Vi sinh vật đất

®¹i häc cÇn th¬ - khoa n«ng nghiƯp gi¸o tr×nh gi¶ng d¹y trùc tun §−êng 3/2, Tp CÇn Th¬ Tel: 84 71 831005, Fax: 84 71 830814 Website: http://www.ctu.edu.vn/knn email: dminh@ctu.edu.vn, vtanh@ctu.edu.vn Vi sinh vËt ®Êt Ch−¬ng 1: Vi sinh vËt vµ hƯ sinh th¸i cđa ®Êt Vi sinh váût âáút Chỉång 1: Vi sinh váût v hãû sinh thại ca âáút CHỈÅNG I VI SINH VÁÛT V HÃÛ SINH THẠI CA DÁÚT -oOo I KHẠI NIÃÛM VÃƯ HÃÛ SINH THẠI (ecosystem) Hãû sinh thại l táûp håüp nhỉỵng nhọm vi sinh váût cọ quan hã våïi vãư m5t trao âäøi nàng lỉåüng hồûc chuøn họa váût cháút v cạc mäi trỉåìng m nåi âọ cạc nhọm sinh váût ny täưn tải Âãø cọ khại niãûm r hån vãư hãû sinh thại chụng ta xẹt hãû sinh thại mt khu rỉìng chỉa cọ tạc âäüng ca ngỉåìi ÅÍ âáy: - Thỉûc váût l thnh pháưn sinh váût cọ kh nàng háúp thu nàng lỉåüng màût tråìi âãø âäưng họa CO2 thnh cạc cháút hỉỵu cå phỉïc tảp - Âäüng váût säúng nhåì cạc cháút hỉỵu cå thỉûc váût, âäüng váût - Âáút v khäng khê ca khu rỉìng Vi sinh váût âáút Chỉång 1: Vi sinh váût v hãû sinh thại ca âáút Nhỉ thãú cạc cháút dinh dỉåỵng m thỉûc váût háúp thu tỉì âáút v tỉì khäng khê, sau quạ trçnh phán gii ca vi sinh váût s âỉåüc tr lải mäi trỉåìng chung quanh v chu trçnh chuøn họa ca chụng lải âỉåüc tiãúp tủc v l mäüt chu trçnh kên (Hçnh 1.1) Âãø kho sạt mäüt hãû sinh thại cáưn xẹt hai màût sau: Cå cáúu (Structure) cu hãû sinh thại: bao gäưm säú loải v säú lỉåüng ca cạc nhọm vinh váût v âàût ca mäi trỉåìng Chỉïc nàng (function) ca hãû sinh thại: tỉïc l cạc váún âãư liãn quan âãún täúc âäü ca cạc quạ trçnh chuøn họa nàng lỉåüng v trao âäøi váût cháút hãû Cọ thãø chia sinh váût hãû thnh nhọm vãư màût chỉïc nàng: a Nhọm sinh váût sn xút (producers): ch úu l cạc thỉûc váût cọ kh nàng quang håüp b Nhọm sinh váût tiãu thủ (consumers): gäưm cạc âäüng váût säúng nhåì thỉûc váût mäüt cạch trỉûc tiãúp hồûc giạn tiãúp c Nhọm sinh váût phán gii (decomposers): gäưm cạc âäüng váût nh bẹ hồûc vi sinh váût cọ nhiãûm vủ phán gii cạc cháút hỉỵu cå Trong nhọm ny bao gäưm mäüt nhọm vi sinh váût cọ chỉïc nàng chuøn họa cháút vä cå tỉì dảng ny sang dảng khạc, âỉc gi l nhọm vi sinh váût chuøn họa (transforimers) Thê dủ: nhọm vi khøn Nitrat họa NH4+ NO3- II HÃÛ SINH THẠI THÄØ NHỈÅỴNG Âäúi våïi hãû sinh thại âáút liãưn rỉìng, âäưng c v v thäø nhỉåỵng l thnh pháưn quan trng hãû sinh thại kãø trãn Tuy nhiãn, tỉûì bn thán thäø nhỉåỵng cng l mäüt hãû phỉïc tảp, âọ cạc thnh pháưn sinh váût v phi sinh váût cọ quan hãû chàût ch våïi Thnh pháưn vi sinh váût gäưm âạ, âáút, cháút hỉỵu cå, nỉåïc v khäng khê Thnh pháưn vi sinh váût bao gäưm cạc vi sinh váût cọ kh nàng quang håüp to, cạc vi sinh váût hồûc âäüng váût säúng nhåì cạc vi sinh váût khạc protozoa v nhọm vi sinh váût phán gii váût cháút vi khøn, náúm Vi sinh váût âáút Chỉång 1: Vi sinh váût v hãû sinh thại ca âáút Nhỉ thãú thäø nhỉåỵng cng mang nhỉỵng cháút ca mäüt hãû sinh thại hon chènh Nghiãn cỉïu âäúi tỉåüng thäø nhỉåỵng trãn quan âiãøm sinh thại s giụp ta hiãøu âỉåüc cạc chạt ca thäø nhỉåỵng mäüt cạch ton diãûn v biãûn chỉïng Âiãưu ny cáưn thiãút cho mủc âêch sỉí dủng âáút sn xút näng nghiãûp cng viãûc bo vãû mäi trỉåìng III CÅ CÁÚU SINH VÁÛT SÄÚNG TRONG ÂÁÚT Cạc sinh váût säúng âáút, cọ quan hãû chàût ch våïi sỉû hçnh thnh v phạt triãøn ca âáút, cọ thãø chia thnh nhọm: cạc âäüng váût v cạc vi sinh váût Nhọm âäüng váût âáút: ÅÍ âáy chụng ta khäng kãø âãún cạc âäüng váût chè säúng hạng, cạc loải chè täưn tải âáút vo thåìi k trỉïng, cạc loải vo âáút âãø ng âäng, âãø trạnh ma khä hồûc âãø läüt xạc v cạc loải hiãûn diãûn âáút mäüt cạch ngáùu nhiãn Trỉì cạc âäüng váût kãø trãn, âäüng váût säúng âáút âỉåüc chia thnh nhọm ty theo kêch thỉåïc ca chụng: - Nhọm âäüng váût to (macnofauna): chiãưu di âãún trãn 1cm - Nhọm âäüng váût nh (mesofanua = meofauna) chiãưu di tỉì 0,2mm - cm - Nhọm âäüng váût cỉûc nh (microfanua): nh hån o,2mm Cạc âäüng váût âỉåüc quan tám nghiãn cỉïu gäưm cọ trng, äúc, kiãún, mäúi, tun trng vv Cạc âäüng váût ny cọ nhiãưu ngưn thỉïc àn khạc nhau: - Nhọm àn thỉûc váût (phytopphages): thê dủ cạc áúu trng ca b ráưy, àn rãù cáy - Nhọm àn xạc b thỉûc váût (detritivores):TD: trng,äúc - Nhọm àn xạc âäüng váût (carrion feeders): TD: áúu trng ca mäüt säú b ráưy - Nhọm àn phán (coprophages): TD: mäüt säú loải collembola àn cạc cháút bi tiãút ca âäüng vát - Nhọm àn vi sinh váût (microbiovores): TD: mäúi àn náúm - Nhọm àn âäüng váût (carmovores): TD: mäüt säú cän trng àn cạc âäüng váût khạc nh hån - Nhọm àn tảp (ommivores): TD: mäüt säú loải tuún trng àn nhiãưu thỉï kãø trãn Vi sinh váût âáút Chỉång 1: Vi sinh váût v hãû sinh thại ca âáút Nhọm vi sinh váût âáút: âáút cọ ráút nhiãưu vi sinh váût säúng, chụng âỉåüc chụng ta xãúp vo nhọm chênh: náúm,xả khøn, vi khøn, to v ngun sinh âäüng váût (protozoa) a Nhọm náúm, thỉåìng gàûp cạc chi Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Chaetomium, Alternaria, Rhizoctonia, Verticillium, vv (Hçnh 1.1) b Nhọm xả khøn: thỉåìng gàûp l cạc Streptomyces, cọ nhiãưu loải cọ kh nàng tiãút khạng sinh chäúng lải sỉû phạt triãøn cạc loi vi sinh váût khạc Frankia säúng cäüng sinh åí cạc loải cáy phi lao, vv c Nhọm vi khøn: nhọm ny ráút âa dảng v giỉỵ nhỉỵng vai tr quan trng quạ trçnh chuøn họa váût cháút âáút Ty theo vai tr ca chụng cọ thãø phán lm cạc tiãøu nhọm: + Vi khøn hiãúu khê (acrobic bacteria): cọ nhiãưu åí âáút cao rạo, thọang khê + Vi khøn k khê hay úm khê (anaerobic bacteria): thỉåìng xút hiãûn nhiãưu âáút ngáûp nỉåïc + Vi khøn phán hy celluloz (cellulose decomposer): Clostridium, Myrothecium, Cellulomonas, vv + Vi khøn hoạ amom (ammonifer): phán hy N hỉỵu cå thnh amonium (CH4), Pseudomonas, Bacillus, Clostridium, Serratia, Micrococcus, Corynrobacterium, Sarcina, Achromobacter, vv NO3 + Vi khøn họa Nitrạt: giỉỵ vai tr chuøn biãún NH4 bàòng cạch cung cáúp oxy cho NH4 Quạ trçnh ny xy qua hai giai âoản tiãøu nhọm: Vi khøn oxid họa amon (ammonia oxidizer): chuøn biãún NH4 (nitrit), gäưm Nitrosogloea NO2 cọ cạc chi Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosocystis v Vi khøn oxid họa nitrit (Nitrite oxidizer): oxidhọa NO2 (nitrite) NO3 (nitrat), gäưm cọ giäúng Nitrobacter v Nitrocystis Vi sinh váût âáút Chỉång 1: Vi sinh váût v hãû sinh thại ca âáút + Vi khøn khỉí N (denitrifier): giỉỵ vai tr khỉí oxygen ca NO3 âãø chuøn thnh N2 + Vi khøn cäú âënh N (nitrogen fixer): cäú âënh N ca khê quøn Cọ thãø l vi khøn cäüng sinh Rhizobium hồûc khäng cäüng sinh Nitrobacter, Clostridium, Azospirillum ®¹i häc cÇn th¬ - khoa n«ng nghiƯp gi¸o tr×nh gi¶ng d¹y trùc tun §−êng 3/2, Tp CÇn Th¬ Tel: 84 71 831005, Fax: 84 71 830814 Website: http://www.ctu.edu.vn/knn email: dminh@ctu.edu.vn, vtanh@ctu.edu.vn Vi sinh vËt ®Êt Ch−¬ng 2: HƯ sinh vËt ®Êt Vi sinh váût âáút Chỉång 2: Hãû vi sinh váût âáút CHỈÅNG II HÃÛ SINH VÁÛT TRONG ÂÁÚT -oOo I SỈÛ PHÁN BÄÚ V BIÃÚN ÂÄÜNG MÁÛT SÄÚ CA CẠC NHỌM VI SINH VÁÛT TRONG ÂÁÚT A SỈÛ PHÁN BÄÚ CA VI SINH VÁÛT THEO KHÄNG GIAN: Phán bäú vi sinh váût quanh rãù cáy: Hãû rãù (rhizosphere) l vng bao quanh bäü rãù ca thỉûc váût Khại niãûm vãư hãû rãù âỉåüc Hiltner âãư tỉì nàm 1904, nhiãn cho âãún chụng ta váùn chỉa cọ phỉång phạp thäúng nháút xạc âënh phảm vi ca hãû rãù Bäü rãù ca cáy ráút phỉïc tảp âäưng thåìi nh hỉåíng ca bäü rãù âäúi våïi mäi trỉåìng chung quanh cng thay âäøi ty theo loải cáy v thåìi k sinh trỉåíng ca cáy Tuy nhiãn, quan sạt mäüt rãù non ta tháúy vng quanh âáưu rãù cọ vng bao gäưm cháút âáưu rãù v vi khøn säúng vng âọ tiãút Phán têch cháút vng ny tháúy gäưm cọ nhiãưu cháút hỉỵu cå cáư thiãút cho vi sinh váût âỉåìng , amino acid, acid hỉỵu cå, vitamin V.V vç vng quanh rãù chỉïa nhiãưu cháút hỉỵu cå váûy nãn vi sinh váût táûp trung quanh rãù nhiãưu hån åí xa (hçnh 2.1) Papaviza v Davey phán têch vi sinh váût 1g âáút, åí vng rãù cáy Blue Lupin, cọ kãút qa sau: Bng 1: Máût säú vi sinh váût åí quanh vng rãø cáy blue lupin (Papaviza & Davey) Khong cạch tỉì rãù (mm) Vi khøn Xả khøn Náúm (x107) 0-3 3-6 9-12 15-18 80 15.9 4.97 3.80 3.74 3.41 2.73 (x107) 4.6 1.55 1.14 1.18 1.01 0.91 (x10 5) 3.35 1.79 1.70 1.30 1.17 0.91 Ghi chụ: Máût säú /1g âáút khä Vi sinh váût âáút Chỉång 2: Hãû vi sinh váût âáút Kãút qu trãn cho tháúy ràòng cng xa rãù máût säú vi sinh váût ca cạc nhọm âãưu gim r rãût Ishizawa v cäng tạc viãn lm thê nghiãûm sau âáy trãn cáy bàõp: Äng nhäø cáy bàõp lãn v gi mảnh, hỉïng láúy pháưn âáút ny (A) Phán têch cho tháúy pháưn âáút nt vi sinh váût nháút hãû rãù ca cáy bàõp Kãú âãún äng láưn lỉåüt ngám rãù nỉåïc (B), sau âọ làõc rãù nỉåïc 10 nỉỵa âãø cọ (D) v (E) Âem phán têch cạc nỉåïc ny v âãúm máût säú vi sinh váût, qui lải tỉång âỉång våïi máût säú/1g âáút khä Kãút qa sau: Bng 2: Máût säú vsv quanh vng rãø cáy bàõp, thê nghiãûm ca Ishizawa Cạch xỉí l A B C D E Vi khøn Xả khøn (x106 ) (x106 ) 11,2 146 409 800 1.620 15,8 38,8 128 325 410 Nhỉ váûy vng sạt våïi rãù cọ máût säú vi sinh váût cao nháút Cn vng cng xa rãù máût säú vi sinh váût cng kẹm dáưn ÅÍ âáút cọ thỉûc váût s cọ máût säú vi sinh váûtcao hån åí vng âáút trc khäng cọ thỉûc váût Vi sinh váût åí hãû rãù thỉûc váût giỉỵ vai tr khạ quan trng: - Vi sinh váût tiãút CO2, cạc acid hỉỵu cå v acid vä cå, quạ trçnh hoảt âäüng ca chụng, cọ tạc dủng låïn âäúi våïi viãûc lm cho cạc khoạng cháút hồûc cạc cháút P dỉåïi dảng khäng tan, s chuøn biãún thnh dảng âån gin, dãù tan v dãù âỉåüc cáy háúp thu Âãø chỉïng minh âiãưu ny, cọ tạc gi so sạnh nàng sút cáy trãn cüc âáút â trng v cüc âáút khäng trng ÅÍ c hai trỉåìng håüp âãưu bọn cng lỉåüng P khọ tan Kãút qa cho tháúy cáy träưng åí âáút khäng trng cọ nàng sút cao hån vç háút thu nhiãưu P hån (P âỉåüc vi sinh váût giụp chuøn biãún tỉì dảng khọ tan sang dảng dãù tan v âỉåüc cáy háúp thủ) - Vi sinh váût tiãút cạc cháút kêch thêch täú tàng trỉåíng ca thỉûc váût giụp rãù thỉûc váût phạt triãøn âỉåüc täút Mäüt säú loải chi Pseudomonas v Agrobacterium cọ kh Vi sinh váût âáút Chỉång 2: Hãû vi sinh váût âáút nàng tiãút cháút indobacetic acid (IAA), l cháút kêch thêch sỉû rãù ca cáy träưng Cạc cháút kêch thêch täú sinh trỉåíng ny cọ âáút våïi näưng âäü ráút tháúp, chỉa cọ nh hỉåíng âãún cáy, nhiãn nãúu bọn phán hỉỵu cå cho âáút, chụng ta lm gia tàng máût säú vi sinh váût âáút tỉïc gia tàng näưng âäü cháút kêch thêch täú sinh trỉåíng ny cọ nh hỉåíng täút âäúi våïi bäü rãù ca thỉûc váût Sỉû phán bäú ca vi sinh váût theo bãư màût ca âáút: Theo bãư màût ca âáút, máût âäü vi sinh váût biãún âäüng ty theo vë trê Theo kãút qa ngiãn cỉïu ca Krasilnikov, vi khøn Azotobacter phán bäú trãn bãư màût ca khu âáút cy nhiãưuv êt cy hçnh2.2 Sỉû phán bäú kiãøu ny l cháút hỉỵu cå phán bäú khäng âäưng âãưu trãn bãư màût låïp âáút, nåi no cọ cháút hỉỵu cå, vi sinh táûp trung sinh sn nåi âọ Ngoi âáút âỉåüc cy xåïi thỉåìng thç cháút hỉỵu cå âỉåüc phán bäú tỉång âäúi âãưu hån Sỉû phán bäú ca vi sinh váût hảt âáút: Mä hçnh ca táûp âon hảt ca âáút gäưm cọ táûp âon cạc hảt så cáúp v cạc hảt så cáúp cn cọ táûp âon cạc hảt thỉï cáúp nh hån (hçnh 2.3) Nhỉ váûy, bọn phán cho cáy träưng chụng ta cáưn quan tám âãún sỉû cán bàòng giỉỵa C,N v P vç lãûch cán bàòng, nàng sút cáy träưng chàóng nhỉỵng khäng gia tàng m cn bë gim sụt Trỉåìng håüp ny xy ráút r nẹt åí rüng lụa thiãúu P, m chè bọn phán N thưn tụy, hồûc chän vi råm rả vo âáút m khäng bọn thãm P ÅÍ âáy sỉû gim sụt nàng sút l háûu qu ca nhiãưu hiãûn tỉåüngphỉïc tảp xy ra, m âọ hiãûn tỉåüng báút âäüng háưu hãút P hỉỵu cå chỉïa råm rả, väún â quạ êt, l mäüt Sỉû chuøn họa lán vä cå khọ tan thnh dảng dãù tiãu: Trong âáút P vä cå khọ tan cọ thãø âỉåüc vi sinh váût chuøn họa thnh dảng P dãù tiãu Pháưn låïn vi sinh váût âáút cọ kh nàng ny Cọ âãún 1/10 âãún phán nỉỵa chng vi khøn phán láûp âỉåüc tỉì âáút cọ kh nàng chuøn họa P khọ tan thnh P dãù tiãu Náúm v vi khøn cọ kh nàng ny, gäưm cọ: Penicillium, Sclerotium, Aspergillus, Pseudomonas, Mycobacterium, Micrococcus, Flavobacterium, Thiobacillus,vv Cạc náúm v vi khøn ny ni mäi trỉåìng dinh dỉåỵng cọ chỉïa apatit (Ca3(PO4) 2), hồûc mäi trỉåìng cọ chỉïa âạ P nghiãưn mën, cọ thãø phán hy âãø háúp thu P cáưn cho nhu cáưu phạt triãøn ca mçnh, m cn thỉìa lỉåüng P dãù tiãu âãø cung cáúp cho mäi trỉåìng chung quanh Hiãûn tỉåüng ny cọ thãø tháúy âỉåüc déa petri, vç dung dëch dinh dỉåỵng âàûc (cọ thảch) bë âủc vç P khọ tan lå lỉỵng dung dëch Chung quanh cạc khøn lảc ca vi khøn hồûc náúm kãø trãn s cọ qưng trong, l nåi m P khọ tan bë chuøn họa sang dảng tan âỉåüc v âỉåüc vi sinh váût áúy háúp thu âỉåüc mäüt pháưn Cạc vi sinh váût ny tiãút cạc acid hỉỵu cå, v củ thãø âäúi våïi vi sinh váût họa tỉû dỉåỵng cọ kh nàng oxy họa Nh4 hồûc Oxy họa S, thç cạc dảng hỉỵu cå ny l acid nitric v acid sulfuric Cạc acid ny tạc dủng lãn apatit âãø cho dibasic phosphat v monobasic phosphat l cạc dảng P vä cå dãù tiãu Cạc nghiãn cỉïu cho tháúy sỉû xút hiãûn cạc acid hỉỵu cå ny xy cng lục våïi xút hiãûn P dãù tiãu Cọ nghéa l, vi sinh váût tiãút cạc acid hỉỵu cå, cạc acid ny tạc dủng trãn P khọ tan v cho P dãù tiãu Màût khạc, cạcdảng P bë cäú âënh âáút phosphat sàõt v phosphat nhäm, cng âỉåüc chuøn họa sang dảng dãù tiãu âỉåïi tạc dủng ca vi sinh váût âáút Mäüt säú vi khøn cọ kh nàng sinh H2S tạc dủng lãn phosphat sàõt hồûc phosphat nhäm âãø cho sulfid sàõt hồûc nhäm v phọng thêch phosphat dỉåïi dảng dãù tiãu (Sperber, 1957) Hiãûn tỉåüng ny xy âiãưu kiãûn thiãúu Oxy (âáút måïi ngáûp nỉåïc) Cå chãú hiãûn tỉåüng ny chỉa âỉåüc gii thêch r Kãút qu nghiãn cỉïu ca Gerretsen (1948) cho tháúy sỉû chuøn họa cạc dảng P khọ tan ferrophosphat, bäüt xỉång, apatit v phosphat bicalcit âiãưu kiãûn âáút cọ chỉïa vi sinh váût (hçnh 6.3) 77 ÅÍ âáút rüng phn, hháưu hãút P âãưu åí dảng phosphat sàõt hồûc nhäm, lụa khäng há1p thu âỉåüc Trong âiãưu kiãûn ny viãûc bọn phán chưng, hồûc chän vi råm rả (cung cáúp cháút hỉỵu cå) kãút håüp våïi bọn N,P v väi âãø giụp vi sinh váût phạt triãøn, s giụp cáy tỉì tỉì P bë cäú âënh sang dảng dãù tiãu, cung cáúp cho lụa Sỉû chuøn họa ny khạ cháûm nãn tỉû khäng cung cáúp â P cáưn thiãút cho nhu cáưu ca lụa ( âọ váùn phi bọn thãm P) Tọm lải, âáút P åí dỉåïi dảng håüp cháút P hỉỵu cå Vi sinh váût chuøn họa P hỉỵu cå thnh P vä cå dãù tiãu, cáy háúp thu âỉåüc Bãn cảnh âọ vi sinh váût cng háúp thu mäüt lỉåüng P cáưn thiãút cho sỉû phạt triãøn ca chụng Khi chãút, P vi sinh váût âỉåüc tr lải âáút v âỉåüc chuøn họa ngỉåüc lải thnh P dãù tiãu Màût khạc, P cn âỉåüc täưn trỉỵ âáút dỉåïi dảng P vä cå khọ tan phosphat calci, sàõt v nhäm Dỉåïi tạc dủng ca vi sinh váût, P khọ tan ny cọ thãø chuø họa sang dảng P khọ tiãu Quạ trçnh chuøn họa ny cọ thãø tọm lỉåüc theo så âäư åí hçnh 6.4 II SỈÛ CHUØN HỌA CHÁÚT KALI TRONG âÁÚT DO VI SINH VÁÛT: Kali l cháút thỉï Ráút cáưn thiãút cho sỉû phạt triãøn ca cáy träưng Träng âáút, kali åí dỉåïi dảng cạc håüp cháút hỉỵu cå chỉïa kali xạc b thỉûc vát v tãú bo vi sinh váût, dỉåïi dảng kali dãù tiãu âỉåüc giỉỵ cạc phiãún sẹt hồûc dung dëch ca âáút v dỉåïi dảng kali khọ tan âáút tỉång âäúi nh so våïi kali dãù tan, vo khong 1/3 kali täøng säú Vai tr ca vi sinh váût sỉû chuøn họa kali âáút tỉång âäúi kẹm so våïi C, N v P Trong âáút vi sinh váût giỉỵ vai tr âäúi våïi sỉû chuøn họa kali: Chuøn họa kali khọ tan thnh dảng dãù tiãu: Mäüt säú vi sinh váût cọ kh nàng phán hy aluminosilicat kali âãø phọng thêch kali chỉïa áúy cho cáy sỉí dủng Alcksandrov v cäüng tạc viãn (1950) lm thê nghiãûm våïi loi vi khøn Bacillus silicous, trãn cáy bàõp v lụa mç träưng âáút trng l âáút cọ v âáút chng vi khøn Kãút qu trãn âáút cọ chng vi khøn B silicous v khäng bọn Kali, c bàõp v lụa mç âãưu gia tàng náng sút tỉång ỉïng våïi mäüt lä träưng åí âáút cọ trng v cọ bọn thãm kali Âãø cọ thãø phọng thêch kali håüp cháút khäng tan, aluminosilicat, vi khøn tiãút cạc cháút acid hỉỵu cå acid carbonic, acid nitric, acid sulfuric v mäüt säú acid hỉỵu cå khạc Cạc acid hỉỵu cå ny tạc dủng lãn aluminosilicat v phọng thêch kali thnh dảng dãù tan 78 Cạc vi sinh váût cọ kh nàng tiãút cạc acid hỉỵu cå kãø trãn âãưu cọ kh nàng phọng thêch kali håüp cháút aluminosilicat Báút âäüng kali Vi sinh váût cn cáưn kali âãø cáúu tảo tãú bo Do âọ quạ trçnh phạt triãøn, vi sinh váût háúp thu säú lỉåüng kali âáút cáưn thiãút cho Kali ny chuøn thnh kali håüp cháút hỉỵu cå Cáy khäng sỉí dủng âỉåüc lỉåüng kali ny Tuy nhiãûn vi sinh váût s tr lải âáút chãút III SỈÛ CHUØN HỌA S TRONG ÂÁÚT DO VI SINH VÁÛT Chu trçnh ca S v S âáút: Trong thiãn nhiãn lỉu hunh cọ màût khê quøn, nỉåïc v âáút Lỉu hunh ln ln chuøn họa theo giai âoản - Giai âoản họa khoạng - Giai âoản oxy hoạ lỉu hunh - Giai âoản khỉí ca S - Giai âoản báút âäüng ca S Bäún giai âoản ny xy ty theo âiãưu kiãûn ca mäi trỉåìng v ty theo giai âoản trỉåïc âọ ca S (hçnh 6.5) Trong âáút, S hiãûn diãûn xạc b thỉûc váût, phán ca âäüng váût, phán bọn họa hc v nỉåïc mỉa Trong cháút mn, S åí cạc acid amin, âỉåüc phán hy tỉì cạc prätãin ca xạc b thỉûc váût, v thỉåìng l: - Cystein : HOOCCHNH2CH2SSCH2CHNH2COOH - Cystein : HSCH2CHNH2COOH - Methionin: H3CSCH2CH2CHNH2COOH Ngoi ra, âáút, S cn cọ thãø täưn tải dỉåïi cạc dảng sulfat, sulfid, thiosulfat, thioure, tetrathionat hồûc cạc glucosid v cạc alkaloid Cạc dảng ca S trãn âáy ln ln biãún chuønty theo âiãưu kiãûn ca mäi trỉåìng 79 Sỉû họa khoạng ca S: Trong âáút, S hỉỵu cå bë vi sinh váût lm cho chuøn họa sang cạc dảng S vä cå Ty theo âiãưu kiãûn ca mäi trỉåìng cháút sinh qụa trçnh khoạng họa ca S cọ khạc Trong âiãưu kiãûn thoạng khê, vi sinh váût phán hy âãø sỉí dủng mäüt pháưn, pháưn cn lải âỉåüc chuøn họa thnh sulfat (SO ) Thê dủ cystein v cystin âáút l acid amin ráút dãù âỉåüc chuøn họa âáút thoạng khê Âáưu tiãn cystein âỉåüc oxy họa (khäng cọ tạc dủng ca vi sinh váût) thnh cystin Kãú âọ S ca cystin âỉåüc phán hy tiãúp âãø cho sulfat, qua cháút trung gian l cystin disulfoxid v cystin, acid sulfinic, theo phn ỉïng sau: Cạc giai âoản phn ỉïng sau tạc dủng ca vi sinh váût âáút Sỉû họa khoạng cạc S hỉỵu cå âáút thoạng khê xy ráút cháûm Theo kãút qu nghiãn cỉïu ca Federick v ctv (1957), sỉû chuøn họa ca cystin âáút âảt âỉåüc 85%, täøng säú cystin họa thnh sulfat, tưn lãù Trong âiãưu kiãûn hiãúm khê (thiãúu oxy), mäüt pháưn S hỉỵu cå s âỉåüc chuøn họa thnh acid sulfuric (H2S) v mäüt vi mercaptan cọ mi Sỉû chuøn họa ny båíi mäüt säú giäúng vi khøn hiãúm khê Sủ sỉí dủng S ca vi sinh váût Vi sinh váût cáưn S v âãø phạt triãøn v phi láúy S tỉì mäi trỉåìng chung quanh Trong âáút vi sinh váût cọ thãø láúy S tỉì cạc sulfat, hyposulfid, sulfoxylat, thiosulfat, sulfid v cạc S hỉỵu cå cạc acid amin cọ chỉïa S hm lỉåüng S chỉïa tãú bo vi sinh váût chiãúm khong 0,1 - 1,0% trng lỉåüng khä ca vi sinh váût, v S ny nàòm cạc acid amin nguûn sinh cháút ca vi sinh váût Do sỉûháúp thu S ca vi sinh váût, åí nhỉỵng âáút thiãúu S, nãúu bọn N hồûc âỉåìng bäüt vo âáút s lm gim nàng sút ca hoa mu VÇ N v C lm tàng sinh khäúi vi sinh váût âáút, vi sinh váût phi láúy S ca âáút cho sỉû tàng sinh khäúi ca mçnh, v kãút qu l hoa mu bë thiãúu S tráưm trng Cạc thê nghiãûm nh lỉåïi cho tháúy, nãúu bọn thãm S trỉåìng håüp nạy giụp cho hoa mu khäng bë gim nàng sút Hiãûn tỉåüng trãn âáy cn âỉåüc gi l siỉû báút âäüng S âáút vi sinh váût Vç S âỉåüc chỉïa cạc acid amin vi sinh váût,nãn vi sinh váût chãút, S âỉåüc phọng thêch tråí lải cho âáút dãù dng 80 Hiãûn tỉåüng báút âäüng S vi sinh váût chiè xy tè lãû C/S ca cháút hỉỵu cå âáút vỉåüt quạ cán bàòng Theo Barrow (1958), tè lãû C/S âỉåüc xem l cán bàòng khong 50/1 Sỉû oxy họa, cạc S vä cå âáút Cạc S vä cå âỉåüc sinh quạ trçnh khoạng họa S hỉỵu cå âáút, cọ thãø bë oxy họa âãø cho sulfat Hiãûn tỉåüng oxy họa cọ thãø phn ỉïng họa hc thưn tụy, cng cạc vi sinh váût Oxêt họa họa hc xy tỉång âäúi cháûm, oxy họa vi sinh váût xy ráút nhanh âiãưu kiãûn mäi trỉåìng thûn håüp Trong âiãưu kiãûn täúi ho ca mäi trỉåìng cho hoảt âäüng ca vi sinh váût thç phn ỉïng oxy họa họa hc thưn tụy xy khäng âạng kãø so våïi phn ỉïng oxy họa vi sinh váût gáy VI sinh váût tham gia vo sỉû oxy họa lỉu S vä cå thnh sulfat pháưn låïn l vi khøn v mäüt vi náúm Vi khøn tham gia vo âuạ trçnh ny thỉåìng l vi khøn tỉû dỉåỵng bàõt büc hồûc ty Cng cọ mäüt êt vi khøn dë dỉåỵng v vi náúm dë dỉåỵng Vi sinh váût oxy họa S âáút nàòm nhọm sau âáy * Nhọm vi khøn hçnh que: giäúngThiobacillus * Nhọm vi khøn, náúm v xả khøn dë dỉåỵng * Nhọm vi khøn cọ dảng såüi Nhọm ny gäưm bäü v bäü ca ngnh vi khøn sau: +Bäü Beggiatoales: - H Beggiatoaceae: Beggiatoa, Thiothrix, Thioplaca - H Leucotrichaceae: Leucothrix - H Achromatiaceae: Achromatium + Bäü Pseudomonales: - Thiobacteriaceae: Thiobacterium - Thiorhodaceae - Chlorobacteriaceae * Nhọm vi khøn sulfua lủc v têm, quang täøng håüp Trong cạc nhọm vi sinh váût trãn âáy, nhọm vi khøn cọ dảng såüi thỉåìng gàûp bn v âáút ngáûp nỉåïc, oxy họa H2S mäi trỉåìng sinh Nhọm vi khøn quang täøng håüp thỉåìng gàûp åí nỉåïc 81 Giäúng vi khøn Thiobacillus cọ loi, âọ cọ loi â âỉåüc nghiãn cỉïu k: T thiooxidans l vi khøn họa tỉû dỉåỵng säúng âỉåüc åí mäi trỉåìng chua cọ pH âãún 3,0 T thioparus l vi khøn ráút nhảy cm våïi mäi trỉåìng chua T novellus cọ thãø oxy họa cạc lỉu hunh håüp cháút hỉỵu cå láùn S vä cå T denitrificans l loi vi khøn cọ thãø säúng âỉåüc mäi trỉåìng thiãúu oxy v cọ kh nàng khỉí oxy ca NO3 âiãưu kiãûn ngáûp nỉåïc T ferrooxydans, cọ thãø oxy họa c S vä cå láùn cạc múi Fe âáút ÅÍ hçnh dảng giäúng Thiobacillus gáưn giäúng våïi cạc giäúng thüc nhọm Pseudomonas, nhỉng khạc vç Thiobacillus cọ kh nàng họa tỉû dỉåỵng Mä hçnh oxy họa S ca cạc vi sinh váût ny âỉåüc mä t theo hçnh 6.6 Quạ trçnh khỉí ca lỉu hunh âáút Khi âáút chuøn sang tçnh trảng hiãúm khê bë ngáûp nỉåïc, näưng âäü sulfic âáút tàng dáưn, âọ näưng âäü sulfat ca âáút bë gim nhanh Trong tràõc diãûn ca âáút thỉåìng cọ vng táûp trung sulfid sàõt nhë Âi âäi våïi hiãûn tỉåüng tàng lỉåüng sulfid âáút, mäüt säú vi khøn khỉí sulfat cng tàng nhanh theo Takai v cạc ctv (1956), sdau cho âáút rüng ngáûp nỉåïc tưn lãù, mäüt säú vi khøn khỉí sulfat tàng lãn âãún vi triãûu gram âáút Cọ giäúng vi khøn tham gia vo quạ trçnh khỉí sulfat ca S âáút: a Vi khøn Desulfovibio giỉỵ vai tr quan trng hån c âáy l vi khøn k khê bàõt büc, cọ hçnh pháøy v di âäüng båíi chiãn mao åí mäüt âènh Vi khøn ny thüc nhọm vi khøn chëu áúm, nhiãût âäü täúi ho khong 30o C Khäng phạt triãøn âỉåüc åí mäi trỉåìng quạ chua, cọ pH < 5,5 Giäúng vi khøn ny chỉïa nhiãưu loi, nhiãn loi Desulfovibrio desulfuricans thỉåìng gàûp âáút nháút b Vi khøn Clostridium nigrificans êt gàûp hån, l vi khøn chëu nọng, nhiãût âäü täúi ho cho loi ny l 55oC 82 Quạ trçnh khỉí sulfat âáút ngáûp nỉåïc xy theo nhiãưu giai âoản hçnh 6.7 IV VI KHØN SỈÍ DỦNG SÀÕT (Fe) V SỈÛ CHUØN HỌA SÀÕT TRONG ÂÁÚT Vi khøn sỉí dủng sàõt: Nàm 1888, Winogradsky ( nh bạc hc Nga) phán láûp âỉåüc mäüt loi vi khøn tỉì súi nỉåïc chỉïa nhiãưu sàõt Vi khøn ny cọ kh nàng oxy họa cạc ion Fe++ thnh hydroxid Fe+++ v têch ly v ca chụng Âọ l vi khøn Leptothrix characeae Vãư sau ny â phạt hiãûn ráút nhiãưu vi khøn cọ kh nàng sỉí dủng sàõt (Fe) l cháút trao âäøi nàng lỉåüng Vi khøn ny cọ nhiãưu nỉåïc cng âáút Mäüt säú tham gia vo quạ trçnh chuøn họa Fe âáút, mäüt säú khäng cọ nh hỉåíng âãún Cạc vi khøn sỉí dủng Fe âỉåüc xãúp vo h sau: - H Caulobacteraceae: khäng cọ dảng såüi, hçnh que, cå thãø têch ly Hydroxid sàõt tan Gäm cạc chi Gallionella, Siderophaceae - H Siderocapsaceae: Hçnh que hồûc hçnh cáưu, cọ v nháưy chỉïa múi Fe hồûc múi mangan, chia nhọm: + Cọ v: - Hçnh cáưu: Siderocapsa, Siderosphaera - Hçnh que: Ferribacterium, Sideromonas, Sideronema + Khäng cọ v: Ferrobacillus, Siderbacter, Siderococcus - H Chlamydobacteriaceae: cọ dảng såüi, cọ v chỉïa múi sàõt tam hồûc múi Mn: Leptothrix, Toxothrix - H Crenothricaceae: Crenothrex, Clonothix Ngoi h trãn âáy, cn cọ mäüt loi vi khøn khạc cng cọ kh nàng sỉí dủng Fe Thiobacillus ferrooxidans 83 Trong cạc vi khøn sỉí dủng âáút trãn âáy, cọ loải l vi khøn "thiãút tỉû dỉåỵng" bàõt büc (obligate iron autrophe) gäưm: Thiobacillus ferrooxidans Ba loải vi khøn ny khäng phạt triãøn âỉåüc mäi trỉåìng dinh dỉåỵng cháút hỉỵu cå Chụng sỉí dủng âỉåüc C ca khê CO2 v láúy nàng lỉåüng tỉì phn ỉïng oxy họa sàõt nhë Quạ trçnh oxy họa - khỉí ion sàõt a ÅÍ âiãưu kiãûn hiãúm khê, âáút bë ngáûp nỉåïc, Fe+++ bë khỉí thnhsàõt Fe++ quạ trçnh ny xy vi sinh váût úm khê sỉí dủng ion sàõt lm cháút trao âäøi nàng lỉåüng Takai v cäüng tạc viãn (1956) hiãûu thãú khỉí v ion Fe++ âáút rüng bë ngáûp nỉåïc v cho kãút qu bng 6.2 Bng 6.2: Quạ trçnh khỉí vi sinh váût âáút rüng sau cho ngáûp nỉåïc: Thåìi gian sau cho Hiãûu thãú khỉí (Eh) ion Fe++ (%) Tè lãû giỉỵa ngáûp nỉåïc ( ngy) (volt) (pmm) Fe++/(Fe++ + Fe+++) 0,45 0,22 -0,05 -0,20 -0,23 -0,25 -0,25 -0,25 0 200 940 1.030 1.140 950 13 21 43 47 59 66 73 76 84 78 Qua bng 6.2, chụng ta tháúy quạ trçnh ngáûp nỉåïc lỉåüng Fe++ ngy cng tàng v âảt mỉïc cao nháút vo ngy thỉï 13 sau ngáûp nỉåïc Âäưng thåìi lỉåüng Fe+++ ngy cng gim theo cng nhëp âäü våïi sỉû tàng Fe++ Quạ trçnh khỉí sàõt tam âiãưu kiãûn ngáûp nỉåïc tạc dủng ca cạc vi sinh váût m háưu hãút l cạc vi khøn k khê nhỉ: - Bacillus polymyxa - B circulans - Escherichia freundii - Aerobacter aerogenes 84 Hai loải B polymyxa v B circulans hoảt âäüng åí mäi trỉåìng chua, pH vo khong 5,5 Hai loi B freundii v A aerogenes thêch mäi trỉåìng chua hån ÅÍ âáút cọ chỉïa nhiãưu cháút hỉỵu cå, nãúu bë ngáûp nỉåïc, vi khøn khỉí sàõt cho nhiãưu ion Fe++ Trong âiãưu kiãûn ny vi khøn khỉí sulfat Desulfovibrio chuøn hoạ sulfat thnh sulfit Sunfit s phäúi håüp våïi Fe++ cho pyrit (FeS) Nãúu âiãưu kiãûn ngáûp nỉåïc liãn tủc láu di, pyrit têch tủ thnh táưng phn tiãưm tng âáút Trong âiãưu kiãûn ny pyrit l mäüt múi kim loải khọ tan nãn khäng âäüc cho rãù cáy Tuy nhiãn lỉåüng ion Fe++ âỉåüc phọng thêch v tỉû dëch ca âáút v âäüc cho cáy träưng hiãûn diãûn quạ nhiãưu Trỉåìng håüp âáút cọ thy triãưu lãn xúng, cạc giai âoản thoạng v úm khê thay Trong giai âoản úm khê vi khøn khỉí Fe+++ thnh Fe++ v kãút håüp våïi sulfat âáút thnh sulfat sàõt nhë, têch tủ táưng âáút áúy v tảo thnh táưng âáút cọ gley, mu xạm hồûc xạm xanh sạng Sulfat sàõt nhë âäüc cho cáy b Trong âiãưu kiãûn thoạng khê: Fe++ bë oxy hoạ tråí thnh sàõt Fe+++ Trong âiãưu kiãûn âáút trung quạ trçnh ny ch úu xy phn ỉïng hoạ hc Trong âiãưu kiãûn âáút chua, quạ trçnh oxy hoạ vi sinh váût tạc dủng gáy ra, ch úu l vi khøn: Hai loi vi khøn oxy hoạ Fe++ thnh Fe+++ âỉåüc nghiãn cỉïu nhiãưu l: - Ferrobacillus ferrooxidans - Thiobacillus ferrooxidans pH thêch håüp cho hoạ trçnh oxyd hoạ sàõt nhë biãún âäüng tỉì 2,0 âãún 4,5 v täút nháút åí 3,5 Quạ trçnh oxyd hoạ sàõt nhë sinh nàng lỉåüng Ngỉåìi ta âỉåüc mäùi ngun tỉí gram sàõt s cho 10.000 calo V SỈÛ CHUØN HOẠ MANGAN (Mn) TRONG ÂÁÚT: Mn l cháút vi lỉåüng âäúi våïi cáy träưng Mn hiãûn diãûn âáút dỉåïi hai dảng, Mn ++ v Mn++++ Mn tan nỉåïc v âỉåüc cáy háúp thủ Mn++++ khäng tan, cáy khäng háúp thủ âỉåüc v hiãûn diãûn dỉåïi dảng oxyd mangan (MnO2) 85 Trong âiãưu kiãûn acid, pH 5,5, Mn++++ cọ thãø bë khỉí thnh Mn++ Ngỉåüc lải âiãưu kiãûn kiãưm, pH 8.0, Mn++ cọ thãø bë oxyd hoạ thnh Mn++++ dỉåïi dảng MnO2 Sỉû chuøn hoạ ny thưn tụy hoạ hc Trong âiãưu kiãûn mäi trỉåìng cọ pH khong 5,5 âãún 8,0, vai tr ca vi sinh váût quạ trçnh chuøn hoạ trãn âáy âỉåüc xem l âạng kãø Vi sinh váût tham gia vo quạ trçnh oxy hoạ Mn âáút gäưm cọ vi khøn, náúm v xả khøn Trong vi khøn cọ thãø kãø cạc giäúng Aerobacter, Bacillus, Corynebacterium v Pseudomonas Náúm gäưm cọ Cladsporium, Curvularia, Helminthosporium v Cephalosporium, Streptomyces, xả khøn, cng âỉåüc bạo cạo l cọ tham gia vo quạ trçnh ny Ngoi cạc vi khøn chuøn hoạ Fe cng cọ tham gia vo quạ trçnh oxy hoạ Mn Máût säú vi sinh váût oxy hoạ Mn hiãûn diãûn khạ cao âáút Chụng chiãúm khong âãún 15% täøng säú vi sinh váût säúng âáút Chụng phạt triãøn täút nháút åí pH tỉì âãún 7,5% 86 ®¹i häc cÇn th¬ - khoa n«ng nghiƯp gi¸o tr×nh gi¶ng d¹y trùc tun §−êng 3/2, Tp CÇn Th¬ Tel: 84 71 831005, Fax: 84 71 830814 Website: http://www.ctu.edu.vn/knn email: dminh@ctu.edu.vn, vtanh@ctu.edu.vn Vi sinh vËt ®Êt Ch−¬ng 7: Sù chun hãa vËt chÊt ®Êt rng ngËp n−íc CHỈÅNG VII SỈÛ CHUØN HỌA VÁÛT CHÁÚT TRONG ÂÁÚT RÜNG NGÁÛP NỈÅÏC -oOo Âiãøm khạc biãût cå bn giỉỵa hãû sinh thại rüng ngáûp nỉåïc v hãû sinh thại âáút ráùy l åí rüng ngáûp nỉåïc, âáút tråí thnh úm khê Trong âiãưu kiãûn úm khê qụa trçnh khỉí v lãn men tråí thnh ỉu thãú Trong chỉång ny, chụng ta nhçn täøng quạt lải cạc họa trçnh khỉí v lãn men vi sinh váût, nh hỉåíng âãún sỉû chuøn họa váût cháút âáút rüng ngáûp nỉåïc I ÂO TÇNH TRẢNG CA ÂÁÚT RÜNG NGÁÛP NỈÅÏC Chụng ta â biãút, åí âáút rüng ngáûp nỉåïc, âáút khäng tiãúp xục trỉûc tiãúp våïi khäng khê låïp nỉåïc trãn máût ngàn cn.Oxy cọ thãø khuúch tạn nỉåïc, nhiãn lỉåüng oxy nỉåïc ráút giåïi hản, âọ chè cọ låïp âáút màût l âỉåüc cung cáúp oxy Låïp ny ráút mng, dy khong vi mm v âỉåüc gi l táưng oxy họa Táưng âáút bãn dỉåïi, khäng âỉåüc cung cáúp oxy, vi sinh váût hạo khê tiãu hao hãút oxy dỉû trỉỵ, nãn tråí thnh táưn khỉí (hçnh7.1) Âãø âo cạc táưng oxt họa hồûc khỉí ca âáút rüng ngáûp nỉåïc, chụng ta cọ thãø âo âiãûn vë ca ÅÍ âáút ráùy, âiãûn vë âáút dãù thay âäøi v biãn âäü biãún âäüng thỉåìng nh, khong 200 - 300 mV Trong âọ åí âáút ngáûp nỉåïc, biãn âäü biãún âäüng låïn, khong 800 - 900 mV, nãn cạc trë säú âo âỉåüc tỉång âäúi an âënh Trë säú âiãûn vë (Eh) âỉåüc bàòng volt (V) hồû milivolt (mV) ÅÍ rüng khä trë säú Eh vo khong cäüng +600 mV Sau cho ngáûp nỉåïc trë säú Eh ca táưng oxy họa gim 10 ngy âáưu, v sau âọ tàng dáưn v giỉỵ ngun åí trë säú c Trong âọ trë säú Eh åí táưng khỉí gim ráút nhanh åí 10 ngy âáưu v sau âọ giỉỵ åí mỉïc ráút tháúp, khong -200 mV (hçnh 7.2) Nhỉ váûy låïp âáút màût sau thåìi mäüt thåìi gian tråí lải trảng thại oxy họa, cọ táưng bãn dỉåïi váùn giỉỵ ngun tçnh trảng khỉí Nãúu âo âiãûn vë åí nhiãưu nåi khạc táưng khỉí thç trë säú Eh âo âỉåüc thỉåìng biãún âäüng phảm vi mV váûy tçnh trảng khỉí khäng xy âäưng nháút tuût âäúi âáút II CẠC QUẠ TRÇNH KHỈÍ TRONG RÜNG NGÁÛP NỈÅÏC - Sau cho nỉåïc vo ngáûp âáút, trỉåïc tiãn nháûn tháúy oxy âáút bë tiãu hao Quạ trçnh ny xy sỉû hä háúp ca cạc vi sinh váût hạo khê Chụng láúy oxy âáút âãø hä háúp, âọ oxy bë tiãu hao dáưn - Sỉû tiãu hao oxy ny cháúm dỉït sau mäüt vi ngy Tiãúp âãún l quạ trçnh khỉí nitrat (NO+++), vi sinh váût sỉí dủng nitrat cháút nháûn âiãûn tỉí thay cho phán tỉí oxy Âáy l sỉû hä háúp nitrat ca vi sinh váût (hä háúp úm khê) Trong quạ trçnh ny nitrat âỉåüc khỉí thnh NO, N2O v N2 Nhiãưu thê nghiãûm xạc nháûn quạ trçnh khỉí nitrat khäng xy giai âoản hä háúp hạo khê Cạc vi sinh váût ny láúy oxy ca âáút âãø hä háúp âiãưu kiãûn âáút thoạng khê v chè láúy oxy ca nitrat âãø hä háúp âiãưu kiãûn âáút â chuøn sang tçnh trảng khỉí Nãúu âáút cọ nhiãưu nitrat, quạ trçnh khỉí ca âáút cháûm lải, Eh âỉåüc trç khong 400-200 mV, âäưng thåìi cạc quạ trçnh khỉí cạc ion Mn++++, Fe+++, S , khäng xy Nhỉ váûy quạ trçnh khỉí nitrat âỉåüc xem l giai âoản kãú ca quạ trçnh hä háúp hạo khê v xy trỉåïc quạ trçnh khỉí cạc ion khạc - Kãú âãún l quạ trçnh khỉí Mn++++ Cọ thê nghiãûm cho thãm oxêt màngan (MnO2) vo âáút thç quạ trçnh khỉí Fe+++ v SO4 cháûm lải Ngoi åí hçnh 7.3, ion Mn++ sinh âáút nhanh hån ion Fe++ Tỉì cạc kãút qu ny cọ thãø kãút lûn qu trçnh khỉí Mn++++ xy trỉåïc quạ trçnh khỉí Fe+++ - Tiãúp âãún quạ trçnh khỉí Fe+++ - Sau cng l quạ trçnh khỉí SO quạ trçnh khỉí SO4 âỉåüc xem l báút âáưu xy Eh dỉåïi 150mV Tọm lải âáút rüng ngáûp nỉåïc, diãùn tiãún ca cạc quạ trçnh khỉí l: Tiãu hao O2 - khỉí nitrat - khỉí Mn++++ - khỉí Fe+++- khỉí SO4 III QUẠ TRÇNH PHẠT SINH KHÊ METAN TRONG RÜNG NGÁÛP NỈÅÏC: 74 ÅÍ låïp âáút sáu dỉåïi cm, nháûn tháúy sau ngy kãø tỉì bàõt âáưu ngáûp nỉåïc, O2 v NO - biãún máút nhanh chọng, kãø âãún lỉåüng Fe++ v CO2 sinh tàng lãn âäưng thåìi Eh ca âáút gim xúng Sau Eh gim khong 0, lỉåüng S v acid acetic tàng lãn, tiãúp theo nháûn tháúy cọ sỉû phạt sinh ca khê metan (CH4) Quạ trçnh phạt sinh khê metan l quạ trçnh hä háúp úm khê ca vi sinh váût Trong quạ trçnh ny, cạc cháút âảm, cháút âỉåìng, bë phán gii thnh cạc acid hỉỵu cå acid acetic, acid propionic, acid butyric, Cạc acid ny âỉåüc nhọm vi khøn họa metan phán gii tiãúp thnh metan (Hçnh 7.4) Thê nghiãûm vãư phn ỉïng sinh họa quạ trçnh phạt sinh khê metan âỉåüc thỉûc hiãûn bàòng cạch cho cạc cháút acid acetic, CO3NO2 âỉåüc âạnh dáúu bàòng C14 vo âáút ngáûp nỉåïc âang åí tçnh trảng phạt sinh kjhê metan Ghi nháûn cạc cháút sinh cọ chỉïa C14 âãø suy cạc bỉåïc chuøn họa Kãút qu cho tháúy sỉû chuøn họa ca gäúc metyl ca acid acetic thnh khê metan l quan trng hån c Ngoi mäüt pháưn - khê metan cng âỉåüc hçnh thnh tỉì gäúc carboxylv CO Sỉû sinh thnh khê metan ty thüc vo cạc cháút cáưn cho quạ trçnh lãn men, v cn ty thüc vo lỉåüng Fe+++ âáút Âáút cọ nhiãưu oxêt Fe tỉû do, quạ trçnh phạt sinh khê metan bë cháûm lải v lỉåüng khê metan cng bë gim IV HOẢT TÊNH CA VI SINH VÁÛT V CẠC HỌA TRÇNH CHUØN HỌA VÁÛT CHÁÚT TRONG ÂÁÚT RÜNG NGÁÛP NỈÅÏC Mäüt cạch täøng quạt, åí âiãưu kiãûn úm khê, hoảt âäüng ca vi khøn chiãúm ỉïu thãú hån náúm v xả khøn Cạc giäúng vi sinh váût liãn quan âãún quạ trçnh khỉí âỉåüc âãư càûp åí cạc chỉång trỉåïc ÅÍ âáy chè tọm gn lảivåïi hoảt ca chụng Quạ trçnh khỉí nitrat "vi khøn khỉí N" (denitrifying bacteria), Pseudomonas, Bacillus, Achromobacter, vv Nhọm vi khøn ny l vi khøn hạo khê, nhỉng åí âiãưu kiãûn úm khê, chụng co thãø láúy oxy ca nitrat âãø hä háúp Gáûp diãưu kiãûn thoạng khê, cạc vi khøn ny hä háúp bàòng oxy ca khäng khê l chênh Quạ trçnh khỉí So4 cng l hä háúp hiãúm khê ( cn gi l hä háúp sulfat) Vi khøn Desulfvibrio giỉỵ vai tr quan trng Chụng sỉí dủng sulfat cháút nhán âiãûn tỉí cho cạc quạ trçnh phán gii acid lactic, acid pyruvic, vv 75 Quạ trçnh khỉí sàõt cng cạc vi khøn gáy ra, vi khøn nháûn Fe+++ cháút nhán âiãûn tỉí sỉû hä háúp hiãúm khê ca chụng Quạ trçnh ny cng cn phn ỉïng ca cạc men m vi khøn tiãút Quạ trçnh khỉí mangan ch úu phn ỉïng våïi cạc men vi khøn tiãút Cúi cng vi khøn sinh khê metan l Methanobacterium barkerii, vi khøn ny phán gii ãtanol v acid acetic thnh khê mãtan, v vi khøn M Omelianskii phán gii acid butyric v acid propyonic thnh khê metan (bng 7.1) Bng 7.1: Cạc quạ trçnh chuøn họa váût cháút âáút rüng, ngáûp nỉåïc v hoảt ca vi sinh váût tham gia Quạ trçnh chuøn họa Tiãu hao oxy Khỉí nitrat Khỉí mangan Khỉí sàõt Khỉí sulfat Phạt sinh metan Eh (V) +0,5 -> +0,3 +0,4 -> +0,1 +0,4 -> -0,1 +0,2 -> -0,2 -> -0,2 -0,2 -> -0,3 Hoảt ca vi sinh váût Hä háúp hạo khê Hä háúp úm khê Phn ỉïng våïi men ca VSV Hä háúp v phn ỉïng våïi men Hä háúp úm khê Hä háúp úm khê 76 [...].. .Vi sinh váût âáút Chỉång 2: Hãû vi sinh váût trong âáút Khê rỉía âáút våïi nỉåïc, mäüt pháưn vi ainh váût träi thoạt ra khi âáút, sau âọ nãúu phạ våỵ cáúu tảo ca hảt âáút bàòng siãu ám, nháûn tháúy vi sinh váût âỉåüc tiãúp tủc phọng thêch Nhỉ thãú, cọ 2 nhọm vi sinh váût: nhọm vi sinh váût säúng bãn trong táûp âon hảt v nhọm vi sinh váût säúng bãn ngoi hảt Nhọm vi sinh váût säúng bãn... cäú âënh âỉåüc N2 ca khê quøn cọ thãø hồûc cäüng sinh våïi mäüt thỉûc váût hồûc khäng cäüng sinh A CẠC VI SINH VÁÛT CÄÚ ÂËNH ÂẢM KHÄNG CÄÜNG SINH Cạc vi sinh váût thüc nhọm ny gäưm cọ : + Cạc vi khøn dë dỉåỵng: - Vi khøn hạo khê: Azotobacter, Beijerinckia, - Vi khøn úm khê: Clostridium, + Cạc vi khøn họa tỉû dỉåỵng: Methanobacillus omelianski + Cạc vi khøn quang täøng håüp: Chorobium, Chromatium,... 10 Vi sinh váût âáút Chỉång 2: Hãû vi sinh váût trong âáút D Máût säú vi sinh váût trong âáút nhiãût âåïi v âáút än âåïi: Kãút håüp nghiãn cỉïu ca Ishizawa v Toyoda (1964) tải Nháût Bn v Araragi (1972) tả thại Lan chụng ta cọ kãút qa sau: Nãúu gp chung vi khøn lải v chè xẹt theo nhọm vi khøn hiãúm khê, vi khøn hiãúm khê thç âáút åí Nháût Bn cọ máût säú cao hån âáút åí Thại Lan Ngỉåüc lải, våïi nhọm vi. .. tham gia trong qụa trçnh nitrat họa : Cọ 2 nhọm vi sinh váût tham gia 2 giai âoản ca qụa trçnh ny Trong âọ cọ 7 nhọm vi khøn tỉû dỉåỵng: 78 a Nhọm vi khøn äxyt hoạ NH4 thnh NO2: nhọm ny do 5 chi vi khøn âm nhiãûm: - Vi khøn cọ hçnh (que) báưu dủc: - Vi khøn cọ hçnh cáưu: - Vi khøn xồõn: - Vi khøn cọ khøn lảc nháưy nhủa (zoogloae) v cọ nang (cyst): - Vi kháøn cọ khøn lảc nháưy nhủa, khäng cọ nang: Nitrosomonas... 0,57 10,3 8,84 3,94 3,05 25,6 5,15 4,45 4,37 1,58 1,30 7,82 3,39 1,48 0,98 9 Vi sinh váût âáút Chỉång 2: Hãû vi sinh váût trong âáút Qua kãút qu trãn nháûn tháúy: 1 Trong âáút rüng lụa âang canh tạc vo ma mỉa v åí táưng màût (0-1 cm), máût säú ca vi khøn hiãúu khê, vi sinh váût amon họa, vi sinh váût khỉí N v Clostridium (vi khøn cäú âënh N) biãún âäüng trong khong 106 âãún 10 7 /g âáút khä, trong... CÄÚ ÂËNH ÂẢM DO CÄÜNG SINH 1 Sỉ cäüng sinh åí cáy h âáûu a Cạc loi vi khøn cäüng sinh våïi cáy h âáûu: Chè cọ vi khøn thüc chi BrachyBrachyrhizobium (tãn c l Rhizobium) l cọ kh nàng cäú âënh N v cäüng sinh våïi cạc loi cáy h âáûu Cạc loi Brachyrhizobium cäüng sinh l: - Brachyrhizobium meliloti cäüng sinh våïi c alfalfa 84 - B trilolii cäüng sinh våïi c clover - B phaseoli cäüng sinh våïi cạc loi âáûu... chiãưu sáu ca âáút (Araragi v cäüng tạc vi n, 1979) Chiãưu sáu Âäü áøm (cm) (%) O- 22 22-37 32 22 36,4 28 37-55 dỉåïi 55 pH Vi khøn Xả khøn Náúm Nhọm nitrat họa (x105 ) (x105 ) (x102 ) (x102 ) 6.0 4.9 232 37.1 47.8 10.2 243 29.2 408 - 5.0 5.2 6.2 4.3 2.4 0.7 2.04 5.5 - 8 Vi sinh váût âáút Chỉång 2: Hãû vi sinh váût trong âáút Nãúu tênh theo nhọm vi sinh váût thç vi khøn, xả khøn v náúm âãưu gim theo... âäúi kên hån 4 Sỉû phán bäú ca vi sinh váût theo chiãưu sáu ca âáút: Nãúu tênh chụng táút c cạc nhọm vi sinh váût trong cạc táưng âáút thç táưng A cọ máût säú vi sinh váût cao hån åí táưng B v táưng C Âiãưu ny cọ thãø gii thêch l táưng A cọ nhiãưu cháút hỉỵu cå hån, cng nhỉ åí táưng ny vi ûc trao âäøi oxygen tỉång âäúi dãù hån cạc táưng dỉåïi: Bng 3: Sỉû phán bäú máût säú vi sinh váût trong mäüt g âáút... D : Sỉû máút nitrạt E : Sỉû sỉí dủng N do vi sinh váût F : Sỉû máút N G : Sỉû cäú âënh N khäng cäüng sinh H : Sỉû cäú âënh N do cäüng sinh II QUẠ TRÇNH KHOẠNG HỌA CHÁÚT HỈỴU CÅ CHỈÏA N: 1 Qụa trçnh khoạng họa cạc cháút N hỉỵu cå: Nhçn chung táút c cháút N åí dảng hỉỵu cå khi âỉåüc b trãn màût âáút hồûc bë vi vo trong âáút âãưu bë phán gii båíi vi sinh váût Vi sih váût mäüt màût phán gii cạc cháút chỉïa... máût säú vi sinh váût trong ma mỉa/ máût säú vi sinh váût trong ma nàõng thỉåìng låïn hån 1 åí c táưng oxy họa v táưng khỉí, ngoải trỉì nhọm vi sinh váût phán hy celluläz Trong âọ, âàûc biãût cạc nhọm vi sinh váût amon họa, nitric họa, nitrat họa v khỉí N cọ máût säú trong ma mỉa ráút cao so våïi ma nàõng, kãø c táưng oxy họa láùn táưng khỉí Riãng nhọm vi sinh váût phán hy celluläz lải phạt triãøn trong ... pháưn vi sinh váût bao gäưm cạc vi sinh váût cọ kh nàng quang håüp to, cạc vi sinh váût hồûc âäüng váût säúng nhåì cạc vi sinh váût khạc protozoa v nhọm vi sinh váût phán gii váût cháút vi khøn,.. .Vi sinh váût âáút Chỉång 1: Vi sinh váût v hãû sinh thại ca âáút CHỈÅNG I VI SINH VÁÛT V HÃÛ SINH THẠI CA DÁÚT -oOo I KHẠI NIÃÛM VÃƯ HÃÛ SINH THẠI (ecosystem) Hãû sinh thại l táûp... trãn Vi sinh váût âáút Chỉång 1: Vi sinh váût v hãû sinh thại ca âáút Nhọm vi sinh váût âáút: âáút cọ ráút nhiãưu vi sinh váût säúng, chụng âỉåüc chụng ta xãúp vo nhọm chênh: náúm,xả khøn, vi khøn,