đề cương chi tiết môn sinh học đất

đề cương chi tiết môn sinh học đất . Động vật đất là nhóm sinh vật đất có kích thước lớn hơn có thể nhìn bằng mắt thường và có thể cầm nắm đc 1 cách dễ dàng.Đặc điểm: để tồn tại đc từ cơ thể mềm mại dần biến thành các vỏ bọc để bảo vệ cơ thể và chống mất nước. Đặc thù của đv đất là khả năng di cư tích cực, thích nghi chuyển vận trong môi trường đất, chúng lợi dụng các khe hở, kẽ, khoang nứt trong môi trường đất để di chuyển. Có 2 nhóm động vật đất di chuyển khác nhau: di chuyển theo kiểu tự đào, hoặc theo thụ động. Dựa vào các khe hở trong đất ,hay chúng tự co dãn để phù hợp vs khe hở .Ngoài ra động vật đất còn di cư theo ngày đêm, theo độ sâu, theo mùa ,theo bề mặt đất. Các động vật đất chủ yếu sống theo đàn và có tính kỉ luật nghiêm như ong, kiến, mối.

-Vi sinh vật đất: vi khuẩn đất ,xạ khuẩn đất, nấm đất.

Câu 2: Động vật đất là nhóm sinh vật đất có kích thước lớn hơn có thể nhìn bằng

mắt thường và có thể cầm nắm đc 1 cách dễ dàng

Đặc điểm: để tồn tại đc từ cơ thể mềm mại dần biến thành các vỏ bọc để bảo vệ

cơ thể và chống mất nước Đặc thù của đv đất là khả năng di cư tích cực, thích nghi chuyển vận trong môi trường đất, chúng lợi dụng các khe hở, kẽ, khoang nứt trong môi trường đất để di chuyển

Có 2 nhóm động vật đất di chuyển khác nhau: di chuyển theo kiểu tự đào, hoặc theo thụ động Dựa vào các khe hở trong đất ,hay chúng tự co dãn để phù hợp vs khe hở Ngoài ra động vật đất còn di cư theo ngày đêm, theo độ sâu, theo

mùa ,theo bề mặt đất Các động vật đất chủ yếu sống theo đàn và có tính kỉ luật nghiêm như ong, kiến, mối

Đv đất hấp thu các chất dinh dưỡng trong đất,ăn các thức ăn mọng nước và xác vsv

Phân loại : ấu trùng sâu bọ cánh cứng; rết ăn thịt; giun đất; mối và kiến đất; ve, giáp, bọ hung

Vai trò: Cải tạo độ màu mỡ co đất, làm thay đổi kết cấu, tp cơ giới đất, tăng hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu trong đất , góp phần tích cực vào cải tạo đất Ngoài

ra ,đv đất cũng có thể phá hoại mùa màng ( gặm nhấm cây trồng) ,phá hoại lương thực, thực phẩm.

Câu 3: Nguyên sinh động vật đất: Là những sinh vật đơn bào, có kích thước cơ

thể chỉ từ vài µm đến vài cm

Đặc điểm: Nhóm Nguyên sinh động vật đất có vòng đời gồm 2 pha:

-pha hoạt động: trong pha này chúng di chuyển ,vận động, sinh trưởng và phát triển

-Pha ngủ nghỉ ( pha hình thành nang xác): chúng bất động

Cơ chế hình thành nang xác : cơ thể hình thành vỏ bọc dày bảo vệ cơ thể , chống lại các tác động bên ngoài : nhiệt độ, độ khô cằn, kiềm…

-Theo dinh dưỡng:

Nguyên sinh động vật quang hợp:

Nguyên sinh động vật dị dưỡng:

Nguyên sinh động vật dinh dưỡng theo kiểu động vật:

-Theo hô hấp:

Nhóm geohydrobionten :Là những nguyên sinh động vật sống trong các khối nước

và màng nước trong đất Chúng là những sinh vật thuỷ sinh sống trong nước của đất Chúng hô hấp bằng oxy hoà tan trong nước Đại diện cho nhóm hô hấp kiểu này là Trùng bánh xe Habrotrochapusilla mimetica

Nhóm geoatmobionten: Là những nguyên sinh động vật đất hô hấp nhờ oxy tự do

có trong các khe đất Đại diện cho nhóm hô hấp này là giun tròn Nematoda

Vai trò: tham gia vào quá trình cân bằng sinh học trong đất và tham gia ở mức độ nhất định trong qt phân giải và tổng hợp chất hữu cơ

Câu 4: Vi sinh vật đất là những sinh vật đất có kích thước nhỏ bé, ko quan sat đc

bằng mắt thường mà phải dùng kính hiển vi

Kích thước thường đo bằng µm hoặc nm

Vai trò : vi sinh vật chiếm một số lượng lớn trong đất có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành, phân giải, chuyển hóa các chất trong đất

Câu 5: Sự biến động của hệ sinh vật đất:

Câu 6:Quan điểm về quá trình hình thành mùn:

Quan điểm hóa học: mùn là sản phẩm trung gian, dư thừa của quá trình phân giải hóa học xác sinh vật

Quan điểm sinh học: mùn là sản phẩm hữu cơ tổng hợp đc hình thành do quá trình hoạt động sống của sinh vật đất

Câu 7: Vòng tuần hoàn N dưới td của vsv:

+Quá trình cố định Nito phân tử: N2 ko khí => các protit của các loài sinh vật

+Quá trình amon hóa : các protit=> NH3

+Quá trình nitrat hóa: NH3=>

NO3-+Quá trình phản nitrat hóa : NO3- =>N2

Cơ chế quá trình cố định nito phân tử :

Enzym cố định nitơ phân tử Nitrogenase gồm 2 thành phần chính:

+ Fe-protein: khối lượng phân tử khoảng 6.104 dalton (g/mol)+ Mo-Fe-protein: khối lượng phân tử 22.104 dalton (g/mol)

Câu 8: Động thái của vsv trong ngày theo các mùa trong năm ( biểu đồ)

Câu 9: Động thái vsv theo nhiệt độ, độ ẩm.( biểu đồ)

Câu 10: Mối quan hệ giữa vsv đất và đất; giữa vsv đất và cây trồng:

-Mối quan hệ giữa vsv và đất :

+Vai trò của vsv đối vs đất:

Tham gia vào quá trình hình thành đất

Tăng cường độ phì nhiêu cho đất( ở đâu đất phì nhiêu thì số lượng vsv nhiều, ngược lại): chuyển hóa các chất khó tiêu thành dễ tiêu, tăng độ phì nhiêu cho đất;tham gia vào qúa trình hình thành mùn, tích lũy mùn trong đất, cải thiện tính chất

lý, hóa học cho đất

+vai trò của đất với vsv: đất là môi trường sống tốt nhất đối với vsv

-Mối quan hệ giữa vsv đất và cây trồng:

+Vai trò của vsv đối với cây trồng:

Chuyển hóa các chất khó tiêu thành dễ tiêu cung cấp cho cây trồng

Tổng hợp các chất cần thiết cho cây như vitamin, các chất kích thích sinh trưởng.Tăng khả năng đề kháng cho cây.

Tạo các mối quan hệ cộng sinh

Ngoài ra, vsv cũng gây hại đối vs cây trồng: tiết chất độc, kí sinh, gây bệnh…+Vai trò của cây trồng đối với vi sinh vật:

Là nguồn hữu cơ chủ yếu cho các quá trình chuyển hóa của vsv trong đất

Tạo ra các chất cần thiết kích thích sự phát triển của vsv đất

Câu 11: Vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm

Xạ khuẩn thường gặp:

Câu 12: Enzim trong đất:

Có 2 nguồn cung cấp chính :

-Từ sinh vật đất: các sinh vật đất ,đặc biệt là vsv đất trong quá trình sống đã đưa vào môi trường đất 1 lượng enzim đáng kể, thông qua các con đường:

+Tiết trực tiếp enzim ngoại bào ra ngoài môi trường đất, để nó phân giải và

chuyển hóa các cơ chất

+Hấp thụ các cơ chất vào trong cơ thể, sau đó tiết enzim nội bào để chuyển hóa

cơ chất Enzim nội bào đc giải phóng ra môi trường khi xác các vsv này phân hủy Mối quan hệ giữa cơ chất, sv đất, enzim Khi cho 1 cơ chất vào đất:

+Cơ chất ko chỉ tđ đến sinh vật có lien quan mà nó tđ đến cả hệ sinh vật đất trong môi trường đất

+Sinh vật ko chỉ tđ đến cơ chất ms đưa vào mà còn tđ đến các chất khác có trong

mt đất

+Chất này đc sinh vật ưa thích này sử dụng, chuyển hóa thành cơ chất ms Cơ chất

ms này lại tạo đk để sinh vật kế tiếp sinh trưởng và phát triển

-Từ thực vật: enzim tạo ra qua 2 con đường:

+Không giống vsv đất, rễ cây ko tiết trực tiếp enzim ngoại bào ra môi trường đất Enzim nội bào đc chuyển ra mt đất 1 cách thụ động thông qua các vết thương trên rễ

+Cũng như các sv đất, enzim nội bào cũng đc giải phóng ra môi trường đất sau khixác thực vật bị phân hủy

Trạng thái tồn tại của enzim gồm 3 trạng thái:

+Enzim tự do: là các enzim ngoại bào hoặc nội bào được giải phóng sau khi tế bào

tự tiêu Enzim ở trạng thái này dễ bị phân giải sinh học do đó ko bền trong tự nhiên

+Enzim bị hấp phụ: các enzim bị các keo hữu cơ và keo vô cơ trong đất hấp phụ, hoạt tính của enzim bị hạn chế phần nào nhưng thay vào đó nó lại đc bảo vệ tránhnhững tác động bên ngoài

+Enzim trong các tàn dư sinh vật

Câu 13: Các quan điểm về vai trò của xenluloza, hemixenluloza, lignin trong quá trình hình thành đất:

Xenluloza

-Quan điểm 1: xenlulo là nguồn hình thành mùn chủ yếu

+Vinogratxki: xenlulo bị vsv phân giải tạo thành hợp chất keo dẻo, hợp chất này kêt hợp vs nguồn N đc giải phóng từ qt dung giải xác vsv để tạo thành hợp chất mùn

+Imxenhixki : cho 0,172g xenlulo dưới tác dụng của cytophaga tạo thành 0,093mg CO2 và 0,078g chất dẻo màu vàng NHư vậy, trong qua trình phân giải xenlulo tạo

ra 1 lượng rất ít CO2, còn lại là chất dẻo màu vàng có vai trò quan trọng trong qt hình thành mùn

+Các nghiên cứu khác cũng cho kq tương tự

Tóm lại, xenlulo đc vsv phân giải để lấy năng lượng và tạo ra các sản phẩm kết hợp vs qt tự tiêu của tế bào vsv để hình thành mùn

-Quan điểm 2: xenlulo không phải là nguồn hình thành mùn chủ yếu

Vì xenlulo đc vsv phân giải tạo các thành phần đơn giản hơn ko thể hình thành nên mùn, vì mùn có phân tử lượng rất lớn

Hemixenluloza

Theo Rudacop, hemixenlulo đc các vsv phân giải tạo thành axit galacturonic, kết hợp vs protein từ qt tự tiêu của vsv, trùng ngưng tạo thành hợp chất keo dẻo cao phân tử- thành phần tạo nên mùn

Lignhin

-Quan điểm hóa học: theo Oatxman, lignhin là hợp chất bền vững trong đất ko thể bị phân giải bởi vsv, do đó mùn là phức hợp lignhin-protein đc hình thành nhờquá trình phản ứng hóa học

-Quan điểm sinh học: thực tế cho thấy lignhin cũng có thể bị phân giải bởi 1 số vsv( như nấm murco…) tạo thành các sản phẩm kết hợp vs protein từ sự dung giải tế bào vsv trong đất để tạo thành nguyên liệu hình thành nên mùn

Câu 14: Quá trình phân giải xenluloza dưới td của vsv:

A, Khái niệm:

-Hằng năm có khoảng 30 tỷ tấn chất hữu cơ được cây xanh tổng hợp trên TĐ Trong đó có 30% là xelulo, chủ yếu ở thành tế bào thực vật Xenlulo chiếm 90% trong quả bông (chin), khoảng 40-50% trong thân cây gỗ

-Xenlulo có cấu tạo dạng sợi, có khoảng 10000-12 000 gốc glucopirano, liên kết 1,4-β-glucozit Giữa các sợi có lk hidro để tạo thành bó sợi.

-Xenlulo có cấu trúc khá bền vững, không tan trong nước ( chỉ bị phồng lên do hútnước)

B, Cơ chế:

Sơ đồ tóm tắt : xenlulo-> disaccarit->monosaccarit (gluco)

Các enzym tham gia : C1, Cx ( exo-1,4-gluconaza, endo-1,4-gluconaza), glucozidaza

β-C, Vsv phân giải xenlulo

1, VSV hảo khí:

Nhóm niêm vi khuẩn: cytophaga, sporocytophaga, sporangium

Vi khuẩn: cellvibrio,cellfacicula, ruminococcus…

Xạ khuẩn: S.cellulosac, S.celluloflavus…

Nấm mốc: aspergillus fumigatus, A.niger, murco pusilius ,…

2, VSV yếm khí:

Chủ yếu là các vi khuẩn như Bacillus omelianxki, clostridium pasteurianum…

C, Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh:

-Độ ẩm thích hợp nhất từ 40-70%, nếu cao quá thì vsv hảo khí sẽ khó hđ, nếu thấpquá thì chỉ có 1 số xạ khuẩn phân giải đc xenlulo

-Điện thế oxy hóa khử: là đánh giá mức độ thông thoáng khí Đất càng thông thoáng khí, giá trị rH càng cao Căn cứ vào giá trị rH chia vsv thành nhóm yếm khí (rH =0-10), nhóm hảo khí (rH=10-30) Trong đk hảo khí xenlulo phân giải nhanh hơn

-pH: ngưỡng thuận lợi để phân giải xenlulo là 4,6-9 Tuy nhiên, mỗi loại vsv có 1 ngưỡng hđ riêng, nấm mốc ưa môi trường chua, xạ khuẩn thích môi trường trung tính.

-Nhiệt độ : ngưỡng nhiệt độ khá rộng, từ 25-70°C Các loài khác nhau hđ ở nhiệt

độ khác nhau Nhìn chung nhiệt độ cao xenlulo bị phân giải càng nhanh hơn.-Nguồn N và C:

+Nguồn N rất quan trọng đối vs hđ của vsv ,cũng như sự phân giải xenlulo Nếu môi trường ko có đủ N sẽ ảnh hưởng rất lớn đến qt phân giải xenlulo Nếu nguồn

xơ sợi quá nhiều, tỷ lệ C/N cao thì làm chậm lại qt phan giải xenlulo và ngược lại.+Nguồn C rất sẵn có trong hợp chất hữu cơ Tuy nhiên, vsv ưu tiên sử dụng C trong đường, đăc biệt là các chất có cấu tạo đơn giản như đường đơn ,đường đôi

Sự có mặt của các nhóm này thúc đẩy qt phân giải xenlulo nhanh hơn

-Biện pháp canh tác: các biện pháp như làm đất, luân canh, … có ảnh hưởng đến

sự thay đổi môi trường, thay đổi tính chất lý, hóa của đất, cũng như hoạt động của vsv, quá trình phân giải xenlulo

Câu 15: Quá trình chuyển hóa của S,P,Fe,K,Mn

(H3C Căn cứ vào chất tạo thành mà quá trình này có các tên gọi cụ thể hơn, như: quá trình sulfate hóa lưu huỳnh hữu cơ, quá trình sulfur hóa lưu huỳnh hữu cơ

c Vi sinh vật

Rất nhiều VSV tham gia quá trình này, gồm cả vsv yếm khí và hảo khí

- VK: Proteus, Serratia, Pseudomonas, Clostridium,

- Nấm: Aspergillus, Microsporum,

d Điều kiện ngoại cảnh

* Độ ẩm: Ảnh hưởng nhiều đến sản phẩm của quá trình phân giải

- Ở đất ngập nước, sản phẩm chủ yếu là H2S, metyl-mercaptan Đây là những chấtđộc đối với nhiều loài cây trồng

- Ở đất đủ ẩm và khô, sản phẩm chủ yếu là SO42-

* Nhiệt độ

Ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phân giải, thích hợp ở nhiệt độ 30-400C Quá trình

có xu hướng xảy ra nhanh ở nhiệt độ cao, <100C quá trình xảy ra không đáng kể

b Cơ chế

Các hợp chất vô cơ của S có hóa trị khác nhau như: S, H2S, Na2S2O3, Na2S2O4 bịoxi hóa thành SO42- theo nhiều kiểu phản ứng khác nhau tùy từng loài VSV và điều kiện ngoại cảnh.

c Vi sinh vật (bảng)

d Điều kiện ngoại cảnh

- Đất ngập úng không thích hợp cho quá trình oxi hóa sinh học của S

- Nhiệt độ <40C, quá trình này bị ức chế; diễn ra mạnh nhất ở 230C (Fox và cộng sự)

- Thuận lợi ở pH trung tính

e Tác dụng của quá trình oxi hóa S vô cơ

- Cung cấp dinh dưỡng S cho cây trồng (cây đồng hóa

SO42 Làm chua hóa môi trường

- Giúp hòa tan các dinh dưỡng khó tan, như các muối photphat (Ca3(PO4)2 ); cáchợp chất của Mn4+ chuyển sang Mn2+, cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

B-Chuyển hóa P

1, Vòng tuần hoàn

2, Các dạng lân trong đất:

- Lân hữu cơ: phytin (là muối Ca và Mg của axit phytic, chiếm 40-80% P hữu cơ trong đất), phospholipid, nucleoprotein…

- Lân vô cơ: chủ yếu tồn tại dưới các dạng khoáng như apatit, phosphorit,

Ca3(PO4)2, FePO4 AlPO4

Đây đều là những dạng lân cây trồng không thể đồng hóa trực tiếp, mà cần có sự chuyển hóa về dạng PO43-, HPO42-, H2PO4-

3,Quá trình phân giải lân vô cơ:

-Cơ chế:

Trong quá trình sống, các VSV tiết ra axit, trong đó có axit cacbonic có khả năng hòa tan Ca3(PO4)2

Các VSV nitrat hóa và chuyển hóa S trong quá trình sống cũng tiết ra các axit như HNO3, H2SO4 có khả năng hòa tan Ca3(PO4)2

Lân khó tan có thể tạm thời được VSV đồng hóa, quá trình chuyển hóa diễn ra bên trong tế bào VSV, sau đó giải phóng các dạng lân dễ tiêu khỏi tế bào

-Vi sinh vật:

VK: Pseudomonas (Ps.denitrificans), Alcaligenes (A.faecalis); Achromobacter, Agrobacterium ; Aerobacter ; Escherichia ; Brevibacterium, Micrococcus,

Flavobacterium; Chlorobacterium ; Mycobacterium; Sarcina ; Bacillus

Nấm: Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Sclerotium

4, Quá trình phân giải lân hữu cơ:

-Cơ chế:

Nhiều vsv có men dephosphorylaza phân giải axit physic (+H2O) tạo inositol +H3PO4

Nucleoprotein cũng đc chuyển hóa tạo các axit nucleic và protein:

Axit nucleic tạo H3PO4+…

Protein tạo các axit amin sau đó phân giải thành các chất đơn giản hơn

-Vi sinh vật:

VK: B.megaterium, B.subtilis, B.malabarensis, Serratia, Proteus, Arthrobacter

Trong đó, B.megaterium không những có khả năng phân giải hợp chất lân vô cơ

mà còn có khả năng phân giải hợp chất lân hữu cơ Người ta còn dùng

B.megaterium làm phân vi sinh vật

Nấm: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunnighamella

Xạ khuẩn: Streptomyces

C-Chuyển hóa Fe

1, Các dạng sắt trong đất

-Dạng khó tan, cây trồng ko đồng hóa đc: FeCO3, FeO, Fe2O3, Fe3O4

-Dạng hữu cơ chứa trong cơ thể đv, tv , vsv, các howpcj chất hữu cơ chứa Fe ,cây trồng không thể đồng hóa đc

-Dạng ion hòa tan, cây trồng có thể đồng hóa đc: Fe(HCO3)2, Fe+2, Fe+3

2,Quá trình oxy hóa Fe

+Trực tiếp: trong đk yếm khí, vsv khử Fe+3 về Fe+2 Sự sinh trưởng, phát triển của

vk tỉ lệ với lượng Fe(III) bị khử thành Fe(II)

VSV: E.coli, clostridium, aerobacter…

+Gián tiếp: trường hợp này hiếm xảy ra, thường qua quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ của vk

-Quá trình hòa tan gián tiếp:

Xảy ra đồng thời cùng quá trình nitrat hóa, sulfat hóa Nhờ các qt này làm chua môi trường hòa tan Fe.

Các axit cacbonic sinh ra trong hoạt động sống của sinh vật cũng góp phàn hòa tanFe

D-Chuyển hóa kali

1, Các dạng kali trong đất:

-Kali hòa tan: ion trong dung dịch đất, số lượng ít

-Kali trao đổi: ion hấp phụ tên bề mặt keo đất, có thể đi vàođất qua các phản ứng trao đổi

-Kali chậm tiêu( bị giữ chặt): kẹt trong mạng lưới khoáng sét, ít có khả năng trao đổi

-Kali trong các khoáng nguyên sinh: tồn tại trong các công thức hóa học ,cấu thành nên mạng lưới khoáng nguyên sinh như murcovit, mica Biotit…

-Xác tv, đv, vsv chứa kali dưới dạng ion

2,Quá trình khoáng hóa sinh học các khoáng chứa K

-Là qt chuyển hóa các khoáng vật chứa kali để giải phóng về dạng ion, dưới tác dụng của các vsv trong đất

-Cơ chế:

Các vsv trong qt sống sinh ra các axit vô cơ H2CO3, HNO3, H2SO4…và các axit hữu

cơ Các axit này giúp hòa tan các khoáng vât, giải phóng kali về dạng ion