Rola i
wykorzystanie
drobnoustrojów
w rolnictwie.
Rola i
wykorzystanie
drobnoustrojów
w rolnictwie.
Mikrobiologia rolnicza
Mikrobiologia rolnicza bada głównie
procesy mikrobiologiczne zachodzące w
glebie w celu wykorzystania ich do
zwiększenia żyzności gleby.
Do podstawowych naturalnych
środowisk bytowania drobnoustrojów
zalicza się glebę i wodę. Natomiast
środowiskiem wtórnym dla nich jest
powietrze, w którym nie rozmnażają się,
lecz tylko przebywają przejściowo.
Gleba to główne środowisko bytowania
drobnoustrojów. W skład drobnoustrojów
glebowych wchodzą bakterie, grzyby i
pierwotniaki. Występują one w
olbrzymich ilościach, szczególnie w
glebach żyznych, przeciętnie w liczbie
wielu milionów komórek w 1g gleby. W
glebach o odczynie obojętnym i
alkalicznym najczynniejsze są bakterie,
a w glebach kwaśnych najlepiej
rozwijają się grzyby.
Gleba
Mikroorganizmy żyjące w glebie
mineralizują substancje organiczne,
dostarczające roślinom niezbędnych
pierwiastków. W glebie występują
również bakterie przyswajające azot z
powietrza, wzbogacające glebę w ten
niezbędny dla życia roślin pierwiastek.
S.WINOGRADSKI podzielił bakterie
na dwie grupy:
Bakterie autochtoniczne, występujące w
mniej więcej stałej liczbie dla danego typu
gleby.
Bakterie zymogenne, rozwijające się w
glebie tylko okresowo, a dostające się
tam ze szczątkami zwierząt, z resztkami
roślin, wydalinami i ściekami; giną one po
zakończonym rozkładzie wprowadzanych
do gleby substancji organicznych.
W glebie mogą znajdować się
drobnoustroje przypadkowe, które
przebywają w niej tylko przez pewien
czas, gdyż nie są przystosowane do
bytowania w tym środowisku. Do takich
drobnoustrojów należą bakterie
chorobotwórcze, dostające się do gleby
wraz z odchodami ludzi i zwierząt,
padliną oraz z chorymi tkankami roślin.
Próchnica to amorficzna substancja
organiczna, powstająca w glebie w procesach
biotycznych i abiotycznych. Proces tworzenia
się próchnicy w glebie nazywa się humifikacją,
który jest przede wszystkim procesem
biologicznym ale także fizykochemicznym,
fizycznym i chemicznym. W glebie proces
humifikacji zachodzi równolegle do procesu
rozkładu świeżej materii organicznej i
równolegle do procesów rozkładu samej
próchnicy.
Próchnica
Rozkładzie świeżej materii organicznej i
produkcji metabolitów stanowiących tworzywo
dla związków humusowych.
Produkcji biomasy, która po autolizie stanowi
również substrat dla budowy próchnicy.
Katalizie enzymatycznej procesów syntezy.
W proces humifikacji zaangażowany jest cały
zespół mikroflory i mikrofauny drobnoustrojów.
Drobnoustroje biorą udział w
następujących procesach związanych z
powstawaniem próchnicy:
Obornik stanowi mieszaninę moczu i kału zwierząt
gospodarskich ze ściółką. Obornik przed
wywiezieniem na pole powinien być
przefermentowany. Ten proces dojrzewania
potrzebny jest dla obniżenia w nim stosunku węgla
do azotu, przy czym dużą rolę odgrywają tu procesy
mikrobiologiczne. W kale znajduje się bardzo wiele
bakterii. Liczba ich komórek dochodzi do kilkunastu
miliardów w 1g świeżej masy kału( Bacillus,
Pseudomonas, Escherichia, Proteus). Ich działalność
biochemiczna polega głównie na rozkładzie białka i
mlekowej fermentacji węglowodanów. W moczu
drobnoustroje rozkładają mocznik, kwas moczowy i
kwas hipurowy.
Obornik
Ze ściółką słomiastą wynosi się do
obornika duże ilości drobnoustrojów
rozkładających błonnik i hemicelulozę.
Na trocinach, jako na materiale
pochodzącym z roślin drzewiastych,
znajdują się duże ilości grzybów
zdolnych do rozkładania lignin.
W torfach dominują promieniowce,
rozkładające częściowo już
zhumifikowane substancje organiczne.
Mikroflora ściółki w oborniku
zależy od jej rodzaju:
W luźno ułożonych stosach obornika początkowo rozwija
się mikroflora tlenowa, pochodząca ze ściółki i następuje
bardzo szybki rozkład substancji organicznej z
wydzielaniem CO2, H2O i NH3. Powoduje to duże straty
materii organicznej, dochodzące do 30-50% i szybkie
zagrzewanie się stosu do temperatury 60-70C. Przy tak
wysokiej temperaturze zachodzi częściowa sterylizacja
obornika i zaczynają rozwijać się termofile pochodzące z
kału. Są to głównie bakterie beztlenowe i względnie
beztlenowe, prowadzące w dalszym ciągu rozkład
pozostałego jeszcze błonnika i lignin. Powstają produkty
częściowego utleniania, tworzą się związki fenolowe i inne
trudniej przyswajalne substancje organiczne stanowiące
substrat dla właściwych procesów humifikacji.
Przy ubijaniu obornika bezpośrednio po wyrzuceniu go z
obory, procesy tlenowe zostają ograniczone i obornik nie
zagrzewa się. Fermentacja dominuje nad procesami
mineralizacji, co powoduje zmniejszenie strat węgla i
azotu, nagromadzają się jednak niepożądane produkty
rozkładu zakwaszające środowisko. Nie stanowią też one
tak dobrego substratu dla właściwej humifikacji jak
związki, powstające w metabiotycznym, stopniowym
przerobie obornika przez mezofile tlenowe i kolejno
termofile beztlenowe.
Reasumując proces dojrzewania obornika powinien
być prowadzony tak, aby:
dostatecznie szybko obniżony został stosunek C:N,
z ograniczeniem strat materii organicznej, czyli
węgla i azotu;
nagromadzone zostały takie produkty rozkładu
ściółki i odchodów zwierzęcych, które stanowiłyby
dobre substraty dla procesów kondensacji i
polimeryzacji istotnych przy właściwej humifikacji.
Przebieg procesów mikrobiologicznych , które
zachodzą podczas biologicznej fazy dojrzewania
obornika, zależy od następujących czynników:
składu chemicznego odchodów i ich wilgotności, co
zależy od rodzaju zwierząt;
Rodzaju i składu chemicznego ściółki i
wniesionego z nią zespołu mikroflory;
Stosunku ilościowego do odchodów, co sprowadza
się do wartości stosunku C:N;
wilgotności obornika użytego do składowania;
stopnia ubicia dojrzewającego obornika.
W technologii otrzymywania kompostów dąży
się obecnie do pobudzenia procesu tlenowego
i utrzymania go przez czas potrzebny do
nagromadzenia substratów dla humifikacji.
Drobnoustroje rosną pobierając węgiel, azot i
inne składniki, znajdujące się w
kompostowanych resztkach roślinnych lub
innych odpadkach.
W tym okresie, przy intensywnych procesach
utleniania, podobnie jak w dojrzewającym
oborniku, rośnie temperatura i obserwuje się
duże straty substancji organicznej.
Komposty
Prawidłowy przebieg kompostowania,
opartego przede wszystkim na procesach
mikrobiologicznych, zależy w dużym
stopniu od stworzenia właściwych
warunków ekologicznych w
kompostowanym stosie.
Do najsilniej działających czynników
należy zaliczyć:
Wilgotność;
Natlenienie;
Temperaturę;
Rozdrobnienie materiału;
Stosunek C:N.
Gnojowica
W dużych fermach tuczu bydła, trzody chlewnej lub drobiu
nagromadzają się bardzo duże ilości odchodów zwierzęcych.
Odchody te rozcieńczone wodą używaną do utrzymania
właściwej higieny pomieszczeń nazywa się gnojowicą.
Stosunek C:N w gnojowicy jest niski i wynosi przeciętnie 8,1
w gnojowicy bydlęcej, 5,9 w świńskiej i 4,9 w drobiowej. Dla
porównania stosunek ten w przefermentowanych nawozach
organicznych np. w oborniku dochodzi do 15, a w próchnicy
glebowej waha się od 10 do 15. W gnojowicy duża
zawartość azotu w stosunku do węgla wzmaga u
drobnoustrojów zapotrzebowanie na materiał energetyczny,
co czasem prowadzi do rozkładu rodzimej próchnicy
glebowej i strat węgla. Równocześnie jednak pod wpływem
nawozowego działania gnojowicy zwiększa się plon roślin.
Świeża gnojowica zawiera ogromne ilości
drobnoustrojów. W 1g suchej masy gnojowicy
bydlęcej znajdowano do 100 miliardów
komórek. W nielicznych jeszcze analizach
składu jakościowego zespołu drobnoustrojów w
gnojowicy stwierdzono liczne występowanie
maczugowców(Corynebakterium), dochodzące
do 70%. Poza tym na uwagę zasługuje obecność
w gnojowicy około 100 milionów komórek
pałeczek okrężnicy na 1g s.m. Spośród bakterii
chorobotwórczych dobre warunki do rozwoju w
gnojowicy znajdują rodzaje Salmonella, Brucella
i Leptospira. Niejednokrotnie znajdują się
również w gnojowicy zarazki zgorzeli gazowej
(Clostridium perfringens).
Z powodu obecności w gnojowicy bakterii
chorobotwórczych konieczna jest kontrola
sanitarna przy nawożeniu łąk i pastwisk.
Bakterie w rolnictwie wzbogacają glebę
w przyswajalne dla roślin składniki
odżywcze i podnoszą jej żyzność, na
gruntach uprawnych rozkładając obornik
lub kompost.
Dzięki udziałowi w wytwarzaniu
próchnicy bakterie podnoszą walory
uprawne gleb, ponieważ próchnica nie
tylko zwiększa żyzność gleby, ale również
nadaje jej pożądaną strukturę
gruzełkowatą. Gleby o takiej strukturze
są przewiewne i dłużej zatrzymują wodę.
Wnioski
Woda to także naturalne środowisko
bytowania drobnoustrojów, których
ilości są zróżnicowane.
Woda opadowa(deszcze, śnieg) jest
uboga w mikroflorę.
Wody podziemne(gruntowe) zawierają
różne ilości drobnoustrojów w
zależności od głębokości
występowania.
WODA
Woda zaskórna- zawiera najwięcej
drobnoustrojów.
Woda podziemna płytka- jest już
najczęściej dostatecznie
oczyszczona.
Woda podziemna głęboka- jest
zwykle wolna od bakterii.
Wody podziemne:
Rzeki, jeziora, stawy są środowiskiem, w którym
drobnoustroje mogą występować w dość
znacznych ilościach. Liczba ich zależy od ilości
substancji organicznych oraz zawartości tlenu,
temperatury wody i jej naświetlenia.
Drobnoustroje wód powierzchniowych
mineralizują związki organiczne i w ten sposób
biorą udział w procesie samooczyszczenia wody.
Stałe jednak zanieczyszczenie wód ściekami
uniemożliwia ich samooczyszczanie. Dlatego też
niezbędne jest wstępne oczyszczanie ścieków
miejskich i przemysłowych przed wpuszczeniem
ich do wód zbiorników otwartych.
Zbiorniki otwarte
mikroflorę naturalną wody,
mikroflorę dostającą się do wody z
gleby i powietrza,
mikroflorę przewodu pokarmowego
ludzi i zwierząt,
mikroflorę pochodzącą ze ścieków
przemysłowych (np. z drożdżowni,
browarów).
Drobnoustroje występujące w
wodzie w zależności od ich
pochodzenia:
Z sanitarnego punktu widzenia na
szczególną uwagę zasługuje
występowanie w wodzie mikroflory
jelitowej dostającej się z odchodami
zwierzęcymi i ściekami miejskimi.
Obecność tych drobnoustrojów stanowi
podstawę do kwalifikowania wody jako
zdatnej lub niezdatnej do picia.
Wody rzeczne lub gruntowe należy
oczyszczać i odkażać, aby stały się
zdatne do użytku.
Podstawy kwalifikacji
Powietrze- to środowisko wtórne
bytowania drobnoustrojów, do którego
dostają się one z cząsteczkami pyłu,
kurzu lub pary wodnej przenoszone przez
wiatr.
Liczba mikroorganizmów w powietrzu jest
bardzo różna i zależy od wielu czynników,
m.in. Od miejsca, wysokości, pory dnia,
klimatu.
Powietrze
Powietrze w dużych miastach zawiera więcej
drobnoustrojów niż na wsi, a jeszcze mniej jest
mikroflory w lasach, ogrodach, parkach oraz
polach.
W miarę wznoszenia się w górę powietrze staje
się coraz czystsze, nawet nad miastami
przemysłowymi, m.in. Dzięki działaniu
bakteriobójczemu promieni słonecznych.
Najmniej drobnoustrojów w powietrzu jest zimą,
a najwięcej latem, ponieważ w okresie zimy
gleba jest wilgotna i najczęściej pokryta
śniegiem, a w lecie wysuszona i wiatr unosi pył
w powietrze, a wraz z nim- mikroorganizmy.
W klimacie ciepłym w powietrzu jest więcej
mikroflory niż w klimacie umiarkowanym,
najmniej zaś w strefie polarnej.
Bibliografia:
Emil Drewniak, Teresa Drewniak
„Mikrobiologia żywności”
„Mikrobiologia rolnicza” Państwowe
Wydawnictwo Rolnicze i Leśne
Warszawa 1979
Jest to wydanie 2 poprawione i uzupełnione
http://www.sciaga.pl/tekst/32883-33-
budowa_i_znaczenie_bakterii
Ewelina Peplińska
Dietetyka