Сельскохозяйственная микробиология

Сельскохозяйственная микробиология — это раздел микробиологии, изучающий микробы, связанные с растениями, а также болезни растений и животных. Он также занимается микробиологией плодородия почвы , такой как микробная деградация органических веществ и трансформация питательных веществ почвы. Основная цель сельскохозяйственной микробиологии — всестороннее исследование взаимодействия полезных микроорганизмов, таких как бактерии и грибы, с сельскохозяйственными культурами. ^[1] Он также занимается микробиологией плодородия почвы , такой как микробная деградация органических веществ и трансформация питательных веществ почвы.

Почвенные микроорганизмы

Значение почвенных микроорганизмов

Участвует в процессе трансформации питательных веществ
Разложение резистентных компонентов растительных и животных тканей
Роль в микробном антагонизме

Микроорганизмы как биоудобрения

Биоудобрения рассматриваются как многообещающая и устойчивая альтернатива вредным химическим удобрениям благодаря их способности повышать урожайность и плодородие почвы за счет повышения иммунитета и развития сельскохозяйственных культур. При внесении в почву, растение или семена эти биоудобрения колонизируют ризосферу или внутреннюю часть корня растения. Как только микробное сообщество сформировано, эти микроорганизмы могут помочь растворить и расщепить необходимые питательные вещества в окружающей среде, которые в противном случае были бы недоступны или с трудом могли бы быть включены культурой в биомассу. ^[2]

Азот

Азот является важным элементом, необходимым для создания биомассы, и обычно рассматривается как ограничивающее питательное вещество в сельскохозяйственных системах. Несмотря на то, что атмосферная форма азота содержится в атмосфере в изобилии, она не может быть использована растениями и должна быть преобразована в форму, которая может быть использована непосредственно растениями; эту проблему решают биологические азотфиксаторы. Азотфиксирующие бактерии, также известные как диазотрофы три группы: свободноживущие (например, Azotobacter , Anabaena и и Clostridium ) , симбиотические (например, Rhizobium , можно разделить на Trichodesmium ) и ассоциативно-симбиотические (например, Azospirillum ). ^[3] Эти организмы обладают способностью связывать атмосферный азот в биодоступные формы, которые могут поглощаться растениями и включаться в биомассу. Важным азотфиксирующим симбиозом является симбиоз ризобий и бобовых растений . ^[4] ризобиум вносит более 300 кг N/га/год в различные бобовые растения, а их применение в сельскохозяйственных культурах увеличивает высоту урожая, всхожесть семян и содержание азота в растении. Было показано, что ^[5] Использование азотфиксирующих бактерий в сельском хозяйстве может помочь снизить зависимость от искусственных азотных удобрений, которые синтезируются с помощью процесса Хабера-Боша .

Фосфор

Фосфор может быть доступен растениям посредством солюбилизации или мобилизации бактериями или грибами. В большинстве почвенных условий фосфор является наименее подвижным питательным веществом в окружающей среде и поэтому должен быть преобразован в солюбилизированные формы, чтобы быть доступным для потребления растениями. Солюбилизация фосфатов — это процесс, при котором органические кислоты выделяются в окружающую среду, что снижает pH и растворяет фосфатные связи, в результате чего фосфат остается солюбилизированным. Фосфаторастворимые бактерии (PBS) (например, Bacillus subtilis и Bacillus circulans ) ответственны за более 50% микробной солюбилизации фосфатов. Помимо растворенного фосфата, PBS также может содержать микроэлементы, такие как железо и цинк, которые еще больше ускоряют рост растений. Грибы (например, Aspergillus awamori и Penicillium spp.) также осуществляют этот процесс, однако их вклад составляет менее 1% от всей активности. ^[6]^[7] Исследование 2019 года показало, что при инокуляции культур niger Aspergillus наблюдалось значительное увеличение размера плодов и урожайности по сравнению с неинокулированными культурами; когда культура была совместно инокулирована A. niger и азотфиксирующими бактериями Azobacter , урожайность была лучше, чем при инокуляции с использованием только одного биоудобрения и культур, которые не были инокулированы вообще. ^[8] Мобилизация фосфора — это процесс переноса фосфора в корень из почвы; этот процесс осуществляется посредством микоризы (например, арбускулярная микориза ) . ^[9] Арбускулярная микориза мобилизует фосфат, проникая и увеличивая площадь поверхности корней, что помогает мобилизовать фосфор в растение. Микроорганизмы, солюбилизирующие и мобилизующие фосфаты, могут вносить более 30–50 кг P2O5/га, что, в свою очередь, потенциально может повысить урожайность сельскохозяйственных культур на 10–20%. ^[10]

Пример

ДАП
МОЧЕВИНА
СУПЕР ФОСФАТ

Микробиология в устойчивом сельском хозяйстве

Эффективные микроорганизмы

Эффективные микроорганизмы (ЭМ) необходимы для развития устойчивого сельского хозяйства и состоят из разнообразных смешанных культур микроорганизмов, естественно встречающихся в природе. Биопрепараты, содержащие эффективные микроорганизмы, играют решающую роль в различных отраслях, таких как охрана окружающей среды , производство продуктов питания и медицина . Кроме того, это применение эффективной биотехнологии микроорганизмов охватывает целый ряд областей сельского хозяйства, включая омоложение почвы, выращивание сельскохозяйственных культур, животноводство и сохранение продуктов питания . Эти биопрепараты особенно полезны при подготовке земель и полей. Эффективные микроорганизмы можно наносить на сельскохозяйственные культуры в течение вегетационного периода или непосредственно в почву во время подготовки, улучшая как здоровье почвы, так и способствуя росту растений . Широкая полезность эффективных микроорганизмов обусловлена их высокой ферментативной специфичностью, позволяющей им процветать в различных условиях. Более того, эффективная технология использования микроорганизмов в настоящее время используется более чем в 140 странах мира. Бразилия является лидером по внедрению. Широкое использование эффективных микроорганизмов демонстрирует потенциал для развития сельскохозяйственной промышленности и экологически устойчивого сельского хозяйства. ^[11]

Эффективные микроорганизмы в устойчивом сельском хозяйстве

В традиционных методах ведения сельского хозяйства используются химические удобрения , пестициды и гербициды для защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней. Однако эти химические агенты оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду, способствуя загрязнению окружающей среды . Использование сельскохозяйственных химикатов связано с сокращением численности видов растений и животных, а также с нанесением ущерба биоразнообразию почвы, включая бактериальные и грибковые сообщества. Химические средства защиты растений могут изменить сельскохозяйственные почвы, влияя на их физические свойства, такие как текстура, проницаемость и пористость. Кроме того, эти продукты нарушают круговорот питательных веществ фосфора и азота и уменьшают разнообразие микробиома почвы . Учитывая проблемы, создаваемые растущим населением планеты и потребностью в большем количестве продуктов питания более высокого качества, будущее сельского хозяйства заключается в использовании эффективных микроорганизмов для повышения урожайности. Этот подход предлагает устойчивую альтернативу традиционным химическим методам, способствующую здоровью окружающей среды и устойчивости сельского хозяйства. ^[12]

Успешное растениеводство зависит от здоровья почвы, на которое влияет сеть биологических, химических и физических процессов, вызываемых микроорганизмами. Эффективные микроорганизмы усиливают полезное микробное сообщество почвы, открывая путь к устойчивому сельскому хозяйству. Эти микроорганизмы состоят из встречающихся в природе микробов, таких как фотосинтезирующие бактерии, молочнокислые бактерии, дрожжи и ферментирующие грибы, которые можно применять для увеличения микробного разнообразия почвы. Применение эффективных микроорганизмов улучшает структуру и плодородие почвы, одновременно значительно увеличивая биологическое разнообразие. Они могут подавлять распространение почвенных патогенов , способствовать фиксации азота и улучшать усвоение питательных веществ растениями. Эффективные микроорганизмы также ускоряют разложение органических отходов, что способствует компостированию и, следовательно, увеличивает доступность ценных минералов и поддерживает деятельность местных микробов. Доминируя в микробной среде почвы, эффективные микроорганизмы способствуют процветанию других полезных микробов и вытесняют более мелкие группы патогенных или условно-патогенных микробов. Этот естественный баланс приводит к появлению более сильных и устойчивых растений и повышению урожайности сельскохозяйственных культур, что делает эффективные микроорганизмы ключевым игроком в будущем устойчивого сельского хозяйства. ^[13]

См. также

Ветеринария

Ссылки

^ Суганья, Тангаян; Ренуга Деви, Наванитан; Винеш, Саундерраджан; Раджендран, Сусаи; Дороти, Р.; Нгуен, Туан Ань (01 января 2022 г.), Денизли, Адиль; Нгуен, Туан Ань; Раджендран, Сусаи; Ясин, Гулам (ред.), «3 – Микробиология в сельском хозяйстве: введение» , Наносенсоры для умного сельского хозяйства , микро- и нанотехнологии, Elsevier, стр. 41–51, doi : 10.1016/b978-0-12-824554-5.00023 -9 , ISBN 978-0-12-824554-5 , получено 16 апреля 2024 г.
^ Ношин, Шайста; Аджмал, Икра; Сон, Юанда (январь 2021 г.). «Микробы как биоудобрения: потенциальный подход к устойчивому растениеводству» . Устойчивость . 13 (4): 1868. doi : 10.3390/su13041868 . ISSN 2071-1050 .
^ Чоудхури, АТМА; Кеннеди, ИК (01 марта 2004 г.). «Перспективы и возможности систем биологической фиксации азота в устойчивом производстве риса» . Биология и плодородие почв . 39 (4): 219–227. Бибкод : 2004BioFS..39..219C . дои : 10.1007/s00374-003-0706-2 . ISSN 1432-0789 . S2CID 40428774 .
^ «Биоудобрения для устойчивого развития» . Исследовательские ворота .
^ «Консорциум жидких микробов - потенциальный инструмент для устойчивого здоровья почвы» (PDF) . www.longdom.org . Проверено 27 апреля 2022 г.
^ Шарма, Сима Б.; Сайед, Рияз З.; Триведи, Мругаш Х.; Гоби, Тивакаран А. (31 октября 2013 г.). «Микробы, солюбилизирующие фосфат: устойчивый подход к решению проблемы дефицита фосфора в сельскохозяйственных почвах» . СпрингерПлюс . 2 (1): 587. дои : 10.1186/2193-1801-2-587 . ISSN 2193-1801 . ПМК 4320215 . ПМИД 25674415 .
^ Услуги, Консультирование проектов НИИР. Полная технологическая книга по биоудобрениям и органическому сельскому хозяйству (2-е исправленное издание), автор: Ниир Борд .
^ Дин, Мисбахуд; Нелофер, Рубина; Салман, Мухаммед; Абдулла; Хан, Фейсал Хаят; Хан, Асад; Ахмад, Муниб; Джалиль, Фазал; Дин, Джалал Уд; Хан, Мудассир (01.06.2019). «Производство азотфиксирующих Azotobacter (SR-4) и солюбилизирующих фосфор Aspergillus niger и их оценка на Lagenaria siceraria и Abelmoschus esculentus» . Отчеты о биотехнологиях . 22 : e00323. дои : 10.1016/j.btre.2019.e00323 . ISSN 2215-017X . ПМК 6444025 . ПМИД 30976534 .
^ Чанг, Ченг-Сюн; Ян, Шан-Шынг (1 февраля 2009 г.). «Термотолерантные фосфаторастворимые микробы для приготовления многофункциональных биоудобрений» . Биоресурсные технологии . 100 (4): 1648–1658. doi : 10.1016/j.biortech.2008.09.009 . ISSN 0960-8524 . ПМИД 18951782 .
^ Авучи, Чибуезе; Асоэгву, Чисом; Нвосу, Олучи; Нельсон, Калу; Мадумер, Чимарок; Обунаонье, Чиджинду; Нвободо, Фелиция; Орджи, Чимароке (17 ноября 2020 г.). «Оценка загрязнения микроэлементами почвы в заброшенном загоне кустарной добычи олова в районе Баркин-Лади штата Плато» . Международный журнал передовых академических исследований : 1–18. дои : 10.46654/ij.24889849.e61112 . ISSN 2488-9849 . S2CID 228861676 .
^ Пщулковский, Петр; Савица, Барбара; Барбаш, Петр; Скиба, Доминика; Крохмаль-Марчак, Барбара (январь 2023 г.). «Использование эффективных микроорганизмов как устойчивой альтернативы для улучшения качества картофеля в пищевой промышленности» . Прикладные науки . 13 (12): 7062. дои : 10.3390/app13127062 . ISSN 2076-3417 .
^ Антошевский, Марсель; Мерек-Адамская, Агнешка; Домбровская, Гражина Б. (ноябрь 2022 г.). «Важность микроорганизмов для устойчивого сельского хозяйства — обзор» . Метаболиты . 12 (11): 1100. дои : 10.3390/metabo12111100 . ISSN 2218-1989 . ПМЦ 9694901 . ПМИД 36422239 .
^ Суганья, Тангаян; Ренуга Деви, Наванитан; Винеш, Саундерраджан; Раджендран, Сусаи; Дороти, Р.; Нгуен, Туан Ань (01 января 2022 г.), Денизли, Адиль; Нгуен, Туан Ань; Раджендран, Сусаи; Ясин, Гулам (ред.), «3 – Микробиология в сельском хозяйстве: введение» , Наносенсоры для умного сельского хозяйства , микро- и нанотехнологии, Elsevier, стр. 41–51, doi : 10.1016/b978-0-12-824554-5.00023 -9 , ISBN 978-0-12-824554-5 , получено 16 апреля 2024 г.

Дальнейшее чтение

Г. Рангасвами (2004). Сельскохозяйственная микробиология . Прентис-Холл Индии Pvt.Ltd. ISBN 81-203-0668-6 .

[:0-1] Суганья, Тангаян; Ренуга Деви, Наванитан; Винеш, Саундерраджан; Раджендран, Сусаи; Дороти, Р.; Нгуен, Туан Ань (01 января 2022 г.), Денизли, Адиль; Нгуен, Туан Ань; Раджендран, Сусаи; Ясин, Гулам (ред.), «3 – Микробиология в сельском хозяйстве: введение» , Наносенсоры для умного сельского хозяйства , микро- и нанотехнологии, Elsevier, стр. 41–51, doi : 10.1016/b978-0-12-824554-5.00023 -9 , ISBN 978-0-12-824554-5 , получено 16 апреля 2024 г.

[2] Ношин, Шайста; Аджмал, Икра; Сон, Юанда (январь 2021 г.). «Микробы как биоудобрения: потенциальный подход к устойчивому растениеводству» . Устойчивость . 13 (4): 1868. doi : 10.3390/su13041868 . ISSN 2071-1050 .

[3] Чоудхури, АТМА; Кеннеди, ИК (01 марта 2004 г.). «Перспективы и возможности систем биологической фиксации азота в устойчивом производстве риса» . Биология и плодородие почв . 39 (4): 219–227. Бибкод : 2004BioFS..39..219C . дои : 10.1007/s00374-003-0706-2 . ISSN 1432-0789 . S2CID 40428774 .

[4] «Биоудобрения для устойчивого развития» . Исследовательские ворота .

[5] «Консорциум жидких микробов - потенциальный инструмент для устойчивого здоровья почвы» (PDF) . www.longdom.org . Проверено 27 апреля 2022 г.

[6] Шарма, Сима Б.; Сайед, Рияз З.; Триведи, Мругаш Х.; Гоби, Тивакаран А. (31 октября 2013 г.). «Микробы, солюбилизирующие фосфат: устойчивый подход к решению проблемы дефицита фосфора в сельскохозяйственных почвах» . СпрингерПлюс . 2 (1): 587. дои : 10.1186/2193-1801-2-587 . ISSN 2193-1801 . ПМК 4320215 . ПМИД 25674415 .

[7] Услуги, Консультирование проектов НИИР. Полная технологическая книга по биоудобрениям и органическому сельскому хозяйству (2-е исправленное издание), автор: Ниир Борд .

[8] Дин, Мисбахуд; Нелофер, Рубина; Салман, Мухаммед; Абдулла; Хан, Фейсал Хаят; Хан, Асад; Ахмад, Муниб; Джалиль, Фазал; Дин, Джалал Уд; Хан, Мудассир (01.06.2019). «Производство азотфиксирующих Azotobacter (SR-4) и солюбилизирующих фосфор Aspergillus niger и их оценка на Lagenaria siceraria и Abelmoschus esculentus» . Отчеты о биотехнологиях . 22 : e00323. дои : 10.1016/j.btre.2019.e00323 . ISSN 2215-017X . ПМК 6444025 . ПМИД 30976534 .

[9] Чанг, Ченг-Сюн; Ян, Шан-Шынг (1 февраля 2009 г.). «Термотолерантные фосфаторастворимые микробы для приготовления многофункциональных биоудобрений» . Биоресурсные технологии . 100 (4): 1648–1658. doi : 10.1016/j.biortech.2008.09.009 . ISSN 0960-8524 . ПМИД 18951782 .

[10] Авучи, Чибуезе; Асоэгву, Чисом; Нвосу, Олучи; Нельсон, Калу; Мадумер, Чимарок; Обунаонье, Чиджинду; Нвободо, Фелиция; Орджи, Чимароке (17 ноября 2020 г.). «Оценка загрязнения микроэлементами почвы в заброшенном загоне кустарной добычи олова в районе Баркин-Лади штата Плато» . Международный журнал передовых академических исследований : 1–18. дои : 10.46654/ij.24889849.e61112 . ISSN 2488-9849 . S2CID 228861676 .

[11] Пщулковский, Петр; Савица, Барбара; Барбаш, Петр; Скиба, Доминика; Крохмаль-Марчак, Барбара (январь 2023 г.). «Использование эффективных микроорганизмов как устойчивой альтернативы для улучшения качества картофеля в пищевой промышленности» . Прикладные науки . 13 (12): 7062. дои : 10.3390/app13127062 . ISSN 2076-3417 .

[12] Антошевский, Марсель; Мерек-Адамская, Агнешка; Домбровская, Гражина Б. (ноябрь 2022 г.). «Важность микроорганизмов для устойчивого сельского хозяйства — обзор» . Метаболиты . 12 (11): 1100. дои : 10.3390/metabo12111100 . ISSN 2218-1989 . ПМЦ 9694901 . ПМИД 36422239 .

[:02-13] Суганья, Тангаян; Ренуга Деви, Наванитан; Винеш, Саундерраджан; Раджендран, Сусаи; Дороти, Р.; Нгуен, Туан Ань (01 января 2022 г.), Денизли, Адиль; Нгуен, Туан Ань; Раджендран, Сусаи; Ясин, Гулам (ред.), «3 – Микробиология в сельском хозяйстве: введение» , Наносенсоры для умного сельского хозяйства , микро- и нанотехнологии, Elsevier, стр. 41–51, doi : 10.1016/b978-0-12-824554-5.00023 -9 , ISBN 978-0-12-824554-5 , получено 16 апреля 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]