ФОРУМ ВИНОГРАД

Новая биотехнология позволит обойтись без удобрений
Печать | E-mail | Просмотров: 159

nov-tehnologiБританские ученые разработали технологию N-Fix, которая позволит растениям получать азот из воздуха, а не из удобрений.

При усвоении растениями азота, он превращается в аммиак, и этот процесс крайне важен для роста растений. Небольшая часть растений способна получать азот из воздуха (горох, фасоль, чечевица). Все остальные получают азот из почвы, поэтому люди вносят азотные удобрения для обогащения сельхозугодий необходимым растениям элементом.

Специалисты Ноттингемского университета разработали метод размещения бактерий, перерабатывающих азот, непосредственно в клетках растений. Это стало возможным после открытия конкретного вида усваивающих азот бактерий в сахарном тростнике. По предположениям ученых, эти же бактерии смогут жить в клетках большинства растений. Таким образом, потенциально, каждое растение, клетки которого содержат такие бактерии, способно получать необходимый азот прямо из воздуха.

Внедрение такой технологии создаст огромные последствия для сельского хозяйства, т.к. в будущем можно будет отказаться от использования опасных удобрений, снизить себестоимость продуктов питания, избавится от энергоемких и загрязняющих окружающую среду предприятий, производящих азотные удобрения.

Ученые во всем мире давно признали необходимость снижения загрязнений почвы азотными удобрениями, что приводит к загрязнению атмосферы аммиаком и оксидами азота. Это опасно для здоровья людей, и приводит к появлению «мертвых зон» без кислорода в реках, морях и океанах. По недавним оценкам на устранение последствий азотного загрязнения в Европе тратится от 70 до 325 млрд. евро.

По словам разработчиков новой технологии N-Fix, помощь растениям в получении азота из воздуха – один из ключевых моментов продовольственной безопасности. N-Fix не является ни генетической, ни биоинженерной модификацией. Это естественный процесс – подселение усваивающих азот бактерий к растениям, благодаря чему растения получают возможность естественным образом усваивать азот из воздуха. То есть, каждая клетка растения начинает усваивать азот. Это экологически чистое решение, потому оно может использоваться на всех сельскохозяйственных культурах.

В течение 10 лет исследователи Ноттингемского университета провели серию тестов и доказали жизнеспособность своей технологии в тепличных условиях. В настоящее время она проходит испытания на открытом грунте. Технология N-Fix способна полностью преобразовать сельское хозяйство – снизить загрязнение окружающей среды, а также сократить расходы на удобрения. Ожидается, что в коммерческую продажу технология поступит в ближайшие 2-3 года.

Источник http://geotec.com.ua/novosti/novaya-bio ... renij.html

Владимир Александрович писал(а):Добрый день!
Многие участники форума уже, видимо, прочитали статью А.Кузнецова"Фотосинтез или листовое питание растений". Ссылку на нее неоднократно давал А.Кондратьев. Повторю снова http://www.sadincentr.ru/publikations/p199.
Главный вывод сего произведения-усвоение растениями углекислого газа(СО2)для фотосинтеза происходит не листьями,а корнями путем всасывания почвенной влаги с растворенной в ней углекислотой.
Итак,мой вывод на основании проведенных расчетов:Теория А.Кузнецова про исключительно корневое потребление углекислого газа для осуществление процесса фотосинтеза не подтверждается полученными цифрами,даже с большими округлениями в пользу этой теории.Расчеты показывают несостоятельность«иной реальности». Теория «корневого питания» углекислотой рассыпается как несостоятельная, в принципе.

Добрый день.Не знал, что обсуждение статьи еще продолжается.Что касается самой статьи- это глупость с претензией на научное открытие, что подтверждается более чем тремя десятками научных работ, не считая учебников.Первые работы сделаны Курпатовым и проверены международной экспертизой, последнее обсуждение этого вопроса было в 2006г на зарубежном форуме.В свою очередь потратил много времени на изучение вопроса.
По кл.словам
On the Uptake of Carbon Dioxide and Bicarbonate by Roots, and Its Influence on Growth /
J. A. J. Stjolwijk, K.V. Thimann // Plant Physiology

полно информации.
Нашел обсуждение этого-же вопроса заокеанскими садоводами. Цитата ниже с минимальными сокращениями.
Когда растения получают достаточно света, и их питательные вещества слишком обильные, других факторов получить ограничивающие... только 0,03% СО2 в воздухе этот газ становится ограничивающим фактором в процессе роста растения!
В природе происходит то же самое, но там растение может также поглощать СО2 из почвы! Звучит странным? Ну... может, это кажется странным, но когда мы посмотрим в природных почвах мы находим более высокие концентрации CO2, даже до 1-2%!!! Многие растения обладают механизмами поглощения и транспортировки CO2 от корней и тем самым решается проблема СО2-дефицита возле листьев!

“Как получилось, что мы не нашли никакой литературы о CO2-поглощение корнями???”

В последние несколько десятилетий специализированные CO2-устройства были разработаны для увеличения CO2-концентрации на надземной части растения. Участники пришли к общему пониманию, что растения поглощают CO2 наиболее эффективно листьями. Это правда, что в листьях имеются специализированные структуры (устьица), которые регулируют газа-обмен растения. Когда СО2 увеличивает концентрацию вблизи этих устьица растение должно делать ‘меньше усилий’ в получении СО2 в листьях. Это приводит, например, к увеличению биомассы, из-за " более фотосинтеза’. Другой эффект, который можно увидеть, что лист теряет меньше воды, потому что устьица может быть более закрытым, поэтому лист может стоять более высоких температурах, когда получает достаточное количество CO2!
В начале CO2-питание, предполагалось, что это будет невозможно увеличить CO2-концентрация надземной теплиц, потому что были меньше " закрытые " и регулируются в меньшей степени, но также и потому, что многое из культур выращиваются в откр. грунте. Это было главной причиной, чтобы исследовать эффекты CO2-питание возле корней в те дни. В большинстве статей по этому поводу даты с 1920-х до конца 1970-х годов. После этого периода CO2-питание надземной завоевала популярность, поскольку доходность-доходы были гораздо выше!

“Так вот, что эти " старые " статьи узнать нас?”

Наиболее важные выводы заключались в том, что:
“Реакция растений на высоких концентраций CO2 зависит от вида. Растения картофеля, например, особенно хорошо подходят для обогащения CO2 корневой зоны.” [4]

“Было показано, что количество CO2 поглощается корнями, как минимум, на 25%, которые взяты из атмосферы листья. Транслокация имеет место только в течение светового дня и parallels увеличение испарения цены. [4]
”Введение растворимые углеводы, которые вносят в почву с удобрениями, увеличение урожайности ряда культур до 18%.
Помимо 30 или 50 кг CO2 на каждый гектар, поставляемые как углеаммонийная соль, повышенная урожайность сахарной свеклы 7 и 16% в двух испытаниях.” [2, 6]
“Эксперимент, в котором картофель относились с CO2 на 12 часов, и последствия были оценены на 2, 4 и 6 дней, было постепенное увеличение общей завод сухого веса от 2 до 6 дней. Концентрация много органических кислот (яблочная и лимонная кислота) увеличивается пропорционально увеличению общего сухого веса, отражающие увеличение фиксации углерода CO2-обработанных растений.
“Доказано, что HCO3 - усваивается корнями. Выявленные продукции фиксации относятся яблочная, лимонная, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, серина, aspargine, глютамин, и тирозин.” [2]

“Фиксация СО2 корней растений происходит посредством карбоксилазы.” [5]

“Поглощение C14O2 корни малонарушенных bean саженцев, как было показано в эксперименте, с 18 часов выдержки в свет. Большая часть радиоактивности в стеблях, указывая, что фиксации изделий были перемещены вверх”. [2]
“С низким pH (4-5) CO2 выше концентрации в растворе дает снижение роста корней”. [1]
“Необходимость аэрации возникает только из-за недостаточной скорости передачи путем диффузии газов.” [1]

Если коротко, то. увеличение конц.СО2 в почве до порога токсичности 1,5-2% увеличивает интенсивность роста растений, дальнейшее увеличение концентрации СО2 замедляет рост "pH (4-5)". Замедление роста связывают с закислением клеточного сока. В природных ( некопаных почвах) СО2 достаточно, дополнительные источники СО2 в зоне корней не нужны. Корни выделяют в процессе темновой фазы фотосинтеза СО2 в сотни раз больше, чем поглощают в виде HCO3.Порог токсичности относится к всему растению. По этим кл словам тоже полно информации.
Обсуждение 12.05.2006г в конце статьи.Там же список литературы.Успехов!

Arsenal писал(а):Скажите, пожалуйста, в чем важность или принципиальность всасывания СО2 или поглощения его листьями?
По идее главный смысл наличия СО2 в почве - переход его в НСО3 (угольную кислоту). Ну и далее процессы растворения.....

В агротехнических приемах, если мы хотим получить максимальный урожай. Почва сама является источником угл. газа вследствие дыхания биоты и выделения СО2 корнями.Его там достаточно. Поэтому при использовании неферментированной органики в качестве мульчи действия должны быть направлены на обеспечение максимально возможной аэрации ( поступление в почву кислорода и удаление из нее угл. газа).
При изучении вопроса использовании опилок в качестве мульчи просматривается такая закономерность: максимальный эффект на щелочных хорошо аэрируемых почвах, несколько хуже на песчанных, средний на суглинках, хуже всего на глинистых или переувлажненных.Еще есть зависимость от величины фракций и выращиваемых культур.

Кузьмич В писал(а):

Arsenal писал(а):.. в чем важность или принципиальность всасывания СО2 или поглощения его листьями?

В агротехнических приемах, если мы хотим получить максимальный урожай. ....действия должны быть направлены на обеспечение максимально возможной аэрации ( поступление в почву кислорода и удаление из нее угл. газа).

Если я правильно понял , то переворот пласта , периодическое рыхление , мульчирование от образования корки на поверхности...- и есть суть этих агротехнических приемов для получения максимального урожая?

Толь Тольич

Владимир Александрович писал(а):Добрый день!
Многие участники форума уже, видимо, прочитали статью А.Кузнецова"Фотосинтез или листовое питание растений". Ссылку на нее неоднократно давал А.Кондратьев. Повторю снова http://www.sadincentr.ru/publikations/p199.
Главный вывод сего произведения-усвоение растениями углекислого газа(СО2)для фотосинтеза происходит не листьями,а корнями путем всасывания почвенной влаги с растворенной в ней углекислотой

График зависимости интенсивности роста зеленого горошка от концентрации СО2 в корневой зоне ( из работы Курсанова Л.А.)



Нет разницы, вследствие чего увеличилась концентрация СО2: плотная почва (препятствующая диффузии угл. газа, выд. корнями, в атмосферу), мульча на почве, корка, пленка, дыхание почвенных микроорганизмов и т. д. Для горошка это значения не имеет. Важно другое- конц. СО2 в корневой зоне должна быть меньше, чем в его проводящих тканях (ксилемме и флоэме). Правая точка пересечения графика с горизонтальной чертой- это порог токсикации (это есть в учебниках).
Из графика видно, что приблизительно до 1% (конц.СО2) рост незначительно увеличивается, а затем снижается. Учитывая, что в почве, если она не мерзлая, концентрация СО2 и так составляет 1-1,5 % и более, мульчирование гороха, например, опилками с целью увеличения конц. СО2 в почве- пустой труд.
Аналогично по другим культурам наблюдается рост растений при увеличении конц. СО2 в корневой зоне приблизительно до 3%, затем угнетение роста, при конц.СО2 в зоне корней около 6% говорят об ингибирующем ( останавливающем рост) действии угл.газа.
Вывод по работе: увеличение концентрации СО2 в зоне корней с/х значения не имеет.
Ссылка на работу Курсанова Л.А. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC540973/
Список литературы там же.

Если я правильно понял , то переворот пласта , периодическое рыхление , мульчирование от образования корки на поверхности...- и есть суть этих агротехнических приемов для получения максимального урожая?

Анатолий Анатольевич, посмотрел Ваш перечень сортов винограда и по этой причине от советов воздержусь ( речь шла только об аэрации почвы).

Владимир Александрович писал(а):Марина,добрый вечер,я нашел ответ на этот вопрос,видимо.Проблема усвоения азота из воздуха заключена,очевидно,в нехватке энергии для усвоения N2.

А вопрос Марина задавала совсем про другое . Почему углекислый газ ПОСТУПАЕТ в лист а другие газы, к примеру азот нет. При чём здесь УСВОЕНИЕ азота ? При чём тут энергия для хим реакций ? Марина говорит о механическом проникновении азота внутрь листа . А Владимир ведёт речь про хим реакции с азотом .Очевидно, что здесь перепутан прямой угол с точкой закипания.
На самом деле не убедительно и объяснение Натальи , данное раннее. Ведь вокруг растений смесь состоящая из РАЗЛИЧНЫХ газов ( и дело даже не только в азоте , просто его больше всего) чтобы что то впускать , а что то не впускать растениям нужна сложная система , разделяющие атмосферный воздух на составляющие газы и впоследствии фильтрующие , "ненужные" газы. Такой системы у растений НЕТ! Поэтому все попытки ответить на вопрос Марины с позиций официальной науки обречены на провал. Даже если это делается с помощью умных наукообразных словесных кострукций.

Владимир Александрович писал(а): Марина,добрый вечер,я нашел ответ на этот вопрос,видимо.Проблема усвоения азота из воздуха заключена,очевидно,в нехватке энергии для усвоения N2.

Фиксация азота процесс энергоёмкий,но запасов энергии у высших растений, например, в виде углеводов, достаточно. У них нет механизма фиксации, азота.Они не образуют фермент нитрогеназу, к-ю могут синтезировать только прокариоты ( различные симбиотические, не сибмиотические, ассоциативные азотофиксаторы). При симбиозе с клубеньковыми бактериями бобовые снабжают их углеводами, в обмен получают азот в виде аммиака.

dmitr писал(а): А вопрос Марина задавала совсем про другое . Почему углекислый газ ПОСТУПАЕТ в лист а другие газы, к примеру азот нет. При чём здесь УСВОЕНИЕ азота ? При чём тут энергия для хим реакций ? Марина говорит о механическом проникновении азота внутрь листа . А Владимир ведёт речь про хим реакции с азотом .Очевидно, что здесь перепутан прямой угол с точкой закипания.
На самом деле не убедительно и объяснение Натальи , данное раннее. Ведь вокруг растений смесь состоящая из РАЗЛИЧНЫХ газов ( и дело даже не только в азоте , просто его больше всего) чтобы что то впускать , а что то не впускать растениям нужна сложная система , разделяющие атмосферный воздух на составляющие газы и впоследствии фильтрующие , "ненужные" газы. Такой системы у растений НЕТ! Поэтому все попытки ответить на вопрос Марины с позиций официальной науки обречены на провал. Даже если это делается с помощью умных наукообразных словесных кострукций.

С чего Вы решили, что азот не проходит ч/з биологическую мембрану. N2 диффундирует ч/з липидный бислой, как О2 и СО2. Другое дело,что высшие растения его не могут фиксировать.

Эта тема - ловушка Закопаешься в информации и спать не будешь от мыслей...Вот что нашла ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА

dmitr писал(а):А вопрос Марина задавала совсем про другое . Почему углекислый газ ПОСТУПАЕТ в лист а другие газы, к примеру азот нет. При чём здесь УСВОЕНИЕ азота ? При чём тут энергия для хим реакций ? Марина говорит о механическом проникновении азота внутрь листа . А Владимир ведёт речь про хим реакции с азотом .Очевидно, что здесь перепутан прямой угол с точкой закипания.

Дмитрий,ну совершенно неправ.Азот в составе атмосферного воздуха в лист поступает,как и СО2.И что??Как его использовать?Отвечаю-его требуется каким-то образом ассимилировать.Каким способом?Молекула азота состоит из двух атомов,имеющих очень прочные связи.Для начала их надо разорвать(сами разрываться не будут).Для разрыва атомной связи требуется затрата немалой энергии.Где ее взять.?Только расщепляя глюкозу обратно на СО2 и Н2Ос выделением О2(процесс,обратный фотосинтезу-дыхание).Могу согласится с Алексеем,видимо,у растений просто отсутствует механизм усвоения азота.Тогда растение поступает проще-выделяет глюкозу корнями(в ризосфере),симбиотические микроорганизмы используют энергию глюкозы для усвоения азота.Далее идет процесс восстановления азота(присоединение трех атомов водорода)в аммиак NH3.Ниже привожу данные по процессам круговорота азота в почвах,в ней видно,что только процесс фиксации азота требует затрат энергии.

Владимир Александрович писал(а):Могу согласится с Алексеем,видимо,у растений просто отсутствует механизм усвоения азота.

Я не делал открытий, это в любом учебнике по физиологии растений написано .
У Якушкиной и Бахтенко, к примеру.