生物固氮作用畢業(yè)論文

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1、選題思路眾所周知，蛋白質(zhì)是組成生命的最基本物質(zhì)。合成蛋白質(zhì)中最重要的元素是氮，可以說沒有氮就沒有蛋白質(zhì)，就不存在生命。人和動(dòng)物的氮是由食物供給的，那么植物的氮又是從那么來的呢？長(zhǎng)期以來，生物固氮是世界科學(xué)家關(guān)心和研究的重點(diǎn)。人們總是期望其他廣大農(nóng)田的糧食作物能和豆科作物一樣有固氮自肥的能力，以減少對(duì)化肥的依賴。所以，科學(xué)家最感興趣的題目，是把豆科植物的根瘤菌奇妙的固氮能力轉(zhuǎn)移給其他非豆科農(nóng)作物，使之從空氣中固定氮素以獲取作物高產(chǎn)。本文通過介紹生物固氮作用及其機(jī)制，提高人們對(duì)生物固氮的認(rèn)識(shí)。因此，我選擇了這篇論文。生物固氮

2、作用　　　摘要：氮是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要營(yíng)養(yǎng)元素。生物固氮指某些微生物能利用體內(nèi)的固氮酶將空氣中的氮?dú)膺€原為氨，為植物生長(zhǎng)提供氮素。本文主要論述了生物固氮在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，并介紹了生物固氮的意義及研究前景。關(guān)鍵詞：生物固氮根瘤菌農(nóng)業(yè)氮是自然界中動(dòng)物植物微生物不可缺少的生命元素，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要限制因子。全球農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，在一定程度上依賴于氮素化肥的施用量不斷增加。農(nóng)作物依賴于施用氮素化肥所獲得的增產(chǎn)實(shí)際上是以消耗能源和污染環(huán)境為代價(jià)所取得的。在大氣中氮?dú)夂拷咏?0%，但這種氮?dú)獠⒉荒苤苯訛楦叩戎参镂绽?/p>

3、用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量施用氮素化肥不僅會(huì)造成土壤板結(jié)而且被植物有效利用的還不到40%。而據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，地球上結(jié)合態(tài)氮總量有70%來源于生物固氮，每年全球微生物固定的氮素量可達(dá)2億噸，約占全球作物需氮量的3

4、4，相當(dāng)于工業(yè)生產(chǎn)氮肥的3倍多。1．生物固氮及作用生物固氮指某些微生物能利用體內(nèi)的固氮酶將空氣中的氮?dú)膺€原為氨，為植物生長(zhǎng)提供氮素。大氣中的分子態(tài)氮被還原成氨，這一過程叫做固氮作用。沒有固氮作用，大氣中的分子態(tài)氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途徑有三種：生物固氮、工業(yè)固氮(用高溫、高壓和化學(xué)催化的方法，將氮轉(zhuǎn)化

5、成氨)和高能固氮(如閃電等高空瞬間放電所產(chǎn)生的高能，可以使空氣中的氮與水中的氫結(jié)合，形成氨和硝酸，氨和硝酸則由雨水帶到地面)。大氣中的氮，必須通過以生物固氮為主的固氮作用，才能被植物吸收利用。動(dòng)物直接或間接地以植物為食物。動(dòng)物體內(nèi)的一部分蛋白質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生的尿素等含氮廢物，以及動(dòng)植物遺體中的含氮物質(zhì)，被土壤中的微生物分解后形成氨，氨經(jīng)過土壤中的消化細(xì)菌的作用，最終轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，硝酸鹽可以被植物吸收利用。在氧氣不足的情況下，土壤中的另一些細(xì)菌可以將硝酸鹽轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽并最終轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，氮?dú)鈩t返回到大氣中。除了生物固氮以

6、外，生產(chǎn)氮素化肥的工廠以及閃電等也可以固氮，但是，同生物固氮相比，它們所固定的氮素?cái)?shù)量很少?？梢?，生物固氮在自然界氮循環(huán)中具有十分重要的作用。2.固氮生物的類型2.1自生固氮微生物自生固氮微生物在土壤或培養(yǎng)基中生活時(shí)，可以自行固定空氣中的分子態(tài)氮，對(duì)植物沒有依存關(guān)系。常見的自生固氮微生物包括以圓褐固氮菌為代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌為代表的厭氧性自生固氮菌，以及以魚腥藻、念珠藻和顫藻為代表的具有異形胞的固氮藍(lán)藻（異形胞內(nèi)含有固氮酶，可以進(jìn)行生物固氮）。土壤中的自生固氮菌能夠在自由生活狀態(tài)下固氮，只是當(dāng)它的氮素滿足本身生

7、長(zhǎng)繁殖需要以后就不在固氮了，多余的氮反過來會(huì)抑制它們自生的固氮系統(tǒng)。因此，它們固氮效率比較低，固氮量較少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每公頃土地上的自生固氮細(xì)菌，每年約固定20-50千克的大氣氮。雖然不及另外兩種生物固氮的固氮量，但是它們?cè)谠黾油寥乐杏袡C(jī)含氮化合物方面起著巨大的作用，對(duì)生態(tài)農(nóng)業(yè)的開發(fā)及保護(hù)環(huán)境也具有重要意義。2.2共生固氮微生物　　共生固氮，指土壤中的固氮菌與宿主植物形成共生固氮體系，進(jìn)行生物固氮。共生固氮微生物可以分為兩類：一類是與豆科植物互利共生的根瘤菌，以及與榿木屬、楊梅屬和沙棘屬等非豆科植物共生的弗蘭克氏放線菌；另一

8、類是與紅萍(又叫做滿江紅)等水生蕨類植物或羅漢松等裸子植物共生的藍(lán)藻。由藍(lán)藻和某些真菌形成的地衣也屬于這一類。共生固氮過程中無所形成的緊密的共生結(jié)構(gòu)，不易受外界環(huán)境影響，滿足生物固氮條件，固氮效率高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般每年每畝大約可以固定純氮13.2千克，折合每畝地每年固定標(biāo)準(zhǔn)化肥65千克，且?guī)缀跞勘焕?。?jù)統(tǒng)計(jì)表明，在3種固氮形式中，共生固氮效率最高，固氮量最多。迄今為止，從豆科植物根瘤菌中分離出來并進(jìn)行過研究的固氮菌約有100多種，而真正用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的種類不足1

9、5.另外，共生固氮在全球主要糧食作物與水稻玉米等種植中無

10、法單獨(dú)應(yīng)用，因此，如何能有效開發(fā)推廣共生固氮，對(duì)于農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和人類的有著重大意義。2.3聯(lián)合固氮微生物　　聯(lián)合固氮是某些固氮細(xì)菌在高等植物根際形成的一種特殊的共生固氮作用。固氮菌雖和植物關(guān)系密切，但植物根系上并不形成類似根瘤那樣的異化結(jié)構(gòu)。固氮菌只是聚集在根表或通過植物根部傷口定殖到根內(nèi)。固氮細(xì)菌同樣從植物宿主獲得根