Chương V: VI SINH VẬT ĐẤT pot

Trong quá trình hoạt động sống vi sinh vật tham gia tích cực vào sự phân giải các hợp chấthữu cơ, tổng hợp và phân giải các chất mùn, chuyển hóa khoáng và đạm giúp cây trồng hấp thu được

Trong tự nhiên vi sinh vật rất dễ phân tán nhờ gió, nước hay bám vào các vật thể khác và dichuyển khắp nơi.

Đối với sản xụất nông nghiệp, vi sinh vật có vai trò quan trọng, đóng góp nhiều trong sự tồntại và hoạt động sản xuất của đồng ruộng Ước chừng khoảng 60-80% hoạt động trao đổi chất trongđất được thực hiện nhờ vi sinh vật Vì vậy có ảnh hưởng rất nhiều đến sự sinh trưởng và phát triểncủa cây trồng

Trong quá trình hoạt động sống vi sinh vật tham gia tích cực vào sự phân giải các hợp chấthữu cơ, tổng hợp và phân giải các chất mùn, chuyển hóa khoáng và đạm giúp cây trồng hấp thu được,

cố định đạm phân tử làm giàu nitơ cho đất Còn tiết các chất sinh học tác dụng trực tiếp đến câytrồng Vi sinh vật còn giúp cây trồng hấp thu các sản phẩm trao đổi chất do cây trồng tiết ra ở bộ rễ,nếu không thì sự tích tụ này sẽ đầu độc trở lại cây trồng

Trong quá trình thực hiện các biện pháp kỹ thuật trồng trọt, ở mỗi giai đoạn vai trò của vi sinhvật khá rõ rệt Nó thường tập trung nhiều trong phần rễ của cây trồng Vùng rễ là nơi mà thực vật vàđất tiếp xúc nhau Số lượng và thành phần của loài vi sinh vật vùng rễ cũng khác so với vùng đấtkhông có rễ Vì vậy để đạt hiệu quả cao, cần phải chú ý đến hoạt động của vi sinh vật

I HỆ VI SINH VẬT ĐẤT(MICROFLORE):

Hệ sinh vật trong đất rất phức tạp, chúng có những đặc điểm sinh lý và sinh thái khác nhau,chúng sống thành những quần thể và có tác động trực tiếp cũng như gián tiếp qua lại lẫn nhau Theotài liệu của Krassilnikov N.A thì trong mỗi gam đất có khoảng 100 triệu vi khuẩn, 100 triệu xạkhuẩn, gần 1 triệu nấm, 1 vạn đến 10 vạn tế bào tảo và động vật nguyên sinh…

Số lượng chất hữu cơ trong đất rất lớn, chủ yếu là chất mùn, nguồn thức ăn carbon và đạm củanhiều vi sinh vật Trong đó có vô số vi sinh vật đa dạng cả về loài và nhóm

1. PHƯƠNG PHÁP ĐẾM VÀ PHÂN LẬP:

Không có thí nghiệm đơn nào xác định được tổng thể các quần thể vi sinh vật trong một mẫuđất do sự đa dạng của nó Vài kỹ thuật sử dụng để ước đoán số lượng và chủng loại như đếm trựctiếp dưới kính hiển vi, nuôi trên thạch đĩa, kỹ thuật làm giàu

-Trực tiếp: Lấy mẫu đất pha loãng trong nước vô trùng, xem trực tiếp dưới kính hiển vi Phươngpháp này chỉ phân tích sơ bộ xác định các vi sinh vật nào và chỉ có những chuyên gia có kinh nghiệm mới

sử dụng được

-Gián tiếp: Cấy huyền trọc đất trên các loại môi trường khác nhau thích ứng cho từng nhóm vi sinhvật , phương pháp này có thể dùng định tính và định lượng tế bào vi sinh vật

Cần chú ý:

 Trước khi pha loãng cần nghiền thật nhỏ

 Số lượng tính trên 1g đất không tính trên một huyền trọc nào cả

 Ghi nhận số lượng tế bào sống có ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học trong đất, tuy nhiên đếmtrực tiếp ghi nhận cả tế bào chết

2 CÁC NHÓM VI SINH VẬT TRONG ĐẤT:

Số lượng và chủng loại vi sinh vật trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường khác nhaunhư: thành phần và số lượng các chất dinh dưỡng có sẳn, độ ẩm thoáng khí, nhiệt độ, pH, tập quáncanh tác của từng vùng như sự bón phân, làm đất, tưới tiêu… sự hiện diện của rễ và vùng rễ trong đấtluôn tác động đến số lượng và chủng loại vi sinh vật hiện diện gọi là “hiệu quả vùng rễ” Ngoài ra cótác động qua lại giữa các loài vi sinh vật luôn có vai trò quan trọng đối với quần thể vi sinh vật trongđất Xạ khuẩn tạo kháng sinh, protozoa tiêu diệt một số vi khuẩn Ngược lại một số vi khuẩn phân giảicellulose và protein có thể cung cấp dinh dưỡng cho những loài không có enzyme phân giải này Các

vi sinh vật trong đất thường gặp:

a Vi khuẩn:

Chiếm số lượng lớn trong hệ sinh vật đất về số lượng cũng như chủng loại.Thường sống lớpđất mặt, vì nhiệt độ, độ ẩm, không khí, thức ăn thuận lợi hơn Chúng tồn tại chung quanh hạt đất cóthức ăn, hỗn hợp keo của khoáng và chất hữu cơ tạo môi trường lý tưởng cho sự phát triển của vikhuẩn

Cĩ sự khác biệt lớn về sự thích ứng của mỗi loại vi sinh vật đối với nguồn chất dinh dưỡng vàđiều kiện vật lý của vi sinh vật Khơng cĩ điều kiện nuơi cấy nào tạo sự phát triển cho nhiều loại visinh vật khác nhau Cĩ rất nhiều loại vi sinh vật chưa được phân lập và định danh.

Hầu hết vi sinh vật cĩ trong đất là dị dưỡng, thường tạo nội bào tử như các lồi của Bacillus,Clostridium ngồi ra cịn cĩ Arthrobacter, Pseudomonas, Rhizobium thường hiện diện trong đất.Tầm quan trọng: Tham gia vào sự phân hủy mạnh của xác bả hữu cơ cung cấp chất dinh dưỡng chocây trồng Vi khuẩn cĩ hệ enzyme thực hiện quá trình nitrat hĩa , cố định đạm… thiếu vi khuẩn đờisống của thực vật bậc cao sẽ bị hại

b Nấm: gồm nấm mốc và nấm men:

Cĩ hàng trăm lồi nấm mốc khác nhau sống trong đất Hầu hết sống trên lớp bề mặt nơi cĩnhiều oxy Lồi thường gặp nhất: Penicillium, Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Trichoderma… điềukiện vật lý và hĩa học, chất dinh dưỡng của đất sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của lồi Người ta đãxác định cĩ khoảng vài ngàn dến vài trăm ngàn tế bào trong 1g đất

Vai trị chưa xác định hết nhưng quan trọng trong sự phân hủy các chất hữu cơ của mơ thựcvật như: tinh bột, cellulose, lignin, pectin… ảnh hưởng đến sự hình thành mùn và bền vững của đất

Sự tích lũy sinh khối của nấm mốc giúp ổn định cấu trúc đất, làm ăng khả năng giử nước

Nấm hoạt động mạnh ở pH acid, chức năng biến đổi của nấm rất cao, cĩ đến 50% chất hại bịphân hủy bởi nấm Độ màu mỡ của đất phụ thuộc nhiều vào nấm mốc vì chúng tiến hành phân hủysau sự phân hủy của vi khủẩn và xạ khuẩn -> quyết định chất dinh dưỡng cho đất

Nấm men cĩ nhiều trong đất trồng nho, táo, nơi nuơi ong… Chúng cĩ nhiều trên lá, thân, cànhcây, sẽ theo cây vào đất khi cây chết

c Xạ khuẩn:

Hiện diện nhiều trong đất sau vi khuẩn, quan trọng trong sự phân hủy chất hữu cơ và phĩngthích chất dinh dưỡng bao gồm các loại: Nocardia, Streptomyces, Micromonospora Hiện diện hàngtriệu tế bào trong 1g đất khơ và ẩm Xạ khuẩn tạo nên mùi của đất cĩ thể phân hủy chất hữu cơ vữngnhất như: kitin, cellulose -> quan trọng đối với sự phì nhiêu của đất Xạ khuẩn cũng cĩ khả năng tạo

ra kháng sinh hiện diện và hoạt động một vùng xung quanh xạ khuẩn

d. Tảo:

Cĩ diệp lục tố cĩ thể sống tự dưỡng như thực vật nên phải sống trên mặt đất Quần thể tảotrong đất ít hơn so với vi khuẩn và xạ khuẩn Các loại tảo chủ yếu hiện diện trong đất là:Cholorophyta, Silic cholorophyta…

Vai trị trong sự tạo chất dinh dưỡng và độ màu mỡ cho đất cũng khơng kém vi khuẩn và nấmmốc Vì cĩ sắc tố diệp lục nên nĩ cĩ khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ CO2 làm giàu cho đất, với hơn

40 lồi cĩ khả năng cố định đạm Cĩ một số trường hợp tảo cĩ vai trị trong sự thay đổi cần thiết như

trong đất cằn cổi, đất bị xĩi mịn -> tảo cĩ thể tích lũy nguồn chất hữu cơ ban đầu nhờ quang hợp.Tảo cĩ thể kết hợp với nấm thành địa y, giúp sự chuyển hĩa đá thành đất.

e. Vi khuẩn lam:

Vi khuẩn quang hợp thường sinh oxy cĩ vai trị hoạt động như chìa khĩa cĩ thể biến đổi đáthành đất Chúng cĩ thể sống trên bề mặt đá, khi tế bào chết là nguồn dinh dưỡng ban đầu cung cấpcho các vi sinh vật khác phát triển và tiếp tục tạo nguồn dinh dưỡng cho tảo và nấm Sự tạo thành acidtrong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật giúp hịa tan các thành phần khống của đá Quá trình tíchlũy liên tục chất hữu cơ và khống tan tiếp tục nuơi dưỡng địa y, rêu, thực vật bậc cao Nhiều loại tảobiển cố định đạm dùng làm phân bĩn cho lúa, làm tăng năng suất rõ rệt, đặc biệt là tảo cộng sinh vớibèo hoa dâu, cố định đạm trong dị bào, tế bào này cĩ vách dày và quang hợp thuận tiện giúp cho quátrình cố định đạm tốt hơn

f. Nguyên sinh động vật và virut:

Số lượng nguyên sinh động vật trong đất ẩm và giàu chất dinh dưỡng từ một đến vài trămngàn tế bào trong một gam đất Hầu hết nguyên sinh động vật sống dựa vào nguồn chất hữu cơ vàsinh vật trong đất Một số vi khuẩn trong đất chứa virus, virus động vật và virus thực vật luơn hiệndiện trong đất, mơ của xác động vật chết cũng như sống…

Qua nghiên cứu cho thấy vi sinh vật thường tập trung ở vùng rễ cây Vùng rễ là vùng đất và rễcây tiếp xúc với nhau Số lượng và thành phần lồi vi sinh vật cũng khác nhau so với vùng đất khơng

cĩ rễ cây Ngày nay đã quan sát trực tiếp vi sinh vật trên bề mặt rễ, và trong vùng rễ vi khuẩn chiếm

ưu thế nhất Sự sinh trưởng của các vi sinh vật được kích thích bởi các chất dinh dưỡng như:aminoacid, vitamin phĩng thích từ rễ Các sản phẩm trao đổi chất do vi sinh vật tạo ra kích thích sự sinhtrưởng của thực vật do đĩ cĩ sự trao đổi chất giữa vi sinh vật và thực vật Chính ở vùng rễ cĩ mốiquan hệ mật thiết giữa thực vật và vi sinh vật Tổng số vi sinh vật trong đất gọi là chỉ số vi sinh vậtđất Số lượng này từ 0.1-1% so với tất cả các chất hữu cơ cĩ trong đất, tuy số lượng nhỏ nhưng rấtquan trọng và chúng cĩ vai trị lớn nhờ ở hoạt động sống của chúng sẽ làm biến đổi sâu sắc trong cấu

tử của đất trong đất cĩ sự hiện diện của số lượng vi sinh vật và thành phần lồi rất lớn dẫn đến sựhình thành hệ vi sinh vật trong đất (microflore)

II SỰ PHÂN BỐ VI SINH VẬT TRONG TỰ NHIÊN:

1/ PHÂN BỐ THEO CHIỀU SÂ U:

Số lượng của vi sinh vật giảm dần theo tầng đất, càng xuống tầng đất sâu càng ít vi sinh vật Quầnthể vi sinh vật tập trung nhiều nhất ở vùng đất canh tác Đĩ là nơi tập trung nhiều chất dinh dưỡng,đất vùng rễ, cĩ cường độ chiếu sáng, nhiệt độ và độ ẩm thích hợp nhất

Thành phần của vi sinh vật cũng thay đổi theo tầng đất: vi khuẩn hiếu khí, nấm, xạ khuẩn thườngtập trung nhiều ở tầng mặt Càng xuống sâu các vi khuẩn hiếu khí càng ít và các nhĩm vi khuẩn kỵkhí lại tăng như vi khuẩn phản nitrat hĩa phát triển mạnh ở độ sâu 20-40 cm

2/ PHÂN BỐ THEO CÂY TRỒNG:

Đối với cây trồng thì vùng rễ là vùng phát triển mạnh nhất của vi sinh vật so với vùng khơng

3/ PHÂN BỐ THEO CÁC LOẠI ĐẤT:

Các loại đất khác nhau sẽ cĩ điều kiện dinh dưỡng, độ ẩm, độ thống khí cũng khác nhau từ đĩ

sự phân bố của sinh vật cũng khác nhau

Ví dụ: trong đất trồng lúa nước các vi sinh vật kị khí phát triễn mạnh như vi khuẩn anmonhĩa, nitrat hĩa Ngược lại vi sinh vật hiếu khí như vi khuẩn cố định nitơ, nấm, xạ khuẩn rất ít

Đất giàu dinh dưỡng như đất phù sa sơng Hồng, số lượng vi sinh vật rất cao, ngược lại ở vùngđất bạc màu như Hà Bắc cĩ số lượng vi sinh vật rất ít

Hệ vi sinh vật trong đất khác nhau, từng lọai đất, từng vùng khí hậu, từng vùng địa lí vàthậm chí ngay trên một điểm của một loại đất hệ vi sinh vật cũng khác nhau, đó là sự khác nhautheo độ sâu vào lòng đất và theo mùa trong năm Sự khác nhau còn là hệ quả của các yếu tố môitrường chi phối như: chất dinh dưỡng, độ acid, nhiệt độ, thế năng oxy hóa khử, pH, tính chất lọaiđất, trạng thái đất

Đ ất đầm lầy là lọai đất đen, không pha sét có nhiều chất hữu cơ đang bị phân hủy, đất đencó nhiều chất hữu cớ bị phân hủy hơn đất đầm lầy, đất nâu là đất đen có pha sét, một dạng xácbả hữu cơ bị quện lại, gần như sử dụng được

Lọai đất nào nhiều xác bả thực vật chôn vùi sẽ thuận lợi cho sự phát triển của thực vật.Trong các lọai đất đồng cỏ thảo nguyên khô cằn, hay đất cận sa mạc, xác thực vật bị phân hủychậm hơn so với đất đầm lầy Tuy nhiên, trong các lọai đất, ghi nhận có sự hiện diện ưu thế cácđại diện của Pseudomonas, Bacteium, Mycobacterium tạo ra các thể trung gian sau đó có nhóm

vi khuẩn tạo bào tử trong đất sử dụng các chất trung gian để phát triển và thực hiện các quá trìnhkhoáng hóa trong đất

Đối với các lọai đất có quá trình khóang hóa yếu thường gặp các nhóm vi nấm như:Penicillium, Aspergillus, trong đất mặn thường gặp ưu thế của nấm mốc Monoverticillata, trongđất rừng thường gặp Biverticillata, những loại đại diện này đồng hóa tố đạm hữu cơ

Giống Mucor phát triển tốt trên đất hữu cơ tươi, phân bố nhiều ở lớp đất mặt thường gặp làMucor ramanianus trên đất rừng.

Còn Fusarium thường gặp trong đất có nhiều xác bã thực vật họ hòa bản, trong đất rừng thì

ít gặp hơn Về nấm men, cũng có mối quan hệ khác nhau với các lọai đất ở than bùn non ưu thếlà Torulopsis, đất co độ chua yếu thường gặp Candida phát triển tạo sợi, trong đất rừng và đất đenthường gặp Lypomyces và đặc trưng cho đất đen là Rhodotorula

Nói chung trong các lọai đất nhiều xác bả thực vật thì có nhiều vi sinh vật phân giảicellulose có thể gặp Actinomyces, Fusarium, Chaetomium, Cytophga……

Trong đất trồng trọt sự biến đổi vi sinh vật tùy theo sự bón phân Kết quả nghiên cứu vềhệ vi sinh vật phân giải cellulose trong đất trồng với phân bón khác nhau của viện hàn lâm nôngnghiệp Liên Xô: Timiriazev cho thấy phân chuồng và phân khóang đều làm thay đổi hệ vi sinhvật đất so với đất đối chứng, phân khoáng làm tăng sự phát triển của Cellvibrio còn phân chuồnglàm tăng sự phát triển của Cytophaga

Sự phân bố của vi sinh vật cố định đạm cũng có liên hệ với nhiều yếu tố : lọai đất, trạngthái đất, khí hậu…… chủ yếu về số lượng Azotobacter phát triển ở đất có nhiều phosphore, pHtrung tính, nhiều chất hữu cơ và nước

Vi sinh vật cố định đạm và phân giải cellulose được coi là những vi sinh vật chỉ thị về chấtlượng của đất trồng trọt Trong hệ vi sinh vật đất có tảo, nhưng vai trò không lớn trong các họatđộng sinh lí trong các quần thể tự nhiên của đất

Sự phân bố vi sinh vật trong đất theo độ sâu vào lòng đất đã được nghiên cứu và ghi nhậnrằng: sự giảm dần về thành phần và số lượng vi sinh vật theo độ sâu vào lòng đất có mối liênquan chặt chẽ với sự giảm dần lượng mùn là đồng biến

Từ những nghiên cứu trên có những nhận định tổng quát: điều kiện sinh thái ảnh hưởngđến hệ thống vi sinh vật đất và trong nghiên cứu so sánh hệ thống vi sinh vật đất, nước, khôngkhí thường ở đất hệ sinh vật cũng nhiều hơn

ĐÁNH GIÁ VỀ HOẠT ĐỘNG SỐNG VI SINH VẬT TRONG ĐẤT:

Muốn xác định họat động sống của vi sinh vật trong đất, trước hết phải xác định tính chấtvà số lượng nhóm vi sinh vật khác nhau Như nhóm phân giải cellulose, phân giải hydrocarbon,nitrat hóa, khử nitrat… từ đó xác định sản phẩm tạo thành sau các họat động sinh lí là có lợi haycó hại cho đất Nếu như có nhiều vi khuẩn khử nitrat thì có hại do làm mất đạm của đất Vớinhững phân tích trên đã khẳng định rằng: đánh giá đất về mặt vi sinh vật học không chỉ phân tíchchỉ số vi sinh vật mà cần phải phân tích cả về sinh lí vi sinh vật trong đất, số lượng và họat động

của nhóm vi sinh vật này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố môi trường chúng sống, trong đất trồngtrọt thường xuyên có sự hiện diện của nhiều nhóm vi sinh vật trong đường tiêu hóa của động vật

do bón phân chuồng, chúng là vi sinh vật ưa nhiệt và có đặc tính phân giải cellulose, tinh bột,protid đồng thời còn có nhiều loài gây bệnh cho người và động vật

Với sự phát triển nhanh của khoa học, trong nghững năm gần đây người ta đã và đang sửdụng chỉ số enzym để đánh giá các họat động sinh lí của các nhóm vi sinh vật trong đất

III/ VI SINH VẬT ĐẤT VÀ HỆ SINH THÁI ĐẤT:

 Động vật sống nhờ vào các chất hữu cơ thực vật, động vật

 Đất và khơng khí của khu rừng

Hình 1.1 Chu trình chuyển hĩa vật chất trong hệ sinh thái

Như vậy thì các chất dinh dưỡng mà thực vật hấp thu từ đất và từ khơng khí, sau quá trìnhphân giải của vi sinh vật sẽ được trả lại mơi trường chung quanh và chu trình chyển hĩa của chúnglại tiếp tục và là một chu trình kín

Để khảo sát một hệ sinh thái cần xét hai mặt sau:

1 Cơ cấu( Structure) của hệ sinh thái: bao gồm số loại và số lượng của các nhĩm sinh vật và đặc

tính của mơi trường

2 Chức năng( function) của hệ sinh thái: tức là các vấn đề cĩ liên quan đến tốc độ của quá trình

chuyển hĩa năng lượng và trao đổi chất trong hệ Cĩ thể chia sinh vật rong hệ ra làm 3 nhĩm về mặtchức năng:

a Nhĩm vi sinh vật sản xuất (producers): chủ yếu là các sinh vật cĩ khả năng quang hợp.

b Nhĩm sinh vật tiêu thụ (consumers): gồm các động vật sống nhờ thực vật một cách trực

tiếp hoặc gián tiếp

c Nhĩm sinh vật phân giải (decomposers): gồm các động vật nhỏ bé hoặc vi sinh vật cĩ

nhiệm vụ phân giải các chất hữu cơ Trong nhĩm này bao gồm một nhĩm vi sinh vật cĩ chức năngchuyển hĩa chất vơ cơ từ dạng này sang dạng khác, được gọi là nhĩm vi sinh vật chuyển hĩa(transformers)

2/ HỆ SINH THÁI THỔ NHƯỠNG:

Thực vật(nhĩm sản xuất)

Chất vơ

cơ

Chất hữu cơ

Động vậtNhĩm tiêu thụ)

Vi sinh vật( Nhĩm chuyển hĩa)

Đối với hệ sinh thái trong đất liền như rừng, đồng cỏ… thổ nhưỡng là thành phần quan trọngtrong hệ sinh thái kể trên.

Tuy nhiên từ bản thân thổ nhưỡng cũng là một hệ phức tạp, trong đó các thành phần sinh vật

và phi sinh vật có quan hệ chặt chẽ với nhau Thành phần phi sinh vật như: đất, đá, chất hữu cơ, nước,không khí…Thành phần sinh vật bao gồm các vi sinh vật có khả năng quang hợp như tảo, các vi sinhvật hoặc động vật sống nhờ các vi sinh vật khác như protozoa và nhóm vi sinh vật phân giải vật chấtnhư vi khuẩn, nấm…

Như vậy thổ nhưỡng cũng mang tính chất như một hệ sinh thái hoàn chỉnh

Nghiên cứu đối tượng thổ nhưỡng trên quan điểm sinh thái sẽ giúp ta hiểu được các tính chấtcủa thổ nhưỡng một cách toàn diện và biện chứng Điều này cần thiết cho mục đích sử dụng đất trongsản xuất nông nghiệp cũng như trong việc bảo vệ môi trường

3/ CƠ CẤU VI SINH VẬT SỐNG TRONG ĐẤT :

Các sinh vật sống trong đất có quan hệ chặt chẽ với sự hình thành và phát triển của đất có thể chiathành hai nhóm: các động vật và các vi sinh vật

a/Nhóm động vật trong đất: Ở đây chúng ta không kể đến các động vật sống trong hang, các loại

chỉ tồn tại trong đất ở thời kỳ trứng, các loại vào đất để ngủ đông, để tránh mùa khô hoặc để lột xác

và các loại hiện diện trong đất ngẫu nhiên Trừ các động vật kể trên, động vật sống trong đất đượcchia làm 3 nhóm tùy theo kích thước của chúng:

 Nhóm động vật to: Chiều dài trên 1 cm

 Nhóm động vật nhỏ: chiều dài từ 0.2mm-1 cm

 Nhóm động vật cực nhỏ: nhỏ hơn 0.2mm

Các động vật này có nguồn thức ăn khác nhau:

 Nhóm ăn thực vật: ấu trùng của bọ rầy ăn rễ cây

 Nhóm ăn xác bả thực vật: trùng ốc

 Nhóm ăn xác động vật: ấu trùng của một số bọ rầy

 Nhóm ăn phân: một số loại collembola ăn các chất bài tiết của động vật

 Nhóm ăn vi sinh vật: một số côn trùng ăn các động vật nhỏ hơn

 Nhóm ăn tạp: một số thứ côn trùng ăn nhiều thứ kể trên

b/ Nhóm vi sinh vật trong đất: gồm 5 nhóm chính là: nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn, tảo và nguyên

 Nhóm vi khuẩn: nhóm này rất đa dạng và có vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoávật chất trong đất.

Tùy theo vai trò của nó có thể chia ra làm các tiểu nhóm như:

+ vi khuẩn hiếu khí : có nhiều trong đất cao ráo và thoáng khí

+ vi khuẩn kị khí hay yếm khí : thường xuất hiện trong đất ngập nước

+ vi khuẩn phân hủy cellulose : Clostridium, Cellulomonas…

+ vi khuẩn hóa amon (amonifer): phân hủy N hữu cơ thành amonium (CH4) như Pseudomonas,Bacillus, Clostridium, Serratia, Micrococcus, Corynrobacterium, Sarcina, Achromobacter…

+ Vi khuẩn hóa nitrat: giữ vai trò chuyển hóa NH3 → NO3 bằng cách cung cấp oxy cho NH4

+ Vi khuẩn khử N (denitrifer): giữ vai trò khử oxygen của NO3 để chuyển thành N2

+ Vi khuẩn cố định N (nitrogen fixer): cố định nitơ của khí quyển Có thể là vi khuẩn cộng sinh nhưRhizobium hoặc không cộng sinh như Azotobacter, Clostridium, Azospirillum

IV CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT:

1/ NHIỆT ĐỘ:

Về cơ bản thì nhiệt độ cũng ảnh hưởng bởi yếu tố địa lý, tuy nhiên chế độ nhiệt trong đất còn tùythuộc vào khả năng hấp thụ nhiệt của loại đất đó Vì vậy trong cùng điều kiện khí hậu, địa lý nhấtđịnh trong vài loại đất khác nhau có chế độ nhiệt khác nhau Dựa vào mối quan hệ nhiệt ta chia làmcác nhóm sau:

 Vi sinh vật ưa nóng (35-80 độ, nhiệt độ tối ưu 50-60 độ) nhưng chúng ít có vai trò quantrọng trong quá trình vi sinh học trong đất

 Vi sinh vật ưa ấm (20-45 độ, nhiệt độ tối ưu 25-27 độ)

 Vi sinh vật ưa lạnh (nhóm này tương đối ít)

Tuy nhiên ở nhiệt độ cao sẽ là biến tính protein của nguyên sinh chất, làm phá hủy cácenzyme, ức chế các hoạt động của vi sinh vật Không chỉ làm tổn thương mà còn ảnh hưởng trực tiếplên sự sống còn của vi sinh vật, điều này còn tùy thuộc vào lượng nước có trong tế bào

Còn nhiệt độ thấp không có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật mà chỉ ức hế hoạt động của chúng.Chính vì những lý do đó mà hầu hết các vi sinh vật dù ở nhiệt độ quá cao hay quá thấp thì đa số các visinh vật chuyển sang dạng sống tiềm sinh

2/ ÁNH SÁNG:

Hầu hết các vi sinh vật phát triển tốt trong điều kiện tối Ánh sáng trực tiếp của mặt trời và cáctia tử ngoại có thể gây ra những quá trình quang oxy hóa trong nguyên sinh chất tế bào, đặc biệt làcác nucleic acid Dưới tác dụng của các bức xạ này các phản ứng hóa học trong tế bào bị phá vỡ, sinhvật có thể bị tiêu diệt

Tuy nhiên ánh sáng rất cần thiết với những vi sinh vật có sắc tố quang hợp và khả năng quanghợp

3/ ĐỘ ẨM:

Như chúng ta đã biết, nước chiếm một tỷ lệ quan trọng trong hầu hết các thể sống Nước giúphịa tan các chất dinh dưỡng trong nước và được hấp thu vào tế bào, mọi phản ứng sinh hĩa trong tếbào cần cĩ nước mới xảy ra được Khơng những thế, độ ẩm cịn ảnh hưởng đến hầu hết các hoạt độngsống của vi sinh vật

Cĩ những lồi thích nghi với mơi trường ngập nước, cĩ những lồi cĩ khả năng chịu khơ hạncao Nhưng phần lớn các vi sinh vật cĩ khả năng phát triển mạnh ở độ ẩm 60-70% nhất là các lồi vikhuẩn cố định đạm hiếu khí Do ở độ ẩm này trong đất đã đạt được lượng nước và khơng khí cầnthiết Nếu độ ẩm cao hơn, thì lượng khí trong đất sẽ bị đẩy ra → thiếu khơng khí sẽ ức chế sự pháttriển của vi sinh vật hiếu khí Tuy nhiên, trong điều kiện khơ hạn thì hầu như mọi quá trình sinh hĩađều bị trì trệ

4/ THÀNH PHẦN CƠ HỌC CỦA ĐẤT:

Phần sinh khối chủ yếu của vi sinh vật cĩ đến 90-99% được gắn với pha rắn của đất, do cáctiểu phần của đất ở pha rắn hấp thụ mạnh tế bào của vi sinh vật Tuy nhiên khả năng hấp thu nàykhơng cố định mà nĩ cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, pH, độ phân tán cũng nhưkích thước của tiểu phần đất, mùa trong năm… các tiểu phần tự nhiên trong đất thì luơn cĩ kích thướckhơng đều nhau, các tiểu phần càng lớn tích lũy càng nhiều chất hữu cơ, nhiều chất dinh dưỡng sẽ tạođiều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật Chính điều này đã gĩp phần quan trọng trong sựphân bố của vi sinh vật trong đất Hơn nữa, xác bã vi sinh vật làm giàu cho đất bằng các hợp chất hữu

cơ, cũng ảnh hưởng một phần khơng nhỏ nhất là xung quanh hệ rễ đang phát triển cũng như sự thốihĩa của thực vật

5/ pH CỦA MƠI TRƯỜNG:

Tùy từng loại vi sinh vật mà chúng cĩ giới hạn pH thích ứng khác nhau như:

+ Nấm mốc và nấm men cĩ thể phát triển tốt trong mơi trường khá acid (pH =3-6)

+ Vi khuẩn và xạ khuẩn nĩi chung phát triển tốt trong mơi trường pH trung tính (pH = 7.5)

6.5-+ Vi khuẩn gây thối và nitrat hĩa phổ biến ở mơi trường trung tính và hơi kiềm

+ Vi khuẩn nốt sần phát triển tốt ở mơi trường kiềm yếu, tuy nhiên giới hạn pH của chúng khárộng từ 4.2-10 tùy từng lồi

+ Chất kháng sinh là những sản phẩm của quá trình trao đổi chất thứ cấp chủ yếu của vi sinhvật, mà với nồng độ thấp đã có thể gây ức chế đến sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật khác.

7/ SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC NHÓM VI SINHVẬT:

Ngoài những tác động của các điều kiện tự nhiên lên hoạt động sống của vi sinh vật, thì tácđộng của các yếu tố sinh học trong cùng hệ sinh thái cũng ảnh hưởng phần không nhỏ như: sự hiệndiện của các loài vi sinh vật khác , các sản phẩm mà chúng tạo ra trong quá trình sống, tạo thành cácchất ức chế các hoạt động sống…của một loài vi sinh vật nào đó như:

+ Vi sinh vật nitrat hóa chỉ có thể tồn tại và phát triển trong đất, khi ở đó có nhiều ammoniac,chất này là sản phẩm hoạt động sống của nhóm vi sinh vật hoại sinh, từ sự phân hủy protein

+ Actynomyces với một số loài vi nấm khác tạo thành kháng sinh => ức chế hoạt động sống,thận chí tiêu diệt một số nhóm vi khuẩn => vì thế mà các nhóm này không thể sống nơi có mặt củaActynomyces và các vi nấm khác

+ Sự hiện diện của loài Phytonematode dẫn theo sự hiện diện của nhiều loại vi nấm, mangdanh hiệu “nấm ăn thịt” => các loài nấn này thường bắt tuyến trùng bằng cách:lưới, vòng thắt haychất nhầy dính =>sợi nấm sẽ cắm vào thân tuyến trùng, tiết ra enzyme phân hủy tuyến trùng biếnthành chất dinh dưỡng cho mình

+ Giống Cellovibrio ký sinh trên đa số các loài vi khuẩn làm giảm số lượng loài vi khuẩn đángkể

V/ SỰ CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT VÔ CƠ TRONG ĐẤT BỞI VI SINH VẬT:

1/ SỰ CHUYỂN HÓA LÂN TRONG ĐẤT BỞI VI SINH VẬT:

a.Chất P và chu trình chất P trong đất:

Trong đất, chất P hiện diện dưới 2 dạng: P hữu cơ và P vô cơ

Chất P hữu cơ tồn tại trong xác bã thực vật và vi sinh vật Trong xác bã thực vật, chất P nằm tronghợp chất hữu cơ như : Phytin, phospholipid, acid nucleic, các nucleoprotein, các chất đường có chứa

P, các men và các hợp chất khác

Phần lớn P trong tế bào thực vật ở đưới dạng phosphat

Trong tế bào thực vật, phần lớn P là hợp chất trong acid nucleid của vi sinh vật, các hợp chấtkhác trong nguyên sinh chất như các Orthophosphat, metaphosphat, đường có chứa P và các mem cóchứa P 15-25% chất P trong tế bào vi sinh vật ở dưới dạnh hợp chất acid dễ tan

Trong đất từ 25-85% chất ở dưới dạng hữu cơ Lượng P hữu cơ biến động mạnh theo chiềusâu của đất, càng xuống sâu lượng P càng giảm

P vô cơ trong đất thường là các phosphat như phosphat calci, phosphat sắt hoặc phosphatnhôm, thường ở dạng khó tan Trong đất trung hòa và kiềm, phosphat calci chiếm ưu thế hơn và trongđất chua phosphat sắt và phosphat nhôm chiếm ưu thế.

Các dạng P kể trên, cây trồng không sử dụng trực tiếp được, chúng phải chuyển hóa sang dạng

P2O5 vô cơ dễ tan, cây trồng mới hấp thu được Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong sự chuyển hóacác dạng của P trong đất

Trong thiên nhiên chất P được chuyển hóa theo một chu trình khép kín

b.Sự khoáng hóa chất P hữu cơ:

- Các chất hữu cơ chứa P sẽ được vô cơ hóa do các men, tiết ra từ vi sinh vật trong đất.Trong quá trình sống của chúng, vi sinh vật cần phân hủy các chất hữu cơ thành các đường đơn để lấy

C cho sự phát triển của chúng Trong quá trình phân hủy này, nhờ các men của vi sinh vật tiết ra, cáchợp chất hữu cơ có chứa P, phóng thích P vói dạng phosphat

Như trong sự phân hủy acid phytic, vi sinh vật tiết ra men phytaz nhờ men này acid phyticđược phân ra làm một phân tử inositol và 6 phân tử H3PO4

Các sinh vật kể trên như: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunninghamella, Arthobacter

và Bacillus

Phytin cũng được phân hủy như trên vì Phytin là một muối calci và magne của acid phytic

Sự phân hủy của Phytin hoặc acid phytic trong đất chậm hơn so với các acid nucleic Cácacid nucleic cũng được hầu hết vi sinh vật trong đất làm chuyển hóa và phóng thích ra phosphat, nhờcác men thích ứng

- Sự chuyển hóa các lân hữu cơ sang lân vô cơ trên đây xảy ra nhanh hay chậm tùy thuộcvào một số yếu tố môi trường như:

+ Nhiệt độ: Dưới 300C sự chuyển hóa này xảy ra chậm Sự chuyển hóa tăng nhanh ở nhiệt độtrên 300C Như vậy nhóm vi sinh vật giữ vai trò chuyển hóa này có khuynh hướng thích nhiệt độ cao + pH của môi trường: Ở môi trường kiềm sự phóng thích P vô cơ nhanh hơn ở môi trườngacid

+ Chất hữu cơ trong môi trường: Ở đất chứa nhiều mùn hoặc nhiều chất hữu cơ, phosphat đượcphóng thích nhanh hơn Trong đất mùn, các acid nucleic được chuyển hóa nhanh hơn và phytin làchất được chuyển hóa chậm nhất

+ Chất đạm và carbon trong đất: Sự hóa khoáng chất P hữu cơ xảy ra nhanh ở đất có sự oxyhóa NH3 mạnh Sự hóa NH3 xảy ra mạnh hơn sự khoáng hóa chất P từ 8-15 lần Tương tự cũng cómối tương quan giữa sự khoáng hóa chất C và P hữu cơ, và tỷ lệ của hai sự hóa khoáng này vàokhoảng từ 100-300/1

c.Sự bất động lân dễ tan do vi sinh vật:

Chất lân dễ tan sinh ra trong quá trình khoáng hóa lân hữu cơ một phần sẽ được cây hấp thụ,phần còn lại bị chuyển hóa sang dạng lân vô cơ khó tan và bị bất động do vi sinh vật sử dụng

Vi sinh vật trong đất cần P để cấu tạo các chất trong tế bào của chúng.Do đó vi sinh vật cầnlấy P từ môi trường chung quanh cùng lúc với C và N Ở đất thiếu P vi sinh vật phát triển rất kém vàlôi kéo theo sự chuyển hóa C và N cũng chậm lại Ở nơi này nếu bón thêm P vô cơ hoặc hữu cơ sẽlàm gia tăng sự phát triển của tập đoàn vi sinh vật trong đất một cách rõ rệt, đồng thời cũng lôi kéotheo sự khoáng hóa của C và N

Vi sinh vật cần hấp thu P để tạo nên acid nucleic, Phospholipid và các chất khác chứa P trongnguyên sinh chất của chúng Chất P tích lũy trong vi sinh vật sẽ không được cây sử dụng

Do đó trong đất có nhiều vi sinh vật cũng sẽ có sự cạnh tranh P của tập đoàn vi sinh vật và câytrồng Ở đất thiếu P nếu bón nhiều chất hữu cơ và N, tập đoàn vi sinh vật phát triển mạnh, vi sinh vật

sẽ cạnh tranh P với cây trồng Hậu quả là năng suất cây trồng bị giảm sút Trong trường hợp nàychúng ta cần phải cung cấp thêm P để đáp ứng đủ yêu cầu của cây trồng và sự phát triển của vi sinhvật

Tuy nhiên chất P được vi sinh vật hấp thu sẽ được tích lũy dưới dạng P hữu cơ và sẽ đượcchuyển hóa ngược lại khi vi sinh vật chết đi.Do đó P ở dạng này không mất đi mà chỉ bị bất động( immobilization) trong một khoảng thời gian

Lượng chất P bị bất động có thể khá quan trọng tùy thuộc vào tỷ lệ C/P và N/P của chất hữu

cơ thêm vào đất Trường hợp vùi phân của gia súc vào đất, sự phát triển của vi sinh vật không đưađến sự bất động P vì trong trường hợp này tỷ lệ C/P và N/P tương đối cân đối Ngược lại nếu vùi rơm

rạ vào đất mà không bón thêm phân P, hậu quả của quá trình bất động sẽ xảy ra Người ta có thể tínhmột cách tương đối, khi vùi chất hữu cơ vào đất, hiện tượng khoáng hóa chất P hữu cơ để cung cấp P

dễ tiêu chỉ xảy ra khi tỷ lệ C/P nhỏ hơn 200/1 Trường hợp này chất hữu cơ có thừa P cho vi sinh vật

Chất đượcChôn vàođất

Lânhữu cơ

Lân vô cơ dễ tan (ppm)

Hột đậunành

sử dụng nên phân hữu cơ thừa sẽ được khoáng hóa Tỷ lệ C/P lớn hơn 300/1 thì hiện tượng bất độnglại trở nên ưu thế.

Tương tự, tỷ lệ N/P cũng có ảnh hưởng đến sự bất động P trong đất Ngưới ta đã tính được tỷ

lệ N/P trong đất mùn và trong nguyên sinh chất của tế bào vi sinh vật vào khoảng 10/1 Hiện tượngbất động P sẽ xảy ra khi tỷ lệ này mất cân bằng, lệch vào khoảng 2% Ngoài ra tỷ lệ này lệch dưới 2%thì sự khoáng hóa P hữu cơ sẽ xảy ra

Như vậy, khi bón phân cho cây trồng chúng ta cần quan tâm đến sự cân bằng giữa C,P,N vìkhi leäch cân bằng năng suất cây trồng chẳng những không gia tăng mà còn giảm sút là hậu quả củanhiều hiện tượng xảy ra mà trong đó hiện tượng bất động P hữu cơ chứa trong rơm rạ, vốn đã quá ít làmột

d/ Sự chuyển hóa lân vô cơ khó tan thành dễ tan:

Trong đất P vô cơ khó tan có thể được vi sinh vật chuyển hóa thành dạng P dễ tan Phần lớn visinh vật trong đất đều có khả năng này Có đến 1/10 đến phân nữa chủng vi khuẩn phân lập được từđất có khả năng chuyển hóa P khó tan thành P dễ tiêu Nấm và vi khuẩn có khả năng này gồm có:Penicillium, Sclerotium, Aspergillus, Pseudomonas, Mycobacterium, Micrococcus, Flavobacterium,Thiobacillus…

Các nấm và vi khuaån này nuôi trong môi trường dinh dưỡng có chứa apatid hoặc trong môitrường có chứa đá P nghiền mịn, có thể phân hủy để hấp thu P cần cho nhu cầu phát triển của mình,

mà còn thừa lượng P dễ tiêu để cung cấp cho môi trường xung quanh Hiện tượng nàycó thể thấyđược trong đĩa petri, vì dung dịch dinh dưỡng đặc bị đục vì P khó tan lơ lững trong dung dịch Chungquanh các khuẩn lạc của vi khuẩn hoặc nấm kể trên sẽ có quầng trong, là nơi mà P khó tiêu bị chuyểnhóa sang dạng tan được và được vi sinh vật ấy hấp thu một phần

Các vi sinh vật này tiết ra các acid hữu cơ và cụ thể đối với các vi sinh vật hóa tự dưỡng cókhả năng oxy hóa NH4 hoặc S thì các dạng hữu cơ này là acid nitric và acod sulfuric Các acid nàytác dụng lên apatid để cho ra dibasic phosphat và monobasic phosphat là các dạng P vô cơ dễ tiêu

Các nghiên cứu cho thấy sự xuất hiện các acid hữu cơ này xảy ra cùng lúc với xuất hiện P dễtiêu Có nghĩa là ngay sau khi vi sinh vật tiết ra các acid hữu cơ các acid này tác dụng lên P khó tan

và cho ra ngay P dễ tiêu

Mặt khác các dạng P bị cố định trong đất như phosphat sắt và phosphat nhôm cũng đượcchuyển hóa sang dạng dễ tiêu dưới tác dụng của vi sinh vật trong đất Một số vi khuẩn có khả năngsinh ra H2S tác dụng lên phosphat sắt hoặc nhôm và phóng thích ra dạng phosphat dễ tiêu Hiện tượngnày xảy ra trong điểu kiện thiếu oxy Cơ chế hiện tượng này chưa được giài thích rõ Kết quả ngiêncứu của Gerretsen (1948) cho thấy sự chuyển hóa các dạng P khó tan như ferrophosphat, bột xương,apatit và phosphat bicalcit trong điều kiện đất có chứa vi sinh vật

Ở đất ruộng phèn, hầu hết P đều ở dạng phosphat sắt hoặc nhôm, lúa không hấp thu được.Trong điều kiện này việc bón phân chuồng hoặc chôn vùi rơm rạ kết hợp với bón N, P và vôi để giúp

vi sinh vật phát triển sẽ giúp cây từ từ P bị cố định sang dạng dễ tiêu, cung cấp cho lúa Sự chuyểnhóa này hơi chậm nên tự nó không cung cấp đủ P cho nhu cầu của lúa

Tóm lại trong đất P ở dạng hợp chất P hữu cơ Vi sinh vật chuyển hóa P hữu cơ thành P vô cơ

dễ tiêu, cây hấp thu được Bên cạnh đó vi sinh vật cũng hấp thu một lương P cần thiết cho sự pháttriển của nó Khi chết P trong vi sinh vât được trả lại đất dưới dạng P vô cơ khó tan như phosphatcalci, sắt và nhôm Dưới tác dụng của vi sinh vật, P khó tan này có thể chuyển hóa thành P dễ tiêu

2/ SỰ CHUYỂN HÓA CHẤT KALI TRONG ĐẤT BỞI VI SINH VẬT:

Kali là chất thứ 3 rất cần thiết cho cây trồng, trong đất kali ở dưới dạng các chất hữu cơ chứakali trong xác bã thực vật và trong tế bào vi sinh vật dưới dạng kali dễ tiêu được giữ trong các phiếnsét hoặc trong dung dịch đất và dưới dạng kali khó tan trong đất tương đối nhỏ so với kali dễ tan, vàokhoảng 1/3 tổng số

Vai trò của vi sinh vật trong sự chuyển hóa kali trong đất tương đối kém so với C, N và P.Trong đất vi sinh vật giữ 2 vai trò đối với sự chuyển hóa kali

a Chuyển hóa kali khó tiêu thành dễ tiêu:

Một số vi sinh vật có khả năng phân hủy aluminosilicat kali để phóng thích ra kali cho cây sửdụng Alcksandrov và cộng tác viên (1950) đã làm thí nghiệm với loài vi khuẩn Bacillus silicous trêncây bắp và lúa mì trồng trong đất thanh trùng và trên đất có chủng vi khuẩn B.silicous Kết quả là tênđất có chủng vi khuẩn B silicous và không bón kali cả bắp và lúa đều tăng năng suất tương ứng vớimột lô trồng ở đất có thanh trùng và có bón thêm kali

Để có thể phòng thích kali ra khỏi hợp chất không tan, aluminosilicat, vi khuẩn tiết ra các chấtacid hữu cơ như acid carbonic, acid sunfuric và một số acid hữu cơ khác Ccác acid hữu cơ này tácdụng lên aluninosilicat và phóng thích kali thành dạng dể tan

Các vi sinh vật có khả năng tiết ra các acid hữu cơ kể trên đều có khả năng phóng thích kalikhỏi hợp chất aluminosilicat

b Bất động kali :

Vi sinh vật còn cần kali để cấu tạo tế bào Do đó trong quá trình phát triển vi sinh vật hấp thumột lượng kali trong đất cần thiết cho nó Kali này chuyển thành kali trong hợp chất hữu cơ Câykhông sử dụng được kali này Tuy nhiên vi sinh vật sẽ trả lại cho đất khi chết

3/ SỰ CHUYỂN HÓA LƯU HUỲNH TRONG ĐẤT DO VI SINH VẬT:

a Chu trình của S và S trong đất:

Trong thiên nhiên lưu huỳnh có mặt trong khí quyển, trong nước và trong đất Lưu huỳnh luônluôn chuyển hóa theo 4 giai doạn:

- Giai đọan khoáng hóa

- Giai đoạn oxy hóa lưu huỳnh

- Giai đoạn khử của lưu huỳnh

- Giai doạn bất động của lưu huỳnh

Bốn giai đoạn này xảy ra tùy theo điều kiện của môi trường và tùy theo giai đọan trước đó củalưu huỳnh.

Trong đất lưu huỳnh hiện diện trong xác bả thực vật, phân của động vật, phân bón hóa học vàtrong nước mưa Trong chất mùn, S ở trong các acid amin, được phân hủy từ các protein của xác bảthực vật

Ngoài ra trong đất S còn có thể tồn tại dưới các dạng như sulfat, sulfit, thiosulfat, thioure,tetrathionat hoặc trong các glucosid và trong các alkaloid

Các dạng của S trên đây luôn luôn biến chuyển tùy theo điều kiện môi trường

b Sự hóa khoáng của S :

Trong đất, S hữu cơ bị vi sinh vật làm cho chuyển hóa sang các dạng S vô cơ Tùy theo điềukiện môi trường chất sinh ra do quá trình khoáng hóa của S có khác nhau

Trong điều kiện thoáng khí, vi sinh vật phân hủy để sử dụng một phần, phần còn lại được chuyểnthành dạng sufat

Các giai đoạn phản ứng sau do tác dụng của vi sinh vật trong đất Sự hóa khoáng các S hữu cơtrong đất thoáng khí xảy ra rất chậm Theo kết quả ngiên cứu của Federrick và cộng tác viên (1957)

sự chuyển hóa của enzyme trong đất đạt 85%, tổng số cystin hóa thành sulfat trong 1 tuần lễ

Trong điều kiện thiếu khí một phần S hữu cơ sẽ được chuyển thành acid sulfuric và một vàimercaptan có mùi Sự chuyển hóa này do bởi một số giống vi khuẩn hiếm khí

c.

Sự sử dụng S của vi sinh vật:

Vi sinh vật cần S để phát triển và phải lấy S từ môi trường chung quanh Trong đất vi sinh vật

có thể lấy S từ các sulfat, hyposulfit, thiosulfat, sulfit… và các S hữu cơ như các acid amin có chứa S,hàm lượng S trong tế bào vi sinh vật chiếm khoảng 0.1-1% trọng lượng khô của vi sinh vật, và S nàynằm trong các acid amin trong nguyên sinh chất của tế bào

Do sự hấp thu S của vi sinh vật, ở những đất thiếu S, nếu bón N hoặc đường bột vào đất sẽlàm giảm năng suất của cây trồng Vì N và C làm tăng sinh khối của vi sinh vật trong đất, vi sinh vậtphải lấy S của đất cho sự tăng sinh khối của mình và kết quả là hoa màu thiếu S trầm trọng Các thíngiệm trong nhà lưới cho thấy nếu bón phân thêm S trong trường hợp này giúp cho hoa màu không bịgiảm năng suất

Hiện tượng trên đây còn được gọi là bất động S trong đất bởi vi sinh vật Vì S được chứatrong các acid amin trong vi sinh vật, nên khi vi sinh vật chết S được phóng thích trở lại môi trường

Các S vô cơ được sinh ra trong quá trình khoáng hóa S hữu cơ trong đất,có thể bị oxy hóa cóthể do phản ứng hóa học thuần túy cũng như do vi sinh vật Oxy hóa hóa học xảy ra tương đối chậm,trong khi đó oxy hóa do vi sinh vật xảy ra trong điều kiện môi trường thuận lợi Trong điều kiện tốihảo của môi trường cho hoạt động của vi sinh vật thì phản ứng oxy hóa hóa học thuần túy xảy rakhông đáng kể so với phản ứng oxy hóa do vi sinh vật gây ra.

Vi sinh vật tham gia vào sự oxy hóa lưu S vô cơ thành sulfat phần lớn là vi khuẩn và một vàinấm Vi khuẩn tham gia vào quá trình này thường là vi khuẩn tự dưỡng bắt buộc hoặc tùy ý Cũng cómột số ít vi khuẩn dị dưỡng và vài nấm dị dưỡng

Vi sinh vật oxy hóa S trong đất nằm trong 4 dạng sau:

Nhóm vi khuẩn hình que: Giống Thiobacillus

Nhóm vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn dị dưỡng

Nhóm vi khuẩn có dạng hình sợi Nhóm này gồm trong 2 bộ và 6 bộ của ngành vi khuẩn như sau:

 Nhóm vi khuẩn sulfua lục và tím quang tổng hợp

Trong các nhóm vi sinh vật này, nhóm vi khuẩn có dạng sợi thường gặp trong bùn và trong đấtngập nước, oxy hóa H2S do môi trường sinh ra Nhóm vi khuẩn quang tổng hợp thường gặp ở trong

Giống vi khuẩn Thiobacillus có 9 loài trong đó có 5 loài đã được nghiên cứu kỹ:

● T thiooxidans là vi khuẩn hóa tự dưỡng sống được ở trong môi trường chua có pH đến 3.0

● T.thioparus là vi khuẩn rất nhạy với môi trường chua

● T.novellus có thể oxy hóa các lưu huỳnh trong hợp chất hữu cơ lẫn S vô cơ

● T.denitrificans là loài vi khuẩn có thể sống trong môi trường thiếu oxy và có khả năng khử oxycủa NO3 trong điều kiện ngập nước

● T.ferrooxydans có thể oxy hóa cả S vô cơ lẫn các muối sắt trong đất

Ở hình dạng giống Thiobacillus gần giống với các giống thuộc nhóm Pseudomonas nhưngkhác nhau vì Thiobacillus có khả năng tự dưỡng

e

Quá trình khử của lưu huỳnh trong đất:

Khi đất chuyển sang tình trạng thiếu khí do ngập nước, nồng độ sulfit trong đất tăng dần,trong khi đó nồng độ sulfat của đất bị giảm nhanh Trong trắc diện của đất thường có một vùng tậptrung sulfit sắt nhị Đi đôi với hiện tượng tăng lượng sulfit trong đất, một số vi khuẩn khử sulfat cũng

tăng nhanh theo Takai và cộng tác viên - 1956) sau khi cho đất ruộng ngập nước 2 tụần lễ, một số vikhuẩn khử sulfat tăng lên đến vài triệu trong 1g đất.

Có 2 giống vi khuẩn tham gia vào quá trình khử sulfat của S trong đất:

 Vi khuẩn Desulfovibrio:

Giữ vai trò quan trọng hơn cản đây là vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có hình phẩy và di động bởi mộttiêm mao ở một đỉnh.Vi khuẩn này thuộc nhóm vi khuẩn chịu ấm, nhiệt độ tối hảo khoảng 30.Không phát triển được ở môi trường quá chua, có pH <5.5 Giống vi khẩn này chứa nhiềuloài, tuynhiên loài Desulfovibrio desulfuricans thường gặp trong đất nhất

 Vi khuẩn Clostridium nigrificans:

Ít gặp hơn là vi khuẩn chịu nóng, nhiệt độ tối hảo cho loài này là 550C

4/ VI KHUẨN SỬ DỤNG SẮT VÀ SỰ CHUYỂN HÓA Fe TRONG ĐẤT:

a.

Vi khuẩn sử dụng Fe:

Năm 1888 Winogradsky phân lập được một loài vi khuẩn từ trong suối nước chứa nhiều Fe

Vi khuẩn này có khả năng oxy hóa Fe2+ thành Fe3+ và tích lũy trong vỏ của chúng Đó là vi khẩnLeptothrix characeae

Về sau này đã phát hiện ra nhiều loại vi khuẩn có khả năng sử dụng Fe như là chất trao đổinăng lượng Vi khuẩn này có nhiều trong nước cũng như trong đất Một số tham gia vào quá trìnhchuyển hóa Fe trong đất, một số không có ảnh hưởng đến

Các vi khuẩn sử dụng Fe được xếp vào 4 họ sau:

 Họ Caulobacteriaceae: Hình que, dạng sợi có thể tích lũy Hydroxid sắt tan Gồm các chi:Gallionella, Siderophaceae

 Họ Siderocapsaceae: Hình que hoặc hình cầu, có vỏ nhầy chứa muối Fe hoặc muối mangan chialàm 2 nhóm:

 Có màng nhầy:

+ Hình cầu: Siderocapsa, Siderosphaera

+ Hình que: Ferrobaterium, Sideromonas, Sideronema

 Không có màng nhầy: Ferribacillus, Siderbacter, Siderococcus

 Họ Chlamydobacteriaceae: có dạng hình sợi, có vỏ chứa muối Fe tam hoặc muối Mn:Leptothrix, Toxothrix…

 Họ Crenothricaceae: Crenothrix, Clonothix

Ngoài 4 họ trên còn có một số loài vi khuẩn khác cũng có khả năng sử dụng Fe như : Thiobacillusferrooxidans

b

Qúa trình oxy hóa-khử ion sắt: