CHƯƠNG 4 CHẤT hữu cơ và mùn TRONG đất

a, Khái niệm: Khoáng hoá (vô cơ hóa): HCHC Men của vsv hợp chất tan, chất khí. Quá trình khoáng hóa còn được gọi là quá trình vô cơ hóa. Cơ chế là các phản ứng oxi hóa và phản ứng thủy phân. Vi sinh vật tiết ra các men (enzim) xúc tác tương ứng. Tùy thuộc vào đặc điểm của HCHC, khoáng hóa chia thành 2 loại: + Khoáng hóa HCHC không chứa N + Khoáng hóa HCHC chứa N 3232017 4:41 PM Bộ môn Khoa học đất 5 b, Cơ chế: Theo Alechxandrova quá trình KH gồm 3 giai đoạn:  Giai đoạn 1: Tác dụng của men vsv phân hủy các HCHC phức tạp => sản phẩm có cấu tạo đơn giản (đường, Cellulose, a.a, Poly Phenol,..)  Giai đoạn 2: Pứ oxi hóa khử, Khử amin, Khử Cacboxyl => axit hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng, dễ bay hơi  Giai đoạn 3: Khoáng hóa hoàn toàn Điều kiện hiếu khí: khoáng hóa hoàn toàn tạo thành các muối, nước và CO 2. Điều kiện kỵ khí tạo thành các

Tổng số tiết: 4 tiết

Lý thuyết: 3 tiết, thực hành: 1 tiết

Các HC mùn Các HC không phải

mùn

 Các nguyên tố tro: Ca, Mg, Si, K, S, Mn,

Chiếm 10- 15% tổng số chất hữu cơ đã

phân giải trong đất

Mùn (Chất mùn/ Chất mùn điển hình):

 Axit Humic (HA)

 Axit Fulvic (FA)

 Humin và bitum Chiếm 85 - 90% tổng số chất hữu cơ đã phân giải trong đất

a, Khái niệm:

- Khoáng hoá (vô cơ hóa): HCHC Men của vsv hợp chất tan, chất khí.

- Quá trình khoáng hóa còn được gọi là quá trình vô cơ hóa.

- Cơ chế là các phản ứng oxi hóa và phản ứng thủy phân.

- Vi sinh vật tiết ra các men (enzim) xúc tác tương ứng.

- Tùy thuộc vào đặc điểm của HCHC, khoáng hóa chia thành 2 loại:

+ Khoáng hóa HCHC không chứa N + Khoáng hóa HCHC chứa N

b, Cơ chế:

Theo Alechxandrova quá trình KH gồm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Tác dụng của men vsv phân hủy các HCHC phức tạp

=> sản phẩm có cấu tạo đơn giản (đường, Cellulose, a.a, Poly Phenol, )

 Giai đoạn 2: Pứ oxi hóa khử, Khử amin, Khử Cacboxyl => axit hữu

cơ mạch thẳng, mạch vòng, dễ bay hơi

 Giai đoạn 3: Khoáng hóa hoàn toàn

- Điều kiện hiếu khí: khoáng hóa hoàn toàn tạo thành các muối, nước và CO2.

- Điều kiện kỵ khí tạo thành các chất khử, nước và CO2.

* Khoáng hóa HCHC không chứa đạm:

*

HCHC Đk Hiếu khí Điều kiện kỵ khí/ Yếm khí

Cellulose Khoáng hóa hoàn toàn,

Không bị phân giải

Lipid Khoáng hóa hoàn toàn,

CO2 + H2O

A béo khó bị phân giải =>

Bitum

* Các hợp chất hữu cơ chứa đạm

Gồm 4 quá trình sau:

Quá trình Amon hoáQuá trình nitrat hoáQuá trình phản nitrat hoáQuá trình cố định đạm

(Đã được học ở chương 3, phần 3.3.1 VSV chuyển hóa HCchứa đạm và cố định đạm)

+ Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit.

+ Cấu trúc chung của phân tử mùn: Nhân, Cầu nối, Nhóm định chức.

4.2.2 Quá trình mùn hóa

Theo quan điểm hoá học và quan điểm sinh hoá học

* Quan điểm hóa học:

- Cho rằng: Sự hình thành mùn chỉ trải qua một loạt những phản ứng hoá học đơn thuần , mà không có sự tham gia của vi sinh vật.

- Ðại diện cho quan điểm này là Waskman, F Scheffer

+ Theo giả thuyết của Waskman thì: Mùn là hỗn hợp chất hữu cơ

có sẵn trong thành phần xác thực vật liên kết với nhau tạo thành phức chất Lignin – Protein

*Quan điểm sinh hóa: Học thuyết Kononova, 1963; Học thuyết Chiurin và Alechxandrova

Học thuyết Kononova (Quan điểm sinh hóa)

Theo Kononova quá trình tạo mùn diễn ra theo 2 giai đoạn:

 GĐ1: XHC phân hủy => HCHH đơn giản, khoáng hóa từng phần

 GĐ2: Tổng hợp chất hữu cơ với sự hình thành hợp chất mùn.

HA trùng ngưng HC thơm dạng Phenol, a.a và Protein

Ngày nay, quan điểm sinh hóa được các nhà khoa học ủng hộ và khẳng

định rằng: Mùn hóa là quá trình sinh học có điều kiện, dưới tác dụng của vsv và động vật đất, kết quả hình thành hợp chất mùn.

4.2.2.2 Các học thuyết tạo mùn

Xác hữu cơ

Protit

Lipit,tanin

Axit amin, peptit

VSV

VSV VSV

 Thành phần, số lượng và chất lượng XHC: Rừng lá rộng><rừng lá kim.

 Các chế độ khí hậu của đất: Chế độ nhiệt, chế độ nước vàchế độ không khí của đất

 Các đặc tính lý hoá học của đất như: TPCG, khoáng sét trongđất, hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu, pH

 Cấu tạo : Nhân, cầu nối, các nhóm định chức.

- Nhân: Thường là các hợp chất thơm, dị vòng

- Cầu nối: Có thể là các nguyên tử riêng biệt như: -O-, hay các nhóm nguyên tử - NH-, -CH2- hoặc các mạch Cacbon: – C -C –

-N Các nhóm định chức: chủ yếu là các nhóm –COOH, OH,

-Thành phần hóa học( TPHH): Phụ thuộc vào các loại đất và điều kiện

hình thành mà TPHH của axit Humic có thể dao động như sau:

+ C: 52 – 58% + H: 3,3 – 4,,8%

+ O: 34 – 39% + N: 3,6 – 4,1 %

Tính chất:

+ Là axit mùn chua, kém linh động.

+ Khó hoà tan trong nước, không tan trong axit vô cơ, tan trong dung dịch kiềm loãng.

TPHH: hàm lượng C, H, N thấp, hàm lượng O cao hơnnhiều so với HA

 Là phần không tan của hợp chất

mùn, tạo thành do các axit mùn liên

kết với các phần tử vô cơ của đất.

 Do có sự liên kết với các khoáng

sét trong đất nên Humin có độ

ngưng tụ cao, khó hoà tan, phân tử

lượng lớn, khả năng hấp phụ cao

=> dễ trở thành hệ thống keo đất.

Bitum

 Là dạng phức chấtgiữa mỡ, axit béo caophân tử, chất nhựa, chấtsáp chiếm từ 2% – 4%hàm lượng mùn tổng số

Có thể hoà tan trongdung dịch hữu cơ

* ĐKHT: Là loại hình mùn thường được hình thành ở các trạng

thái rừng hỗn loài, lá rộng phát triển trong điều kiện khí hậu ônhoà, nơi có sự phân giải CHC mạnh Mull được chia thành 3loại sau:

 ĐKHT: dưới các rừng cây là kim, điều kiện nhiệt ẩm không

thuận lợi, quá trình phân giải xác hữu cơ yếu

ĐKHT: Thường gặp ở đất rừng phát triển trên đá mẹ chua,

thể hiện rõ ở đất rừng giai đoạn bắt đầu thoái hoá

 Đặc điểm: Là loại hình trung gian giữa Mull và Mor

- Sự phân giải CHC kém, tầng A1 có màu đen xám

 ĐKHT: thừa ẩm thường xuyên do thoát nước kém, mực

nước ngầm cao hoặc nơi trũng -> Điều kiện yếm khí và quátrình Oxi hóa chiếm ưu thế CHC không phân giải chậm và chỉmột phần, các hợp chất dinh dưỡng phần lớn ở dạng khó tiêu

 Có hai loại: Than bùn chua (chủ yếu), than bùn ít chua

 Hướng cải tạo: Thoát nước -> tăng cường khả năng phân

giải xác hữu cơ

Đây là nguồn phân bón, chất đốt rất có giá trị

 Tham gia vào quá trình phong hóa hình thành đất.

 Là dấu hiệu cơ bản để phân biệt đất với đá mẹ.

 Sự tích lũy CHC và mùn tập trung ở tầng đất mặt, là chỉ tiêu quan trọng biểu thị độ phì của đất

 Ảnh hưởng đến các tính chất lý hóa, sinh học của đất.

+ Có khả năng kết hợp với phần khoáng trong đất =>Góp phần tạo kết cấu đất => làm tăng khả năng giữ nước và khí.

+ Đất có màu đen, nâu đen chủ yếu là do hợp chất mùn=> tăng khả năng hấp thụ nhiệt.

+ CHC và mùn ít tan trong nước => giảm sự rửa trôi các CHC và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng.

 Ảnh hưởng đến các tính chất lý hóa, sinh học của đất.

+ Tăng khả năng hấp phụ cho đất (mùn có CEC cao 300 –

1400 lđl/100g đất)

+ Làm biến đổi lân và các hợp chất của lân khó tan thành dạng dễ tiêu đối với thực vật; làm giảm các chất gây độc cho thực vật (thông qua tạo phức Chelat – cố định các nguyên tố gây độc lại như Pb, Cd, Mn, Ni,…)

+ CHC và mùn có khả năng đệm: Giữ ổn định pH môi trường đất nhờ các nhóm định chức.

+ CHC và mùn bị khoáng hóa => Cung cấp chất dinh dưỡng

dễ tiêu, CO2, NH4+ , PO43- ,… cho TV và VSV đất

+ Chứa một số chất có hoạt tính sinh học (chất sinh trưởng tự nhiên, men, vitamin, CKS )

mây mù che phủ hoặc ở

đất lầy thụt (OM > 6%)

+ OM% min ở đất cát hoặc đất bạc màu ( 

1%)

 Về chất lượng:

-Tỷ lệ CHA/CFA < 1

- HA đều thuộc nhóm HA diđộng

- C/N dao động từ 7,5 –23,0

 Bón phân hữu cơ

 Duy trì, bảo vệ lớp thảm thực

vật che phủ

 Bón vôi/ thạch cao cho đất

 Sử dụng các biện pháp canh tác hợp lý

 Bón phân hữu cơ

 Bảo vệ lớp thảm thực vật che phủ

 Bón vôi

 Sử dụng các biện pháp canh tác hợp lý: Làm đất, tưới nước,bón phân …hợp lý