Quá trình mùn hóa xác hữu cơ ppt

Quá trình mùn hóa xác hữu cơ Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự hình thành những hợp chất mùn. Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng các cầu nối. Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit. * Khái niệm Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự hình thành những hợp chất mùn. Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng các cầu nối. Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit. * Quan điểm về sự hình thành mùn Ngày nay, người ta thống nhất rằng mùn được cấu tạo từ protit, lignin, tanin và những thành phần khác nhau của xác sinh vật, nhưng bản chất của các quá trình mùn hoá còn có những ý kiến khác nhau, nổi bật là 2 quan điểm hoá học và quan điểm sinh hoá học về sự hình thành mùn. + Những người theo quan điểm hoá học cho rằng sự hình thành mùn chỉ trải qua một loạt những phản ứng hoá học đơn thuần, mà không có sự tham gia của vi sinh vật. Ðại diện cho quan điểm này là Vacsman, F. Scheffer Ví dụ, Vacsman (Mỹ) cho rằng hạt nhân mùn được hình thành do lignin kết hợp với các chất khoáng kiềm trong đất, sau đấy các phản ứng oxy hoá đã kết gắn thêm các axit hữu cơ khác và hình thành mùn. Hoặc theo Scheffer axit humic có thể được hình thành theo con đường sinh hoá mà cũng có thể bằng con đường hoá học đơn thuần. Bằng con đường hoá học, axit humic được tạo thành từ các phenol, quinol và aminoaxit qua các phản ứng oxi hoá và trùng hợp. Quan điểm hoá học ngày càng ít được các nhà nghiên cứu về mùn ủng hộ. + Quan điểm sinh hoá của việc hình thành mùn khẳng định rằng: mùn được hình thành nhất thiết phải là sản phẩm phân giải xác hữu cơ và tổng hợp những hợp chất được phân giải của vi sinh vật đất, những phản ứng xảy ra trong quá trình tạo mùn là những phản ứng sinh hoá, có tác động bởi các men do vi sinh vật tiết ra. Quan điểm này được nhiều nhà nghiên cứu đất nổi tiếng trình bày một cách hệ thống: Traxop, Docuchaev, Viliam, Tiurin, Kononova, Alexandrova và các học giả phương tây khác: Posong, Bestremio, Sephe, Laatso, Baso, Focsaito, Piusk, Alison Quan điểm này đương là quan điểm thống soái ngày nay và ngày càng được nhiều người ủng hộ. * Quá trình hình thành mùn theo quan điểm hiện đại (sinh hoá) + Theo Docuchaev, Viliam và Tiurin, Kononova, Alexandrova đặc điểm cơ bản của sự mùn hoá là những phản ứng sinh hoá oxy hoá dần dần những hợp chất cao phân tử có mạch vòng khác nhau, trong đó protit, lignin, tanin đóng vai trò quan trọng. Những phản ứng oxy hóa này xảy ra khi phân giải các tàn tích sinh vật dưới ảnh hưởng của oxy không khí, men oxydaza và các xúc tác vô cơ khác. Những hợp chất cao phân tử kể trên liên kết lại với nhau dưới tác dụng của phản ứng trùng hợp dẫn tới việc hình thành những hợp chất mùn cao phân tử và bền vững. + Tham gia vào quá trình mùn hoá ngoài protit, lignin, tanin còn có những sản phẩn khác của quá trình phân giải xác hữu cơ đất. Trong quá trình sống của mình, vi sinh vật đất sử dụng những sản phẩm phân giải hữu cơ, những sản phẩm trao đổi chất và tổng hợp của vi sinh vật như axit, đường, amin, hợp chất thơm cũng tham gia cấu tạo nên phân tử mùn. + Quá trình hình thành mùn xảy ra theo ba bước: Bước 1: từ protit, gluxit, lignin, tanin (trong xác hữu cơ, hoặc là sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật) phân giải thành các sản phẩm trung gian. Bước 2: tác động giữa các hợp chất trung gian để tạo thành những liên kết hợp chất, đó là những hợp chất phức tạp. Bước 3: trùng hợp các liên kết trên tạo thành các phân tử mùn * Cấu tạo của hợp chất mùn: phân tử mùn hình thành được xem như một chuỗi xích, gồm nhiều mắt xích khác nhau, chúng được nối với nhau qua các cầu nối. Mỗi mắt xích là một liên kết hợp chất, trong mỗi liên kết này, không nhất thiết phải có sự tham gia của tất cả bốn hợp chất chính (protit, gluxit, lipit, lignin - tanin) nhưng nhất thiết phải có nhân vòng, mạch nhánh, trong đó bao gồm cả các nhóm định chức khác nhau. + Nhân vòng (nhân thơm): đây là vấn đề phức tạp nhất trong việc hình thành nên phân tử mùn, Theo quan niệm hiện nay nhân vòng có nguồn gốc phenol hay quinol như các loại: benzen, furan, pirol, piridin, naftalin, antraxen, indol, quinolin. Hiện nay đa số học giả cho rằng một trong những nguồn gốc nhân thơm của axit mùn là lignin, vai trò của chúng khá lớn. Lignin là một chất trùng hợp, trong đó chứa nhân thơm là dẫn xuất của fenylpropan. Nguồn gốc của nhân thơm trong các hợp chất mùn cũng có thể là cacbuahidro và các hợp chất khác dạng không no. Các hợp chất này nhờ vi sinh vật phân giải, tổng hợp thành polifenola thứ sinh. Ngày nay nhiều công trình nghiên cứu bằng cacbon đồng vị C14 đã chứng minh điều này. + Mạch nhánh: có thể là cacbuahidro, có thể là hợp chất chứa nitơ, chúng là sản phẩm của quá trình phân giải xác hữu cơ và cũng có thể là sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật đất từ những sản phẩm khoáng hoá. + Nhóm định chức: gồm có những nhóm sau: COOH (cacboxyl), OH (hydroxyl), OCH3 (metoxyl) và CO (cacbonyl). Những nhóm này hoặc gắn trực tiếp với nhân vòng hoặc gắn với mạch nhánh. Các liên kết hợp chất được gắn với nhau bằng các cầu nối. Cầu nối có thể là 1 nguyên tử (- O - , - N -, ) hoặc 1 nhóm nguyên tử (- NH -, - CH2 -, ). * Những nhân tố ảnh hưởng đến đặc điểm và tốc độ quá trình hình thành mùn đất Những nhân tố chính ảnh hưởng đến sự mùn hoá là: chế độ nhiệt, không khí và nước của đất, thành phần cơ giới và các tính chất lý hoá học của đất, thành phần và cường độ hoạt động của vi sinh vật, thành phần xác hữu cơ đất. + Chế độ nước, không khí ảnh hưởng đến điều kiện hảo khí hoặc yếm khí. Trong điều kiện khô hanh quanh năm, tốc độ mùn hoá chậm, nhưng nếu thường xuyên ngập nước, mùn hoá thực hiện dưới tác động của vi sinh vật yếm khí sẽ sinh ra những axit hữu cơ và các chất khử (CH4, H2S ), những chất này kìm hãm sự hoạt động của vi sinh vật làm cho tốc độ mùn hoá chậm hẳn và xác hữu cơ biến thành than bùn. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình mùn hoá là 25° - 30°C. Người ta nhận thấy trong điều kiện có mùa ẩm và mùa khô xen kẽ, thì mùn được tích luỹ nhiều nhất. Ở mùa ẩm nóng, hảo khí, khoáng hoá chiếm ưu thế, khi khô và lạnh các hợp chất hữu cơ đã hình thành khi phân giải ở mùa ẩm được vi sinh vật chuyển hoá, trùng hợp lại, tạo thành mùn. + Thành phần vi sinh vật và sự hoạt động của chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc phân giải chất hữu cơ và tích luỹ mùn. Người ta nhận thấy, đi từ cực bắc đến xích đạo, số lượng vi sinh vật trong đất và số loại cũng như cường độ hoạt động tăng dần. Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ hoạt động sinh học đất quá mạnh hoặc quá yếu đều không làm tích luỹ nhiều mùn. Mùn được tích luỹ nhiều nhất ở những đất có số lượng vi sinh vật trung bình (số lượng này gọi là chỉ tiêu sinh học đất tính bằng số vi sinh vật/1 gam mùn đất) như đối với các loại đất đen (chernozem). + Về thành phần cơ giới và lý hoá tính đất, ta thấy ở đất sét và sét pha, quá trình phân giải xác hữu cơ có chậm hơn ở đất cát và cát pha, song mùn lại được tích luỹ nhiều hơn vì khoáng hoá trong đất sét, sét pha yếu hơn nhiều, các phần tử nhỏ của đất cũng liên kết và giữ mùn tốt hơn. Ðất chứa nhiều Ca, Mg vừa gây phản ứng trung tính vừa có nhiều dinh dưỡng tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động, vừa liên kết tốt với mùn tạo những hợp chất bền vững giữ mùn trong đất. Nhóm keo khoáng giữ mùn tốt hơn cả là montmorilonit và vermiculit. + Một điều kiện ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mùn hoá là thành phần xác hữu cơ. Xác hữu cơ chứa nhiều protit, gluxit và các nguyên tố tro nhất là Ca, tỉ lệ C/N thấp, tạo thành mùn nhuyễn. Với cây thân gỗ nghèo protit, các nguyên tố tro, giàu lignin, sáp, nhựa, tỉ lệ C/N cao cho ta nhiều mùn thô. . Quá trình mùn hóa xác hữu cơ Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự hình thành những hợp chất mùn. Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân. hợp chất mùn cao phân tử và bền vững. + Tham gia vào quá trình mùn hoá ngoài protit, lignin, tanin còn có những sản phẩn khác của quá trình phân giải xác hữu cơ đất. Trong quá trình sống. tính axit. * Khái niệm Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự hình thành những hợp chất mùn. Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà