›
›

Bài giảng Sinh học đất - PGS.TS Nguyễn Xuân Thành

ppt 183 trang phuongnguyen 70
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Sinh học đất - PGS.TS Nguyễn Xuân Thành", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_sinh_hoc_dat_pgs_ts_nguyen_xuan_thanh.ppt

Nội dung text: Bài giảng Sinh học đất - PGS.TS Nguyễn Xuân Thành

  1. Trêng ®¹i häc n«ng nghiÖp I - hµ néi khoa ®Êt vµ m«I trêng BÀI GIẢNG SINH HỌC ĐẤT PGS.TS NguyÔn Xu©n Thµnh Hµ néi n¨m 2007
  2. CHƯƠNG 1 SINH HỌC ĐẤT VÀ CÁC NHÓM SINH VẬT CHÍNH THƯỜNG GẶP TRONG ĐẤT I. KHÁI NIỆM - Sinh vật đất là những sinh vật sống trong đất, có thể là sống suốt đời trong đất, hoặc sống tạm thời trong thời gian nhất định trong đất - Sinh học đất là một môn khoa học đi nghiên cứu về hoạt động sống của các sinh vật sống trong đất. Thế giới sinh vật đất rất đa dạng và phong phú. Chúng là những nhóm sinh vật nhìn thấy được và không nhìn thấy được bằng mắt thường. Nhóm sinh vật nhìn thấy được được xếp vào nhóm động vật đất, đó là: giun đất, cuốn chiếu, rết, ấu trùng sâu bọ, nhện đất, kiến đất, mối đất, ong đất, ve, bét, sâu bọ bậc thấp không cánh, động vật thân mềm, giáp xác cạn, các lưỡng thê, bò sát, một số thú và động vật gặm nhấm.
  3. Trong các lớp đất, ở giữa các hạt đất, lớp nước ít ỏi là cả một thế giới bí ẩn của trùng roi, trùng đế giày, trùng cỏ, trùng bào tử, trùng amip Những sinh vật này trước kia người ta xép vào nhóm động vật đất, đến này được xếp sang nhóm riêng gọi là nguyên sinh động vật đất, vì nhóm này một số có cơ quang hợp. Ngoài hai nhóm trên còn có cả một thế giới sôi động trong đất, chúng là nhóm quan trọng nhất, người ta gọi là vi sinh vật đất. Vi sinh vật đất bao gồm nhiều nhóm khác nhau: Virus, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tảo
  4. Trong đất là các khoang kẽ nhỏ li ti trong đất chứa đầy nước cùng các loài sinh vật đất.
  5. II. VI SINH VẬT ĐẤT 2.1. Những giống vi khuẩn quan trọng thường gặp trong đất Bảng 1: Giống vi khuẩn quan trọng thường gặp trong đất Tên giống vi Những đặc điểm quan trọng khuẩn Chromatium Yếm khí, môi trường giàu chất hữu cơ, có H2S Rhodospirillum Yếm khí và yếm khí tuỳ tiện, môi trường giàu chất Rhodopseudomon hữu cơ, có thể quang hợp được. as Nitrosomonas Hình que, dinh dưỡng hóa năng, oxy hóa NH4 Nitrobacter thành NO2 và NO3 , hảo khí và hảo khí tuỳ tiện. Hình que, dinh dưỡng hóa năng, oxy hóa hợp chất Thiobacillus chứa S hay chất khử chứa S, yếm khí tuỳ tiện Hydrogennomona Hình que, dinh dưỡng hóa năng, lấy năng lượng từ s oxy hóa hydrogen, oxit cacbon, mêtan Methanomonas
  6. Canlobacter Hình que, Gram âm, sống trong nước, nổi theo Gallionella mặt nước, bám vào tàn dư thực vật, oxy hóa sắt. Siderocapsa Hình que, hình cầu, hình chùy, là những vi khuẩn Ferribaterium chuyển hóa sắt. Pseudomonas Hình que, bầu dục, hảo khí, thường sản sinh các Acetobacter sắc tố tan hoặc không tan trong nước. Vibrio, Cellvibrio Hình xoắn, hình dấu phẩy, hảo khí hoặc yếm khí, Spirillum phân huỷ xenlulo, khử SO4 thành H2S . Azotobacter, Hình cầu, hình que, hảo khí, cố định nitơ phân tử Rhizobium tự do hoặc cộng sinh Chromobacterium, Hình que, hoại sinh hay ký sinh, hảo khí tuỳ tiện Agrobacter
  7. Achromobacter, Hình que, Gram âm không sinh nha bào, lên men Flavobacterium hydrátcácbon, hảo khí Escherichia, Hình que, Gram âm, hảo khí hoặc yếm khí tuỳ Proteus, . tiện, lên men hydratcácbon. Aerobacter Micrococcus, Hình cầu, hảo khí hoặc yếm khí tuỳ vào loài, Sarcina Gram dương không sinh nha bào. Brevibacterium Hình que, Gram dương, hảo khí, yếm khí tuỳ tiện Streptococcus, Hình cầu, hình que, yếm khí đến vi yếm khí. Lactobacillus Corynebacterium, Hình que, hình chuỗi xoắn, Gram dương, hảo khí Cellulomonas hoặc hảo khí tuỳ tiện. Clostridium, Hình que, Gram dương sinh nha bào, hảo khí, Bacillus yếm khí, cố định N2, phân huỷ các chất khó tan. 7
  8. 2.2. Những giống xạ khuẩn quan trọng thường gặp trong đất Bảng 2: Giống xạ khuẩn quan trọng thường gặp trong đất Tên giống xạ khuẩn Những đặc điểm quan trọng Hảo khí, hình cành cây, đốt xoắn cành, Actinomyces, Bacterionema phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Actinoplanes, Hảo khí, hình cành cây hoặc đốt xoắn Amorphosporangium cong, phân huỷ chất hữu cơ. Hảo khí, hình xoắn thưa, xoắn cong, Streptosporangium, Streptomyces phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, hình xoắn, đốt xoắn chùm, phân Cellulomonas, Jonesia huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, đốt xoắn dày, đốt xoắn chùm, Dermatophilus, Geodermatophilus phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ. 8
  9. Hảo khí, hình đốt xoắn cong, đốt xoắn sao, Frankia phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, đốt xoắn sao, phân huỷ chuyển Micromospora, Microbispora hóa chất hữu cơ. Hảo khí, hình đốt xoắc dày, đốt xoắc sao, Nocardia, Actinopolyspora. phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, hình đốt xoắn chùm, đốt xoắc Pseudonocardia cong,phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ. Hảo khí, hình xoắn chùm quả, Xoắn ốc, Mycobacterium phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, đốt xoắn ốc chùm, phân huỷ Caryophanon, Actinosynoema chuyển hóa chất hữu cơ 9
  10. 2.3. Những giống Nấm quan trọng thường gặp trong đất Bảng 3: Giống Nấm quan trọng thường gặp trong đất Tên giống xạ khuẩn Những đặc điểm quan trọng Hảo khí, hình cành cây, đốt xoắn cành, Actinomyces, Bacterionema phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Actinoplanes, Hảo khí, hình cành cây hoặc đốt xoắn Amorphosporangium cong, phân huỷ chất hữu cơ. Hảo khí, hình xoắn thưa, xoắn cong, phân Streptosporangium, Streptomyces huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, hình xoắn, đốt xoắn chùm, phân Cellulomonas, Jonesia huỷ chuyển hóa chất hữu cơ 10
  11. Dermatophilus, Hảo khí, đốt xoắn dày, đốt xoắn chùm, phân Geodermatophilus huỷ chuyển hóa chất hữu cơ. Hảo khí, hình đốt xoắn cong, đốt xoắn sao, Frankia phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, đốt xoắn sao, phân huỷ chuyển hóa Micromospora, Microbispora chất hữu cơ. Hảo khí, hình đốt xoắc dày, đốt xoắn sao, Nocardia, Actinopolyspora. phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, hình đốt xoắn chùm, đốt xoắn cong, Pseudonocardia phân huỷ chuyển hóa chất hữu cơ. Hảo khí, hình xoắn chùm quả, xoắn ốc, phân Mycobacterium huỷ chuyển hóa chất hữu cơ Hảo khí, đốt xoắn ốc chùm, phân huỷ chuyển Caryophanon, Actinosynoema hóa chất hữu cơ 11
  12. 2.3. Những giống Nấm quan trọng thường gặp trong đất Bảng 3: Giống Nấm quan trọng thường gặp trong đất Tên giống Nhưng đặc điểm chính Nấm Zygomycetes Sống hoại sinh, ưa ẩm, giàu hữu cơ, lên men tinh bột Rhizopus ưa ẩm, giàu hữu cơ, phân huỷ cơ chất mạnh, chụi to cao Ascomyces ưa ẩm, phân huỷ mạnh cơ chất, chụi được to cao Basidomycetes ký sinh trên cây hòa thảo, phân huỷ mạnh xenlulô, lignhin Penicilium Bậc cao, ưa ẩm, phân huỷ mạnh hợp chất hữu cơ Asymmetrica phân bố rất rộng, phân huỷ chuyển hóa mạnh hợp hữu cơ 12
  13. Aspergillus Bậc cao, ưa ẩm, phân huỷ mạnh chất hữu cơ chứa tamin Fusarium Sống ký sinh hoặc biểu sinh, phân huỷ mạnh xenlulô Trichoderma Phát triển nhanh, phân huỷ mạnh xenlulô, lignhin Cladosporium Sống hoại sinh hoặc ký sinh yếu trên tàn dư thực vật. Alternaria ưa ẩm, phân huỷ chuyển hóa mạnh chất hữu cơ trong đất Mucor ưa ẩm, chụi to cao, phát triển nhanh, phân huỷ chất hữu cơ 13
  14. 2.4. Những giống Tảo quan trọng thường gặp Bảng 4: Giống Tảo quan trọng thường gặp trong đất, trong nước Tên giống Tảo Những đặc điểm quan trọng Ở nước ngọt, sản phẩm quang hợp là glicogen, sống cộng sinh với bèo hoa dâu, cố định Cyanophyta- Tảo lam nitơ phân tử. Chlorophyta- Tảo lục Ở nước lợ, sản phẩm quang hợp là tinh bột. Xanthophyta- Tảo vàng Ở nước lợ, sản phẩm quang hợp là leucosin và các chất dàu Bacillariophyta-Tảo cát Ở nước mặn, sản phẩm quang hợp là dầu, mỡ 14
  15. Phaeophyta- Tảo nâu Ở nước mặn, sản phẩm quang hợp là tinh bột Euglenophyta- Tảo mắt Ở nước mặn, sản phẩm quang hợp là Paramynon Chrysophyta- Ánh vàng Ở nước mặn, sản phẩm quang hợp là leucosin Pyrrophyta- Tảo giáp Ở nước mặn, sản phẩm quang hợp là tinh bột Rhodophyta- Tảo đỏ Ở nước mặn, sản phẩm quang hợp là tinh bột Charophyta- Tảo vòng Ở nước mặn, sản phẩm quang hợp là tinh bột 15
  16. III. ĐỘNG VẬT ĐẤT 1. ĐỊNH NGHĨA • Động vật đất là nhóm sinh vật đất có kích thước lớn, mắt thường có thể nhìn thấy và có thể cấm nắm được chúng một cách dễ dàng. • Để tồn tại được, từ những cơ thể mềm mại của chúng dần dần được hình thành lớp vỏ bọc ngoài, nhằm bảo vệ cơ thể và chống mất nước. Động vật đất có tính đặc thù là nhiều khả năng di cư tích cực, thích nghi chuyển vận trong môi trường đất, chúng lợi dụng các khe, kẽ, khoang nứt ở trong đất để di chuyển cơ thể. 16
  17. – Có hai nhóm động vật đất di chuyển theo kiểu khác nhau: Nhóm tự đào để di động; hoặc theo phương thức thụ động, tức là biến hình thái của mình co giãn sao cho hợp lý với kích cỡ khe hở của đất. Ở động vật đất còn có nhiều hướng thích nghi với môi trường sống qua các hoạt động di cư ngày đêm, di cư theo mùa, di cư theo độ sâu và theo bề mặt đất. Chúng có khả năng tìm và chọn nơi sống có điều kiện thích hợp, hoặc có khả năng thay đổi các khả năng hoạt động và tập tính sống để thích ứng với môi trường mới. Ngoài ra, nhóm động vật đất còn sống tập đoàn, có kỷ luật nghiêm như kiến, ong, mối. – Động vật đất hấp thụ các chất dinh dưỡng trong đất. Ngoài ra, chúng còn ăn thức ăn mọng nước và xác các vi sinh vật. 17
  18. 2. PHÂN LOẠI ĐỘNG VẬT ĐẤT 2.1. Ấu trùng sâu bọ cánh cứng Ngoài được phủ lớp vỏ cứng 18
  19. 2.2. Rết ăn thịt Chúng di chuyển theo kiểu thụ động, cơ thể nhỏ. Thân hình uốn khúc, có thể trườn theo các khe, khoang kẽ hở của đất. 19
  20. 2.3. Giun đất Giun đất di chuyển theo kiểu chủ động đào hang bằng cách nuốt đất vào bụng, sau đó thải ra phía sau. Vỏ cơ thể giun luôn luôn có dịch nhờn để dễ chuyển động, đồng thời giun còn có khả năng co thắt cơ thể để ép đất chặt lại và mở đường đi. 20
  21. 2.4. Mối và kiến đất • • Chúng có cánh sống tập trung thành bầy, có tổ chức khá cao trong quần thể. Chúng dùng đầu và những đôi chân để cào đất. 21
  22. 2.5. Ve, giáp, bọ hung • Ngoài được phủ lớp vỏ rất cứng, đầu nhọn, bẹt để xúc đất và đào bới đất. 22
  23. IV. NGUYÊN SINH ĐỘNG VẬT 1. ĐẶC ĐIỂM Vòng đời của nguyên sinh động vật gồm 2 pha : Pha hoạt động. Trong pha này chúng có thể di chuyển, sinh trưởng phát triển Pha ngủ nghỉ (pha hình thành nang xác): Trong giai đoạn này chúng bất động. Nang xác được hình thành theo quá trình sau: tế bào hình thành nên một vỏ bọc dày. Vỏ bọc bảo vệ tế bào, chống lại những điều kiện bất lợi bên ngoài như nhiệt độ, sự khô cạn, độ chua, kiềm, hoạt động của men 23
  24. 2. CÁC LỚP NGUYÊN SINH ĐỘNG VẬT * Theo hình thái: 1) Lớp Sarcodina hay Rhizopodes (chân giả) Nhóm này gồm những nguyên sinh động vật có khả năng hình thành chân giả ở giai đoạn trưởng thành. 2) Lớp Mastigophora hay Flaglles (có roi) di động nhờ roi, nhưng ở một số loài di động theo kiểu amip. 3) Lớp Spozoa hay Sporozoaires (trùng bào tử) chỉ ký sinh không có ý nghĩa gì đối với sinh học đất. 4) Lớp Ciliophora hay Cilies (có tiêm mao), Nhóm này rất đặc biệt, di động bằng tiêm mao. 24
  25. * Chia theo dinh dưỡng : 1) Nguyên sinh động vật quang hợp: Những nguyên sinh động vật này có sắc tố quang hợp khuyếch tán hay định vị. Vai trò trong thực tế của nhóm này rất hạn chế. Giống thường gặp là Euglena. 2) Nguyên sinh động vật dị dưỡng: Chúng sống nhờ những hợp chất hữu cơ tan trong nguyên sinh chất. Nhóm này gồm hầu hết các loại có lông và một số có tiên mao. 3) Nguyên sinh động vật dinh dưỡng theo kiểu động vật (holozoiques) Loại nguyên sinh động vật này chiếm phần lớn trong nguyên sinh động vật đất. Chúng đồng hoá những hạt nhỏ cứng và các loại vi sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn, nấm men, tảo và một số nguyên sinh động vật khác. Nhóm thường gặp là những nguyên sinh động vật có tiên mao 25
  26. * Theo hô hấp 1) Nhóm Geohydrobionte: 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. 2) Nhóm Geoatmobionte: 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. 26
  27. Hình thái một số nguyên sinh động vật đất 1 - Trùng amip (Amoeba polypodia) 4 - Trùng bào tử (Mnobia tetraodon) 2 - Trùng chân giả có vỏ cứng (Cyclopyxis kahli) 5 - Trùng Tiêm mao 3 - Trùng roi (Monas vivipara) 27
  28. CHƯƠNG 2 MEN TRONG ĐẤT 1. MEN TỪ HỆ VI SINH VẬT ĐẤT Bảng 2.1. Ảnh hưởng của các chất vùi vào đất đến hàm lượng saccharoza (Kiss-1957) Cơ chất Đất 1 Đất 2 Hàm lượng tương đối (%) Hàm lượng tương đối (%) Đối chứng 100 100 Saccharoza 0,5% 152,3 119 Saccharoza 1,0% 164,6 162,8 Glucoza 0,5% 111,5 94,2 Glucose 1% 118,4 104,7 Pepton 0,5% 105,3 100 Pepton 1% 105,3 100 28
  29. Bảng 2.2. Hàm lượng saccharaza và số lượng vi khuẩn trong 2 phẫu diện (Hofnann, 1962) Phẫu Độ sâu Vi khuẩn, Hàm lượng saccharoza, % diện (cm) 106 1 0-10 7,3 6,6 10-20 7,1 6,2 20-40 4,1 4,2 2 0-10 7,6 6,4 10-20 6,2 6,2 20-40 3,2 3,8 29
  30. 2. MEN TỪ HỆ CÂY TRỒNG Bảng 2.3. Hoạt tính men cho đất thường và đất vùng rễ của một số loại cây khác nhau (Kozlov, 1964). Polypheno Peroxydaz Dihydrogena Số lượng VSV Humus l a(a) za(b) 103/g % Cây trồng oxydaza(a) Đất Rh Đất Rh Đất Rh Đất Rh Đất Rh Festuca sp 2 6 3 7 360 525 57,4 87,4 3,3 4,1 Aneurolipidiu 1 3 4 8 270 472 161,5 506, 1,8 3,3 Tanacetum sp 3 4 1 2 267 390 206,5 374, 5,4 5,5 Stipa sp 2 3 3 3 210 360 106,1 139, 3,2 3,5 (a): ml dung dịch iốt 0,01N Rh: Vùng rễ (b): μH/24 h/g đất 30
  31. 3. TRẠNG THÁI MEN TRONG ĐẤT - Men tự do: Đây là những men ngoại bào hoặc nội bào được giải phóng sau khi tế bào bị tự tiêu. Men ở dạng tự do tồn tại không lâu vì nó dễ bị phân giải sinh học. - Men hấp phụ trên các keo đất và các keo hữu cơ: Men hấp phụ trên keo vô cơ hay keo hữu cơ đã hạn chế phần nào hoạt tính của men nhưng mặt có lợi là bảo vệ được men khỏi những tác động khác. Men của những tế bào chết hay của những mẩu tế bào (Fragments cellulaires) 31
  32. CHƯƠNG 3 TÁC DỤNG CỦA VI SINH VẬT TRONG VIỆC CHUYỂN HOÁ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ KHÔNG CHỨA NITƠ + 1. VÒNG TUẦN HOÀN CACBON TRONG TỰ NHIÊN 32
  33. 2. QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI XENLULÔ Hàng năm có khoảng 30 tỷ tấn chất hữu cơ được cây xanh tổng hợp trên trái đất. Trong số này có tới 30% là màng tế bào thực vật mà thành phần chủ yếu là xenlulô. Ngời ta nhận thấy xenlulô chiếm trên 90% trong bông, 40-50 % trong gỗ. 34
  34. Xelulô → disaccarit → monosaccarit (gluco) . - Các loại vi sinh vật phân giải xenlulô Cytophaga, Sporocytophaga, Cellulomonas. Bacllus, Clostridium Streptomyces. Aspergillus, Penicillium, Fusarium. Ruminococcus. 35
  35. 3. SỰ PHÂN GIẢI XILAN Là một hợp chất hydratcacbon phân bố rất rộng trong tự nhiên. Xilan chứa nhiều trong xác thực vật. Trong rơm rạ xilan chiếm 15-20%, trong bã mía 30%, trong gỗ thông 7-12%, trong các loại cây lá rộng 20-25%. Xilan là một loại hemixenlulo, xilan không giống xelulô về cấu trúc, về bản chất. Phân tử xilan có cấu tạo bởi các đơn vị có gốc .D.xilô, liên kết với nhau bằng các dây nối 1- 4 glucozit. 36
  36. 4. PHÂN GIẢI PECTIN - Pectin là loại polygalacturonic, một hợp chất cao phân tử cấu tạo bởi các gốc axit.D.galacturonic (một phần được methyl hoá). Các gốc này liên kết với nhau nhờ dây nối .1- 4 glucozit. Pectin có bản chất gluxit. Chúng có nhiều trong quả, củ, hạt và trong thân thực vật. Trong thực vật pectin có mặt ở dạng protopectin không tan. - Vi sinh vật phân giải pectin: Bacillus subtilis, Bacillus nesentericus, Bacillus macaras, Bacillus polmyxa, Mucor stolinifer, Fusarium oxysporum, Botrytis cinereum.Clostridium 38
  37. - Cơ chế phân giải: Vi sinh vật phải pectin nhờ có men protopectinaza biến protopectin không tan thành pectin hòa tan. Pectin hòa tan là polisaccarit được tạo nên từ các gốc axit. .D.galacturonic. Các gốc này được kết hợp với nhau bằng mối liên kết 1- 4 glucozit. Mạch này đuợc gọi là axit poligalacturonic hoặc axit pectit. Một số các nhóm cacboxyl của axit được liên kết với rượu metylic. Dưới tác dụng của enzym pectaza các gốc metyl sẽ bị loại trừ. Rượu metylic và axit pectic tự do sẽ được hình thành. Axit pectic tự do sẽ cho muối tức là pectal và axit pectic tự do dưới tác dụng của enzym polygalactaronaza sẽ bị phân giải để cho các axit.D.galacturonic. 39
  38. 5. SỰ PHÂN GIẢI LIGNIN (LIGININE) Công thức lignin là C18H30O15. - Vi sinh vật phân giải lignin: Basidomycetes (phá hoại gỗ), Polysitctus versicolor, Stereum hisutum,Pholiota, Clytocybe, Lenzites, Trametes. Pseudomonas, Flavobacterium, Agrobacterium. CH OH CH2OH 2 CH2OH CH CH CH CH CH CH OCH OCH3 CH3O 3 OH OH OH R•îu coniferilic R•îu p.oxixinnamic R•îu xinapilic 40
  39. Trong linhin nguyên thể người ta cho rằng có sự tồn tại của các cấu trúc dehidro izoieugenol OH CH2OH COCH 3 O CH2 CH O CH - CH - CH2OH OCH3 CH=CH - CH3 Axit ferulic Mét ®o¹n cña linhin nguyªn thÓ 41
  40. - Cơ chế phân giải lignin: Lighin Axit p- cumaric Axit xinapic Cắt ngắn nhánh bên oxy hoá Axit vanilinic Axit xireic Axit p- oxybenzoic Demetyl hoá Hydroxy hoá Axit protocatechic Axit gallic Axit protocatechic Cắt vòng Axit -ketoadipinic Axit xis -xis- muconic Semialdehyt a - hydroxy -- cacboxymuconic Vô cơ hoá 42
  41. 6. SỰ PHÂN GIẢI TINH BỘT Tinh bột gồm hai thành phần khác nhau: amilo (amilose) và amilopectin (amylopectine). Amilo thường chiếm khoảng 15 -27% trọng lượng tinh bột của thực vật. Amilo là những chuỗi không phân nhánh được cấu tạo bằng các gốc .D.glucopirano, liên kết với nhau bằng dây nối 1-4 glucozit. Amilo tan trong nuớc nóng. Amilopectin chứa từ 0,1 -0,8% P2O5. Đó là một chuỗi phân nhánh cấu tạo bởi các gốc .D.glucopirano, liên kết với nhau bằng gây nối 1- 4 và 1- 6 glucozit. Amilopectin như một loại xi măng, co gãn được, liên kết các tinh thể amilo với nhau. Amilopectin. 43
  42. - Vi sinh vật phân giải tinh bột: Nhiều loại vi sinh vật có khả năng sản sinh enzym amilaza ngoại bào làm phân giải tinh bột thành các thành phần đơn giản hơn. Có thể phân biệt một số loại amilaza sau đây: - amilaza: tác động đồng thời lên nhiều dây nối ( -1- 4) kể cả các dây nối bên trong đại phân tử. Sản phẩm quá trình phân giải này ngoài manto còn có các oligomer chứa 3- 4 gốc gluco - amilaza: khác với - amilaza, enzym - amilaza chỉ tác động vào phần ngoài đại phân tử. 44
  43. amila 1- 6 glucozidaza: phân cách dây nối 1- 6 glucozit ở các chỗ phân nhánh. Glucoamilaza: phân giải tinh bột thành gluco và các - oligosaccarit. Dưới đây là tên một số các loại vi sinh vật có hoạt tính amilaza cao và có ý nghĩa nhiều trong việc phân giải tinh bột. .amilaza Aspergillus cadidus, Asp.niger, Asp.oryzae, B.mesentericus, B.sulitilis có khả năng tiết ra enzym .amilaza 45
  44. Chương 4 TÁC DỤNG CỦA VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH MÙN VÀ KẾT CẤU MÙN 1. THÀNH PHẦN CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT Thường chất hữu cơ trong đất gồm: - Xác động vật, thực vật và vi sinh vật. - Những sản phẩm phân giải và tổng hợp được của các loại vi sinh vật. Về thành phần xác sinh vật gồm: + Hydratcabon: Các pentoza (C5H10O5), các hexoza (C6H12O6) + Xenlulo (C6H12O5)n. + Hemixenlulo + Linhin 46
  45. + Nhựa, sáp, dầu mỡ. Các chất này không hoà tan trong nước nhưng có thể hoà tan trong rượu, axeton, benzen. Nhìn chung các chất này thành phần phức tạp và khó phân giải. + Tanin: Chất này ít gặp trong xác thực vật hạ đẳng, các loại cỏ và xác động vật. Tanin có nhiều trong vỏ và lá cây, lá kim. Tác dụng dinh dưỡng cho cây trồng và tầm quan trọng của tanin trong sự hình thành các axit mùn chưa được xác định rõ ràng. 47
  46. + Tro gồm có Ca, Mg, K, Si, S, Fe Tro các loại cây có thành phần không giống nhau. Tro các loại cây họ hoà thảo có nhiều Ca, Mg, K hơn các loại thân gỗ, cây lá kim. Các nguyên tố Ca, Mg, Na, Si, S, Fe của tro có tác dụng đến hoạt động của vi sinh vật. 48
  47. 2. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH MÙN Hợp chất hữu cơ vùi vào đất, dưới tác dụng của VSV sẽ chuyển hóa 2 hướng: 1. Quá trình khoáng hóa 2. Quá trình mùn hóa - Quan điểm hoá học - Quan điểm sinh học * Mùn là hợp chất hữu tổng hợp - là sản phẩm tổng hợp do quá trình hoạt động sống của sinh vật đất 49
  48. 3. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHU HỆ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI CHẤT HỮU CƠ VÀ HÌNH THÀNH MÙN Khi chất hữu cơ được vùi vào trong đất, sẽ xảy ra 2 giai đoạn: - Giai đoạn lên men, gồm có giống vi sinh vật: Mucor, Rhizopus, Ruminococcus, Basidomisetes, Micorococcus, Saccromyces - Giai đoạn sinh tính đất, gồm các giống vi sinh vật: Bacillus, Acetobacter, Agorobacter, Psedomonas, Clostrium, Actinomyces, Streptomyces 50
  49. Sơ đồ Kononova về tác động của vi sinh vật 51
  50. 4. TÁC DỤNG CỦA VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH CẤU TẠO MÙN - Sự cấu thành các nhánh bên và các gốc định chức. Tiurin dùng NaOH 0,1N tách các axit mùn thành hai nhóm (axit humic và axit fulvic). Ngoài 2 nhóm axit mùn kể trên. Tiurin còn xác định trong mùn có chất màu đen không tan trong dung dịch kiềm loãng, liên kết chặt với các chất khoáng trong đất, ông gọi là nhóm humin. Giả thuyết của Felbeck (1965) về bản chất của axit fulvic và axit humic + Nhóm axit humic: Hình thành ở môi trường trung tính hay hơi kiềm, có màu đen hoặc xám đen. Trọng lượng phân tử trung bình từ 800-1.500, có kết cấu vòng thơm. Ví dụ khi oxy hoá axit humic bằng HNO3, KMnO4 người ta thấy những dẫn xuất của phenon và quinon, axit bezoic và axit cacbonic cũng như các axit hữu cơ khác. Ngoài ra trong axit humic còn có đạm. Hàm lượng các nguyên tố trung bình vào khoảng: C(52-58%), H (3,3-3,8%), O (31,4-39%), N (3,6-4%). 52
  51. O axit CH3O OCH3 fulvic H O C = O O O O CH2 CH2 CH2 axit N O fulvic fu N CH - R C = O NH CH - R C = O 53
  52. + Nhóm axit fulvic Hình thành nhiều ở môi trường chua, yếm khí màu vàng hay vàng nhạt. Hàm lượng các nguyên tố trong thành phần của axit fulvic trong các loại đất trung bình là: C (45- 48%), H (5-6%), O (43- 38,5%), N (1,3 - 5 %). + Nhóm Humin: Được hình thành ở pH trung tính có nhiều VSV hảo khí Nhóm này có phân tử lượng lớn nhất, có thể là những axit mùn tác động với phần khoáng của đất, mất nước và trùng hợp lại. Humin hình thành một màng lưới kết chặt với keo sắt và axit humic, có thể gọi là phức chất vô cơ - hữu cơ, có tác dụng trong việc hình thành kết cấu đất. Nhóm humin chỉ thấy xuất hiện nhiều trong các loại đất trung tính và trong quần thể sinh vật có nhiều Cytophaga. 54
  53. Dragunôp cho rằng phân tử axit humic trong đất đá đen Secnozem có 4 nhóm COOH, 3 nhóm OH. - Xenlulo và qúa trình hình thành mùn Imxenhixki đã thí nghiêm với 0,172 g xenlulo dưới tác dụng của Cytophaga đã cho 0,093 mg CO2, và 0,078 g chất dẻo màu vàng. Như thế có nghĩa là khi phân giải xenlulo thì đại đa số biến thành keo dẻo. Chất này có tác dụng rất lớn trong quá trình hình thành mùn, còn trong quá trình phân giải một phần xenlulo đã biến thành CO2 - Hemixenlulo trong quá trình hình thành mùn - Linhin trong quá trình hình thành mùn 55
  54. 5. VI SINH VẬT TRONG VIỆC TẠO THÀNH KẾT CẤU ĐẤT – Trong khi phân giải những hợp chất hữu cơ bón vào đất, vi sinh vật tiết ra chất dẻo. Những chất này cải thiện kết cấu đất. Thí nghiệm trong điều kiện vô trùng chứng tỏ rằng có thể cả vi khuẩn và nấm đều tham gia vào kết cấu đoàn lạp. Cytophaga, vi khuẩn nốt rễ, Azotobacter, Aspergilus, Trichoderma đều có thể tham gia quá trình này. 56
  55. • Rudacop đã làm thí nghiệm với dung dịch cỏ ba lá và vi khuẩn Clostridium polmyxa, vi khuẩn này có men protopectinaza. Dưới tác dụng của men protopectinaza propectin được phân giải thành axit galacturonic. Axit này gặp sản phẩm tự dung giải của vi sinh vật là protit, kết hợp với nhau thành mùn hoạt tính. Mùn hoạt tính có tác dụng rõ trong kết cấu đoàn lạp của đất. Dưới đây là kết quả thí nghiệm của Rudacop. • Nhìn chung vai trò của vi sinh vật có tác dụng rất quan trọng trong việc tạo thành kết cấu đất. Mỗi loại vi sinh vật với đặc tính riêng của mình và trong quá trình sinh trưởng phát triển nó đã góp phần tích cực vào sự tạo thành kết cấu đất. 57
  56. 6. VI SINH VẬT PHÂN GIẢI MÙN 58
  57. CHƯƠNG 5 HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ NITƠ VÀ SỰ CHUYỂN HOÁ NITƠ I. CHU KỲ TUẦN HOÀN NITƠ N2 (Nitơ không khí) (I) (IV) - Protit của các loài VI SINH VẬT NO3 sinh vất (TV,ĐV, VS) I: Quá trình cố định Nitơ phân tử II: Quá trình amon hoá (III) (II) III: Quá trình Nitrat hoá IV: Quá trình phản Nitrat hoá NH3 59
  58. II. QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ 1. Quá trình cố định Nitơ phân tử tự do 1.1. Vi khuẩn Azotobacter Năm 1901, Beijơrinh phân lập được từ đất một loài vi khuẩn gram âm, không sinh bào tử có khả năng cố định nitơ phân tử. Ông đặt tên cho loài vi khuẩn này là Azotobacter chrococcum Vi khuẩn Azotobacter khi nuôi cấy trong các môi trường nhân tạo thường biểu hiện đặc tính đa hình. Tế bào khi còn non thường có tiên mao (flagellum) có khả năng di động được. Ngoài ra tế bào còn có tiên mao. Khi già, tế bào thường được bao bọc lớp vỏ dày và tạo thành nang xác. Khi gặp điều kiện thuận lợi, nang xác sẽ nứt ra và tạo thành các tế bào mới. 60
  59. Trên môi trường có chứa etanol, Azotobacter có dạng hình que, hình bầu dục, kích thước tế bào 1,8-2,5 x 2,5-5,5 μm. thích hợp phát triển ở môi trường pH = 7,2 – 8,2; ở độ ẩm môi trường 40 – 70 %; ở nhiệt độ 22 – 25 0C Trên môi trường đặc, khuẩn lạc của Azotobacter có dạng nhầy, đàn hồi, khá lồi, có khi ở dạng nhăn nheo. Khi già khuẩn lạc có màu vàng lục, màu hồng hoặc màu nâu đen. Màu sắc khuẩn lạc là một trong những tiêu chuẩn để phân loại các loài Azotobacter. Azotobacter có nhiều loài: Azotobacter chrococcum, Az.acidum, Az.araxii, Az.nigricans, Az.galophilum, A.unicapsulare, Az.woodswnii. Loại vi khuẩn này đồng hóa tốt các loại đường đơn và đường kép. Cứ tiêu hao 1 gam đường gluco, Azotobacter có thể đồng hóa được 8 – 18 mgN 61
  60. 1.2. Vi khuẩn Beijerinskii Năm 1893 nhà bác học Stackê (Ấn Độ) đã phân lập được loại vi khuẩn ở ruộng lúa có độ axit cao và đặt tên là Beijerinskii có khả năng cố định nitơ phân tử. Giống vi khuẩn Beijerinskii có hình cầu, hình bầu dục hoặc hình que. Tế bào có kích thước 0,5-2,0 x 1,0-4,5 μm. Có loài di động được và không di động được, không sinh bào tử và nang xác. Sinh trưởng chậm, khuẩn lạc của Beijerinskii rất lồi, rất nhầy, không màu, khi già có màu tối. 62
  61. Vi khuẩn Beijerinskii có khả năng đồng hoá tốt các loại đường đơn và kép, đồng hoá yếu tinh bột và axit hữu cơ. Khác với Azotobacter, Beijerinskii có tính chống chịu cao với phản ứng axit, chúng có thể phát triển được ở môi trường pH từ 3,0 – 9,0, nhưng nghiêng về chua. Độ ẩm thích hợp 70-80% và nhiệt độ 22-280C. Loại vi khuẩn này đồng hóa tốt các loại đường đơn và đường kép. Cứ tiêu hao 1 gam đường gluco, Beijerinskii có thể đồng hóa được 5 – 8 mgN 63
  62. 1.3. Vi khuẩn Clostridium Năm 1939, nhà bác học người Nga Vinogratxkii đã phân lập được một loài vi khuẩn kị khí, sinh nha bào có khả năng cố định Nitơ phân tử, ông đặt tên là Clostridium pasteurianum. Tế bào Clostridium pasteurianum có kích thước 0,7-1,3 x 2,5-7,5µm. Chúng có thể đứng riêng, xếp từng đôi hoặc xếp thành chuỗi ngắn, có tiên mao, có khả năng di động. Bào tử có kích thước 1,3 x 1,6 µm, có thể nằm ở giữa hoặc ở phía đầu tế bào. 64
  63. * Người ta chia thành nhiều loài Clostridium: Clostridium butyrium; C.beijerinskii: C.pectinovorum. Clostridium có khả năng đồng hoá tất cả các nguồn thức ăn nitơ vô cơ và hữu cơ. So với Azotobacter, Clostridium ít mẫn cảm hơn đối với P, K, Ca và có tính ổn định cao hơn đối với pH. pH = 4,5 - 8,5. Độ ẩm thích hợp 60-80%, nhiệt độ 22-280C. Loại vi khuẩn này đồng hóa tốt các loại đường đơn và đường kép. Cứ tiêu hao 1 gam đường gluco, Clostridium có thể đồng hóa được 8 – 12 mgN 65
  64. 1.4. Các vi sinh vật cố định N tự do khác: Azospirillum, Flavobacterium, Rhodospirium, Nostok, Franhkia 66
  65. 2. QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ CỘNG SINH 2.1. Khái niệm về cố định nitơ cộng sinh và quan điểm về phân loại Năm. 1866, Hellriegel và Uynfac đã khám phá ra bản chất của qúa trình cố định Nitơ phân tử. Các ông đã chứng minh được khả năng của cây họ đậu lấy được nitơ khí quyển là nhờ vi khuẩn nốt sần sống trong rễ nốt sần vùng rễ cây họ đậu. Họ đã đặt tên cho vi khuẩn này là Bacillus radicicola. Năm 189, Pramovski đã đổi tên là Bacterium radicicola. Cuối năm 1889, Frank đề nghị đổi tên là Rhizobium. 67
  66. Năm 1984, theo Bergey thì VKNS được chia thành 2 nhóm; + nhóm 1: có 2-6 tiên mao, mọc theo kiểu chùm mao, hay chu mao, phát triển nhanh trên môi trường cao nấm men. Thuộc nhóm 1 gồm 4 loài sau: Rhizobium leguminosarum; Rhizobium phaseoli; Rhizobium trifolii; Rhizobium lupini Thuộc nhóm 2, gồm 3 loài sau: Rhizobium japonicum; Rhizobium meliloti; Rhizobium vigna. Năm 1994, các nhà vi sinh vật học cho rằng cần phải phân loại lại. Theo họ VKNS thuộc họ Rhizobiaceae gồm 4 giống sau: Sinorhizobium feradii; Bradyrhizobium; Agrobacterium;Phyllobacterium Trong 4 giống trên chỉ có 2 giống là Sinorhizobium feradii và Bradyrhizobium có khả năng cố định nitơ phân tử trong nốt sần rễ cây họ đậu. Còn 2 giống Agrobacteriu và Phyllobacterium cộng sinh ở cây không thuộc họ đậu Parasponia được gọi riêng là Trema. 68
  67. Đặc điểm của giống Sinorhizobium feradii là những loài mọc nhanh, sản sinh axit, hình thành độ đục trên môi trường dịch thể. Khuẩn lạc hình thành trong 2 - 3 ngày. Có thời gian thế hệ là 2- 4 giờ, có kích thước 0,5-1,3 x 2,5-3 µm. Có từ có nhiều tiên mao. Chúng phát triển tốt ở môi trường glucoza, mannitol và sacaroza. Loài vi khuẩn này thích hợp ở vùng nhiệt độ ôn hoà. Đặc điểm của giống Bradyrhizobium là những loài mọc chậm, sản sinh chất kiềm. Khuẩn lạc hình thành 3-5 ngày. Có thời gian thế hệ là 6-8 giờ, có kích thước 0,3- 1,2 x 2,2-3,2 µm, có từ 1-2 tiên mao, có khả năng di động được. Chúng phát triển tốt ở môi trường pentoza. 69
  68. 2.2. Đặc tính sinh học và tính chuyên hóa của VKNS Vi khuẩn nốt sần Rhizobium là loại trực khuẩn hình que, hảo khí, gram âm, không sinh nha bào, có tiên mao mọc theo kiểu đơn mao hoặc chu mao, có khả năng di động được. Khuẩn lạc có màu đục, nhầy, lồi, có kích thước 2-6 mm. Tế bào Rhizobium có 0,5-0,9 x 1,2-3,2 μm. Chúng thích ứng ở pH = 6,5 - 7,5, độ ẩm 60-70%, nhiệt độ 28 - 300C. 70
  69. Sơ đồ tạo nốt sần của quá trình cố định N cộng sinh: Cây họ đậu Kí sinh Không tạo nốt sần Nốt sần Hệ cộng sinh vô hiệu Tạo nốt sần Nốt sần bé Nốt sần Nốt sần trung bình Rhizobium hữu hiệu Nốt sần to 71
  70. Các loại vi sinh vật cố định N cộng sinh khác: Anabaena ambigua, A.azollae, A.cycadae, A.cylindrica, A.fartilissima, Calothrix brevissima, Cal.elenkii, Cal.paricalina, Cylindrospermun, Cyl.gorakhporense, Cyl.lioheniforme, Nostoccaloicola, N.commune, N.cycadae, N.entophytum, N.muscorum, N.paludosum, N.punctiforme, N.sphaerium, Scytonema arcangelii, Scyt.hotmanii, Scyt.dendroideum, Tolypothrix tenus. 72
  71. 3. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH NITƠ PHÂN TỬ Nitrogenaza N2 + AH2 + ATP NH3 + A + ADP + P (AH2 chất cho e) N  N → NH=NH → H2N -NH2 → NH3 Nitrogenaza N2 + 8H + + 8e- + 16Mg.ATP + 16.O 2NH3 + H2O + 16Mg.ADP + 16P + Q 73
  72. Nitrogenaza được cấu tạo bởi hai phần: 1) Fe - protein có trọng lượng phân tử khoảng 6.104. 2) Mo - Fe - protein có trọng lượng phân tử khoảng 2,2.105. Trong Mo-Fe-protein chứa 2 nguyên tử Mo, có 32 nguyên tử Fe và 25-30 nguyên tử S không bền với axit. Quá trình vận chuyển điện tử trong hoạt động và tái tạo của nitrogenaza có thể trình bày bằng sơ đồ sau: 74
  73. MgADP + Pvc Fe - protein NH3 (oxy hoá) Na2SO4 Protein Phức hệ hoạt động Mo - Fe - protein (khử) Mo-Fe Fe - proten (bán khử) Fe - protein (oxy hoá) (khử) N2 Mg.ATP Mo-Fe - protein N2 MgATP.Fe-protein (bán khử) 75
  74. Hoạt động của nitrogenaza còn phụ thuộc và liên quan chặt chẽ với men nitrat reductaza (men đồng hoá N trong đất). Nếu men nitratreductaza hoạt động mạnh nó sẽ kìm hãm men nitrogenaza (men đồng hoá nitơ không khí) và ngược lại. Nắm được quy luật này, người ta thường dùng các biện pháp canh tác để cân bằng hai loại men, khi đó sẽ cho năng suất và chất lượng cây trồng cao nhất. 76
  75. 4. ĐIỀU KIỆN NGOẠI CẢNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH N PHÂN TỬ Cường độ cố định nitơ phân tử phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố ngoại cảnh. Ngoài các đặc tính sinh học của VKNS, thì những yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến cường độ cố định nitơ phân tử đó là khí hậu, thời tiết cụ thể là nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm và các nguyên tố dinh dưỡng trong môi trường sống, độ thoáng khí Tuỳ từng loại vi khuẩn cố định nitơ khác nhau mà thích ứng với môi trường pH của đất khác nhau. Nhìn chung pH thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật cố định nitơ phân tử: pH = 6,5 - 7,5. 77
  76. Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của pH môi trường đến cường độ cố định nitơ phân tử như sau: . pH = 4 số lượng nốt sần = 0 nốt/cây pH = 5 số lượng nốt sần = 17 nốt/cây pH = 7 số lượng nốt sần = 35 nốt/cây pH = 8 số lượng nốt sần = 4,5 nốt/cây 78
  77. 5. ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC Tên gọi phân cố định nitơ phân tử rất khác nhau, tuỳ từng. nước và tuỳ từng cơ sở địa phương gọi tên sao cho thuận tiện. Ở Liên Xô cũ gọi là Nitragin, Azotobacterin, Photphobacterin Ở Mỹ có tên là Nitrogen, Nitrobacterio (Anh), N Germ hoặc Vacxinogen (Pháp), Campen (Hà Lan), Nodrit (Bỉ), Biolav (Tân Tây Lan), Nitropit (Áo). Rhidaof ở Việt am gọi tên rất khác nhau: Nitragin; Rhidaof; Phân đạm vi sinh; Phân hữu cơ vi sinh; Phân huuwx cơ vi sinh vật đa chức năng 79
  78. Để đánh giá hiệu quả của quá trình cố định nitơ phân tử, viện sĩ Protocob Ivanovic (Liên Xô cũ) đã tổng kết cứ 3 năm trồng cây Medicago (cây phân xanh) đã làm giàu cho đất 400- 600 kg N/ha để lại 12-15 tấn mùn/ha. Theo giáo sư Himotova (Tiệp Khắc cũ) thì bón phân vi khuẩn nốt sần (Nitragin) cho cây đậu tương có tác dụng làm tăng năng suất hạt 30-45% so với không bón. Theo giáo sư Musustin (Liên Xô cũ) thì bón phân vi sinh vật có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng từ 20-25%, làm giảm tỷ lệ sâu bệnh xuống 14-45% so với bón phân hoá học. 80
  79. Theo bón. Ngô Thế Dân thì cây đậu đỗ có thể đồng hoá nitơ không khí từ 60 đến 342 kg N/ha/năm phụ thuộc vào tuỳ từng loại cây và vùng sinh thái. Theo các giáo sư: Võ Minh Kha, Nguyễn Đường, Nguyễn Xuân Thành (trường Đại học Nông nghiệp I), bón phân đạm sinh học cho cây trồng có tác dụng thúc đẩy nhanh cường độ cố định nitơ của cây trồng, làm tăng năng suất cây trồng 10-21%, làm tăng độ phì của đất, làm giảm tỷ lệ sâu bệnh thậm chí > 50%. Bón phân Azorin, Azotobacterin cho cây khoai tây làm tăng năng suất 12,4 tạ/ha, cho cây ngô làm tăng 22,4 tạ/ha, cho cà chua tăng 28 tạ/ha, cho cây rau bắp cải tăng 75 tạ/ha so với không 81
  80. III. QUÁ TRÌNH AMÔN HOÁ Là quá trình phân huỷ và chuyển hoá các hợp chất hữu cơ có chứa N dưới tác dụng của các loài vi sinh + vật thành NH4 (NH3) cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Vi sinh vật + Các hợp chất hữu cơ có N NH3 hay NH4 82
  81. 1. QUÁ TRÌNH AMON HOÁ URÊ: 1.1 Cơ chế: • Urê là một loại hợp chất hữu cơ đơn giản chứa 46,6% N, được sản xuất trong các nhà máy phân bón bằng cách tổng hợp: 2000C, 200at 83
  82. Vi khuẩn urê có khả năng phân giải axit uric và xianamit canxi. Axit uric là một loại hợp chất nitơ hữu cơ chứa trong nước tiểu được phân giải như sau: 84
  83. Xianamit canxi được phân giải như sau: Sau đó các sp urê lại được Phân giải như phương trình trên để giải phóng ra NH3 85
  84. 1.2 Vi sinh vật: Planosarcina ureae, Micrococcus ureae, Sarcina hansenii, Bacillus pasteurii, Bac.hesmogenes, Bac.psichrocatericus, Bac.amylovorum, Pseudobacterium ureolyticum, Chromobacterium, Proteus vulgaris. Nhiều loại nấm mốc và xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải urê Vi khuẩn urê thường thuộc loại hảo khí hoặc kỵ khí không bắt buộc, chúng phát triển tốt ở pH = 6,5 - 8,5. 86
  85. 2. QUÁ TRÌNH AMON HOÁ PROTEIN Protein là thành phần cơ bản của chất nguyên sinh, hàng năm protein được đưa vào đất với số lượng rất lớn (cùng với xác hữu cơ, phân chuồng, phân xanh, phân rác). Trong protein chứa khoảng 15-17% nitơ 87
  86. 2.1. Cơ chế của quá trình 88
  87. 2.2. Vi sinh vật Vi khuẩn gồm: Bacillus mycoides, B.mesentercus, B.subtilis, Ptoteus vulgaris, Chromobacterium prodigiosum , Pseudomonas fluorescens, Escherichia coli, Clostridium sporogenes. Xạ khuẩn gồm: Streptomyces griseus, S.rimesus, Nấm gồm: Aspergillus oryzae, A.flavus, A.terricoda, A.niger, Penicillium camomberli, Mucor. 89
  88. 3. QUÁ TRÌNH AMON HOÁ KI TIN 3.1. Cơ chế phân giải kitin 90
  89. 3.2. Những vi sinh vật phân giải kitin: Achromobacter, Flavobacterium, Bacillus, Cytophaga, Pseudomonas, Nocardia, Micromonospora, Aspergillus, Mortierella, Streptomyces gricecus. 91
  90. 4. QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI CHẤT MÙN Theo D.Z. Nikitin (1960) thì trong chất mùn tn của đất Secnozem (đất xám) có chứa các thành phần sau: Hydratcacbon 1,3% Hemixenlulo 3,0% Xenlulose 0,4% Linhin 4,2% Axit humic 29,6% Axit funvic 22,0% Humin 36,5% 92
  91. 4.1. Cơ chế phân giải 93
  92. 4.2 Các loài vi sinh vật phân giải mùn Phân giải chất mùn có rất nhiều các loài vi sinh vật tham gia, kể cả hảo khí và yếm khí: vi khuẩn, xạ khuẩn nấm mốc, nguyên sinh động vật, giun đất . 94
  93. IV. QUÁ TRÌNH NITRAT HOÁ Theo nhà bác học Nga - Vinogratxkii khẳng định quá trình nitrat hoá xảy ra qua hai giai đoạn: giai đoạn nitrit hoá và giai đoạn nitrat hoá. 95
  94. 2.1 Cơ chế: Quá trình nitrit hoá Tham gia vào giai đoạn này có 4 giống chủ yếu - Nitrosomonas - Nitrosolobus - Nitrocystis - Nitrosospira 96
  95. Loài vi khuẩn nitrit hoá có hình bầu dục, hình cầu, hình que hơi xoắn. Tế bào có kích thước 0,6-1,0 x 0,9-2,5μm, có tiên mao, có khả năng di động được, đa số gram âm, không sinh nha bào. Phát triển tốt ở pH = 7,0 -7,5, ở nhiệt độ 28-30C, độ ẩm của đất 40 -70%, tuỳ từng chủng khuẩn 97
  96. 2.2. Quá trình nitơrat hoá Tham gia vào giai đoạn này gồm có 3 giống vi sinh vật: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus. Là những vi khuẩn hình cầu, hình trứng, có tiên mao, di động được, gram âm, không sinh nha bào. Tế bào có kích thước 0,3-0,4 x 2,1-6,5µm. Thích ứng ở môi trường pH trung tính hơi kiềm, nhưng vẫn có thể phát triển tốt ở môi trường chua. Ngoài ra còn có vi sinh vật dị dưỡng: Alcaligenes, Anthrobacter, Corynebacterium, Achromobacter, Pseudomonas, Nocardia, Streptomyces. 98
  97. V. QUÁ TRÌNH PHẢN NITRAT HOÁ 1. KHÁI NIỆM CHUNG - Quá trình chuyển hoá từ NO3 thành N2 để bù trả lại nitơ cho không khí được gọi là quá trình phản nitrat hoá hay quá trình phản đạm hoá. 99
  98. 2. CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH PHẢN ĐẠM HOÁ • Dưới tác dụng của các loài vi sinh vật: 100
  99. • Ngoài ra còn có các quá trình phản ứng hoá học 101
  100. 3. CÁC LOÀI VI SINH VẬT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH PHẢN NITRAT HOÁ Những vi khuẩn phản nitrat hoá điển hình là: Pseudomonas denitrificans, Ps acruginosa, Ps stutzeri, Ps fluorescens, micrococcus denitrificans, Bacillus lichenforsmis Một số loại vi khuẩn tự dưỡng hoá năng cũng có khả năng thực hiện quá trình này như Thiobacillus denitrificans, Hydrogenomonas agilis 102
  101. Chương 6 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HOÁ PHÔTPHO, LƯU HUỲNH, KALI, MANGAN, SẮT CỦA VI SINH VẬT TRONG ĐẤT I. TÁC DỤNG CỦA VI SINH VẬT CHUYỂN HOÁ LƯU HUỲNH 1. CHU TRÌNH TUẦN HOÀN LƯU HUỲNH 103
  102. 2. CÁC DẠNG LƯU HUỲNH TRONG ĐẤT 2.1 Dạng lưu huỳnh vô cơ: - Dạng muối sulfat: CaSO4. 2H2O; Na2SO4; H2SO4; (NH4)2SO4 - Dạng muối sulfit: FeS2; Na2S; ZnS. 105
  103. 2.1 Dạng lưu hữu cơ: - Axit amin có S - Sunfat hữu cơ (sunfat cholin) và este sunfuric của hydratcacbon và lipit - S hữu cơ gắn chặt trong các phần axit humic và phần khoáng. -2 * Cây trồng hấp thụ S từ SO4 để thành các hợp chất S hữu cơ của cây * VSV hấp thụ S ở dạng cơ cơ và hữu cơ chuyển hóa -2 sang SO4 , ngoài ra trong quá trình chuyển hóa rất có thể cho ra H2S độc hại cho cây, nhóm VSV khác lại tiếp tục chuyển hóa H2S sang dạng S không độc hại cho cây 106
  104. 3.1 Quá trình vô cơ hóa S hữu cơ • - Cơ chế: 107
  105. - Vi sinh vật: Rất nhiều vi sinh vật dị dưỡng hảo khí và yếm khí tham gia quá trình phân giải lưu huỳnh hữu cơ: - Vi khuẩn có các giống: Proteus, Serratia, Pseudomonas, Clostridium. - Nấm có các giống: Aspergillus, Microsporum, - Điều kiện chuyển hóa: + Ở độ ẩm cao cho H2 -2 + Ở độ ẩm thấp cho SO4 + Ở nhiệt độ 30 – 40 0C phân hủy chuyển hóa mạnh nhất; Tỷ lệ C/S = 100 -300 lần trong quá trình chuyển hóa S sẽ tích lũy S vô cơ. 108
  106. 3.2 Quá trình oxy hóa S vô cơ: 109
  107. 3.2 Quá trình khử hợp chất chứa S vô cơ: - Cơ chế: 2- 2- Vi khuẩn khử SO4 đều là yếm khí. Khử SO4 thành 2- H2S. Quá trình khử SO4 có thể tiến hành như sau: sử dụng chất hữu cơ làm chất cho electron 111
  108. Nếu trong môi trường có một số chất hữu cơ được vi khuẩn sử dụng để làm nguồn cho electron như axit lactic, - axit pyruvic, C6H12O6 thì quá trình phản SO4 có thể như sau: - Vi sinh vật: Desulfovibrio desulfuricans, D.vulgaris, D.salexigens, D.gigas, D.africans. Desulfotomaculum nigrificans, Dm.orientis, Dm.ruminis 112
  109. 3.2 Tác dụng của quá trình fanr sulphat hóa: • Làm kiềm hóa môi trường: Tích lũy độc tố trong đất: H2S , giảm pH đất nếu trong điều kiện yếm khí mạnh 113
  110. - Gặm mòn kim loại: 114
  111. II. TÁC DỤNG CỦA VI SINH VẬT CHUYỂN HOÁ PHOSPHO 1. CHU TRÌNH TUẦN HOÀN PHOTPHO 115
  112. 1.3. Vòng tuần hoàn photpho trong tự nhiên 116
  113. 2. CÁC DẠNG LÂN TRONG ĐẤT 2. 1. Lân hữu cơ Lân hữu cơ có trong cơ thể động, thực vật, vi sinh vật: phytin, photpholipit, axitnucleic. Trong không bào người ta còn thấy lân vô cơ ở dạng octhophotphat làm nhiệm vụ chất đệm và chất dự trữ. Trong cơ thể, S và N thường ở dạng khử (-NH2, -SH). Cây trồng, vi sinh vật không thể đồng hoá trực tiếp lân hữu cơ. Muốn đồng hoá chúng phải được chuyển hoá thành dạng muối của H3PO4. 117
  114. 2.2. Lân vô cơ Lân vô cơ thường ở trong các dạng khoáng như apatit, photphoric, photphat sắt, photpho nhôm Các dạng lân trên thường là những loại khó tan, cây trồng không thể đồng hoá được. Muốn cây trồng sử dụng được phải qua chế biến, biến chúng thành dạng dễ tan. Các dạng khó tan như Ca3(PO4)2, Fe(PO4). Al(PO4). Những dạng khó tan này trong các môi trường có pH thích hợp sẽ được chuyển hóa và biến thành dạng dễ tan. Vi sinh vật giữ vai trò quan trọng trong quá trình này. 118
  115. 3. QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI PHOTPHO DƯỚI TÁC DỤNG CỦA VI SINH VẬT 3.1 Quá trình phân giải các hợp chất lân vô cơ - Thí nghiệm: Từ năm 1900 đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu vấn đề này. J.Stoklaa dùng đất đã tiệt trùng có bón bột apatit và cấy vi khuẩn. Ông dùng Bacillus megatherium, B.mycoides, Bacillus butyricus. Sau khi cấy vi khuẩn và bón cho yến mạch thấy có tăng năng suất. Năm 1949, Gerresen A cấy một số loại cây như Avena, Sinapis, Helianthus trong cát. Các chất dinh dưỡng khác đều ở dạng hoà tan. Còn P thì ở dạng không tan như photphat bicanxi hay Ca3(PO4)2. 119
  116. Thí nghiệm theo 2 công thức (1) Tiệt trùng các chậu sau đó gieo hạt lại với 1% đất không tiệt trùng. (2) Tiệt trùng các chậu và không gieo lại hạt. Ở công thức (1) sự đồng hoá P mạnh và cây phát triển tốt hơn. Điều đó chứng tỏ rằng ở đây có tác động của vi sinh vật trong quá trình phân giải các hợp chất lân khó tan. Nhiều vi khuẩn như Pseudomonas fluorescens, vi khuẩn nitrat hoá, một số vi khuẩn hệ rễ, nấm, xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải Ca3(PO4)2 và bột apatit. 120
  117. Ngoài ra trong các quá trình lên men butyric, lên men lactic, quá trình lên men dấm, trong phân chuồng cũng có thể xúc tiến quá trình hoà tan Ca3(PO4)2 và bột apatit. Vi khuẩn vùng rễ phân giải Ca3(PO4)2 mạnh. - Cơ chế: - Vi sinh vật: Pseudomonas (Ps.denitrificans), Alcaligenes (A.faecalis), Achromobacter, Agrobacterium ; Aerobacter ; Escherichia ; Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium; Chlorobacterium ; Mycobacterium; Sarcina ; Bacillus 121
  118. 3.1 Quá trình phân giải các hợp chất lân hữu cơ - Cơ chế: Nhiều vi sinh vật đất có men dephotphorylaza phân giải phytin theo phản ứng sau: 122
  119. Nucleoprotit -> nuclein -> axit nucleic -> nucleotit -> H3PO4 Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy Để kích thích quá trình chuyển hóa lân, thường được bổ sung các hợp chất chứa N. 123
  120. III. CHUYỂN HOÁ SẮT CỦA VI SINH VẬT 1. CÁC DẠNG SẮT TRONG ĐẤT - Dạng khóa tan, cây trồng khồng đồng hóa được: FeCO3; FeO; Fe2 O3; Fe3O4 - Dạng hữu cơ: Trong cơ thể của TV,ĐV, VSV, các hợp chất hữu cơ chứa Fe - Dạng hòa tan, cây đồng hóa được: +2 +3 Fe(HCO3)2 Fe , Fe 124
  121. 2. QUÁ TRÌNH OXY HÓA SẮT - Cơ chế: Vi sinh vật oxy hoá Fe2+ làm cho Fe2+ chuyển thành Fe3+ 3+ và Fe được kết tủa dạng Fe(OH)3 xung quanh tế bào, thường là kết tủa ở giáp mạc hoặc ở bao. Những vi sinh vật này phát triển tốt trong nước nghèo chất hữu cơ dễ tan, giàu O2 và có muối Fe2+ hoặc muối Mn. - Vi sinh vật: Gallionella, Caulobacter, Thiobacillus, Siderobacter, Ferrobacillus, Ferribacterium. 125
  122. 3. QUÁ TRÌNH KHỬ VÀ HÒA TAN SẮT - Cơ chế: + Khử trực tiếp Thường được thực hiện ở chân ruộng yếm khí ngập nước, thiếu oxy, pH chua. Dưới tác dụng của VSV chuyển hóa yếm khí. chuyển về Fe2+ Do các giống VSV: Escherichiae coli, Clostridium, Aerobacter + Quá trình khử giám tiếp Hiếm xảy ra, thường quá trình này thông qua các quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ. 126
  123. + Quá trình hòa tan gián tiếp sắt Thông qua các quá trình khử nitow rát, hay khử sulfat, mà quá trình khử Fe cũng xảy ra: 127
  124. IV. CHUYỂN HOÁ KALI CỦA VI SINH VẬT TRONG ĐẤT 1. CÁC DẠNG KALI TRONG ĐẤT Trong đất dạng vô cơ của K+ có thể kể như sau: - Ion K+ trong dung dịch đất. - Ion K+ hấp thụ trên mặt ngoài bề mặt các bản mỏng phyllosilicat có thể trao đổi. - Ion K+ không trao đổi nằm trên bề mặt trong các bản mỏng phyllosilicat. - Ion K+ nằm trong cấu trúc một số khoáng sản như muscovit, biotit, fenspat, allit. - Xác TV, ĐV, VSV chứa kali 128
  125. 2. SỰ HOÀ TAN KALI TRONG ĐẤT 2.1 Vi sinh vật Vi sinh vật có tác dụng biến đổi các chất khoáng chứa K để giải phóng K+ Bacillus thuộc những vi khuẩn có khả năng hoà tan một số silicat (kali silicat ). Potasstum sillicate, Aspergillus niger 129
  126. 2.2 Cơ chế phân giải Vi sinh vật trong quá trình sống của mình sản sinh một số axit như H2CO3, HNO3, hay H2SO4 hay axit hữu cơ. Các axit này giúp quá trình hoà tan các silicat và giải phóng K+ cho cây trồng. K+ đưa vào trong tế bào vi sinh vật sau này có thể được giải phóng khi những tế bào này bị phân giải và từ đấy K+ có thể cung cấp cho cây trồng. 130
  127. Tóm lại: Như chúng ta đã biết K+ trong tàn dư thực vật, một phần lớn có thể tan trong nước. Vậy tác dụng của vi sinh vật trong sự chuyển hoá K có còn cần thiết nữa hay không? K+ trong tàn dư thực vật một phần lớn tan trong nước và cây trồng có thể trực tiếp đồng hoá. Vai trò vi sinh vật ở đây là chúng tiếp tục phân giải phần chưa hoà tan còn lại của tàn dư thực vật và tiếp tục giải phóng K+ cho cây trồng. Ở những nơi đất cát, ít nước, nhiều khoáng chứa K tác dụng của vi sinh vật ở chỗ có thể phân giải các silicat giải phóng K. 131
  128. V. CHUYỂN HOÁ MANGAN CỦA VI SINH VẬT 1. CÁC DẠNG Mn TRONG ĐẤT 1.1. Dạng có thể trao đổi được Mn2+ hấp thụ trên các keo đất có khả năng tham gia các quá trình trao đổi như những cation khác, cây trồng hấp thụ được. 132
  129. 1.2. Dạng không tan Dạng không tan thường là MnO2, Mn2O3 và Mn3O4 133
  130. 1.3. Dạng phức hợp trong cơ thể thực vật hoặc vi sinh vật Những hợp chất phức hợp này có thể là các hợp chất mùn, hoặc các hợp chất đơn giản hơn. Ví dụ các dẫn xuất phenon hay các axit béo. + Cây trồng đồng hoá Mn dưới dạng Mn2 và dưới dạng oxy hoá nhiều hơn như Mn3O4 hoặc có thể ở dạng phức hợp. Những dạng khó hoà tan cho cây không sử dụng được và nếu hàm lượng Mn trong đất cao sẽ gây ngộ độc cho cây. + + Trong đất, tỷ lệ ion Mn2 và Mn4 phụ thuộc vào quá trình hoá học hay sinh học. Hai quá trình này cùng tồn tại và thể hiện khác nhau tuỳ trường hợp. 134
  131. 2. OXY HOÁ SINH HỌC Mn TRONG ĐẤT 2.1. Vi sinh vật Aerobacter,Bacillus,Corynebacterium,Pse udomonas,Spherotilus, Streptomyce, Hyphomicrobium, Cuvularia, Periconia, Cephalosporium, Helminthosporium 135
  132. 2.2. Cơ chế của quá trình oxy hoá sinh học Mn 136
  133. CHƯƠNG 6 ĐỘNG THÁI CỦA VI SINH VẬT VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA VSV TRÊN CÁC LOẠI ĐẤT KHÁC NHAU I. ĐỘNG THÁI CỦA VI SINH VẬT 1. Động thái của vi sinh vật theo ngày trong tháng và theo mùa trong năm 137
  134. .1 Động thái của VSV theo ngày 138
  135. II. SỰ PHÂN BỐ CỦA VSV TRÊN CÁC LOẠI ĐẤT KHÁC NHAU 1. Động thái của vi sinh vật trên các loại đất khác nhau 1.1 Số lượng vi sinh vật trên một số loại đất (Tropkin - 1960) Loại đất Số lượng vi sinh vật (109 tế bào/g đất) Đất hữu cơ 3.500 Đất xám 1.925 Đất potzon 441 145
  136. 1.2 Số lượng vi sinh vật trên một số loại đất ở vùng đồng bằng Bắc Bộ ĐHNNI. (Tầng đất 0-20 cm, 103 Tế bào/g đất). Năm 1984 Loại đất Chỉ tiêu PsH PsTB PsM BHB Fr Cb Vi khuẩn hảo khí 56620 35070 34785 21250 9980 14140 Vi khuẩn yếm khí 57090 40060 51271 8565 830 8250 Nấm tổng số 83 65 31 16 5 146 Xạ khuẩn 32 25 23 11 9 50 Vi khuẩn amôn 380 284 223 169 95 126 Vi khuẩn Azotobacter 45 39 21 32 12 19 Vi khuẩn Rhizobium 37 22 14 8 0,2 0,9 pH đất 7,1 6,3 5,4 5,3 4,8 6,3 Mùn(%) 1,88 2,36 3,12 1,16 1,07 0,95 P2O5(mg/100g đất) 17,3 10,6 6,1 5,0 2,0 4,3 Năng xuất cây trồng quy 38,6 37,3 32,7 40,8 34,8 37,8 ra thóc (Tạ/ha) 146
  137. Ghi chú: PsH - đất phù sa sông hồng không được bồi hàng năm PsTB - Đất phù sa sông Thái Bình PsM - Đất phù sa sông Mã BHB - Đất bạc mầu Hà Bắc Fr - Đất bồi Feralit Cb - Đất cát biển. 147
  138. 2. Động thái của vi sinh vật trên nhóm đất phù sa Nguyễn Đường. Nguyễn Xuân Thành. ĐHNNI, 1996 ( x 103 CFU/g đất khô) S Loại đất Phù sa Phù sa Phù sa ố sông Hồng sông Thái sông Mã T. h m (Ps ) Bình (Ps ) T Chỉ tiêu tb (Ps ) 1 VKTSHK 55.040 46.320 38.240 2 VKTSYK 59.560 58.140 59.740 3 Nấm TS 410 238 220 4 Xạ khuẩn TS 230 212 186 5 VK amôn hóa 6510 4570 3420 6 VK nitơrát hóa 4650 5784 6130 148
  139. 7 VK Fản nitơrát hóa 3640 3898 3784 8 Azotobacter 236 186 92 9 Thành phần cơ giới đất d e e 10 pHKCL 6,8 5,3 4,1 11 OM (%) 2,12 2,87 5,16 12 P2O5 (%) 0,095 0,150 0,180 13 K2O (%) 0,121 0,153 0,210 14 P2O5 dt (mg/100g đất) 15,0 7,8 2,6 15 K2O Tr.đ (mg/100g đất) 17 21,0 19,7 16 Năng suất quy 41,8 38,2 35,7 thóc(tạ/ha) 149
  140. 2. Động thái của vi sinh vật trên nhóm đất bạc màu nghèo dinh dưỡng Nguyễn Đường. Nguyễn Xuân Thành. ĐHNNI, 1996 ( x 103 CFU/g đất khô) S Loại Đất bạc màu Đất Feralit Đất cát biển ố đất Hà Bắc Hà Tiến Hậu Lộc.TH hb hl T. Chỉ tiêu (B ) H.Tr (Cb ) htr T (Fr ) 1 VKTSHK 31.620 11.200 25.720 2 VKTSYK 860 430 580 3 Nấm TS 124 56 230 4 Xạ khuẩn TS 245 120 340 5 VK amôn hóa 1350 582 614 6 VK nitơrát hóa 2180 3810 3670 7 VK Fản nitơrát hóa 1025 1240 1790 8 Azotobacter 18 5 21 150
  141. 9 Rhizobium 26 2 15 10 Thành phần cơ giới đất b d b 11 pHKCL 5,6 4,8 6,1 12 OM (%) 0,62 0,31 0,76 13 P2O5 (%) 0,051 0,020 0,042 14 K2O (%) 0,067 0,056 0,078 15 P2O5 dt (mg/100g đất) 5,8 2,0 3,5 16 K2O Tr.đ (mg/100g đất) 13,1 14,8 19,6 17 Năng suất quy thóc(tạ/ha) 48,2 32,1 38,8 151
  142. 3. Động thái của vi sinh vật trên các loại hình sử dụng đất khác nhau 3.1 Động thái của vi sinh vật ở các loại hình sử dụng đất trên đất phù sa sông Hồng Nguyễn Đường. Nguyễn Xuân Thành. ĐHNNI, 2001 (x 103 CFU/g đất khô) Số T.T Loại hình sd Chuyên lúa Chuyên Luân canh đất (2 lúa) màu (2 màu + Chỉ tiêu (3 vụ màu) 1 lúa) 1 VKTSHK 61.243 74.786 78.560 2 VKTSYK 62.645 68.327 72.125 3 Nấm TS 165 342 386 4 Xạ khuẩn TS 240 215 502 5 VK amôn hóa 9168 6780 11024 6 VK nitơrát hóa 2328 2465 2170 7 VK Fản nitơrát hóa 1902 2042 1587 152
  143. 8 Azotobacter 690 812 1122 9 Rhizobium 0 348 582 10 Thành phần cơ giới đất e d c 11 pHKCL 6,2 5,8 6,7 12 OM (%) 2,13 1,68 1,85 13 P2O5 (%) 0,110 0,086 0,092 14 K2O (%) 0,125 0,098 0,100 15 P2O5 dt (mg/100g đất) 15,4 17,3 18,8 16 K2O Tr.đ (mg/100g đất) 21,4 22,5 19,6 17 Năng suất quy 53,3 68,5 71,6 thóc(tạ/ha) 153
  144. 3.2 Động thái của vi sinh vật ở các loại hình sử dụng đất trên đất bạc màu Bắc Giang Nguyễn Xuân Thành. Ninh Minh phương ĐHNNI, 2005 ( x 103 CFU/g đất khô) Số Loại hình Chuyên Chuyên Luân canh T.T sd đất lúa màu (2 màu + Chỉ tiêu (2 lúa) (3 vụ 1 lúa) màu) 1 VKTSHK 44500 38650 47890 2 VKTSYK 46580 21700 27802 3 Nấm TS 84 135 186 4 Xạ khuẩn TS 97 94 125 5 VK amôn hóa 654 520 738 6 VK nitơrát hóa 364 480 320 154
  145. 7 VK Fản nitơrát hóa 265 214 208 8 Azotobacter 31 25 42 9 Rhizobium - 56 68 10 Thành phần cơ giới đất e b b 11 pHKCL 4,6 4,8 5,2 12 OM (%) 2,62 1,04 1,25 13 P2O5 (%) 0,120 0,063 0,092 14 K2O (%) 0,132 0,085 0,078 15 P2O5 dt (mg/100g đất) 5,8 8,7 12,3 16 K2O Tr.đ (mg/100g đất) 17,5 19,5 16,9 17 Năng suất quy 9,4 11,6 13,8 thóc(tấn/ha/năm) 155
  146. 3.3 Động thái của vi sinh vật ở các loại hình sử dụng đất trên đất đồi núi Sơn La Nguyễn Đường. Nguyễn Xuân Thành. ĐHNNI, 1989 ( x 103 CFU/g đất khô) S Loại hình sd Chuyên lúa Chuyên màu Luân canh ố đất (2 lúa) (3 vụ màu) (2 màu + T. Chỉ tiêu 1 lúa) T 1 VKTSHK 56140 36280 42650 2 VKTSYK 62190 13570 14320 3 Nấm TS 134 52 61 4 Xạ khuẩn TS 129 41 55 5 VK amôn hóa 845 460 566 6 VK nitơrát hóa 468 435 386 156
  147. 7 VK Fản nitơrát hóa 314 268 287 8 Azotobacter 108 19 53 9 Rhizobium - 32 65 10 Thành phần cơ giới đất e d b 11 pHKCL 5,2 4,4 5,6 12 OM (%) 3,16 0,64 1,31 13 P2O5 (%) 0,130 0,058 0,089 14 K2O (%) 0,187 0,072 0,095 15 P2O5 dt (mg/100g đất) 8,6 5,3 10,4 16 K2O Tr.đ (mg/100g đất) 24,3 21,1 22,5 17 Năng suất quy thóc(tạ/ha) 11,6 8,3 12,2 157
  148. Ảnh hưởng của các loại hình sử dụng đất đến tính chất sinh hóa học đất. Đà Bắc – Hòa Bình Thí nghiệm trên đất rừng tái sinh 158
  149. 3.4 Động thái của vi sinh vật ở các loại hình sử dụng đất đồi Đà Bắc H.Bình Nguyễn Xuân Thành. 2003 pH Độ OM VK VK Nấm XK Giu Chỉ tiêu ẩ ( TSH TSYK T T n Công thức TN m %) K S S Con/ (%) m 2 1. Sắn 4,3 30 0,6 102 0 101 0 2 2. Rừng 4,8 45 0,9 106 102 102 101 8 3.Xoan 4,0 20 0,3 101 0 0 0 0 4.Rừng 4,7 41 0,5 104 101 102 0 0 159
  150. 5.Chè 4,1 27 0,5 102 0 0 0 0 6.Rừng 4,9 43 0,6 105 101 102 0 11 7.Lúa nương 4,2 21 0,3 101 0 0 0 0 8.Rừng 5,1 46 1,1 108 103 104 103 35 9.Lúa bậc thang 4,5 35 0,6 105 102 102 101 5 10.Lúabậc thang 5,2 38 0,7 107 103 103 102 9 11.Đậu tương 5,6 37 0,8 107 103 103 102 10 12. Đậu tương 5,8 40 0,9 108 103 103 102 15 13. Lúa nước 5,0 75 2,9 107 104 103 102 - 14. Lúa nước 5,2 72 2,7 108 104 104 104 - Suối 160
  151. Chương 7 ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN PHÁP CANH TÁC ĐẾN VI SINH VẬT ĐẤT 1. MỐI QUAN HỆ HỮU CƠ GIỮA BIÊN PHÁP CANH TÁC ĐẾN 3 YẾU TỐ VI SINH VẬT ĐẤT, ĐẤT VÀ CÂY TRỒNG 161
  152. 1.1. Mối quan hệ hữu cơ giữa VSV đất và Đất trồng trọt 1.2. Mối quan hệ hữu cơ giữa Vi sinh vật đất và Cây trồng 1.2.1. Vi sinh vật vùng rễ Cây già Cây non Vi sinh vật Tỷ lệ (%) Vi sinh vật Tỷ lệ (%) Pseudomonas 40 Pseudomonas 15 Mycobacterium 20 Mycobacterium 10 Chromobacterium 10 Chromobacterium 5 Micrococcus 8 Micrococcus 3 Mucor 5 Mucor 2 Bacillus 3 Bacillus 30 Asperillus 6 Asperillus 18 Vi sinh vật khác 8 Vi sinh vật khác 17 163
  153. Vi sinh vật vùng rế cây khác nhau (CFU/1g đất khô) Loại cây bề mặt rễ Sát rễ xa rễ Ngoài vùng (0-1 cm) (1 -5 cm) ( 5 - 20 rễ cm) (>20cm) Yến Mạch 9,2. 109 3. 107 6. 106 1,5. 106 Thuốc lá 3,6.1010 1,2.108 5,6.107 1,8.107 164
  154. • 1.2.2 Cây trồng đã sản sinh các hợp chất ảnh hưởng đến vi sinh vật đất Hydrat các bon axít amin axít hữu cơ Vitamin có tới 10 loại Lơxin, izolơxin, ax foocmíc, biotin, thiamin, đường khác valin, axetic, penthotenát, nhau: glutamic, propinic, niacin gluco,fructo, asparagin, butynic,xitri arabino,manto, alanin, serin, c, vanic, raphino, lysin fumaric saccaro 165
  155. 1.2.3.Vi sinh vật vùng rễ sản sinh các chất hữu cơ, các enzym ở vùng rễ cây Giống vi sinh vật Enzym có lợi cho cây Bacillus subtilis, Protopectinaza Fusarium Acetobacter agilis amila 1- 6 glucozidaza, α - amilaza, Aspergillus candidus α - amilaza, - amilaza, gluco- amilaza Saccaromyces cerevisia α - amilaza, - amilaza, gluco- amilaza Cytophaza, Bacteroides Exo – xenluloza, Endo- xenluloza Ruminococcus Exo – xenluloza, Endo- xenluloza 166
  156. 1.2.4. Vi sinh vật vùng rễ sản sinh chất kích thích sinh trưởng cho cây và các axit hữu cơ làm teo rễ cây Giống vi sinh vật Chất kích thích A xít độc hại cây Basidomycetes Auxin A xít Fumaric, xuxinic Fusarium Giberelin A1 – A 10 A xít limonic, Aspergillus Indolilaxetic A xít glicolic, glicoxilic Penicilium Auxin A xít lactic 167
  157. 1.2.5. Mối quan hệ giữa vi sinh vật và thực vật * Mối quan hệ trực tiếp (quan hệ công sinh, quan hệ ký sinh ) * Mối quan hệ gián tiếp (quan hệ tương hỗ, quan hệ hội sinh ) - Nhóm vi sinh vật hoại sinh - Nhóm vi sinh vật bán hoại sinh - Nhóm vi sinh vật ký sinh - Nhóm vi sinh vật bán ký sinh 168
  158. 1.3. Mối quan hệ hữu cơ giữa Đất và Cây trồng 1.3.1. Đất không có cây 1.3.2. Cây không có đất 169
  159. II. ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN PHÁP CANH TÁC ĐẾN VI SINH VẬT ĐẤT 2.1 Ảnh hưởng của phương thức làm đất đến vi sinh vật đất Phương thức làm đất phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tiểu vùng sinh thái, loại đất, địa hình Để định ra phương thức làm đất thích hợp cho mỗi quốc gia, mỗi vùng, mỗi địa phương khác nhau. Tùy từng biện pháp làm đất khác nhau, mà ảnh hưởng tới vi sinh vật đất khác nhau. 170
  160. Thí nghiệm của Mixustin và Niacop theo 4 phương thức làm đất sau: 1) Xới lớp đất mặt 0 - 5 cm 2) Xới lớp đất canh tác (0 -20 cm) nhưng không xáo trộn 3) Xới lớp đất canh tác (0 -20 cm) có xáo trộn 4) Cày sâu 30cm không xáo trộn. 171
  161. Ảnh hưởng của phương thức làm đất khác nhau đến vi sinh vật Phương thức làm đất Chỉ tiêu 1 2 3 4 Số lượng vi khuẩn TSHK (%) 100 118,3 171,6 125,2 Số lượng vi khuẩn TSYK (%) 100 103,0 100,7 111,2 Số lượng vi khuẩn amôn hóa 100 122,1 186,5 143,9 (%) Số lượng vi khuẩn hoại sinh 100 113,2 161,1 150,2 (%) - Cường độ NO3 (%) 100 109,4 105,2 124,5 Cường độ phát triển xenlulô 100 130,3 235,2 169,7 (%) Năng suất cây trồng (tạ/ha) 11,9 17,8 32,6 20,2 172
  162. Ảnh hưởng của độ cày sâu đến số lượng vi sinh vật. (x 103 TB/g đất) - Mixustin Hảo khí và yếm VK nitrat Độ sâu Yếm khí Xạ khuẩn Nấm khí tuỳ tiện hoá Cày sâu bình thường 27cm 0 - 10 3.832 1220 179 50 1000 10 - 20 3.680 1460 130 62 1100 20 - 27 2330 1870 127 26 560 30 - 40 875 190 112 11 421 40 - 50 303 142 70 2 100 Cày sâu 50 cm không xáo trộn 0 - 10 3.375 1340 142 45 860 10 - 20 3.163 1950 105 53 930 20 - 30 1.860 1700 60 26 865 30 - 40 612 1100 31 21 540 40 - 50 279 185 15 7 142 173
  163. 2.2 Ảnh hưởng của luân canh đến vi sinh vật đất (Kết quả của Tropkin) Chỉ tiêu VKTS Nấm TS XK Năng suất Tỷ lệ sâu Nền thâm canh TS (tạ/ha) bệnh (%) Chuyên canh(%) 100 100 100 100 100 Luân canh (%) 143 218 115 119 24,4 174
  164. * Kết quả của Trường ĐHNNI (Đơn vị: 103 /g đất) Chỉ tiêu theo dõi Đất chuyên lúa Đất chuyên màu Đất lúa - màu Đất phù sa Gia Lâm 55,04 63,84 58,20 Vi khuẩn hảo khí 79,56 31,36 66,62 Vi khuẩn yếm khí 0,65 2 1,3 Tỷ lệ hảo khí/yếm khí 0,41 3,15 4,20 Nấm tổng số 55,1 18,75 21,02 Vi khuẩn amon 2,30 2,53 4,20 Xạ khuẩn 3,00 3,65 7,21 - Vi khuẩn NO3 7,16 2,50 6,40 - Vi khuẩn phản NO3 10,88 23,28 33,20 Đất bạc màu Hà Bắc 17,28 6,6 13,20 Vi khuẩn hảo khí 0,6 5 2,5 Vi khuẩn yếm khí 1,37 5,55 3,5 Tỷ lệ hảo khí/yếm khí 0,71 1,80 0,68 Nấm tổng số 10,20 7,1 8,20 Xạ khuẩn 1,92 2,74 1,69 Vi khuẩn amon 2,04 1,42 8,65 - Vi khuẩn NO3 - Vi khuẩn phản NO3 175
  165. 2.3 Ảnh hưởng của phân bón đến vi sinh vật đất - Tác dụng của bón phối hợp phân N, P, K đối với các loại vi sinh vật ( Kết quả TN của Mixutin) Công thức Vi khuẩn Nấm Xạ khuẩn VK (%) (%) (%) xenlul o (%) Không bón 100 100 100 100 P2O5 + K2O 185 174 145 670 P2O5 + K2O 210 130 195 840 + N P2O5: 60 kg/ha; K2O: 30 kg/ha; N: 30 kg/ha 176
  166. - Tác dụng của bón vôi đến vi sinh vật đất Số lượng vi sinh vật (đơn vị: x 103 TB/g đất) Công thức  vi VSV Vi khuẩn Xạ khuẩ Nấm cố định nha bào khuẩn n N2 Đối chứng 3.900 770 100 17 120 Bón vôi 5.500 1.200 250 10 1500 177
  167. - Ảnh hưởng của các loại phân hữu cơ đến vi sinh vật đất (%) (Thí nghiệm ở đất lúa Gia Lâm - Hà Nội) Vi Vi khu khu Xạ Vi sinh vật tổng ẩn ẩn Nấm khu số hảo yếm ẩn Công thức khí khí Sau bón Sau bón Sau bón Sau bón Sau bón Sau bón 30 20 30 30 30 30 ngày ngày ngày ngày ngày ngày Không bón phân 100 100 100 100 100 100 10 tấn PC/ha 150 130 121 125 350 189 10 tấn bèo HD/ha 170 180 125 120 405 157 10 tấn rơm rạ/ha 81 112 73 68 138 94 178
  168. Ảnh hưởng của bón các loại phân bón khác nhau đến tính chất đất, vi sinh vật đất và cây trồng (%) 179
  169. 2.4 Ảnh hưởng của bón thuốc trừ sâu, trừ cỏ đến vi sinh vật đất Thí nghiệm ĐHNNI. 1988 ( x 103 TB/gam đất) 180
  170. - Ảnh hưởng của loại thuốc khác nhau đến vi sinh vật đất Thí nghiệm gồm 3 công thức 3 lần nhắc lại: 1. Đối chứng ( không sử dụng thuốc) 2. Sử dụng loại Benzofoos (100 – 150 mg/lít) 3. Sử dụng loại Clozofoos (100 – 150 mg/lít) 181
  171. Thí nghiệm của Protocob. V. 1982 (%) 182
  172. Xin chân thành cám ơn 183