бактерий. Изучив особенности строения цветка и корня бобовых, мы вместе с научным руководителем отправились на край хутора- в цветущую степь, в надежде найти там дикорастущие бобовые и рассмотреть их. (Приложение 3) Наши ожидания оправдались мы нашли десять видов растений из семейства Бобовых и внесли их в таблицу. (Приложение 3) Десятое растение- шалфей, было похоже на бобовые, но при внимательном изучении мы увидели, что цветки не похожи на цветки Бобовых. Растение оказалось из семейства Яснотковых. При внесении данных растений в таблицу мы определяли их названия при помощи интернета.

1. Внешний вид клубеньков азотфиксирующих бактерий на корнях у различных бобовых растений.

Клубеньки азотфиксирующих бактерий на корнях гороха мы рассмотрели без труда. Это маленькие образования, расположенные по всей длине корня. Но нам хотелось увидеть большие образования на корнях дикорастущих растений из семейства Бобовых. Для этого мы вместе с руководителем отправились на край хутора, где знакомились с данными растениями ранее. Мы попытались выкопать клубеньки, но у нас ничего не получилось- клубеньки залегали очень глубоко. Даже когда мы попросили помощи у дедушки, у нас ничего не получилось. Клубеньков у многолетних дикорастущих растений мы не обнаружили. (Приложение 2) Глубина их залегания скорее всего очень велика, более 60 см. Попытались разглядеть клубеньки на ползучем белом клевере. Это нам удалось с большим трудом. Клубеньки крошечные. (Приложение 2) В интернете находим фото очень больших клубеньков Чины луговой. Возникает вопрос: почему такая большая разница в размерах и глубине залегания клубеньков азотфиксирующих бактерий у гороха и дикорастущих бобовых? Ответ очевиден: дикорастущие бобовые- многолетние растения и поэтому большие размеры клубеньков- результат многолетней работы азотфиксирующих бактерий. За многие годы жизни корень этих растений уходит глубоко в землю и делает растение более жизнеспособным. Горох- однолетнее растение и поэтому срок жизни клубеньковых бактерий недолог и результат их жизнедеятельности невелик. Изучив всё выше изложенное мы можем сделать выводы.

1. Выводы.

Азотфиксирующие бактерии положительно влияют на рост и развитие земляники садовой так как вносят в почву недостающий азот. Наша гипотеза подтвердилась.

1. Азотфиксирующие бактерии усваивают азот из атмосферы и делают его доступным для других растений.

2. Азотфиксирующие бактерии были открыты в 19 веке. Огромный вклад в их изучение внесли русские учёные. Именно они открыли симбиоз азотфиксирующих бактерий и бобовых растений.

3. Клубеньки однолетних и многолетних растений отличаются по размерам и глубине залегания, так как клубеньки на многолетних растениях формируются много лет, а на горохе всего один месяц. Поэтому многолетние растения оставляют азота в почве в 5-10 раз больше, чем однолетние.

4. Мы с сестрой продолжим работу над данной темой и на следующий год. В этом году уже высадили рассаду земляники на участок, который весной был засажен горохом.

На основании исследования мы составили себе рекомендации, как обогащать почву азотом при помощи азотфиксирующих бактерий. Этими рекомендациями мы поделились с соседями и одноклассниками.

1. Для обогащения почвы азотом, который увеличивает зелёную массу и урожайность земляники садовой, необходимо использовать бобовые растения, у которых на корнях живут азотфиксирующие бактерии. Данные бактерии усваивают азот из воздуха и обогащают тем самым почву.

2. Для огорода лучше использовать однолетние бобовые растения. Азотфиксирующие бактерии данных растений накапливают меньше азота в почве, чем многолетние бобовые растения, но для маленького огорода это наиболее выгодный вариант. Весной можно полакомиться вкусным урожаем зелёного гороха, а осенью посадить на этом же участке рассаду земляники садовой.

3. Можно высаживать несколько видов бобовых растений на одном и том же участке за один сезон. Например, после уборки гороха посадить фасоль или бобы. Количество азотфиксирующих бактерий увеличивается азота удвоится.

4. Азотфиксирующие бактерии однолетних бобовых растений могут обогащать почву каждый год, если их высаживать в междурядьях земляники садовой.

5. Чтобы азота в почве было больше, нужно не вырывать корни бобовых растений, а оставлять их в земле.

6. Данные рекомендации можно использовать и для выращивания других культурных растений.

Информационные источники:

Книга для чтения по ботанике Москва «Просвещение» 1989год ст. «Живые удобрения»

Учебник «Биология» 5 класс В.В. Пасечник Москва «Дрофа» 2015 год

encyclopedia.ru›cat/books/book/45957/

my-dict.ru›dic…enciklopediya…istoriya…bakteriy

http://obolenck.ru/sideratyi/#more-5509

http://ogorodnik.in.ua/plant/lathyrus.php

Приложение 1.

Разница в росте и развитии

растение на участке, на котором до этого рос горох- 9 листьев, 2 усика

растения, которые растут вне данного участка- 5 листьев

Приложение 2.

Клубеньки гороха клевера ползучего

Разнообразие Бобовых

Приложение 3.

7