Сельскохозяйственная биотехнология

Министерство образования и  науки

Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального образования

«Тверской государственный технический  университет» (ГОУ ВПО «ТГТУ»)

Кафедра биотехнологии и химии

Курсовая работа

 «Сельскохозяйственная биотехнология»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнили: студентки 2 курса

Химико-технологического факультета

Группы БТ-1003

Кулагина М.М., Степанова Г.В., Шалакова В.А.

Проверил:  Манаенков О.В.  

Содержание

Введение………………………………………………………………………....4-5

1 История развития сельскохозяйственной биотехнологии……………………6

1.1 Современное состояние сельскохозяйственной биотехнологии…………. 7

2 Бактериальные удобрения……………………………………………………8-9

2.1 Критерий активности и критерий  вирулентности     удобрений……...10-11

2.2 Производство нитрагина………………………………………………...12-13

2.3 Производство ризоторфина…………………………………………………14

2.4 Производство азотобактерина…………………………….……….........15-17

2.5 Производство фосфобактерина……………………………………….....18-19

3 Процесс приготовления бактериального  удобрения………………….....20-22

4 Экономическая целесообразность и обоснованность внедрения производства бактериальных удобрений…………………………………........23

4.1 Достоинства и недостатки  бактериальных удобрений……………………24

5 Регуляторы роста………………………………………………………………25

5.1 Общая характеристика регуляторов роста растений…………………..26-27

5.2 Фитогормоны и стрессовое  состояние растений………………………28-29

5.3 Взаимодействие фитогормонов……………………………...……………..30

5.4 Влияние фитогормонов на рост  и морфогенез растений……………...31-33

5.5 Механизм действия фитогормонов…………………………………………34

5.6 Использование фитогормонов и физиологически активных веществ..35-36

6 Компостирование……………………………………………………………...37

6.1 Виды компостов и способы  компостирования………………………..…..38

6.1.1 Компостирование навоза……………………………………………....38-39

6.1.2 Торфяные компосты……………………………………………………….40

6.1.2.1 Торфонавозные компосты………………………………..................40-41

6.1.2.2 Торфонавознофосфоритные компосты……………...…………………41

6.1.3 Торфожижевыве и торфофекальные компосты…………………...........42

6.1.3.1 Приготовление торфожижевых компостов………………….……..42-43

6.1.3.2 Приготовление торфофекальных компостов…..………………………43

6.1.3.3 Торфоизвестковые компосты…………………………………………...44

6.1.3.4 Компосты с золой……………………………………..………………....44

6.1.3.5 Торфофосфоритные удобрения……………….………………………...44

6.1.3.6 Торфоаммиачные (ТАУ) и торфоминеральноаммиачные (ТМАУ) удобрения (компосты)…………………………………………………………...45

6.1.3.7 Торфорастительные компосты……………...……………………….45-46

6.1.3.8 Навозноземляные и дерновонавозные  компосты………………….46-47

6.1.4 Компосты из бытовых отходов.……………………………………….47-48

6.1.5 Компостирование отходов  сельскохозяйственного производства….48-49

6.1.6 Компосты с использованием  дождевых червей………………..…….49-50

7 Силосование………………………………………………………………..51-52

7.1 Микробиологические процессы, протекающие в силосуемой массе……53

7.1.1 Аэробные процессы. Термогенез……………………………………..53-54

7.1.2 Анаэробные процессы…………………………………………………….54

7.1.2.1 Недостаточное уплотнение  и плохое укрывание силосных  буртов…………………………………………………………………………54-55

8 Этапы превращения  питательных веществ в силосуемой  массе……….56-57

9 Буферные свойства………………………………………………………....58-59

10 Ферментация силосуемой  массы. Виды ферментации…………………….60

10.1 Аэробная ферментация  (дыхание)………………………………………...60

10.1.1 Гидролиз белков, углеводов, липидов силосуемой массы…………….60

10.1.2 Катаболизм белков, углеводов, липидов силосуемой  массы………60-61

10.1.3 Аэробная ферментация  (брожение). Виды брожения и фазы……........61

10.1.3.1 Виды молочнокислого брожения………………………………….62-64

10.1.3.2 Спиртовое брожение……………………………………………….64-65

10.1.3.3 Пропионовокислое брожение………………………………………….65

10.1.3.4 Маслянокислое брожение……………………………………………...66

11 Ингибирование ферментов в силосуемой массе…………………………...67

Заключение………………………………………………………………………68

Список использованной литературы………………………………………..69-72

Введение

 

Сельскохозяйственная  биотехнология – наука о взаимодействии растений и удобрений в процессе выращивания сельскохозяйственных культур, о круговороте веществ в земледелии и использование удобрений для увеличения урожая, улучшения его качества и повышения урожая.

Современная сельскохозяйственная биотехнология - теоретическая, биологическая, и химическая дисциплина, имеющая прямые выходы в практику сельскохозяйственного производства.

Главная задача сельскохозяйственной биотехнологии – управление круговоротом и балансом химических элементов в системе почва – растение. Применение удобрений – главным образом вмешательства человека в этот круговорот. Внесение минеральных удобрений позволяет вводить новые количества элементов питания растений, а навоза и других отходов животноводчества и растениеводства, также повторное использование питательных веществ уже входящих в состав предыдущих урожаев. Применение удобрений дает возможность восполнять вынос урожаем питательных веществ и непроизводительные потери их из почвы, вследствие ветровой и водной эрозии, выщелачивание, улетучивание в атмосферу и т.д. Таким образом, не только может поддерживать, но и повышать плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур.

Цель данной работы заключается в рассмотрении бактериальных удобрений, регуляторов роста растений, компостирования растений, силосования, научных условий питания растений с учетом знания свойств различных видов и форм удобрений, особенностей их взаимодействия с почвой, определении наиболее эффективных форм, способов, сроков применения удобрений.

Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить производство бактериальных удобрений. Их достоинства и недостатки;
2. Рассмотреть регуляторы роста растений. Изучить их механизм и влияние на растения;
3. Просмотреть виды компостов и способы компостирования;
4. Изучить процесс силосования – химию и микробиологию процессов;

Сельскохозяйственная  биотехнология играет важную роль в интенсивных технологических возделываниях сельскохозяйственных культур, в создании оптимальных уровней всех факторов участвующих в формировании урожая, в их наиболее благоприятном сочетании. Получения максимального экономически выгодного урожая базируется на использовании лучших сортов, обеспечении необходимых физических и химических свойств почв, комплексов применения средств химизации в период вегетации растений, своевременном и качественном выполнении всех агротехнических работ.

Она скрывает общие закономерности процессов взаимодействия факторов среды на урожай конкретных культур. Зная эти принципиальные закономерности специалист может предвидеть в ход их течения в конкретной обстановке при различных сочетаниях факторов среды.

Сельскохозяйственная  биотехнология – это отрасль биотехнологии, которая занимается клонированием животных, генетической инженерией животных, приготовлением питательных сред для культивирования микроорганизмов, основами культивирования микроорганизмов, классификацией вакцин и технологией их приготовления, методами выделения, концентрирования и высушивания микроорганизмов и продуктов микробного синтеза, новыми направления в создании вакцин.

1 История развития

 

Рождение сельскохозяйственной биотехнологии относится к периоду  семидесятых годов прошлого столетия и связано с выдающимися мировыми открытиями в науке, кризисным положением в сельском хозяйстве многих стран, в том числе СССР, и исчерпанием использования традиционных энергетических ресурсов и резервов роста аграрного сектора экономики в США и других развитых странах. В Советском Союзе была создана «Продовольственная  программа», которая по большинству показателей была выполнена.

В США в сельском хозяйстве  и продовольственном обеспечении  страны кризиса нет. Но  Президент  США поставил перед учеными страны задачу: осуществить новый этап в фундаментальных исследованиях, позволяющий  более полно использовать биологические резервы науки в области фотосинтеза, биоэнергетики, селекции и трансформации растений, животных и микроорганизмов. Выполнение этого поручения  базировалось на новейших  мировых открытиях.

Большое значение для  формирования нового стратегического  направления в современной биологии имели также основополагающие работы выдающихся биологов мира Г.Бойера, С.Коена, Д.Морра, А.Баева, А.Белозерского, О.Ейвери, Г.Гамова, К.Кораны, Ф.Жакоба, Ж.Моно, Дж.Беквиста, Ю.Овчинникова, А.Спирина, решивших ряд крупнейших проблем по расшифровке генетического кода, идентификации и экспрессии генов, структуры и функций биоинженерных ферментов, биосинтеза белка у прокариот и эукариот. В пятидесятые годы в биотехнологии возникло еще одно важное направление – клеточная инженерия, основателями которого были П.Уайт (США) и Р.Готре (Франция). В России это направление получило успешное развитие благодаря масштабным исследованиям Р.Бутенко, ее учеников и последователей.

 

1.1 Современное состояние сельскохозяйственной биотехнологии

 

В настоящее время  во всем мире наблюдается значительный рост сельскохозяйственной отрасли. Это  связано с рядом достаточно разнообразных  факторов, среди которых:

-  Постепенное истощение  природных ресурсов и энергоносителей  (газ, нефть и пр.), а, следовательно,  требуются новые виды сырья,  в качестве которого себя прекрасно  зарекомендовало сырье растительного  происхождения - биогаз, биотопливо, спирт на растительной основе.

-  Глобальное увлечение  человека здоровым образом жизни,  которое, в том числе, подразумевает  употребление в пищу натуральных  продуктов, не содержащих консервантов, химических добавок и т.д.

-  В мире наблюдается  тенденция возвращения человека к ведению натурального хозяйства. Человек стремится к отдалению от города, самодостаточности и полному обеспечению себя продуктами собственного труда.

 

2 Бактериальные  удобрения

 

Одним из наиболее актуальных применений сельскохозяйственной биотехнологии в данной области является производство различных видов бактериальных удобрений, поскольку микрофлора почвы оказывает непосредственное влияние на её плодородие и, как следствие, на урожайность растений. Почвенные микроорганизмы в процессе роста улучшают структуру почвы, накапливают в ней питательные вещества, минерализуют различные органические соединения, превращая их в легко усвояемые растением компоненты питания.

Для стимуляции этих процессов  применяют различные бактериальные  удобрения, обогащающие ризосферу растений полезными микроорганизмами.

Микроорганизмы, используемые для производства бактериальных  препаратов, способствуют снабжению  растений не только элементами минерального питания, но и физиологически активными  веществами (фитогормонами, витаминами и др.).

В настоящее время  наибольшее распространение в сельском хозяйстве получили такие бактериальные  удобрения, как нитрагин, ризоторфин, азотобактерин, фосфобактерин. Их практическая применимость и существенная эффективность  не оставляют сомнений, что подтверждается многочисленными научными исследованиями, например работой группы ученых МСХА им. Тимирязева под руководством А.Н. Постникова, исследовавших влияние биологических препаратов на рост и урожайность картофеля в средней полосе России.

К настоящему моменту  доказано, что применение бактериальных  удобрений не только способствует повышению  урожайности ценных культур, но и  значительно снижает нагрузку на окружающую среду со стороны химических соединений — минеральных удобрений  и средств защиты растений, что позволяет более эффективно использовать ограниченные земельные ресурсы, затрачивать меньше усилий на их восстановление.