Giáo trình Thổ nhưỡng học chương 3

Giáo trình Thổ nhưỡng học chương 3 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩ...

Chương III SINH VẬT ĐẤT Quá trình hình thành đất là một quá trình biến đổi vật chất xảy ra ở lớp ngoài cùng của vỏ trái đất liên tục và kéo dài từ hàng triệu năm nay. Kết quả lớp phủ thổ nhưỡng hình thành trên bề mặt trái đất có hoạt động sinh học. Học thuyết hình thành đất của V. V. Docuchaev đã chỉ ra rằng sinh vật là một trong 5 yếu tố hình thành đất và được xem là yếu tố chủ đạo. Sau khi đất được hình thành sinh vật giữ vai trò quan trọng trong việc lưu chuyển với quyển khác trong sinh quyển. Đất là nơi hàng loạt quá trình chuyển hóa vật chất, trao đổi dinh dưỡng và năng lượng để hình thành và phát triển độ phì nhiêu của đất mà trong đó sinh vật đất đóng vai trò quan trọng. Vì thế sinh vật đất không những là thành phần không thể tách rời của đất mà còn là một trong các chỉ tiêu đánh giá độ phì nhiêu của đất. Tính toán của các nhà khoa học cho thấy ngoài hàng trăm tấn chất xanh của thực vật bậc cao cung cấp cho đất, trên 1 ha đất canh tác (độ sâu 20 cm) có 5- 7 tấn vi khuẩn, 2- 3 tấn nấm, xạ khuẩn và động vật nguyên sinh và 3- 4 tấn động vật không xương sống. Rõ ràng ngoài chức năng tham gia vào các quá trình chuyển hóa vật chất, sinh vật đất sau chu kỳ sống để lại cho đất sinh khối rất lớn tạo nên độ phì nhiêu của đất. Tuy nhiên hoạt động của sinh vật đất cũng như sinh khối của chúng để lại hoàn toàn phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như: khí hậu, tính chất đất…Các yếu tố này lại gây tác động tương hỗ giữa sinh vật. Nghiên cứu sinh vật đất rất phức tạp, trong phạm vi giáo trình này chúng tôi chỉ giới thiệu sơ bộ một số nhóm sinh vật chính và tác dụng của chúng đối với quá trình hình thành đất và biến đổi của đất, đó là vi sinh vật đất, thực vật, nguyên sinh động vật và động vật đất. 3.1. Vi sinh vật đất (microorganisms) 3.1.1. Đặc điểm chung Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước bé không quan sát được bằng mắt thường mà phải dùng kính hiển vi mới nhìn thấy. Những cơ thể nhỏ bé này có thể chưa phải là tế bào (virus), là tế bào nhưng chưa có nhân thật (Prokaryota)- nhân nguyên sinh như vi khuẩn hay có nhân (Eukaryota) như sinh vật bậc cao của vi nấm. Kích thước của vi sinh vật thường được đo bằng micromet (µm) hay bằng nanomet (nm) (1nm= 10 -3 µm = 10 -6 mm). Có khả năng hấp thu và chuyển hóa mạnh vật chất do bề mặt tiếp xúc lớn (từ mọi phía của tế bào). Chúng có thể hấp thu được khối lượng lớn hơn hàng ngàn lần trọng lượng cơ thể. Có khả thích ứng cao với môi trường và dễ biến dị. Đây sẽ là cản trở trong quá trình chọn lọc hoặc và duy trì một giống vi sinh vật. Sinh trưởng và phát triển nhanh. Nhiều loài cứ 20 phút thì một tế bào được nhân đôi. Vi sinh vật phổ biến khắp mọi nơi trong mọi điều kiện. Trong một gam đất trồng trọt có thể có tới 10 9 tế bào với nhiều chủng loại khác nhau. Nếu theo định nghĩa chung thì vi sinh vật bao gồm nhiều nhóm. Trong phạm vi phần này chúng tôi giới thiệu các nhóm chính sau đây: Vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm, tảo và địa y. 3.1.2. Vi khuẩn (Bacteria) Vi khuẩn có cấu tạo tế bào nhưng chưa có nhân (prokaryota). Nhân là một chuỗi AND không có màng nhân, có màng ngoài. Có cả gam âm (bắt màu tím) và gam dương (bắt màu hồng). Vi khuẩn có nhiều dạng: hình cầu, hình que, hình sợi, hình xoắn (Hình 3.1). Hình 3.1. Hình thái của vi khuẩn (ảnh của WCB. McGraW- Hill. 1998) Kích thước của vi khuẩn từ 0,2- 2,0 µm x 2,0- 8,0 µm. Vi khuẩn nguyên sinh bé hơn. Trong đất vi khuẩn chiếm tới 90 % tổng số sinh vật. Khối lượng của chúng trong đất có thể lên tới hàng tấn (trong đất đồng cỏ ôn đới đạt 10 tấn/ ha). a. Vi khuẩn nguyên sinh Vi khuẩn nguyên sinh kích thước bé hơn vi khuẩn Eubacteria (vi khuẩn thật), đa số sống ký sinh trên thực vật, trên động vật hay người. Có 3 nhóm vi khuẩn nguyên sinh: Micoplatma ký sinh trên thực vật, Ricketxi ký sinh trên người và động vật và Clamidia ký sinh trên các sinh vật có nhân và gây bệnh cho chúng. b. Vi khuẩn (Eubacteria) Bao gồm các vi khuẩn có cấu tạo tế bào đầy đủ gồm thành tế bào (màng ngoài), màng tế bào chất (màng trong), nhân, tế bào chất, riboxom và các vật thể nằm trong tế bào chất. Vi khuẩn này bắt màu cả gam âm và gam dương. Có loài có cơ quan di chuyển gọi là tiêm mao. Có loài hình thành bào tử sống rất lâu (có thể tới hàng ngàn năm). Sinh sản nhân đôi. Một số loài tế bào xung quanh có lớp nhầy gọi là bao nhầy hay giáp mạc. Các bào nhầy có tính dính do đó chúng kết lại thành khối và cũng làm cho các hạt đất kết dính tạo nên kết cấu đất. Vi khuẩn phân bố rộng rãi trong đất, từ đất rất nghèo dinh dưỡng như đất cát ven biển (Arenosols), đất xám bạc màu (Haplic Acrisols) đến đất phù sa trung tính (Eutric Fluvisols) màu mỡ. Tuy nhiên thành phần và số lượng của chúng trong các loại đất trên là rất khác nhau. Phần lớn vi khuẩn thuộc vi khuẩn tự dưỡng - heterotrophia. Chúng lấy dinh dưỡng bằng cách phân hủy xác hữu cơ. Vi khuẩn tự dưỡng (autotrophia) có khả năng tổng hợp cacbon từ CO 2 từ quá trình ôxy hóa của các chất vô cơ. Nhờ vậy các vi khuẩn tự dưỡng sống được trong cả các đất nghèo dinh dưỡng như đất cát và đất xám bạc màu. Đối với các vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ thành chất khoáng cần thiết nhất là nitơ. Phần lớn xác hữu cơ trong đất có hơn 1,5- 2,0 % N, nhìn chung là tương đối đủ cho vi khuẩn. Nếu xác hữu cơ chứa ít nitơ thì vi khuẩn lấy nitơ từ đất. Khi có nhiều xác hữu cơ năng lượng cao nhưng nghèo nitơ sẽ xảy ra cạnh tranh về nitơ giữa vi khuẩn và thực vật. Vì thế tỷ lệ C/ N trong xác hữu cơ có ảnh hưởng đáng kể. Người ta cho rằng tỷ lệ này bằng 25 là tốt nhất, khi đó gần như toàn bộ nitơ được vi khuẩn sử dụng hết để nuôi cơ thể, khi tỷ lệ này lớn hơn 25 sẽ xảy ra cạnh tranh và nitơ trong đất sẽ cạn kiệt. Điều này khuyến cáo chúng ta không nên bón phân hữu cơ nghèo đạm như rơm rạ chẳng hạn. Sự phụ thuộc số lượng vi khuẩn vào hàm lượng chất hữu cơ trong phẫu diện đất có thể xem ở số liệu ở bảng 3.1. Bảng 3.1. Phân bố chất hữu cơ và vi khuẩn trong đất đen (chernozem) Tầng Độ sâu (cm) Chất hữu cơ (%) Vi khuẩn (mln.g -1 ) Háo khí Yếm khí A 1 0- 6 8,04 49,2 1,0 A 2 6- 12 3,18 131,8 1,0 B 1 12- 28 2,41 158,3 10,0 B 2 28- 48 1,76 45,3 1,0 C 48- 80 0,80 6,0 0,001 Nguồn: Timonina Nhìn chung ở vùng rễ cây có nhiều vi khuẩn hơn vì rễ cây thải ra một số chất hữu cơ là nguồn năng lượng cho vi khuẩn. Pha rắn của đất có khả năng tiếp nhận vi khuẩn từ dung dịch đất vì vậy vi khuẩn khó di chuyển trong dung dịch đất. Ví dụ, vi khuẩn amôn hóa di chuyển từ dung dịch lên bề mặt các hạt đất và cư trú tại đó. Hoạt động của vi khuẩn phụ thuộc rất lớn vào điều kiện không khí - nước trong đất. Người ta cho rằng hoạt động của vi khuẩn kém khi đất khô và rất kém tại độ ẩm cây héo (pF= 4,2). Số liệu ở bảng 3.2 cho thấy rõ điều này. Bảng 3.2. Quan hệ giữa độ ẩm đất và số lượng vi khuẩn trong đất Sức chứa ẩm tối đa (%) Tỷ lệ nước so với nước mao quản (%) Số tế bào vi khuẩn (mln.g -1 .đ) 30,0 6,51 9,98 56,0 10,85 11,89 65,0 14,10 16,41 80,0 17,35 29,96 100,0 21,69 25,29 Nguồn: Musierowicz Độ chua của đất cũng quyết định thành phần và số lượng của vi khuẩn. Phần lớn vi khuẩn thích hợp ở pH = 7,0. Tuy nhiên chúng có thể hoạt động được trong phạm vi rộng hơn nhiều (pH 1- 10). Vi khuẩn phân giải lưu huỳnh (Bacillus thiooxidans) thích ứng tốt ở trong đất chua. Có rất nhiều loài vi khuẩn với chức năng khác nhau trong đất, ta có thể phân biệt ra một số như sau: - Vi khuẩn phân giải chất hữu cơ không chứa đạm - Vi khuẩn phân giải protein, ure giải phóng amôniắc - Vi khuẩn phản nitrat hóa - Vi khuẩn tổng hợp nitơ tự do - Vi khuẩn ôxy hóa lưu huỳnh - Vi khuẩn ôxy hóa sắt - Vi khuẩn phân giải P, K. 3.1.3. Xạ khuẩn (Actinomycetes) Về mặt cấu trúc xạ khuẩn thuộc nhóm Eubacteria vì chúng cũng chưa có nhân đặc trưng, nhân của chúng giống với nhân của vi khuẩn (prokaryota). Tuy nhiên hình thái, kích thước và cả vai trò trong đất có những nét đặc trưng riêng khác với vi khuẩn (Hình 3.2). Hình 3.2 Hình thái của xạ khuẩn (ảnh của WCB. McGraW- Hill. 1998) Vì thế xạ khuẩn được giới thiệu tương đương với nhóm vi khuẩn (Eubacteria). Xạ khuẩn có cấu trúc sợi, đường kính sợi thường 0,2- 3,0 µm. Xạ khuẩn cũng có khả năng hình thành bào tử để sinh sản. Xạ khuẩn có gam dương. Xạ khuẩn trong đất là một trong các nhóm sinh vật đất đông nhất và quan trọng nhất, chúng chiếm tới 10- 70 % số tế bào vi sinh vật trong đất. Ở môi trường trung tính xạ khuẩn phát triển mạnh nhất trong đất giàu hữu cơ và thông thoáng. Xạ khuẩn có vai trò phân giải chất hữu cơ và nhất là phân giải đường tan trong nước, hemicenluloza và cenluloza. Xạ khuẩn tham gia vào quá trình hình thành các axit mùn. Một vài loài xạ khuẩn có khả năng cố định nitơ tự do từ khí trời khi cộng sinh với thực vật không thuộc bộ đậu. Xạ khuẩn là vi sinh vật tạo ra kháng sinh chủ yếu (tới 80 % chất kháng sinh) vì thế trong đất có nhiều xạ khuẩn cây trồng ít bị bệnh hơn. Đưa xạ khuẩn vào đất gây nhiễm sinh học là một hướng nghiên cứu. Đốt thưa Đốt ngắn Đốt chùm Đốt cong Đốt cong xoắn Đốt chùm quả Đốt sao Đốt cành Đốt xoắn ốc Đốt xoắn ốc chùm 3.1.4. Vi nấm (Microfungi) Vi nấm bao gồm các loài nấm đa bào và nấm sợi sinh quả thể lớn. Kích thước của chúng bé nên là đối tượng của vi sinh vật học. Khác với vi khuẩn và xạ khuẩn, vi nấm có nhân thật (Eukaryuta) giống như tế bào sinh vật bậc cao kể cả của người. Vi nấm gồm 2 nhóm: nấm men (Yeast) là nấm ở dạng đơn bào có kích thước lớn hơn vi khuẩn (khoảng 10 lần) và nấm sợi (Filamentous fungi) là nấm hệ sợi phức tạp, đa phần là đa bào, một số ít loài hệ đơn bào. Nấm men (Yeast) sinh sản bằng vô tính giống vi khuẩn, đa số theo hình thức nảy mầm (mẹ mọc con, con mọc cháu…), một vài loài sinh bào tử. Nấm cũng có sinh sản hữu tính như chi Saccharomyces. Nấm sợi còn gọi là nấm mốc (Filamentous fungi) có quá trình sinh sản phức tạp hơn nấm men. Sinh sản vô tính có nhiều cách: bào tử trần, bào tử kín. Sinh sản hữu tính của nấm sợi cũng có vài hình thức khác nhau. Sự phát triển của nấm trong đất phụ thuộc vào điều kiện không khí - nước. Chúng có thể sống được trong những điều kiện khác nhau dù ít hay nhiều không khí và nước, nhiệt độ cao hay thấp. Tuy nhiên khi nước xuống dưới mức cây héo hoặc bão hòa nước gây khó khăn cho không khí xâm nhập thì nấm phát triển kém. Trong đất trồng trọt và đất đồng cỏ khối lượng nấm tương đương khối lượng vi khuẩn. Ngược lại nấm lấy nhiều nitơ từ đất hơn là vi khuẩn vì nấm dùng tới 60% xác hữu cơ phân giải để xây dựng bào tử. Trong đất rất nhiều loài nấm phá hoại cây trồng. Ta có thể chia ra 3 nhóm: nhóm biểu sinh (saprofite), nhóm ký sinh (pasoryte) trên rễ và nhóm tấn công trên thân, lá thực vật. Thuộc nhóm thứ nhất có: loài Pythium gây tổn thương cho rễ bắp cải, thuốc lá và củ cải đường nếu đất quá ẩm; giống Rhizoctma solani gây tổn thương cho mầm khoai tây; loài Fusarium culmorum phá hoại rễ ngũ cốc. Chúng gây tổn thương cho rễ chủ yếu tiết ra chất độc. Thuộc nhóm hai một số nấm như loài Synchytrium endobioticum gây ung thư khoai tây hoặc thối cổ rễ ngũ cốc như loài Ophiobolus gramini hay Cercosporella herpotrichoides. Cũng có loài tấn công vào các bộ phận trên thân, lá thực vật như Piricularia oryzae gây bệnh đạo ôn cho lúa. Ý nghĩa lớn nhất đối với quá trình hình thành đất là các nấm sống trong đất chua dưới rừng, tập trung chủ yếu ở tầng thảm mục với chức năng phân giải xác hữu cơ (ví dụ, phân giải cenlulo, tinh bột, nhựa, lignin) và làm cho đất trở nên chua. Trong đất chua lầy thụt cũng có rất nhiều nấm hoạt động. Theo Waksman, Müller, de Koening… nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình mùn hóa, đặc biệt là các loài: Cladosporium humificans, Trichoderma viride… Nấm lấy nitơ chủ yếu dưới dạng amôniắc nhưng lại không có khả năng ôxy hóa amôniắc thành nitrat mặc dù có khả năng ôxy hóa các hợp chất lưu huỳnh ở mức độ yếu. Thường thường người ta cũng gặp các nấm cộng sinh với thực vật tạo ra hiện tượng gọi là mikoryza. Mikoryza có trên rễ nhiều cây (như cây rừng, ngũ cốc, cây bộ đậu…) chúng cung cấp cho cây nước và thành phần dinh dưỡng (N, P, K…); ngược lại nấm trong các mikoryza lấy từ cây cacbua hydro. Ngoài ra các nấm còn kích thích nảy mầm và sinh trưởng cho cây. 3.1.5. Tảo (Algae) Tảo là những sinh vật rất phổ biến trong đất. Chúng có cấu trúc đa dạng (đơn bào, đa bào, tập đoàn) bao gồm nhiều ngành có kích thước, cấu tạo (Hình 3. 3) và hình thức sinh sản khác nhau. 1. Cyanophyta - Tảo lam 2. Chlorophyta - Tảo lục 3. Bacillariophyta - Tảo cát 4. Rhodophyta - Tảo đỏ 5. Euglenophyta - Tảo mắt 6. Phaeophyta - Tảo nâu 7. Chrysophyta - Tảo ánh vòng 8. Pyrrophyta - Tảo giáp 9. Charophyta - Tảo vòng 10. Xanthophyta - Tảo vàng 9. Charophyta - Tảo vàng 10. Xanthophyta - Tảo vàng Hình 3.3. Hình thái của các loại tảo (theo Robert Edward Lee, 1999) Tất cả các tảo đều có diệp lục tuy các chất sinh sắc tố có khác nhau. Đa phần tảo sống trong nước dạng phù du (plankton) và ở đáy (benthos), một phần sống trong đất, trên cây và trên đá. Trong đất Việt Nam ta gặp các ngành tảo sau: - Tảo lam- Cyanophyta, cộng sinh với bèo dâu - Tảo lục- Chlorophyta, sống ở nước ngọt và lợ - Tảo vàng- Xanthophyta, sống ở nước lợ - Tảo cát (silic)- Bacillariophyta, sống ở nước ngọt và lợ - Tảo nâu- Phacophyta, sống ở nước mặn - Tảo mắt- Eulenophyta, sống ở nước mặn - Tảo ánh vàng - Chrysophyta, sống ở nước mặn và lợ - Tảo giáp- Pyrophyta, sống ở nước mặn - Tảo vòng- Charophyta, sống ở nước mặn. Tảo không chỉ là người tiên phong (pioneer) trong việc phá hủy đá và khoáng vật mà còn nhờ khả năng thích nghi cao vào điều kiện khắc nghiệt cũng như sinh khối lớn đã cung cấp cho đất sa mạc một lượng đáng kể chất hữu cơ. Ngoài ra ở đất xói mòn do gió tảo còn có khả năng gắn kết các hạt đất nên hạn chế được sự xói mòn (H. Uggla, 1976). 3.1.6. Địa y (Lechnes) Một ví dụ điển hình về sự cộng sinh giữa nấm và thực vật (tảo) là địa y, trong đó tảo cung cấp cho nấm cacbua hydro do tảo có khả năng quang hợp còn nấm cung cấp cho tảo nước và muối khoáng. Địa y không có màu lục mà thường màu xám, xanh xám, nâu xám hoặc nâu thẫm đôi khi đen. Địa y có thể sống trong cát, trên đá và gỗ- nơi mà các sinh vật khác khó tồn tại được, ngay cả như đối với nấm và tảo nếu sống độc lập. Địa y cũng là người tiên phong trong quá trình hình thành đất, chúng giải phóng một số axit (ví dụ axit licheic) nồng độ đủ lớn để phá hủy khoáng vật hình thành đất và lấy thành phần dinh dưỡng như: S, P, Cu, F và các vi lượng khác để nuôi cơ thể. Địa y có khoảng 20.00 loài, thuộc 400 chi. Ở Việt Nam đã phát hiện có mặt của hầu hết đại diện của các chi thuộc 2 lớp chính: địa y túi (Ascolichenes) và địa y đảm (Basidiolichenes). Địa y túi (Ascolichenes) do nấm thuộc lớp nấm túi cộng sinh với các tảo lam và tảo lục, chúng ở trong đất, đá và gốc cây…Ở Tam Đảo, Sa Pa, Đà Lạt có loại Lobaria pulmonaria dùng chữa bệnh đường hô hấp. Ở Ba Vì có loài Usnea sp. dùng trị ho và lợi tiểu. Địa y đảm (Basidiolichenes) do các nấm da (Thelephoraceae) thuộc lớp nấm đảm cộng sinh với các tảo lam. Địa y đảm có trong hầu hết các loại đất vùng nhiệt đới ẩm. 3.1.7. Vai trò của vi khuẩn và các vi sinh vật khác trong quá trình hình thành đất a. Phân giải chất hữu cơ không chứa đạm Trong môi trường trung tính ít chua và đầy đủ ôxy, cenlulo bị phân giải chủ yếu bởi vi khuẩn: Cytophaga, Cellvibrio, Pseudomonas và một số xạ khuẩn. Trong môi trường chua, nghèo dinh dưỡng hoặc rất chua và háo khí, trong số các vi sinh vật phân hủy cenlulo nấm giữ vai trò quan trọng. Trong môi trường dư ẩm cenlulo lại do vi khuẩn yếm khí như Clostridium Omejanski, Plectridium phân hủy là chính. Sản phẩm của quá trình phân giải vi sinh cenlulo một loạt chất trung gian được tạo ra như celobioza, glucoza, axit uronic, axit béo…Những hợp chất này sẽ bị khoáng hóa. Đồng thời xảy ra quá trình tổng hợp một phần tạo nên mùn. Lignin (mô tế bào gỗ) rất bền vững trong quá trình phân giải vi sinh này. Trong điều kiện đủ ôxy, đất chua do nấm Basidiomycetes phân hủy lignin là chủ yếu. Một số nhà khoa học không loại trừ khả năng phân giải lignin của vi khuẩn giống Pseudomonas. Trong sản phẩm phân giải của lignin có các hợp chất mùn màu tối, chua, nghèo đạm, dễ hòa tan. Ở điều kiện thiếu ôxy các hợp chất này ít bị phân hủy và được tích lũy khá nhiều (ví dụ, trong than bùn). Quá trình phân giải xác hữu cơ không chứa nitơ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: bản chất xác hữu cơ, độ ẩm đất, cây trồng, khí hậu…Có thể xem qua các số liệu trong bảng 3.3 Bảng 3.3. Số lượng vi sinh vật trong các loại đất mln CFU.g -1 đất khô Loại đất Tình trạng đất Tầng đất (cm) Tổng số VSV Vi khuẩn amôn hoá Vi khuẩn sinh bào tử Xạ khuẩn Nấm A Tự nhiên Trồng trọt 0-10 10- 20 0- 10 10- 20 21,506 18,129 24,736 8,701 19,506 17,577 22,613 2,938 11,281 1,251 7,650 2,938 1,605 0,476 1,475 0,225 0,383 0,166 0,648 0,101 B Tự nhiên Trồng trọt 0- 10 10- 20 0-10 10- 20 20,682 7,320 21,952 13,760 16,148 6,173 20,012 12,807 1,927 2,963 8,245 4,564 3,948 0,864 1,677 0,855 0,585 0,395 0,263 0,208 C Tự nhiên Trồng trọt 0- 10 10- 20 0-10 10- 20 13,267 8,339 18,593 12,175 10,230 6,904 15,798 10,750 3,910 2,132 6,805 3,125 1,954 0,588 2,539 1,125 1,092 0,847 0,255 0,300 D Tự nhiên Trồng trọt 0- 10 10- 20 0-10 10- 20 14,791 8,810 15,146 6,190 13,143 8,009 12,920 4,832 4,599 2,543 7,450 1,890 1,424 0,649 2,000 1,158 0,350 0,152 0,226 0,200 E Tự nhiên Trồng trọt 0- 10 10- 20 0-10 10- 20 9,300 4,910 10,019 5,856 8,351 4,371 8,466 5,302 3,497 2,342 2,332 1,703 0,722 0,319 1,257 0,320 0,227 0,224 0,296 0,243 Nguồn: Nguyễn Kim Vũ Ghi chú: A là đất feralit/ phiến sét, rừng tái sinh hoặc được trồng sắn B là đất feralit/ phiến mica bỏ hoá 10 năm hoặc được trồng chè C là đất feralit/ phiến sét cây bụi hoặc được trồng ngô D là đất feralit/ phù sa cổ cây bụi hoặc được trồng sắn E là đất feralit/ sa thạch cây chổi sể hoặc được trồng sắn b. Chuyển hóa phospho Kết quả của sự giải phóng axit, vi sinh vật là tác nhân chuyển hóa các chất vô cơ khó tan trong đó có phospho. Các axit như: axit cacbonic, axit hữu cơ có trong đất do từ quá trình phân giải xác hữu cơ. Theo Bassalik, Clostridium pasteurianum tạo ra axit bơ có khả năng giải phóng phospho từ apatit. Bacillus extorquens tạo ra axit cacbonic (yếu hơn axit béo). Các axit mùn, axit nitric và axit sulfuric cũng tham gia vào sự giải phóng phospho từ các hợp chất không tan. c. Chuyển hóa kali Người ta cho rằng vi khuẩn tạo ra axit hữu cơ. Ví dụ, Bacillus amylobacter có ảnh hưởng tới việc giải phóng kali (cả nhôm) từ fenspat. Các vi khuẩn Baccillus mucilaginsus, B. megatherium có khả năng giải phóng kali từ khoáng sét alumin silicat. Tương tự, theo đó cây cũng được cung cấp không chỉ P và K mà cả Ca, Mg… d. Chuyển hóa lưu huỳnh Ôxy hóa lưu huỳnh chủ yếu là các vi khuẩn lưu huỳnh, nhờ vậy chúng có năng lượng để đồng hóa CO 2 . Beggiatoa mirabilis là một trong các vi khuẩn ôxy hóa sulfua hydro thành axit sulfuric làm cho đất trở nên chua. Thiobacillus được xem là một giống có vai trò rất quan trọng để biến H 2 S thành H 2 SO 4 trong đất phèn ở Việt Nam. 2H 2 S+O 2 VSV 2 H 2 O + S 2 + 126 Kcal S 2 + O 2 VSV H 2 SO 4 + 294 Kcal. Một số nấm cũng có khả năng ôxy hóa lưu huỳnh. Trong đất trung tính hay kiềm yếu cũng xảy ra quá trình ôxy hóa lưu huỳnh mặc dù một số vi khuẩn đòi hỏi môi trường tối thích pH 2,0- 4,0. Quá trình ôxy hóa lưu huỳnh tạo ra H 2 SO 4 phá hủy tiếp một số khoáng sét đưa lại lợi ích cho một số loại cây. Thibacillus thiooxidans là đối thủ của xạ khuẩn gây bệnh bỏng ở khoai tây trên đất kiềm Rendzin. Ngoài việc ôxy hóa lưu huỳnh một số vi khuẩn có khả năng khử H 2 SO 4 về dạng H 2 S độc hại cho cây trồng H 2 SO 4 VSV H 2 S + 2O 2 Ta gặp hiện tượng này trong đất ít chua, ngập nước và giàu hữu cơ. Vòng chuyển hóa lưu huỳnh được thể hiện trên hình 3.4. Hình 3.4. Chu trình chuyển hoá lưu huỳnh trong tự nhiên (Theo Dudy và Zodrow) e. Ôxy hoá sắt Các vi khuẩn sắt ôxy hoá hợp chất hữu cơ chứa sắt hoá trị 2 thành hoá trị 3 để lấy năng lượng là hiện tượng rất phổ biến trong tự nhiên. Trong đất ta gặp Leptothrix, Crenothrix, Galionella là những vi khuẩn có khả năng này (Hình 3.5). Hiện tượng ôxy hoá mangan cũng xảy ra tương tự. Trong môi trường ngập nước quá trình khử xảy ra (glây hoá) đối với sắt và mangan (cả phospho) Mangan hoá trị 4 (Mn 4+ ) bị khử thành mangan 2 (Mn 2+ ) cây trồng dễ dàng sử dụng. Lưu huỳnh trong liên kết hữu cơ Sulfua hydro Axit sulfuric Lưu huỳnh tự do Phân giải do vi sinh vật Oxy hoá trong các quá trình hoá học và vi sinh học Thực vật và vi sinh vật đồng hoá Oxy hoá trong các quá trình hoá học và vi sinh học [...]... qua số liệu ở bảng 3. 4 1 b a 2 c d e f g h i Hình 3. 9 Động vật đất nhỏ a- Bọ nhảy Rhagidia ; b 1,2- Bọ nhảy Haploderma; c- Bọ cạp Neobisium; d, e- Rết Polychaeta; f, g- Thân đốt Collembola; h- Bò vừng Anisophia; iIzopoda Bảng 3. 4 Quan hệ giữa độ ẩm và tỷ số số lượng côn trùng và bọ nhảy trong đất Độ ẩm đất (%) Tỷ số côn trùng: nhện 63 1: 1,5 61 1: 2 ,3 57 1: 2,4 23 1: 3, 2 19 1: 5 ,3 11 1: 8,8 Nguồn:... NH3 + 3 O2 VSV 2 HNO2 + 2 H2O + 148 Kcal Bước 2, axit nitơrơ (HNO2) bị ôxy hoá tiếp với sự tham gia của vi khuẩn Nitrobacter thành axit nitric (HNO3) HNO2 + O2 VSV 2 HNO3 + 48 Kcal Trong đất thoáng khí, giàu P, Ca, Mn và Fe, môi trường trung tính hoặc hơi chua nitrat hoá xảy ra mạnh nhất Nhiệt độ cũng ảnh hưởng tới quá trình này Trời quá rét làm kìm hãm quá trình nitrat hoá trong đất Ở đất chua quá trình. .. vật Các giáo trình đã học như sinh vật học (phần thực vật) đã nói rất kỹ về phân loại, anatomy, điều kiện sinh thái, sinh sản Trong phần này chúng tôi chỉ giới thiệu tóm tắt về các đặc điểm của thực vật và ý nghĩa của chúng đối với quá trình hình thành đất và tạo độ phì nhiêu cho đất 3. 2.1 Đặc điểm chung Thực vật như một tấm thảm xanh phủ bề mặt trái đất chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình. ..Tế bào vi khuẩn Nhựa do tổn thương Hình 3. 5 Vi khuẩn oxy hoá sắt (Theo Dudy và Zodrowa) f Quá trình chuyển hoá nitơ Quá trình chuyển hoá nitơ trong đất xảy ra rất phức tạp dưới sự tác động của nhiều loài vi sinh vật cũng như nhiều yếu tố tự nhiên Hình 3. 6 biểu diễn chu trình chuyển hoá nitơ trong tự nhiên Sau đây ta tìm hiểu những quá trình chính trong chu trình này N2 khí quyển Cố định N2 cộng sinh... Quá trình này cũng làm mất đạm trong phân chuồng Phản nitrat có thể xảy ra theo 2 mức Mức một, chỉ một phần axit nitric bị khử thành amôniắc HNO3 + H2O VSV NH3 + 2O2 Mức hai, toàn bộ axit nitric bị khử thành N2 2 HNO3 VSV 2 HNO2 VSV 2 H NO VSV N2 Người ta cho rằng quá trình phản nitrat ở mức hai ngoài vi khuẩn có cả xạ khuẩn tham gia, còn ở mức một ngoài vi khuẩn và xạ khuẩn còn có cả nấm tham gia 3. 2... khuẩn và nấm NH2 CO + H2O VSV (NH)2CO3 VSV 2 NH3 + CO2 + H2O NH2 Amôniắc được hình thành một phần cây lấy, một phần đất hấp phụ Phần còn lại tiếp tục bị biến đổi theo con đường sinh học mà chủ yếu là nitrat hoá  Nitrat hoá Nitrat hoá là quá trình chuyển hoá amôniắc thành axit nitric (HNO3) Năm 1890 Vinogradski đã phân lập được vi khuẩn gọi là tác nhân gây nitrat hoá Quá trình này xảy ra theo 2 bước Bước... động NO3  NH3 Hình 3. 6 Chu trình chuyển hoá nitơ trong tự nhiên Nitrat hoá Cố định nitơ từ không khí Nhóm vi khuẩn có khả năng cố định nitơ từ không khí là những vi khuẩn cộng sinh và không cộng sinh Vi khuẩn cộng sinh còn gọi là vi khuẩn nốt sần sống cộng sinh với cây bộ đậu tạo ra nốt sần trên rễ cây (Hình 3. 7) Các vi khuẩn này lấy cacbua hydro từ cây và cung cấp nitơ cho cây a b c d Hình 3. 7 Vi... đất Các nhà khoa học chia động vật đất ra động vật bé (microfauna), động vật trung bình (mezofauna) và động vật lớn (macrofauna) 3. 3.2 Quan hệ giữa động vật đất và môi trường đất  Đất là môi trường đặc thù gồm 3 thể rắn, lỏng và khí, trong đó thể rắn là chủ yếu Thể rắn gồm các hạt vô cơ và các hạt hữu cơ Đối với động vật đất đây là môi trường sống đa hạt, với hệ thống khe hở chiếm 20- 30 % thể tích chung... hoạt động kém quá trình ôxy hoá nitơrơ thành nitrat xảy ra yếu Nhờ có quá trình này mà cây trồng được tăng cường lượng dinh dưỡng dưới dạng nitrat dễ tiêu  Phản nitrat Phản nitrat là quá trình khử muối nitrat qua nitrit rồi cuối cùng là nitơ phân tử (N2) thoát ra khỏi đất Quá trình phản nitrat xảy ra trong các đất nặng khó thoát nước thiếu ôxy, phản ứng kiềm, trung tính hay ít chua Quá trình này có sự... trình amôn hoá một phần nitơ được tái tổng hợp thành mùn Nấm tham gia vào quá trình tạo amôniắc thường gặp là Aspergillus niger và các loài Mucor, Cladosporium, Botrytis Chúng hoạt động chủ yếu trong đất chua giàu mùn Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải protein (không kể amôniắc) là: CO2, H2O, H2 S, H3PO4 tự do Trong quá trình chuyển hoá ure thành amôniắc nhờ enzim ureaza do vi khuẩn Urobacillus, . 0-10 10- 20 9 ,30 0 4,910 10,019 5,856 8 ,35 1 4 ,37 1 8,466 5 ,30 2 3, 497 2 ,34 2 2 ,33 2 1,7 03 0,722 0 ,31 9 1,257 0 ,32 0 0,227 0,224 0,296 0,2 43 Nguồn: Nguyễn Kim Vũ Ghi chú: A là đất. 10- 20 0-10 10- 20 13, 267 8 ,33 9 18,5 93 12,175 10, 230 6,904 15,798 10,750 3, 910 2, 132 6,805 3, 125 1,954 0,588 2, 539 1,125 1,092 0,847 0,255 0 ,30 0 D Tự nhiên Trồng. 10- 20 0-10 10- 20 20,682 7 ,32 0 21,952 13, 760 16,148 6,1 73 20,012 12,807 1,927 2,9 63 8,245 4,564 3, 948 0,864 1,677 0,855 0,585 0 ,39 5 0,2 63 0,208 C Tự nhiên Trồng trọt