mai vu duy
Thành viên
1.1 CHẤT HỮU CƠ
1.1.1 Khái niệm
Chất hữu cơ là một thành phần cơ bản kết hợp với các thành phần phong hóa từ đá mẹ để tạo thành đất. Chất hữu cơ một đặt trưng để phân biệt đất với đất mẹ và là nguồn nguyên liệu để tạo nên độ phì của đất. Số lượng và tính chất của chất hữu cơ quyết định nhiều tính chất lý, hóa, sinh học đất (Nguyễn Thế Đặng, Nguyễn Thế Hùng, 1999). Theo Stevenson (1994), chất hữu cơ đất là một phức hệ hỗn hợp của hợp chất lấy được của cây trồng thông qua hoạt động của vi sinh vật tạo nên.Chất hữu cơ là một bộ phận của đất, có thành phần phức tạp và có thể được chia làm 2 phần chính: chất hữu cơ chưa bị phân giải và những tàn tích hữu cơ như thân lá, xác thực vật, xác động vật, vi sinh vật. Phần thứ 2 là chất hữu cơ đã được phân giải. Chất hữu cơ đã được phân giải được chia làm hai nhóm:
Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn
Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn chiếm tỉ lệ rất thấp trong toàn bộ chất hữu cơ của đất, không vượt quá 10-15% (trừ than bùn hoặc đất dưới rừng có tầng thảm mục dày). Nhóm chất hữu cơ này gồm các chất hữu cơ thông thường có trong đông vật, thực vật và vi sinh vật như: Hydrat cacbon, protein, linhin, lipit, tamin, an dehyt,...
Nhóm các hợp chất mùn
Nhóm các hợp chất mùn là những hợp chất cao phân tử, có cấu tạo phức tạp, chiếm tỉ lệ trong chất hữu cơ (85-90%)
Theo Lê Văn Khoa (2000), thành phần chất hữu cơ bán phân tử có vai trò quan trọng về mặt lí học đất như làm giảm dung trọng đất, tăng đọ xốp, tăng cường cấu trúc đất. Còn thành phần hữu cơ phân hủy có nguồn gốc chủ yếu từ xác bã thực vật, có vai trò quan trọng về mặt hóa học đất và được gọi là chất mùn của đất, trong phân tích đất gọi là chất hữu cơ trong đất.
==================================
1.1.2 Nguồn gốc chất hữu cơ trong đất
Nguồn gốc nguyên thủy của chất hữu cơ trong đất là từ mô thực vật bao gồm rể, thân, lá, của cây sau khi chết đi hoặc một phần còn lại của mùa vụ sau khi thu hoạch để lại trên bề mặt đất. Những vật này bị vi sinh vật phân hủy cung cấp chất hữu cơ vào đất. Xác bả động vật và vi sinh vật được xem là nguồn hữu cơ thứ cấp cho đất. Các phế thải trong quá trình sống và xác của chúng sau khi chết đi là nguồn cung cấp hữu cơ vào đất.
Trong tự nhiên, nguồn chất hữu cơ duy nhất là tàn tích sinh vật, trong đó 4/5 do thực vật cung cấp. Trong đất trồng trọt, ngoài tàn tích sinh vật còn bổ sung thường xuyên là phân hữu cơ (Ngô Thị Đào và Vũ Hữu Yêm, 2005). Chất hữu cơ trong đất được bổ sung từ các nguồn chính như sau: xác sinh vật (động vật, thực vật, vi sinh vật và các sinh vật đất). Trong đó thực vật là nguồn bổ sung chủ yếu cho đất, trung bình hàng năm đất được bổ sung từ thực vật 5-18 tấn thân, lá, rễ trên ha (Nguyễn Thế Đặng,1999).
Ngoài thực vật ra thì xác sinh vật và xác động vật đất cũng đã cung cấp một phần chất hữu cơ đáng kể. Các dư thừa thực vật, phân xanh thường chứa trung bình là 75% nước và 25% chất khô. Trong chất khô, các nguyên tố C,H,O chứa khoảng 90-95%, khi chất khô bị đốt cháy, các nguyên tố biến thành CO2 và H2O. Trong tro còn lại sau khi đốt cháy, có thể tìm thấy nhiều ngyên tố dinh dưỡng thiết yếu được cây thu hút từ đất như N,P,K,S và các nguyên tố vi lượng. Các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu này nằm trong những hợp chất hữu cơ khác. Ví dụ, trong protein chứa vào khoảng 16%N, một lượng nhỏ các nguyên tố thiết yếu khác như: S, Mn, Cu, Fe (Ngô Ngọc Hưng và ctv,2004).
==================================
1.1.3 Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong đất
Theo Nguyễn Thế Đặng (1999), sự biến đổi và chuyển hóa các xác hữu cơ trong đất là một quá trình sinh hóa học phức tạp, được thực hiện với sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật đất và của động vật, oxy không khí và nước. xác thực vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trình phân giải chúng mất cấu tạo, hình dạng ban đầu và biến thành những hợp chất hoạt tính hơn, dễ hòa tan hơn. Một phần những hợp chất này dược khoáng hóa hoàn toàn tạo ra sản phẩm cuối cùng là nước, một số khí và những hợp chất khoáng đơn giản, chứa nhiều chất dinh dưỡng cho thực vật thế hệ tiếp theo (Trần Văn Chính, 2006).
Chất hữu cơ trong đất chịu sự tác động của hai quá trình song song tồn tại đó là quá trình khoáng hóa và quá trình mùn hóa, tùy theo điều đất, khí hậu, thành phần xác sinh vật mà một trong hai quá trình ấy chiếm ưu thế.
Quá trình khoáng hóa: khoáng hóa là quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ liên tục để tạo thành các hợp chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối cùng là những hợp chất tan và chất khí có sự tham gia của vi sinh vật. Nó sẻ trả lại cho đất các chất dinh dưỡng có ích cho cây trồng dưới dạng các chất vô cơ (Nguyễn Thế Đặng, 1999).
Theo Nguyễn Thế Đặng (1999), thì sự khoáng hóa phụ thuộc vào: thành phần chất hữu cơ, ẩm độ của đất (75-80%), nhiệt độ (thích hợp là 25-35oC), pH đất (thích hợp 6,5-7,5), và càng thoáng khí khoáng hóa càng nhanh. Quá trình khoáng hóa xảy ra nhanh khi gặp điều kiện thuận lợi và tạo ra nhiều chất dinh dưỡng cho cây trồng. Tuy nhiên khoáng hóa sảy ra nhanh trong điều kiện yếm khí thì sẽ sinh ra nhiều chất độc hại cho cây trồng: CH4, CO2, H2S… (Lê Huy Bá, 2000).
Quá trình mùn hóa: Theo Trần Văn Chính (2006), mùn hóa là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự hình thành những hợp chất mùn. Mùn là hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng cầu nối. Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhanh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit.
Quá trình mùn hoa sảy ra song song với quá trình khoáng hóa, nhưng các điều kiện ảnh hưởng tới chúng khác nhau. Những nhân tố chính ảnh hưởng tới quá trình mùn hóa là: chế độ nhiệt, không khí và nước của đất, thành phần cơ giới và các tính chất lý, hóa học của đất, thành phần và cường độ hoạt động của vi sinh vật, thành phần xác hữu cơ đất (Trần Văn Chính, 2006).
==================================
1.1.4 Điều kiện phân hủy chất hữu cơ
Sự phân hủy chất hữu cơ theo Đỗ Thị Thanh Ren và Ngô Ngọc Hưng (2004) thì có hai điều kiện:
1.1.4.1 Điều kiện thoáng khí
Sự phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện thoáng khí là tiến trình oxy hóa, thường trải qua nhiều giai đoạn và nhiều sản phẩn trung gian nhưng sản phẩn cuối cùng là khí CO2, H2O và muối khoáng. Thông thường có 3 phản ứng sảy ra:
- Hơp chất carbon được enzyme oxy hóa sinh ra CO2, H2O. Năng lượng và các vi sinh vật phân hủy.
- Các yếu tố dinh dưỡng thiết yếu như đạm, lân, lưu huỳnh được giải phóng bởi các phản ứng riêng biệt cho mỗi nguyên tố.
- Các hợp chống chịu sự hoạt động của vi sinh vật được tạo thành.
Các protein trong các dư thừa thực vật, cây xanh cũng bị vi sinh vật phân hủy tạo thành CO2, H2O và amino acid như glycine (CH2NH2COOH), khi phân hủy còn cho ra các ion vô cơ như anmonium (NH4+), nitrate (NO3-) và sulfat (SO4) hữu dụng cho cây trồng. Ủ phân chuồng theo phương pháp nóng tạo điều kiện để phân hữu cơ phân hủy trong điều kiện thoáng khí nên mất nhiều đạm NH3.
1.1.4.2 Điều kiện yếm khí
Sự cung cấp oxy cho đất bị dừng lại khi các tế khổng chứa dầy nước, ngăn cản sự khuếch tán của oxy từ khí quyển vào đất. Dưới điều kiện yếm khí sự phân hủy phân hữu cơ chậm hơn rất nhiều so với điều kiện cung cấp đầy đủ oxy. Vì vậy đất ngập nước liên tục thường tích lũy số lượng lớn chất hữu cơ.
Sản phẩm phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí bao gồm các acid hữu cơ, rượu và khí metan (CH4).
Thối rửa là quá trình kỵ khí diễn ra trong điều kiện thiếu oxy do ngập nước hoặc do các vi sinh vật hiếu khí phát triển nhanh đã sử dụng hết oxy trong đất. sản phẩm cuối cùng của quá trình thối rửa là bên cạnh chất ở các dạng oxy hóa như CO2, H2O còn có một lượng lớn các chất ở dạng khử như CH4, H2S, PH3, NH3....(Trần Khắc Hiệp, 2006).
1.1.1 Khái niệm
Chất hữu cơ là một thành phần cơ bản kết hợp với các thành phần phong hóa từ đá mẹ để tạo thành đất. Chất hữu cơ một đặt trưng để phân biệt đất với đất mẹ và là nguồn nguyên liệu để tạo nên độ phì của đất. Số lượng và tính chất của chất hữu cơ quyết định nhiều tính chất lý, hóa, sinh học đất (Nguyễn Thế Đặng, Nguyễn Thế Hùng, 1999). Theo Stevenson (1994), chất hữu cơ đất là một phức hệ hỗn hợp của hợp chất lấy được của cây trồng thông qua hoạt động của vi sinh vật tạo nên.Chất hữu cơ là một bộ phận của đất, có thành phần phức tạp và có thể được chia làm 2 phần chính: chất hữu cơ chưa bị phân giải và những tàn tích hữu cơ như thân lá, xác thực vật, xác động vật, vi sinh vật. Phần thứ 2 là chất hữu cơ đã được phân giải. Chất hữu cơ đã được phân giải được chia làm hai nhóm:
Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn
Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn chiếm tỉ lệ rất thấp trong toàn bộ chất hữu cơ của đất, không vượt quá 10-15% (trừ than bùn hoặc đất dưới rừng có tầng thảm mục dày). Nhóm chất hữu cơ này gồm các chất hữu cơ thông thường có trong đông vật, thực vật và vi sinh vật như: Hydrat cacbon, protein, linhin, lipit, tamin, an dehyt,...
Nhóm các hợp chất mùn
Nhóm các hợp chất mùn là những hợp chất cao phân tử, có cấu tạo phức tạp, chiếm tỉ lệ trong chất hữu cơ (85-90%)
Theo Lê Văn Khoa (2000), thành phần chất hữu cơ bán phân tử có vai trò quan trọng về mặt lí học đất như làm giảm dung trọng đất, tăng đọ xốp, tăng cường cấu trúc đất. Còn thành phần hữu cơ phân hủy có nguồn gốc chủ yếu từ xác bã thực vật, có vai trò quan trọng về mặt hóa học đất và được gọi là chất mùn của đất, trong phân tích đất gọi là chất hữu cơ trong đất.
==================================
1.1.2 Nguồn gốc chất hữu cơ trong đất
Nguồn gốc nguyên thủy của chất hữu cơ trong đất là từ mô thực vật bao gồm rể, thân, lá, của cây sau khi chết đi hoặc một phần còn lại của mùa vụ sau khi thu hoạch để lại trên bề mặt đất. Những vật này bị vi sinh vật phân hủy cung cấp chất hữu cơ vào đất. Xác bả động vật và vi sinh vật được xem là nguồn hữu cơ thứ cấp cho đất. Các phế thải trong quá trình sống và xác của chúng sau khi chết đi là nguồn cung cấp hữu cơ vào đất.
Trong tự nhiên, nguồn chất hữu cơ duy nhất là tàn tích sinh vật, trong đó 4/5 do thực vật cung cấp. Trong đất trồng trọt, ngoài tàn tích sinh vật còn bổ sung thường xuyên là phân hữu cơ (Ngô Thị Đào và Vũ Hữu Yêm, 2005). Chất hữu cơ trong đất được bổ sung từ các nguồn chính như sau: xác sinh vật (động vật, thực vật, vi sinh vật và các sinh vật đất). Trong đó thực vật là nguồn bổ sung chủ yếu cho đất, trung bình hàng năm đất được bổ sung từ thực vật 5-18 tấn thân, lá, rễ trên ha (Nguyễn Thế Đặng,1999).
Ngoài thực vật ra thì xác sinh vật và xác động vật đất cũng đã cung cấp một phần chất hữu cơ đáng kể. Các dư thừa thực vật, phân xanh thường chứa trung bình là 75% nước và 25% chất khô. Trong chất khô, các nguyên tố C,H,O chứa khoảng 90-95%, khi chất khô bị đốt cháy, các nguyên tố biến thành CO2 và H2O. Trong tro còn lại sau khi đốt cháy, có thể tìm thấy nhiều ngyên tố dinh dưỡng thiết yếu được cây thu hút từ đất như N,P,K,S và các nguyên tố vi lượng. Các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu này nằm trong những hợp chất hữu cơ khác. Ví dụ, trong protein chứa vào khoảng 16%N, một lượng nhỏ các nguyên tố thiết yếu khác như: S, Mn, Cu, Fe (Ngô Ngọc Hưng và ctv,2004).
==================================
1.1.3 Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ trong đất
Theo Nguyễn Thế Đặng (1999), sự biến đổi và chuyển hóa các xác hữu cơ trong đất là một quá trình sinh hóa học phức tạp, được thực hiện với sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật đất và của động vật, oxy không khí và nước. xác thực vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trình phân giải chúng mất cấu tạo, hình dạng ban đầu và biến thành những hợp chất hoạt tính hơn, dễ hòa tan hơn. Một phần những hợp chất này dược khoáng hóa hoàn toàn tạo ra sản phẩm cuối cùng là nước, một số khí và những hợp chất khoáng đơn giản, chứa nhiều chất dinh dưỡng cho thực vật thế hệ tiếp theo (Trần Văn Chính, 2006).
Chất hữu cơ trong đất chịu sự tác động của hai quá trình song song tồn tại đó là quá trình khoáng hóa và quá trình mùn hóa, tùy theo điều đất, khí hậu, thành phần xác sinh vật mà một trong hai quá trình ấy chiếm ưu thế.
Quá trình khoáng hóa: khoáng hóa là quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ liên tục để tạo thành các hợp chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối cùng là những hợp chất tan và chất khí có sự tham gia của vi sinh vật. Nó sẻ trả lại cho đất các chất dinh dưỡng có ích cho cây trồng dưới dạng các chất vô cơ (Nguyễn Thế Đặng, 1999).
Theo Nguyễn Thế Đặng (1999), thì sự khoáng hóa phụ thuộc vào: thành phần chất hữu cơ, ẩm độ của đất (75-80%), nhiệt độ (thích hợp là 25-35oC), pH đất (thích hợp 6,5-7,5), và càng thoáng khí khoáng hóa càng nhanh. Quá trình khoáng hóa xảy ra nhanh khi gặp điều kiện thuận lợi và tạo ra nhiều chất dinh dưỡng cho cây trồng. Tuy nhiên khoáng hóa sảy ra nhanh trong điều kiện yếm khí thì sẽ sinh ra nhiều chất độc hại cho cây trồng: CH4, CO2, H2S… (Lê Huy Bá, 2000).
Quá trình mùn hóa: Theo Trần Văn Chính (2006), mùn hóa là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự hình thành những hợp chất mùn. Mùn là hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng cầu nối. Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhanh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit.
Quá trình mùn hoa sảy ra song song với quá trình khoáng hóa, nhưng các điều kiện ảnh hưởng tới chúng khác nhau. Những nhân tố chính ảnh hưởng tới quá trình mùn hóa là: chế độ nhiệt, không khí và nước của đất, thành phần cơ giới và các tính chất lý, hóa học của đất, thành phần và cường độ hoạt động của vi sinh vật, thành phần xác hữu cơ đất (Trần Văn Chính, 2006).
==================================
1.1.4 Điều kiện phân hủy chất hữu cơ
Sự phân hủy chất hữu cơ theo Đỗ Thị Thanh Ren và Ngô Ngọc Hưng (2004) thì có hai điều kiện:
1.1.4.1 Điều kiện thoáng khí
Sự phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện thoáng khí là tiến trình oxy hóa, thường trải qua nhiều giai đoạn và nhiều sản phẩn trung gian nhưng sản phẩn cuối cùng là khí CO2, H2O và muối khoáng. Thông thường có 3 phản ứng sảy ra:
- Hơp chất carbon được enzyme oxy hóa sinh ra CO2, H2O. Năng lượng và các vi sinh vật phân hủy.
- Các yếu tố dinh dưỡng thiết yếu như đạm, lân, lưu huỳnh được giải phóng bởi các phản ứng riêng biệt cho mỗi nguyên tố.
- Các hợp chống chịu sự hoạt động của vi sinh vật được tạo thành.
Các protein trong các dư thừa thực vật, cây xanh cũng bị vi sinh vật phân hủy tạo thành CO2, H2O và amino acid như glycine (CH2NH2COOH), khi phân hủy còn cho ra các ion vô cơ như anmonium (NH4+), nitrate (NO3-) và sulfat (SO4) hữu dụng cho cây trồng. Ủ phân chuồng theo phương pháp nóng tạo điều kiện để phân hữu cơ phân hủy trong điều kiện thoáng khí nên mất nhiều đạm NH3.
1.1.4.2 Điều kiện yếm khí
Sự cung cấp oxy cho đất bị dừng lại khi các tế khổng chứa dầy nước, ngăn cản sự khuếch tán của oxy từ khí quyển vào đất. Dưới điều kiện yếm khí sự phân hủy phân hữu cơ chậm hơn rất nhiều so với điều kiện cung cấp đầy đủ oxy. Vì vậy đất ngập nước liên tục thường tích lũy số lượng lớn chất hữu cơ.
Sản phẩm phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí bao gồm các acid hữu cơ, rượu và khí metan (CH4).
Thối rửa là quá trình kỵ khí diễn ra trong điều kiện thiếu oxy do ngập nước hoặc do các vi sinh vật hiếu khí phát triển nhanh đã sử dụng hết oxy trong đất. sản phẩm cuối cùng của quá trình thối rửa là bên cạnh chất ở các dạng oxy hóa như CO2, H2O còn có một lượng lớn các chất ở dạng khử như CH4, H2S, PH3, NH3....(Trần Khắc Hiệp, 2006).