Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет»
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
_________________
«______»_________________2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине Почвенная микробиология
Направление ____021900 «Почвоведение»__________________
вид обучения:____дневное__(очное)_______________________
Учебный план курса
Семестр | Трудоем-кость зач. ед, час. | Лек-ций, час. | Практич. занятий, час. | Лаборат. работ, час. | СРС, час. | Форма промежуточного контроля (экз./зачет) |
7 | 3(108) | 30 | - | 30 | 38 | экзамен |
Владимир 2010г.
1.Цели дисциплины: формирование знаний, умений и навыков по общей, почвенной и сельскохозяйственной микробиологии, понимание роли почвенных микроорганизмов в агроэкологических процессах.
Задачи дисциплины: изучение основ общей микробиологии; в области почвенной микробиологии - изучение почвенных микробных комплексов как факторов почвенного плодородия, овладение методами определения почвенных микроорганизмов, в области сельскохозяйственной микробиологии - изучение эпифитных микроорганизмов поверхности растений, микробиологических продуктов и биопрепаратов сельскохозяйственного назначения.
2. Место дисциплины в структуре ООП: Курс входит в базовую часть профессионального цикла дисциплин, включенных в учебный план согласно ФГОС ВПО и Учебному плану направления 021900 «Почвоведение» базовой части.
Для изучения дисциплины необходимы знания в области: общей биологии, органической химии, почвоведения, физиологии растений, биохимии.
Дисциплина «Почвенная микробиология» является предшествующей для следующих профессиональных дисциплин: агроэкологии, агрохимии, земледелия, растениеводства
, защиты растений.
3. Требования к результатам освоения дисциплины: В результате изучения дисциплины «Почвенная микробиология» выпускник по направлению подготовки 021900 «Почвоведение» с квалификацией (степенью) «бакалавр» должен обладать следующими компетенциями:
- владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК–1);
- готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
- умеет использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);
- стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-7);
- способен применять на практике базовые общепрофессиональные знания теории и методов полевых исследований в области почвоведения, мелиорации, физики, химии, географии, биологии, экологии, эрозии почв, агрохимии и агрофизики, почвенно-ландшафтного проектирования, радиология почв, охраны и рационального использования почв (ПК-3);
- применяет специализированные знания фундаментальных разделов физики, химии, экологии для освоения физических, химических и экологических основ почвоведения (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-7);
- применяет на практике знание теоретических основ управления в сфере использования и охраны почвенного покрова (ПК-10);
- умеет пользоваться нормативными документами, определяющими стоимость проведения полевых, лабораторных, вычислительных и интерпретационных работ в области почвоведения, мелиорации, физики, химии, географии, биологии, экологии, эрозии почв, агрохимии и агрофизики, почвенно-ландшафтного проектирования, радиология почв, охраны и рационального использования почв (ПК-15).
В результате изучения дисциплины студент должен
знать: морфологию, систематику, физиологию и экологию микроорганизмов, роль микроорганизмов в превращениях различных соединений и химических элементов в почве; (ПК-3,ПК-8)
уметь: определять биологическую активность почвы и предлагать способы ее регулирования, использовать биоиндикацию, биотесты. (ПК-4,ПК-8).
4. Объем дисциплины и виды учебной работы:
Вид учебной работы | Всего часов/ зачетных единиц | Семестр |
7 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 60 | 60 |
В том числе: | ||
Лекции | 30 | 30 |
Лабораторные работы | 30 | 30 |
Самостоятельная работа (всего) | 48 | 48 |
Самостоятельное изучение разделов дисциплины, самоподготовка к коллоквиумам, контрольным работам, лабораторным занятиям с помощью лекционного материала, учебников, практикума | ||
экзамен | экзамен | |
Общая трудоемкость: часы зачетные единицы | 108 3 | 108 3 |
5. Содержание дисциплины: история и задачи микробиологии, систематика, строение и размножение бактерий, отношение микроорганизмов к факторам внешней среды, взаимоотношения микроорганизмов между собой, метаболизм микроорганизмов, превращение микроорганизмами соединений углерода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов; почвенные микроорганизмы, методы определения их состава и активности, микробиологические процессы трансформации органического вещества почвы, влияние технологических приемов на микробиологические процессы почвы, способы приготовления органических удобрений, детоксикация ксенобиотиков микроорганизмами, эпифитные микроорганизмы растений; основы производства и применение землеудобрительных препаратов, биопрепаратов для защиты и стимуляции роста растений, ферментов, витаминов, антибиотиков, консервирование грубых и сочных кормов.
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. Общая микробиология | ||
1.1. | Объекты, история, задачи, направления и перспективы развития микробиологии | Объекты и история микробиологии. Значение микроорганизмов в природе и жизнедеятельности человека. Задачи и основные направления в микробиологии. |
1.2. | Морфология и систематика микроорганизмов | Основные группы микроорганизмов. Строение бактериальной клетки. Рост и размножение бактерий. Особенности строения клеток эукариот. Морфология и структура акариот, способы их репродукции. Методы микроскопии и приготовления препаратов. Общие сведения по систематике и номенклатуре прокариот. Принципы фенотипической и филогенетической систематики. Основные таксономические группы бактерий. |
1.3. | Отношение микроорганизмов к факторам внешней среды | Зависимость микроорганизмов от водного режима и кислотности среды, температуры, давления, химических веществ, радиации. Отношение микроорганизмов к кислороду. Различие реакции на внешние воздействия вегетативных клеток и эндоспор бактерий. Предотвращение развития микроорганизмов с помощью физических, химических и биологических факторов в быту, промышленности, сельском хозяйстве. |
1.4. | Способы и типы питания микроорганизмов | Способы питания, поступление питательных веществ в клетку. Ферменты в жизнедеятельности микробной клетки. Пищевые потребности микроорганизмов и типы питания. Приготовление питательных сред для микроорганизмов и методы стерилизации. |
1.5. | Распространение микроорганизмов в различных субстратах: почве, навозе, зерне и др. | Методы количественного учета микроорганизмов. Определение качественного состава микрофлоры. Выделение чистых культур микроорганизмов. |
1.6. | Метаболизм микроорганизмов. Превращение микроорганизмами соединений углерода. | Метаболические процессы: энергетический и конструктивный обмен (катаболизм и анаболизм). Получение и запасание энергии в клетке. Сходство и различие брожения, дыхания, анаэробного дыхания. Химизм и энергетика брожения, дыхания. Анаэробное дыхание с использованием кислорода нитратов и сульфатов. |
1.8. | Участие микроорганизмов в круговороте азота в природе | Процессы минерализации, иммобилизации, нитрификации и денитрификации. Рациональные способы хранения навоза. Регуляция денитрификации агротехническими приемами. Меры борьбы с диссимиляторной денитрификацией в почве и при хранении навоза. |
1.9. | Биологическая фиксация молекулярного азота атмосферы | Масштабы и значение биологической азотфиксации в природе. Энергоэффективность и «экологическая чистота» биологического азота. Свободноживущие, ассоциативные и симбиотические азотфиксаторы. Симбиотическая азотфиксация у бобовых и небобовых растений. Листовые клубеньки. Сочетание биологического и минерального азота в сельском хозяйстве. |
1.10. | Превращения микроорганизмами соединений серы, фосфора, железа и др. | Круговорот серы в природе. Ассимиляторная сульфатредукция. Серобактерии и тионовые бактерии. Роль микроорганизмов в высвобождении кислоты из органических фосфорсодержащих соединений и в переводе нерастворимых фосфатов в растворимое состояние. Биологическое связывание фосфора. Роль микроорганизмов в фосфорном питании растений. Прямое и косвенное участие почвенных микроорганизмов в превращениях железа, марганца, алюминия, калия. |
2. Почвенная микробиология | ||
2.1. | Микробные комплексы почвы. Принципы и концепции почвенной микробиологии | Понятие о микробных комплексах почвы. Особенности почвы как среды обитания микроорганизмов. Эколого-географические закономерности распространения микроорганизмов в почвах. Стратегии жизнедеятельности микроорганизмов в почве. Разнообразие трофических взаимодействий микроорганизмов. Принципы и концепции, принятые в почвенной микробиологии. |
2.2. | Агроэкологическая роль почвенных микроорганизмов | Значение почвенных микроорганизмов в плодородии почвы. Ассоциации микроорганизмов с корневой системой живых растений: ризосфера и ризоплана. Роль почвенных микроорганизмов в образовании и разрушении гумуса. Экологическая, биохимическая и микробиологическая концепции гумусообразования. Значение почвенной микрофлоры при рекультивации земель. Действие органических и минеральных удобрений, различных приемов обработки почвы и мелиорации на почвенные микроорганизмы. Деградация почвенными микроорганизмами пестицидов и других синтетических химических веществ. |
2.3. | Биологическая активность разных типов почв, методы определения состава почвенных микроорганизмов (курсовая работа). | Биогенность почв разных типов. Почвенные микроорганизмы как индикаторы типа и плодородия почв. Прямые и косвенные методы определения численности, состава и активности почвенных микроорганизмов. Учет численности отдельных физиологических групп. |
3. Сельскохозяйственная микробиология | ||
3.1. | Микробиология производства кормов, микробных биопрепаратов, значение эпифитных микроорганизмов в хранении урожая и другие аспекты использования микроорганизмов в сельскохозяйственном производстве | Силосование кормов как метод анаэробной биоконверсии. Значение пробиотиков в сельском хозяйстве. Микробные землеудобрительные биопрепараты. Микоризация растений. Роль эпифитной микрофлоры при хранении зерна, семян, плодов и овощей. Применение микроорганизмов и микробных биопрепаратов для борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений. Микроорганизмы-продуценты биологически активных веществ, антибиотиков для защиты растений. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинам
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | №№ разделов дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||
1 | 2 | 3 | ||
1. | Агроэкология | + | + | + |
2. | Агрохимия | + | + | + |
3. | Земледелие | + | + | + |
4. | Растениеводство | + | + | + |
5. | Защита растений | + | + | + |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудоемкость, час. |
1 | 2 | 3 | 4 |
1. | 1 | Ознакомление с иммерсионной системой микроскопа. Техника приготовления препаратов. | 2 |
2. | 1 | Ознакомление с шаровидными и палочковидными формами бактерий. | 2 |
3. | Ознакомление со спиралевидными, нитчатыми формами бактерий, актиномицетами. | ||
4. | 1 | Ознакомление с микромицетами, микроводорослями. Контрольная тестовая работа «Устройство микроскопа и техника микроскопирования бактериальных препаратов» | 2 |
5. | 1 | Выявление включений. Окраска спор. Окраска по Граму. | 2 |
6. | 1 | Постановка опыта по изучению значения питательных элементов для развития микроорганизмов. | 2 |
7. | 1 | Учет результатов опыта по значению питательных элементов для развития микроорганизмов. Контрольная тестовая работа «Морфология и ультраструктура микроорганизмов». | 2 |
8. | 1 | Коллоквиум «Морфология и систематика микроорганизмов». | 2 |
9. | 1 | Определение численности микроорганизмов в различных субстратах. Контрольная работа «Питательные среды и методы стерилизации». | 2 |
10. | 1,2 | Количественный учет микроорганизмов в различных субстратах. Выделение чистой культуры. | 2 |
11. | 1 | Анализ чистой культуры и постановка опыта по определению ее чувствительности к антибиотикам. | 2 |
12. | 1 | Оценка чувствительности чистой культуры к антибиотикам. Контрольная тестовая работа по питанию микроорганизмов. | 2 |
13. | 1,2 | Коллоквиум «Питание микроорганизмов. Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы». Моделирование спиртового, маслянокислого, брожений и брожения клетчатки. | 2 |
14. | 1,2,3 | Результаты опытов по спиртовому, маслянокислому, молочнокислому брожениям. Постановка опытов по молочнокислому брожению. | 2 |
15. | 1,3 | Учет результатов опытов по молочнокислому брожению. Контрольная тестовая работа «Микробиологическая трасформация соединений углерода». | 2 |
16. | 1,3 | Микробиологический анализ силоса. Коллоквиум «Метаболизм микроорганизмов». | 2 |
17. | 2,3 | Результаты опыта по брожению клетчатки. Постановка опытов по моделированию процессов цикла азота в природе. | 2 |
18. | 1,3 | Результаты опытов по циклу азота. Просмотр клубеньковых бактерий в клубеньках бобовых растений. | 2 |
19. | 1,3 | Контрольная тестовая работа «Роль микроорганизмов в круговороте азота в природе». Коллоквиум «Процессы круговорота азота в природе». | 2 |
20. | 2,3 | Коллоквиум по почвенной и сельскохозяйственной микробиологии. | 2 |
21. | 2 | Исследование биологической активности почв разных типов, освоение методов определения состава почвенных микроорганизмов. Постановка опытов для курсовой работы. | 2 |
22. | 2 | Учет результатов посева на плотных и жидких средах. Обсуждение результатов. | 2 |
7. Примерная тематика рефератов.
Микробные ценозы почвы и методы их изучения. Влияние антропогенных факторов на микробиологические процессы в почве. Использование микроорганизмов в сельском хозяйстве как альтернатива химизации. Экология микроорганизмов. Микробные процессы в биотехнологии окружающей среды.8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
, Мишустин . М.: Дрофа,2005. , А, Годова М.: Дрофа, 2006. , , Зенова почв. М.: МГУ, 2005.4. , , Переверзева по микробиологии. М.: Дрофа, 2004.
б) дополнительная литература:
, Минеева . М.: МГУ, 2004. , Колотилова в природоведческую микробиологию. М.: Книжный дом «Университет», 2004. Общая микробиология, М.: Мир, 1987. Громов бактерий. Л.: ЛГУ, 1989. , Серова -азотонакопители на службе растений. М.: Наука, 1983. Ингрем Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1987, Т.1…3. Современная микробиология. Прокариоты. /под ред. Шлегеля , 2005, т. 1,2. Шлегель микробиологии. М. УРСС, 2005.9. Почвенная микробиология. Методические рекомендации к написанию курсовых работ для студентов факультета агрохимии и почвоведения. М.: МСХА, 2010.
в) базы данных, информационно-справочные и информационные системы:
Гарант, Консультант плюс, КОНСОР, полнотекстовая база данных иностранных журналов Doal, реферативная база данных Агрикола и ВИНИТИ, научная электронная библиотека e-library, Агропоиск; информационным справочным и поисковым системам: Rambler, Яndex, Google.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для лекционного курса необходима компьютерная техника с мультимедийным обеспечением.
Для обеспечения лабораторных занятий необходимы: лаборатория, оснащенная газо - и водопроводом, УФ-лампы для стерилизации помещений, стерилизационная техника (автоклавы, стерилизационные шкафы), термостаты, анаэростаты, световые микроскопы с набором красителей и иммерсионных масел, электронный микроскоп, фотоэлектроколориметры, рН-метры, шейкеры, водяные бани, тест-системы для идентификации микроорганизмов, лабораторная посуда, компьютерная техника с мультимедийным обеспечением.
10. Методическое рекомендации по организации изучения дисциплины:
При преподавании курса необходимо ориентироваться на современные образовательные технологии путем использования модульности, индивидуализации с целью формирования и развития профессиональных навыков учащихся. Использовать активные методы, дифференцированное обучение, обеспечить профориентацию в процессе обучения.
Самостоятельная работа должна быть направлена на углубленное изучение актуальных проблем почвенной микробиологии, последних достижений науки и возможностей их использования для повышения почвенного плодородия, интенсификации сельскохозяйственного производства и охраны окружающей среды.
Желательный количественный состав студентов на лабораторном занятии не должен превышать 12 человек.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению 021900 «Почвоведение» и профилю подготовки «Наука о почве».
Рабочую программу составил доцент к. б.н.
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры «Почвоведения» протокол № ________от ___________ года.
Заведующий кафедрой ПВ
