Phân giải các chất hữu cơ trong đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA SINH HỌC  BÁO CÁO KHOA HỌC ĐẤT CHUYÊN ĐỀ Quá trình phân giải chất hữu đất Vai trò chất hữu độ phì nhiêu đất GVHD: TS Trần Thị Tường Linh Thành viên nhóm 2: Bùi Nguyễn Gia Hân MSSV: 42.01.301 143 Huỳnh Thị Trúc Quân MSSV: 42.01.301 077 Nguyễn Ngọc Như MSSV: 41.01.301 051 Đặng Thị Ngân MSSV: 41.01.301 041 Đoàn Vũ Thúy Hạnh MSSV: 42.01.301.139 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2019 MỤC LỤC I/ Quá trình phân giải chất hữu đất .3 Chất hữu đất Các trình phân giải chất hữu đất a) Q trình khống hóa (vơ hóa) chất hữu .3 b) Q trình mùn hóa II/ Vai trò chất hữu độ phì nhiêu đất .7 I/ Quá trình phân giải chất hữu đất Chất hữu đất Cấu trúc đất điển hình Chất hữu phận cấu thành đất, nguyên liệu để tạo nên độ phì nhiêu đất; phần quý giá đất, kho dự trữ dinh dưỡng cho trồng Chất hữu đất chia phận:  Chất hữu chưa bị phân giải (còn ngun hình thể ban đầu) như: rễ cây, thân cây, xác động vật, phần chất hữu đất  Các chất hữu bị phân giải: phần chất hữu đất bao gồm + Nhóm chất hữu ngồi mùn (khơng phải mùn): sản phẩm phân giải chất hữu cơ, gồm hợp chất hữu đơn giản chứa C N như: gluxit, protit, lipit, axit hữu cơ, andehyt, lignin, tanin, nhựa, sáp (chiếm 10-15%) + Nhóm hợp chất hữu phức tạp gọi mùn, (chiếm 85-90%) Như chất hữu đất chịu tác động trình song song tồn tại, tuỳ theo điều kiện đất, khí hậu, thành phần xác sinh vật mà hai trình chiếm ưu Hai trình là: q trình khống hố chất hữu q trình mùn hoá chất hữu Sự phân giải chất hữu đất khái quát sơ đồ sau: Sơ đồ trình phân giải chất hữu đất Các trình phân giải chất hữu đất a) Q trình khống hóa (vơ hóa) chất hữu Khái niệm: Khống hố trình biến đổi chất hữu thành chất vô với tham gia men vi sinh vật tiết Các chất hữu phức tạp bị thủy phân, phân giải tạo thành sản phẩm trung gian Sau xảy oxi hóa hồn tồn hợp chất hữu sản phẩm cuối hợp chất tan khí Đặc điểm q trình: Theo L.N Alexandrova q trình khống hố chất hữu xảy theo giai đoạn:  Các hợp chất hoá học phức tạp protit, gluxit, lipit, nhựa, sáp, lignin, tanin tác động men vi sinh vật đất tiết bị thuỷ phân để hình thành sản phẩm có cấu tạo đơn giản hơn: đường hexoza, pentoza, saccaroza, xenluloza, axit amin mạch vòng mạch thẳng, amin, gốc purin pirimidin, axit uronic, axit béo, glixerin, polyphenol  Do tác dụng phản ứng oxi hoá khử, khử amin, khử cacboxyl sản phẩm giai đoạn tiếp tục bị biến đổi thành axit hữu mạch vòng mạch thẳng, axit vô cơ, axit béo, axit hữu dạng bay hơi, axit khơng no, andehit, rượu, sản phẩm oxi hố khử dạng phenol, quinol  Giai đoạn khống hố hồn tồn: gồm q trình nhỏ:  Thối mục: Trong điều kiện hiếu khí sản phẩm trung gian bị biến đổi hoàn toàn thành sản phẩm: R3PO4, R2SO4, RNO2, RNO3, NH3, H2O, CO2 (R Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+) Đây trình tỏa nhiệt 4  Thối rữa: Trong điều kiện kỵ khí (thiếu oxi ngập nước VSV hiếu khí phát triển nhanh sử dụng hết oxi đất) sản phẩm cuối tạo thành từ sản phẩm trung gian bao gồm: NH3, H2O, CO2, CH4, H2, N2, H2S, PH3 Quá trình khơng có tăng nhiệt độ Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình khống hố: Thành phần chất hữu cơ: q trình khống hóa chất hữu khác khác Đường hòa tan, tinh bột bị khống hóa nhanh nhất, tiếp đến protit, hemixenluloza, xenluloza bị khống hóa chậm lignin, sáp, nhựa, tàn tích sinh vật khác nhau, có thành phần hố học khác tốc độ q trình khống hố khơng thể giống Ðặc điểm đất khí hậu: tốc độ khoáng hoá phụ thuộc vào độ pH, thành phần giới đất, độ ẩm, nhiệt độ Khoáng hoá cần điều kiện thống khí, nước, độ ẩm cao q gây yếm khí, vi sinh vật khó hoạt động Kết cho thấy điều kiện ẩm độ 70%, đủ ánh sáng, pH 6,5 - 7,5, nhiệt độ 250C – 300C thích hợp cho hoạt động vi sinh vật, khống hố xảy mạnh mẽ Những điều kiện thích hợp với đất có nhiệt độ, ẩm độ Việt Nam  Ở nước ta trình khống hố mạnh, phân giải nhiều chất dinh dưỡng cho trồng, đồng thời chất hữu mùn đất bị phá huỷ nhanh chóng làm cho đất khơng nhiều mùn đạm Vì đất nhẹ, cần có biện pháp giảm tốc độ khống hố b) Q trình mùn hóa Khái niệm:   Mùn cấu tạo từ protit, lignin, tanin thành phần khác VSV Mùn hóa q trình sinh học có điều kiện tác động VSV (phân giải tổng hợp), động vật đất kết chất mùn hình thành  Đặc điểm q trình mùn hóa: phản ứng sinh hóa, oxi hóa hợp chất phân tử có mạch vòng khác nhau, liên kết lại với nhau, trùng hợp, dẫn tới hình thành hợp chất cao phân tử mùn bền vững 5 Các đường hình thành chất mùn từ xác hữu thông thường đất (Theo Stevenson, 1982) Các đường hình thành chất mùn Từ sơ đồ cho thấy nguồn gốc chất tham gia cấu tạo nên chất mùn bao gồm tất chất hữu sản phẩm phân giải trung gian, sản phẩm tái tổng hợp thể sinh vật Chúng chất đường, polyphenol, quinol, chất amin, hợp chất linhin, Trong hợp chất chứa vòng thơm phenol, polyphenol, quinol, polyquinol, chất linhin có vai trò quan trọng Xét cách tổng qt, q trình hình thành chất mùn phân chia thành bước sau:  Từ xác hữu mà chủ yếu xác thực vật bị phân huỷ với tham gia tích cực vi sinh vật đất để hình thành hợp chất hữu sản phẩm trung gian đường, polyphenol, quinol, chất amin,  Tác động hợp chất trung gian, bị phân huỷ tiếp tục liên kết với để hình thành chất phức tạp  Trùng hợp liên kết hợp chất trung gian tạo thành chất mùn Những lý thuyết hình thành chất mùn * Quá trình hình thành mùn theo quan điểm đại (sinh hoá) + Theo Docuchaev, Viliam Tiurin, Kononova, Alexandrova đặc điểm mùn hoá phản ứng sinh hoá oxy hoá hợp chất cao phân tử có mạch vòng khác nhau, protit, lignin, tanin đóng vai trò quan trọng Những phản ứng oxy hóa xảy phân giải tàn tích sinh vật ảnh hưởng oxy khơng khí, men oxydaza xúc tác vô khác Những hợp chất cao phân tử kể liên kết lại với tác dụng phản ứng trùng hợp dẫn tới việc hình thành hợp chất mùn cao phân tử bền vững + Tham gia vào q trình mùn hố ngồi protit, lignin, tanin có sản phẩn khác q trình phân giải xác hữu đất Trong trình sống mình, vi sinh vật đất sử dụng sản phẩm phân giải hữu cơ, sản phẩm trao đổi chất tổng hợp vi sinh vật axit, đường, amin, hợp chất thơm tham gia cấu tạo nên phân tử mùn Theo Stevenson có đường hình thành chất mùn khác nhau: Sự liên kết trùng ngưng hợp chất đường với chất amin (con đường 1); polyphenol sản phẩm phân huỷ xác hữu với chất amin (con đường 2); chất sản phẩm phân huỷ linhin với hợp chất amin (con đường 3) chất linhin biến đổi với chất amin (con đường 4) Các đường có tham gia q trình sinh học Theo Selman Waksman, chất mùn hình thành chủ yếu từ hợp chất linhin (con đường 4) nên gọi lý thuyết linhin hình thành chất mùn Theo thuyết này, trước hết hợp chất linhin bị biến đổi dần nhóm metoxyl (OCH3) Với có mặt orthohydroxylphenol oxy hố hợp chất béo để hình thành nhóm cacboxyl (COOH) Các hợp chất linhin bị biến đổi dần để hình thành axit mùn Sự hình thành chất mùn theo đường không đáng kể Một số tác giả khác lại cho chất mùn đất hình thành theo đường và gọi học thuyết polyphenol hình thành chất mùn Theo thuyết này, linhin xem nguồn gốc quan trọng trước tiên để hình thành chất mùn Dưới tác động enzym sinh học, linhin bị phân huỷ thành aldehyt phenol axít hữu Sau chúng chuyển thành hợp chất quinol trùng hợp lại để hình thành chất mùn Ngày người ta thừa nhận đường hình thành chất mùn diễn đồng thời Tuy nhiên tuỳ theo điều kiện tính chất cụ thể loại đất mà đường chiếm ưu Thơng thường chất mùn hình thành từ chất linhin biến đổi (con đường 4) chiếm ưu đất thoát nước kém; hình thành từ polyphenol (con đường 3) lại có ưu đất rừng 7 Những nhân tố ảnh hưởng đến q trình mùn hóa Yếu tố hồn cảnh Điều kiện khí hậu: Chế độ nhiệt ẩm định tốc độ hình thành mùn loại hình mùn Đất đai: Đá mẹ với tính chất vật, hóa lý ảnh hưởng tới hình thành mùn vật dễ phân giải, tạo phân giải chậm mơi trường trung tính núi cao nhiệt đới) - Điều kiện ẩm, khô xen kẽ: q trình khống hóa chiếm ưu thế, mùn hình thành bền chặt gắn với sét - Điều kiện yếm khí thường xuyên tạo thành than bùn hữu với  Mùn thô, vi sinh vật hưởng mạnh đến trình thành mùn hoạt động kém, tạo nên môi trường chua - Vi sinh vật nhiều mùn hình thành nhiều - Chất lượng mùn thể qua số axit humic / Ảnh hình - Đá mẹ giàu SiO2 Số lượng vi sinh vật: thành Mùn nhuyễn, gặp khô: chất hữu mùn thô (vùng tính chất - Đá mẹ giàu Ca  đất đen, giúp vi sinh mùn dày dạng Đặc phần: - Điều kiện  Tầng thảm Yếu tố nội Xác hữu non giàu Ca, N, Mg, axit hữu phân giải nhanh Xác hữu già nhiều linhin tỉ lệ Ca, N, axit fulvic Mg, axit hữu giảm làm tốc độ mùn hóa giảm theo khó phân giải II/ Vai trò chất hữu độ phì nhiêu đất Vai trò chất hữu đất Độ phì nhiêu Độ phì nhiêu đánh giá thực vật, đất phì nhiêu hệ thực vật phát triển Độ phì nhiêu khả cung cấp cho nguyên tố dinh dưỡng khoáng, nước, ổn định cấu trúc đất đảm bảo cho rễ đủ khơng khí nhiệt thuận lợi để phát triển bình thường Chất hữu nguồn cung cấp CO2 chất dinh dưỡng cho thực vật - Chất mùn kho dự trữ, nguồn cung cấp thành phần dinh dưỡng cho thực vật 9 TP hà nâ t í c hữ us i cn ơh v ậ t Chất hữu tích lũy nhiều Độ phì nhiêu tăng Kết luận chức CHC độ phì nhiêu đất  Nâng cao hiệu phân bón  Vận hành tuần hoàn dinh dưỡng đất  Cung cấp dinh dưỡng tối ưu để giảm tác động bệnh, côn trùng sương giá  Quản lý độ mặn – chất mùn hấp phụ muối dư thừa cho  Mùn hữu chất xúc tác để tăng mức độ C (carbon) đất  Giúp đất có cấu trúc ổn định  Bằng q trình OXH đất, dinh dưỡng cho thực vật N, P, S giải phóng dạng dễ hấp thu rễ  Trong đất cát, CHC giúp tăng khả trao đổi cation nên tăng khả cố định cation khỏi bị thất thoát đất TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Đất Mơi trường – Lê Văn Khoa https://tailieu.vn/doc/qua-trinh-khoang-hoa-xac-huu-co-577823.html 10 https://www.slideserve.com/ashanti/ch-ng-ii https://www.lexiconoffood.com/definition/definition-soil-fertility https://www.jstor.org/stable/2417826?read-now=1&seq=1#page_scan_tab_contents http://www.fao.org/3/a0100e/a0100e05.htm#TopOfPage ... khống hố chất hữu q trình mùn hố chất hữu Sự phân giải chất hữu đất khái quát sơ đồ sau: Sơ đồ trình phân giải chất hữu đất Các trình phân giải chất hữu đất a) Q trình khống hóa (vơ hóa) chất hữu. .. trồng Chất hữu đất chia phận:  Chất hữu chưa bị phân giải (còn ngun hình thể ban đầu) như: rễ cây, thân cây, xác động vật, khơng phải phần chất hữu đất  Các chất hữu bị phân giải: phần chất hữu. .. trò chất hữu độ phì nhiêu đất .7 I/ Quá trình phân giải chất hữu đất Chất hữu đất Cấu trúc đất điển hình Chất hữu phận cấu thành đất, nguyên liệu để tạo nên độ phì nhiêu đất; phần quý giá đất,