23
CHƯƠNG 3 CHẤT HỮU CƠ CỦA ĐẤT
3.1. KHÁI NIỆM, NGUỒN GỐC VÀ THÀNH PHẦN CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT
3.1.1. Khái niệm Chất hữu cơ là một bộ phận cấu thành đất, là nguyên liệu để tạo nên độ phì nhiêucủa đất; là phần quý giá nhất của đất, là kho dự trữ dinh dưỡng cho cây trồng. Số lượng, thành phần và tính chất của chất hữu cơ có ảnh hưởng lớn đến quátrình hình thành đất và các tính chất lý, hóa, sinh học xảy ra trong đất.3.1.2. Nguồn gốc chất hữu cơ trong đất Chất hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ tàn tích sinh vật, bao gồm xác thực vật,động vật và vi sinh vật đất trong đó xác thực vật chiếm tới 45 tổng số chất hữu cơ của đất và từ các sản phẩm phân giải và tổng hợp được của vi sinh vật.Đối với đất trồng trọt thì chất hữu cơ trong đất còn do con người bổ sung vào đất các nguồn hữu cơ khác như phân chuồng, phân bắc, phân xanh, phân rác, bùn ao,…3.1.3. Thành phần của chất hữu cơ trong đất Chất hữu cơ trong đất có thể chia ra 2 bộ phận:- Chất hữu cơ chưa bị phân giải còn ngun hình thể ban đầu như: rễ cây, thânlá cây, xác động vật,… đây khơng phải là phần chính của chất hữu cơ trong đất. – Các chất hữu cơ đã bị phân giải: đây là phần chính của chất hữu cơ trong đất.Bộ phận này được chia làm 2 phần:+ Nhóm chất hữu cơ ngồi mùn khơng phải là mùn: đó là sản phẩm phân giảicủa chất hữu cơ, gồm các hợp chất hữu cơ đơn giản chứa C và N như: gluxit, protit, lipit, các axit hữu cơ, các andehyt, lignin, tanin, nhựa, sáp… chiếm 10-15.+ Nhóm hợp chất hữu cơ phức tạp gọi là mùn, chiếm 85-90. 3.2. QUÁ TRÌNH B IẾN HÓA CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤTSự biến hóa chất hữu cơ trong đất là một quá trình sinh hóa rất phức tạp, bằng các phản ứng hóa học có sự tham gia tích cực của hệ vi sinh vật đất.Có thể tóm tắt q trình biến hóa chất hữu cơ theo sơ đồ sau đây:Muối khoáng:R+ NO3 -, NO2 -CO3 2-, SO4 2-, PO4 3-…, NH3, CO2, H2O, H2S, CH4, PH3,..CHẤT HỮU CƠChất mùnVSV cố địnhđạmKhống hóa từ từN2R: có thể là: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Fe3+, Al3+, NH4 +,…243.2.1. QUÁ TRÌNH KHỐNG HĨA CHẤT HỮU CƠ 3.2.1.1. Khái niệm: Q trình khống hóa chất hữu cơ là quá trính phân giảihồn tồn chất hữu cơ trong đất dưới tác dụng của quần thể vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm như muối khống, NH4 +, CO2, H2O, các chất khí H2S, CH4, PH3,… Sự khống hóa chất hữu cơ được tiến hành bằng các phản ứng sinh hóa học vớisự tham gia của nhiều loại vi sinh vật đất, có thể tóm tắt qua 3 bước: Thủy phân peptit, axit amin, cácloại đường hexoza, pentoza, sacaroza,glucoza,…, polyphenol, glyxerin, axit béo. Thực hiện các phản ứng khử amin, oxyhóa-khử, khử cacboxyl,… Các rượu,các andehyt, các axit hữu cơ mạnh vòng, mạch thẳng, các axit hữu cơ no và không no, các hợp chất phenon và quynon, các hợp chất cacbon đơn giản và các axit vơ cơ. Khống hóa hồn tồn: Theo 2 con đường: – Háo khí R2SO4, R3PO4, R2SO4 3, R2PO4 3, R2SO3, RNO3, RNO2, NH3, CO2, H2O,… R có thể là: Ca2+, Mg2 +, K+, Na+, Fe3+, Al3+, NH4 +,… – Yếm khí CH4, H2, N2, H2S, PH3, NH3, CO2, H2O3.2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình khống hóa- Khí hậu: để tạo mơi trường khống hóa thích hợp, các vi sinh vật phân giải chất hữu cơ đòi hỏi nhiệt độ từ 25 – 30C và ẩm độ khoảng 70, đặc trưng cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm của Việt Nam.- Tính chất đất: Đất có thành phần cơ giới nhẹ đất cát, đất bạc màu, thịt nhẹ tơi xốp, thoát nước, pH trung tính là mơi trường thích hợp cho hệ vi sinh vật háo khíhoạt động phân giải chất hữu cơ, nên q trình khống hóa sẽ chiếm ưu thế. – Đặc điểm chất hữu cơ: Các loại cây thân thảo, cây non, cây lá to giàu đường,CN thấp,… thường phân giải dễ hơn, nên quá trình khống hóa sẽ nhanh và mạnh hơn.3.2.2. Q TRÌNH MÙN HĨA CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT 3.2.2.1. Khái niệmMùn là sản phẩm tổng hợp được hình thành nhờ sự hoạt động của nhiều loại vi sinh vật trong đất. Q trình mùn hóa là q trình kết hợp các phản ứng phân giải vàcác phản ứng tổng hợp chất hữu cơ do vi sinh vật đảm nhiệm, để tạo ra một hợp chất hữu cơ phức tạp, cao phân tử, có chứa các hợp chất cấu tạo mạch vòng hợpchất thơm gọi là mùn.3.2.2.2. Các bước mùn hóa trong đấtCác nhà khoa học đất trên thế giới đã chấp nhận rằng: hợp chất mùn được hình thành theo 3 bước chính, có thể tóm tắt như sau:Bước 1: Từ các hợp chất hữu cơ như protit, lipit, lignin, tanin,… của xác sinh vật hoặc sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật, chúng được các vi sinh vật phân giảithành các sản phẩm hữu cơ trung gian. Bước 2: Dưới tác động của các vi sinh vật tổng hợp, các hợp chất hữu cơ trunggian tạo thành các liên kết hợp chất, đó là các hợp chất phức tạp như: các chất tạo25 nhân vòng, các chất tạo mạch nhánh và các chất tạo nhóm định chức cho hợp chấtmùn. Bước 3: Trùng hợp các liên kết hợp chất phức tạp đó thành hợp chất mùn.
Bạn đang xem: KHÁI NIỆM, NGUỒN GỐC VÀ THÀNH PHẦN CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT
3.2.2.3. Cấu tạo chung của một phân tử mùn
Xem thêm : Cách điều chế etilen trong phòng thí nghiệm
Một phân tử mùn có 4 phần: – Nhân vòng: có nguồn gốc từ các hợp chất hữu cơ chứa gốc phenon, quinon như:benzen, naftalin, antraxen, furan, pirol, indol, piridin, quinolin,…OBenzen Naftalin Antraxen FuralN NN NH HPirol Indol Piridin Quinolin – Mạch nhánh: có thể là các hợp chất hydratcacbon hay hợp chất chứa nitơ.- Các nhóm định chức: như cacboxyl -COOH, hydroxyl -OH, cacbonyl =CO, metoxyl -O-CH3,… – Cầu nối: có thể là một nguyên tử -O-; =N-, hoặc một nhóm nguyên tử =NH;=CH2, …
3.2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình mùn hóa Khí hậu
– Chế độ nhiệt: nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật tham gia vào q trình mùnhóa chất hữu cơ là 25 – 30 C và ẩm độ 70.- Chế độ ẩm: Trong điều kiện khô hanh quanh năm thì tốc độ mùn hóa chậm, nhưng nếu thường xuyên ngập nước thì quá trình mùn hóa xảy ra trong điều kiệnyếm khí sinh ra nhiều chất độc, ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, làm giảm tốc độ mùn hóa. Trong điều kiện mùa ẩm và mùa khơ xen kẽ thì mùn được tích lũynhiều nhất. Ở mùa nóng ẩm thuận lợi cho quá trình phân giải, đến mùa khơ các sản phẩm phân giải đó được vi sinh vật chuyển hóa, trùng hợp lại, tạo thành mùn. Tính chất đất: Đất có thành phần cơ giới nặng q trình tích lũy mùn thuận lợi hơn đất có thành phần cơ giới nhẹ. Đất cát, đất bạc màu quá trình phân giải nhanhvà khả năng giữ mùn kém. pH trung tính là mơi trường thích hợp cho hệ vi sinh vật mùn hóa hoạt động tốt. Đất giàu Ca2+, Mg2+thì mùn được tích lũy nhiều hơn, vì Ca2+, Mg2+vừa tạo pH trung tính, vừa cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động, vừa tạo liên hết với các axit mùn tạo thành hợp chất bền, ít bị rửa trơi.26 Đặc điểm xác hữu cơ: Các loại cây thân thảo, cây non, cây lá to giàu đường,tinh bột, protit, lipit, tỷ lệ CN thấp 25, quá trình hình thành mùn nhanh hơn và cho ra mùn nhuyễn. Ngược lại các loại cây thân gỗ lâu năm, cây lá kim, cây bụi gaichứa nhiều xenlulo, sáp nhựa, tanin,… tỷ lệ CN lớn, thì thường cho ra mùn thô.3.2.2.5. Thành phần mùn và đặc điểm của chúng Người ta dùng biện pháp hòa tan mùn trong các dung môi khác nhau để tách mùnra các thành phần khác nhau. Kết quả cho thấy chất mùn gồm 3 tổ hợp chính là: axit humic, axit fulvic và humin. Axit humic Là một tổ hợp của mùn, có màu nâu sẫm hoặc nâu đen, đó là một axit hữu cơ caophân tử chứa nitơ, có chứa các hợp chất cấu tạo mạch vòng, được hình thành trong mơi trường trung tính, khơng tan trong nước và axit vô cơ, nhưng tan trong dungdịch kiềm lỗng,….- Thành phần ngun tố hóa học chủ yếu của axit humic là: C: 50 – 62; H: 2,8 – 6; O: 31 – 41; N: 2,0 – 6; các nguyên tố tro như: P, S, Al, Fe, Si,…1 – 10.Phân tử lượng của axit humic rất lớn, hiện nay còn có nhiều ý kiến khác nhau, như: 3.000-1.000.000 Russel, 1983; 1.300 Oden, 1912-1919; 30-50.000 Flaig,1929,… Axit humic có cấu trúc phân tử rất phức tạp:- Các hợp chất cấu tạo mạch vòng chiếm 50 – 60 trọng lượng phân tử mùn. – Các hợp chất mạch nhánh chiếm 25 – 40 trọng lượng phân tử mùn.- Các nhóm định chức chiếm 10 – 25 trọng lượng phân tử mùn. Những tính chất cơ bản của axit humic:+ Tính axit thấp pH = 3 – 3,6 do nhiều nhân vòng và nhiều nhóm định chứcOH. + Ít di động, mức độ ngưng tụ cao do trọng lượng phân tử lớn, nên ít bị rửa trôi.+ Khả năng hấp thu của keo mùn axit humic rất cao: 300 – 600 lđl100g keo. + Tính đệm của axit humic cao do mạch nhánh có nhiều hợp chất chứa nitơ. Axit Fulvic Là một tổ hợp của mùn, có màu vàng rơm, đó là một axit hữu cơ cao phân tửchứa nitơ, có chứa các hợp chất cấu tạo mạch vòng, hình thành trong môi trường chua, dễ tan trong nước, axit, bazơ và nhiều dung môi hữu cơ khác.Thành phần các nguyên tố hóa học: C: 40 – 52; H: 3,5 – 5 ; O: 40 – 48; N: 2,4, hàm lượng các nguyên tố tro từ 7-10- Cấu trúc phân tử axit fulvic tương tự như axit humic, nhưng nhân vòng ít hơn, mạch nhánh nhiều hơn, nên axit fulvic có tính ưa nước, khả năng ngưng tụ keo kém,độ phân tán cao, khả năng di động lớn, nhiều nhóm định chức COOH nên chua hơn pH = 2,6 – 2,8.- Axit fulvic cũng có khả năng hấp phụ trao đổi cao T: 120-150 lđl100g keo. Trạng thái tồn tại của các axit mùn27 Trong đất các axit mùn rất ít ở trạng thái tự do, mà chủ yếu kết hợp với cáccation tạo thành các phức chất và các muối humat H và muối fulvat F. Các muối và phức chất được chia thành 3 nhóm:- Nhóm H1và F1: các axit mùn kết hợp với các cation kim loại kiềm hóa trị 1K+, Na+và NH4 +tạo thành các muối có màu nâu, phân tử nhỏ, khơng bền, dễ bị hòa tan trong nước nên dễ bị rửa trơi.- Nhóm H2và F2: các axit mùn kết hợp với cation kim loại hóa trị 2 Ca2+, Mg2+tạo thành các muối có màu xám, có phân tử lớn hơn, khơng tan trong nước, là keo phức bền nên ít bị rửa trơi.- Nhóm H3và F3: các axit mùn kết hợp với cation hóa trị 3 Al3+, Fe3+tạo thành các phức chất nội là những chelat khá bền; có thể có liên kết với keo sét của đất quacầu Fe, Al tạo nên những liên kết bền vững rất khó bị phân hủy. So sánh axit humic với axit fulvic – So sánh H1, H2, H3với F1, F2, F3thì các muối F1, F2, F3dễ tan hơn và di động hơn nhiều, nên dễ dàng rửa trôi ra khỏi đất, vừa làm mất mùn, vừa làm mất chấtkhoáng của đất. – Axit humic là một tổ hợp mùn tốt nhất của hợp chất mùn, có những đặc tính tốtnhư: ít chua, ít bị rửa trơi, hàm lượng nitơ cao, khả năng hấp phụ lớn, các liên kết với cation và khoáng sét khá bền.- Axit fulvic là một tổ hợp mùn xấu hơn axit humic. Đất giàu axit fulvic thường bị chua, dễ bị nghèo mùn, các nguyên tố trong đất dễ bị rửa trôi đi dưới dạng cácmuối fulvat dễ hòa tan. Humin Là tổ hợp của các chất mùn không hoạt động, nên còn được gọi là mùn trơ, đượccấu tạo bởi các liên kết giữa các axit humic, axit fulvic và các khống sét trong đất. Humin có màu đen, không tan trong nước, trong axit và kiềm, có phân tử lượng rấtlớn, rất bền vững trong đất, khó phân hủy để cây trồng sử dụng. 3.3. VAI TRÒ CỦA CHẤT HỮU CƠ VÀ MÙN TRONG ĐẤT
3.3.1. Đối với tính chất của đất Mùn cải thiện tính chất vật lý đất:
+ Mùn là nhân tố chủ yếu để cải thiện và tạo kết cấu đất làm cho đất tơi xốp. + Mùn cải thiện thành phần cơ giới của đất.+ Mùn ảnh hưởng đến tỷ trọng, dung trong, tính liên kết, tính dính, dẻo và sức cảncủa đất. + Mùn là nhân tố điều hòa nhiệt độ, tránh được sự thay đổi đột ngột về nhiệt độcủa đất ảnh hưởng cho cây. + Mùn làm tăng khả năng giữ nước, đồng thời tăng tính thấm nước của đất, hạnchế nước chảy trên bề mặt, làm giảm quá trình rửa trơi xói mòn đất. Mùn quyết định những tính chất hóa học quan trọng của đất:+ Số lượng mùn ảnh hưởng đến số lượng keo đất vì mùn là một keo hữu cơ. + Số lượng và thành phần mùn ảnh hưởng đến phản ứng pH của dung dịch đất.28 + Đất càng giàu mùn thì khả năng hấp phụ càng cao, làm tăng khả năng chịunước, chịu phân cho đất . + Đất giàu mùn có tính đệm cao, đảm bảo các phản ứng hóa học và oxyhóa-khửxảy ra bình thường, khơng gây hại cho cây trồng.3.3.2. Đối với sinh vật – Mùn là kho dự trữ thức ăn cung cấp từ từ và thường xuyên cho cây trồng và visinh vật đất. – Mùn chứa một lượng khá lớn các nguyên tố đa lượng cũng như vi lượng cầnthiết cho đời sống của cây và vi sinh vật, đặc biệt là nguyên tố đạm. – Axit humic của mùn là chất kích thích sinh trưởng và là chất kháng sinh chốngchịu bệnh đối với cây tác dụng chủ yếu là ở nhân Polyphenol của mùn.3.4. CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ SỐ LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ VÀ MÙN TRONG ĐẤT
3.4.1. Đánh giá số lượng
Xem thêm : Hắt hơi khi mang thai quá nhiều có nguy hiểm không?
– Đánh giá số lượng mùn bằng mùn tổng số trọng lượng lớp đất mặt hoặc bằng chỉ tiêu tấnha ở mỗi tầng dày nào đó.
3.4.2. Đánh giá chất lượng
Dựa vào dạng mùn: – Mùn thơ: Là mùn có tỷ lệ CN 15.- Mùn nhuyễn: Là mùn có tỷ lệ CN 15, càng thấp thì càng nhuyễn; xác hữu cơ đã được phân giải và tổng hợp thành chất mùn màu đen, trộn đều với lớp đất.Dựa vào tỷ lệ axit humicaxit fulvic : tỷ lệ này 1 là tốt, càng cao thì chất lượng mùncàng tốt.
3.5. BIỆN PHÁP BẢO VỆ VÀ NÂNG CAO CHẤT HỮU CƠ VÀ MÙN TRONG ĐẤT
Nguồn: https://luatduonggia.edu.vn
Danh mục: Tổng hợp