Hàm lượng và chất lượng mùn dưới một số loại hình sử dụng trên đất xám huyện lạng giang, tỉnh bắc giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---***---

NGUYỄN THỊ THU

HÀM LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG MÙN DƯỚI
MỘT SỐ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG TRÊN ĐẤT XÁM
HUYỆN LẠNG GIANG, TỈNH BẮC GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : Khoa học Đất
Mã số

: 60.62.15

Người hướng dẫn khoa học : TS. CAO VIỆT HÀ

HÀ NỘI – 2012


LỜI CAM ĐOAN
- Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 16 tháng 4 năm 2012
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn “Hàm lượng và chất lượng mùn dưới một số
loại hình sử dụng trên đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang” ngoài sự
nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình
của các tập thể, cá nhân trong và ngoài trường.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Cao Việt Hà, giảng viên Bộ môn
Khoa học đất, Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Nông nghiệp
Hà Nội đã dành nhiều thời gian và tâm huyết, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt
quá trình nghiên cứu.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trường Đại học Nông
nghiệp Hà Nội đã truyền đạt và đóng góp nhiều ý kiến chuyên môn hết sức quý
báu về hướng nghiên cứu của đề tài.
Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ở bên và tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tôi hoàn thành bản luận văn này.

Hà Nội, ngày 16 tháng 4 năm 2012
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

ii

MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các từ viết tắt

v

Danh mục bảng

vi

Danh mục hình

vii

1

MỞ ĐẦU

1

1.1

Tính cấp thiết của đề tài

1

1.2

Mục đích nghiên cứu

2

1.3

Yêu cầu

2

2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

2.1

Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu chất hữu cơ trong đất và tác

động của chúng đối với độ phì nhiêu của đất

2.2

Tình hình nghiên cứu chất hữu cơ và mùn

3

ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI,

3
23

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

32

3.1

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

32

3.2

Nội dung nghiên cứu

32

3.3

Phương pháp nghiên cứu

33

4

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

36

4.1

Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Lạng Giang

36

4.1.1

Điều kiện tự nhiên

36

4.1.2

Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Lạng Giang năm 2010

41

4.2

Các loại hình sử dụng đất và các kiểu sử dụng đất trên đất xám
huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

44
iii


4.2.1

Đất chuyên màu

44

4.2.2

Đất lúa màu

45

4.2.3

Đất chuyên lúa

45

4.2.4

Đất trồng cây ăn quả

46

4.2.5

Đất rừng sản xuất

46

4.3

Đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang

47

4.3.1

Phân loại đất xám của huyện Lạng Giang

47

4.3.2

Một số tính chất lý, hóa học của đất nghiên cứu

47

4.4

Một số đặc điểm trạng thái chất hữu cơ và mùn của đất

56

4.4.1

Hàm lượng chất hữu cơ và mùn trong đất

56

4.4.2

Thành phần mùn của đất nghiên cứu

61

4.4.3

Chất lượng mùn trong đất nghiên cứu

63

4.4.4

Trữ lượng mùn trong đất nghiên cứu

65

4.5

Đánh giá trạng thái mùn của đất nghiên cứu

69

4.6

Một số biện pháp cải thiện và duy trì hàm lượng chất hữu cơ và mùn
cho đất

4.6.1

Hiện trạng bổ sung chất hữu cơ cho đất ở huyện Lạng Giang, tỉnh
Bắc Giang

4.6.2

72
72

Các biện pháp nâng cao hàm lượng, chất lượng chất hữu cơ và mùn
trong đất

73

5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

79

5.1

Kết luận

79

5.2

Đề nghị

80

TÀI LIỆU THAM KHẢO

81

PHỤ LỤC

85

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

iv


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CAQ

: Cây ăn quả

CM

: Chuyên màu

CL

: Chuyên lúa

LM

: Lúa – màu

RSX

: Rừng sản xuất

Acf

: Đất xám feralit

ACh

: Đất xám bạc màu

Acp

: Đất xám có tầng loang lổ

ĐVC

: Đơn vị cacbon

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

v


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

2.1

Thành phần mùn của đất Liên Xô (cũ) (tầng mặt)

2.2

Trữ lượng mùn, đạm trong một số loại đất miền Bắc Việt Nam ở độ

25

sâu 0-20 cm.

26

3.1

Thông tin chung về các phẫu diện nghiên cứu

34

4.1

Tài nguyên đất huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang năm 2008

40

4.2

Một số tính chất vật lý của các phẫu diện đất nghiên cứu

52

4.3

Một số tính chất hóa học của các phẫu diện đất nghiên cứu

53

4.4

Hàm lượng chất hữu cơ và mùn trong đất

57

4.5

Thành phần mùn của đất nghiên cứu

62

4.6

Chất lượng mùn trong đất nghiên cứu

64

4.7

Trữ lượng chất hữu cơ và mùn trong đất chuẩn

66

4.8

Đánh giá trạng thái mùn của đất nghiên cứu (tầng 0 – 20cm)

70

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

vi


DANH MỤC HÌNH

STT

Tên hình

Trang

2.1

Đặc tính hóa học của các hợp chất humic theo Stevenson, 1982[32]

2.1

Sơ đồ quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất

2.2

Các con đường hình thành chất mùn từ các xác hữu cơ thông thường

9
15

ở trong đất (Theo Stevenson, 1982) [32]

20

4.1

Vị trí địa lý huyện Lạng Giang

36

4.2

Cơ cấu các ngành kinh tế của huyện Lạng Giang năm 2010

42

4.3

Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp huyện Lạng Giang năm 2010

42

4.4

Ảnh cảnh quan phẫu diện LG09

48

4.5

Ảnh phẫu diện LG 09

49

4.6

Ảnh cảnh quan phẫu diện LG14

50

4.7

Ảnh phẫu diện LG 14

50

4.8

Ảnh cảnh quan phẫu diện LG07

51

4.9

Ảnh phẫu diện LG 07

51

4.10

Hàm lượng chất hữu cơ trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các
loại hình sử dụng đất (tầng 0-20cm)

4.11

Hàm lượng mùn trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các loại
hình sử dụng đất (tầng 0-20cm)

4.12

58

Trữ lượng chất hữu cơ trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các
loại hình sử dụng đất (tầng 0-20cm)

4.13

58

67

Trữ lượng mùn trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các loại hình
sử dụng đất (tầng 0-20cm)

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

67

vii


4.14

Trữ lượng chất hữu cơ trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các
loại hình sử dụng đất (tầng 0-40cm)

4.15

68

Trữ lượng mùn trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các loại hình
sử dụng đất (tầng 0-40cm)

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

68

viii


1. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Chất hữu cơ có vai trò rất quan trọng đối với đất và cây trồng. Đó là chỉ tiêu
biểu thị đất khác với đá mẹ và mẫu chất hình thành đất. Số lượng, thành phần và
tính chất của chúng tác động mạnh mẽ đến quá trình hình thành đất, quyết định
tính chất lý, hoá, sinh học và độ phì nhiêu của đất. Đất giàu chất hữu cơ và mùn
thì có khả năng trao đổi, hấp phụ cao, làm tăng khả năng giữ nước và các chất
dinh dưỡng của đất. Đồng thời đất có tính đệm cao, đảm bảo các phản ứng hoá
học và oxi hoá- khử xảy ra bình thường, cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và không
gây thiệt hại cho cây trồng.
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới ẩm, thực vật phong phú và tươi tốt
quanh năm, lượng hữu cơ được tạo ra trên một đơn vị diện tích hàng năm rất lớn.
Quá trình mùn hóa thực hiện với tốc độ nhanh, song quá trình khoáng hóa cũng rất
mạnh mẽ dẫn đến chất hữu cơ và mùn bị phân giải nhanh chóng. Thêm vào đó,
các quá trình feralit, quá trình xói mòn, rửa trôi và việc sử dụng đất không hợp lý
ở một số nơi đã ảnh hưởng lớn đến số lượng và chất lượng chất hữu cơ và mùn
trong đất.
Sự mất chất hữu cơ trong đất kéo theo hàng loạt các hệ quả nghiêm trọng:
sự suy thoái tính chất vật lý, chế độ nước trong đất, dung tích hấp thụ và mức độ

dễ tiêu của các nguyên tố dinh dưỡng trong đất. Đó là những nguyên nhân hàng
đầu làm suy giảm độ phì nhiêu và sức sản xuất của đất. Vì vậy việc nghiên cứu
thực trạng để có những biện pháp nhằm cải thiện số lượng, chất lượng chất hữu
cơ và mùn trong đất là rất cấp thiết.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

1


Huyện Lạng Giang là một huyện miền núi của tỉnh Bắc Giang. Trong
những năm gần đây, để giải quyết vấn đề an ninh lương thực và phát triển kinh tế
- xã hội, huyện đã chú trọng đưa các loại hình sử dụng đất vào trong sản xuất.
Các loại hình sử dụng đất này đã ảnh hưởng rất lớn đến sự biến động về hàm
lượng cũng như chất lượng chất hữu cơ và mùn trong đất đặc biệt là trên đất
xám. Các loại hình sử dụng đất khác nhau thì sự biến động trên là khác nhau.
Trong vùng, diện tích đất xám khoảng 16.650,2 ha, chiếm diện tích đáng kể
(67,67%) so với toàn huyện nên có vai trò quan trọng trong sản xuất nông
nghiệp. Trong đó đất xám có tầng loang lổ chiếm diện tích lớn nhất (8.296,54
ha). Trong quá trình canh tác trên các loại đất này, hiện tượng xói mòn, rửa trôi
diễn ra mạnh làm suy thoái độ phì của đất đặc biệt là chất hữu cơ và mùn. Vì vậy
việc đánh giá ảnh hưởng của các loại hình sử dụng đất đến chất hữu cơ và mùn
trên đất xám là rất cần thiết để góp phần tiến tới nền nông nghiệp bền vững của
huyện. Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Hàm
lượng và chất lượng mùn dưới một số loại hình sử dụng trên đất xám huyện
Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang”.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá hiện trạng chất hữu cơ và mùn của một số loại hình sử dụng đất
xám của huyện Lạng Giang. Từ đó đề xuất một số biện pháp duy trì và cải thiện
tình trạng chất hữu cơ và mùn cho đất đặc biệt là chất hữu cơ.

1.3. Yêu cầu
- Điều tra, phân tích, đánh giá thực trạng về tình hình chất hữu cơ và mùn
dưới các loại hình sử dụng đất xám của vùng.
- Đề xuất một số biện pháp duy trì và cải thiện tình trạng chất hữu cơ và
mùn cho đất.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

2


2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu chất hữu cơ trong đất và tác động
của chúng đối với độ phì nhiêu của đất
2.1.1. Khái niệm về chất hữu cơ và mùn của đất
Chất hữu cơ là thành phần cơ bản kết hợp với các sản phẩm phong hoá từ
đá mẹ để tạo thành đất, là đặc trưng để phân biệt mẫu chất và đất. Chất hữu cơ
đóng vai trò rất quan trọng đối với độ phì đất. Đó là nguồn cung cấp chất dinh
dưỡng cho cây trồng và ảnh hưởng nhiều tới tính chất lý, hoá và sinh học đất[5].
Toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong đất được gọi là chất hữu cơ của đất.
Có thể chia chất hữu cơ của đất làm 2 phần : những tàn tích hữu cơ chưa bị phân
giải (rễ, thân, lá cây, xác động vật) vẫn giữ nguyên hình thể và những chất hữu
cơ đã được phân giải. Phần hữu cơ đã được phân giải có thể chia thành 2 nhóm:
nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn và nhóm các hợp chất mùn. Nhóm hữu
cơ ngoài mùn gồm những hợp chất có cấu tạo đơn giản hơn như: protit, gluxit,
lipit, lignin, tanin, sáp, nhựa, este, rượu, axit hữu cơ... Nhóm này chỉ chiếm 1015% chất hữu cơ phân giải nhưng có vai trò rất quan trọng với đất và cây trồng.
Nhóm các hợp chất mùn bao gồm các hợp chất hữu cơ cao phân tử, có cấu tạo
phức tạp, khá bền vững và tồn tại lâu dài trong mối liên kết với các phần khoáng
của đất. Đây là thành phần quan trọng nhất của hợp chất hữu cơ trong đất và
chiếm tới 85-90% chất hữu cơ được phân giải[2].

Thành phần và tỉ lệ các nhóm chất hữu cơ trong đất luôn biến động, phụ
thuộc vào nguồn cung cấp, các quá trình biến đổi chúng ở trong đất.
Thành phần chất hữu cơ của đất rất đa dạng, còn hàm lượng của từng chất
hoặc nhóm hợp chất thay đổi từ vài phần trăm đến số lượng vết. Phần hữu cơ của
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

3


đất được nghiên cứu riêng với phần vô cơ và các sinh vật. Điều đó không có
nghĩa là các thành phần hữu cơ và vô cơ tồn tại riêng rẽ trong đất. Hơn thế nữa,
phần lớn các chất mùn trong đất liên kết với các cation kim loại, các oxit,
hydroxit hoặc các silicat để hình thành hợp chất hữu cơ – vô cơ là các muối đơn
giản, muối phức, các phức chất hấp phụ.
Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử có cấu trúc phức tạp, phân tử
gồm nhiều đơn vị cấu tạo được nối với nhau bằng các cầu nối. Các đơn vị cấu
tạo có nhân vòng, mạch nhánh, chứa nhiều nhòm định chức khác nhau và mang
tính axit[2].
Chất mùn của đất: Theo nghĩa chung mùn là những hợp chất hữu cơ cao
phân tử chứa nitơ, có cấu trúc vòng thơm, được hình thành do kết quả của quá
trình phân hủy hữu cơ và mùn hóa, chúng tương đối bền đối với sự phân hủy của
vi sinh vật đất[7].
2.1.2. Nguồn gốc và thành phần chất hữu cơ của đất
2.1.2.1. Nguồn gốc chất hữu cơ của đất
Trong đất tự nhiên, nguồn hữu cơ cung cấp duy nhất cho đất là tàn tích
sinh vật. Đối với đất trồng trọt ngoài tàn tích sinh vật còn có nguồn hữu cơ được
bổ sung thường xuyên là phân hữu cơ.
Tàn tích sinh vật: trong tàn tích sinh vật bao gồm xác thực vật, động vật và
vi sinh vật đất (trong đó xác thực vật chiếm tới 4/5 tổng số chất hữu cơ của đất)
và từ các sản phẩm phân giải và tổng hợp được của vi sinh vật.

Thực vật màu xanh có nhiều loại, số lượng và chất lượng chất hữu cơ
chúng đưa vào đất cũng khác nhau. Cây thân gỗ sống lâu năm cung cấp chủ yếu
là cành, lá khô và quả rụng tạo thành tầng thảm mục trên mặt đất. Nhờ vai trò
của các sinh vật đất chúng được phân giải, chuyển hoá. Cây thân cỏ cho lượng
chất hữu cơ nhiều và tốt hơn, lượng hữu cơ mà chúng để lại chủ yếu là rễ. Ở
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

4


vùng đồng cỏ lượng rễ để lại trong đất ở tầng mặt hàng năm khoảng 8- 28 tấn/ha.
Đối với cây thân cỏ hàng năm, lượng rễ để lại trong đất ít hơn, khoảng từ 3- 5
tấn/ha; lượng thân, lá khoảng từ 0,5-13 tấn/ha.
Ngoài thực vật màu xanh còn có xác động vật và vi sinh vật, lượng của
chúng không nhiều, thường không vượt quá 100- 200 kg/ha/năm, song chất
lượng lại rất tốt đối với cây trồng.
Thành phần hoá học của những tàn tích hữu cơ rất khác nhau tuỳ thuộc
vào nguồn gốc của chúng. Nhìn chung các tàn tích hữu cơ chiếm 75- 90% là
nước. Trong thành phần chất khô, ngoài các chất gluxit, protein, lipit, lignin,
tanin, nhựa, sáp, tàn tích hữu cơ còn chứa một lượng nhất định các nguyên tố vô
cơ. Ngoài hợp chất hữu cơ trong tàn tích sinh vật còn có chứa một lượng các
nguyên tố tro như K, Ca, Mg, Si, P, S, Fe... [2].
* Phân hữu cơ: đối với đất trồng trọt trong quá trình sản xuất người nông
dân thường bón thêm cho đất các loại phân chuồng, phân xanh, bùn ao... đây là
nguồn bổ sung chất hữu cơ đáng kể cho đất.
Theo Pushparaja (1990)[31] chất hữu cơ có thể đưa vào trong đất bằng cả
hai cách: phủ lên trên mặt đất hoặc vùi vào trong đất bao gồm phụ phẩm, phân
xanh, phân trộn và phế thải nông nghiệp. Mục tiêu cuối cùng của việc đưa chất
hữu cơ vào đất là để làm tăng chất hữu cơ trong đất. Chất hữu cơ đóng vai trò
quan trọng trong việc nâng cao độ phì nhiêu đất nói chung đặc biệt đối với đất

chua nhiệt đới.
2.1.2.2. Thành phần mùn và đặc điểm của chúng
Hợp chất mùn của đất gồm 3 thành phần chính: axit humic, axit fulvic và
humin.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

5


a. Axit humic
Axit humic là axit hữu cơ cao phân tử chứa nitơ, hình thành trong môi
trường trung tính, có cấu tạo vòng, không tan trong nước và dung dịch có tính
axit, nhưng lại dễ tan trong dung dịch kiềm loãng như NaOH, Na2CO3, NH4OH...
Axit này có màu nâu sẫm hoặc nâu đen.
Các nguyên tố hoá học chủ yếu trong axit humic là C, H, O, N. Ngoài ra
trong axit còn chứa từ 1 – 10% các nguyên tố tro P, S, Al, Fe. Phân tử lượng của
axit humic rất lớn, hiện nay còn có nhiều ý kiến khác nhau, như: 3.0001.000.000 ĐVC (Russel, 1983); 1.300 ĐVC (Oden, 1912-1919); 30-50.000 ĐVC
(Flaig, 1929)...[1].Hàm lượng các axit này khác nhau phụ thuộc vào loại đất,
thành phần hoá học của tàn tích sinh vật, điều kiện mùn hoá và phương pháp
tách axit humic khỏi đất.
Axit humic là một tổ hợp của mùn có những đặc tính quý như ít chua (do
nhiều nhân vòng và nhiều nhóm định chức OH); ít di động, mức độ ngưng tụ cao
do trọng lượng phân tử lớn, nên ít bị rửa trôi; hàm lượng nitơ cao, khả năng hấp
phụ, trao đổi ion lớn (300 - 600 lđl/100g keo); các hợp chất kết hợp với cation và
khoáng sét bền; khả năng đệm cao do mạch nhánh có chứa nhiều nitơ. Vì vậy đất
giàu axit humic thì đất có độ phì cao.
Về trạng thái tồn tại của axit humic: chỉ một phần rất nhỏ axit humic tồn
tại ở dạng tự do, phần lớn chúng liên kết với phần vô cơ của đất để tạo ra các
hợp chất khác nhau. Tuỳ theo mức độ hoà tan mà người ta chia ra 3 nhóm:

Nhóm H1: là dạng liên kết axit humic với các cation hoá trị 1 như NH4+,
K+, Na+...Nhóm này bao gồm cả dạng axit humic ở trạng thái tự do trong đất.
Đặc điểm H1 là màu nâu, rất dễ hoà tan trong nước để tạo thành các dạng dung
dịch hoặc keo ở trạng thái phân tán, rất linh động do vậy dễ bị rửa trôi. Dạng H1
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

6


tạo nên chủ yếu ở đất chua, nghèo Ca2+, Mg2+ như đất Potdon, đa số đất Feralit
nhiệt đới như nước ta.
Nhóm H2: dạng liên kết của axit humic với các cation hoá trị 2, chủ yếu là
các cation Ca2+, Mg2+. Đặc điểm dạng này là có mầu nâu sẫm, phân tử lượng lớn
hơn H1, ít hoà tan trong nước và tồn tại trong các trạng thái tụ bền vững với
nước. Nó tạo nên màng mỏng bao quanh các phần tử đất, kết gắn đất lại với nhau
tạo nên kết cấu viên bền và giàu mùn. Đây là dạng tốt nhất của axit mùn. Dạng
này có nhiều ở đất đen nhiệt đới, đất Checnozôm.
Nhóm H3: là dạng liên kết với các cation hóa trị 3, chủ yếu là Fe3+, Al3+ và
liên kết của axit humic với các loại keo sét của đất. Đặc điểm là phân tử lượng
rất lớn có màu nâu sẫm hoặc xám đen, khó hoà tan, ít di động và thường được
gắn trên mặt các phân tử khoáng tạo thành những hợp chất hữu cơ vô cơ, màng
hữu cơ bao bọc lấy phần tử khoáng. Dạng này rất bền vững nên tích luỹ lại nhiều
trong đất[5].
b. Axit fulvic
Axit fulvic là dạng hữu cơ cao phân tử chứa bốn nguyên tố chính là: C, H,
N, O. Axit fulvic được hình thành trong môi trường chua, dễ tan trong nước,
axit, bazơ và nhiều dung môi hữu cơ khác. Cấu trúc phân tử axit fulvic cũng
tương tự axit humic nhưng có sự khác nhau là ít nhân vòng thơm hơn, mạch
nhánh nhiều hơn, số nhóm định chức đặc biệt là nhóm COOH và OH phenol
nhiều hơn, kết hợp với phân tử lượng nhỏ hơn vì thế axit fulvic có tính ưa nước,

khả năng ngưng tụ kém, độ phân tán cao, khả năng di động lớn và có tính chua
hơn axit humic.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

7


Axit fulvic cũng có khả năng hấp phụ trao đổi ion cao nhưng thấp hơn axit
humic (120-150 lđl/100g keo). Trong đất axit fulvic rất ít ở trạng thái tự do, chủ yếu
kết hợp với các catrion hóa trị 1 hoặc hóa trị 2 ở trong dung dịch đất tạo thành muối
fulvat, kiên kết với các khoáng sét tạo phức hợp sét – mùn, liên kết với các ion Fe, Al
hoặc một số nguyên tố vi lượng, nguyên tố gây độc hoặc ô nhiễm (Cu, Pb, Cd,
Mn…) để hình thành các muối phức[1].
Theo Alexandrova, một phần axit fulvic được hình thành do quá trình mùn
hoá xác hữu cơ, phần khác được hình thành do quá trình biến đổi axit humic
thành axit fulvic. Axit fulvic là tổ hợp mùn xấu hơn axit humic, do đó đất giàu
axit fulvic thường bị chua, dễ bị nghèo mùn, các nguyên tố dinh dưỡng trong đất
dễ bị rửa trôi dưới dạng các muối fulvat dễ hoà tan[2].
c. Humin
Ngoài axit humic, axit fulvic trong mùn còn tồn tại một dạng hợp chất
khác là humin. Humin là sự tổ hợp của các chất mùn gồm các axit mùn liên kết
chặt chẽ với phần vô cơ của đất, các hợp chất mùn đã bị khử cacboxyl mất đi khả
năng hòa tan trong dung dịch kiềm, các hợp chất hữu cơ không đặc trưng không
hòa tan. Như vậy humin là nhóm các hợp chất hữu cơ khác nhau, chúng phân
biệt với các nhóm khác chủ yếu bởi tính chất không hòa tan trong môi trường
axit lẫn môi trường kiềm. Humin có màu đen, được hình thành trong môi trường
kiềm, rất khó hoà tan và ít linh động, nên gọi là mùn trơ của đất vì thế cây trồng
không sử dụng được.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

8


Hình 2.1. Đặc tính hóa học của các hợp chất humic theo Stevenson, 1982[32]
2.1.3. Vai trò của chất hữu cơ và mùn trong đất
Có thể nói chất hữu cơ và mùn đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với tất
cả quá trình xảy ra trong đất và hầu hết các tính chất lý, hóa, sinh của đất.
Chất hữu cơ và mùn là dấu hiệu cơ bản phân biệt đất với đá mẹ. Sự tích
lũy chất hữu cơ và mùn trong đất gắn liền với sự hình thành và tính chất đất.
Tuổi của đất được tính từ thời điểm đất bắt đầu tích lũy chất hữu cơ.
Với lý tính của đất: chất hữu cơ và mùn cải thiện thành phần cơ giới và
trạng thái kết cấu đất, điều hòa nhiệt độ đất, điều hòa chế độ nước và khí của đất.
Về mặt hoá tính: chất hữu cơ và mùn tham gia vào các phản ứng hoá học
của đất. Đặc biệt, mùn nâng cao tính đệm của đất, mùn ảnh hưởng đến trạng thái

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

9


oxy hoá - khử của đất, ảnh hưởng đến dung tích hấp thụ của đất và chi phối các
chỉ tiêu hoá, lý khác của đất.
Theo F.J. Stevenson (1982)[32] chất hữu cơ có vai trò rất quan trọng đối
với đất đai và cây trồng. Chất hữu cơ là chỉ tiêu biểu thị đất khác với đá mẹ.
Cùng với sự tích lũy chất hữu cơ, đất trở nên có khả năng sản xuất nhờ thuộc
tính độ phì nhiêu hay khả năng cung cấp điều kiện sống và thỏa mãn nhu cầu về
nước, không khí và chất dinh dưỡng cho thực vật. Chất hữu cơ đất bị mất làm
cho đất trở nên cứng chắc và do đó dẫn đến khả năng giữ nước, thấm nước đều

kém.
Đất giàu chất hữu cơ thì có khả năng trao đổi hấp phụ ion cao làm cho đất
có tính chịu nước, chịu phân cao, có tính đệm cao, chống chịu với những thay
đổi đột ngột về pH đất, đảm bảo các phản ứng hóa học và oxi hóa khử xảy ra
bình thường, không gây thiệt hại cho cây trồng và vi sinh vật. Bởi vì trong chất
hữu cơ và mùn chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng lại có khả năng khoáng hóa
chậm và thường xuyên thành các chất vô cơ đơn giản cho cây trồng sử dụng liên
tục như N, P, K, Ca, Mg, S và các chất vi lượng khác. Đất giàu hữu cơ cũng
chứa một lượng nitơ đáng kể và cùng với các nguyên tố khác có sẵn, vẫn có thể
nuôi sống cho cây cho dù không có bón phân.
Chất hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc giữ nguồn dinh dưỡng,
giảm rửa trôi, phân giải mùn, giải phóng dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng, tăng
lân dễ tiêu, tăng các hợp chất hữu cơ với N, P…Đồng thời chất hữu cơ trong đất
có vai trò trong việc nâng cao độ phì nhiêu và cung cấp dinh dưỡng đặc biệt là
cung cấp đạm cho cây trồng đã được nghiên cứu từ lâu. Cũng theo Trần Khắc
Hiệp (1993)[10] và Nguyễn Tử Siêm (1980)[20] lượng nitơ có tương quan chặt
chẽ với chất hữu cơ cho nên bồi dưỡng nguồn chất hữu cơ cũng chính là tăng
cường nitơ và các nguyên tố khác cho đất.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

10


Theo Trần Khải, Nguyễn Tử Siêm (1995)[13] chất hữu cơ còn có tương
quan chặt chẽ với phần lớn tính chất hóa học, quyết định độ phì nhiêu đất, là
nguồn chủ yếu của các cation trao đổi trong đất. Các hợp chất mùn hóa và axit
hữu cơ đất đồi núi Việt Nam khá giàu các nhóm chức nhờ vậy đóng góp quan
trọng vào phức hệ hấp thu trong khi phần khoáng có vai trò tương đối ít quan
trọng hơn do khoáng sét phần nhiều có kiểu cấu trúc 1:1 vốn có khả năng trao
đổi thấp.

Chất mùn có chứa các nhóm chức, nhờ đó chúng có khả năng hấp phụ cao.
Lần đầu tiên A.A. Smut (1924) cho thấy sự có mặt của nhóm cacboxyl và phenol
hydroxyl trong thành phần chất mùn. Tiếp theo đó có nhiều nhà nghiên cứu, trong
đó có Alecxandrova (1958) đã chứng minh humic phản ứng với cation tạo thành
humat không tan.
Theo Michael và cộng sự (2001)[30] chất mùn cải thiện cấu trúc đất, có tác
dụng gắn kết các hạt keo đất lại với nhau, tạo nên cấu trúc bền vững, làm cải thiện
độ xốp của đất, hạn chế sự rửa trôi, xói mòn đất và tạo điều kiện cho cây trồng hấp
thu các chất dinh dưỡng dễ hơn. Sự liên kết của axit humic và Ca2+ tạo thành humat
canxi không hòa tan vào nước tồn tại ở dạng gel, tạo thành màng mỏng bao quanh
các hạt đất, kết gắn chúng với nhau tạo nên kết cấu viên bền vững. K.K. Gedroits
đặc biệt chú ý tới các chất hữu cơ, ông cho rằng phần hữu cơ của phức hệ hấp thu là
phần phân tán mạnh nhất, vì vậy chúng chiếm một vai trò quan trọng đặc biệt trong
quá trình hình thành cấu trúc đất. I.N. Antipov – Karataev và cộng sự đã chứng minh
rằng khi tách axit humic và axit fulvic thì những đoàn lạp bền trong nước bị phá
hủy[23].
Tăng khả năng giữ nước trong đất và tăng hiệu quả sử dụng nước. Humic
acid là những chất không đồng nhất, trong phân tử bao gồm các nhóm chức ưa
nước có tính axit (tạo thành từ các nhóm cacboxylic và phenolic) và các nhóm kỵ
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

11


nước (tạo thành từ các nhóm cacbon béo và thơm). Các nhóm ưa nước (carboxyl và
phenol) thu hút nước hydrat hóa do đó tăng khả năng giữ nước[30].
Hàm lượng chất hữu cơ và độ bền cấu trúc đất có liên quan chặt chẽ với
nhau. Hàng năm bổ sung xác hữu cơ thực vật đã duy trì có hiệu quả độ bền cấu
trúc, ở đất không cacbonat chứa hàm lượng mùn thấp hơn 3,4% thì cấu trúc đất
bị suy giảm hơn nhiều so với đất có chứa 4,3% mùn có cấu trúc bền.

Nhờ có tính chất tạo phức của mùn với các kim loại mà làm tăng cấu trúc
đất (humat Ca, Mg, Fe, Al), giảm độc hại của nhiều nguyên tố kim loại
nặng(phức chelat của mùn với kim loại). Theo Schnitzen va Hansen thì hằng số
bền của phức kim loại với axit fulvic được xếp

theo thứ tự:

Fe3+>Al3+>Ca2+>Ni2+>Co2+>Ca2+>Zn2+>Mg2+.
Chất hữu cơ và mùn làm tăng dung tích trao đổi cation của đất (CEC). Từ
20 – 70% CEC của nhiều loại đất là do chất hữu cơ. Đồng thời các hợp chất mùn
có khả năng đệm ở phạm vi pH rộng axit humic có khả năng làm tăng quá trình
khoáng hóa từ đá mẹ và giải phóng các chất dinh dưỡng từ các khoáng chất đất.
Tân (1978) đã chứng minh rằng cả hai loại axit humic và fulvic có thể tăng
cường việc giải phóng K cố định từ illite hoặc momorillonite. Wang et al. (1995)
nghiên cứu tác dụng của axit humic về việc chuyển hóa phốt pho trong đất kiềm.
Trong đất nói chung và đất kiềm nói riêng lượng phot pho tổng số cao trong khi
đó phot pho dễ tiêu lại nghèo. Khi bón mùn vào làm tăng khả năng khoáng hóa
phot pho khó tiêu thành dạng dễ tiêu cung cấp cho cây trồng[30].
Theo Vũ Hữu Yêm (1995)[28] thì trong quá trình phân giải hữu cơ có thể làm
tăng khả năng hòa tan của các chất khó tan. Việc hình thành các phức hệ hữu cơ – vô
cơ cũng có thể làm giảm khả năng di động của một số nguyên tố khoáng làm hạn chế
khả năng đồng hóa kim loại nặng của cây và do đó sản phẩm nông nghiệp trở nên
sạch hơn. Quan trọng hơn nữa là việc hình thành phức hệ hữu cơ – vô cơ ngăn chặn
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

12


được sự rửa trôi. Các chất hữu cơ sau khi mùn hóa làm tăng khả năng trao đổi của
đất. Đặc tính này rất quan trọng đối với đất có thành phần cơ giới nhẹ, khả năng trao

đổi của mùn gấp 5 lần khả năng trao đổi của sét.
Kết quả nghiên cứu của Lê Đình Định (1990)[6] cho thấy có sự liên quan
giữa tỷ lệ mùn với năng suất cam. Hầu hết các vườn cam có năng suất cao đều là
những vườn có hàm lượng mùn cao. Không chỉ có tác dụng đối với các loại cây
mà chất hữu cơ nói chung còn có tác dụng tích cực đối với hệ vi sinh vật trong
đất (vừa là thức ăn, vừa là môi trường sống thuận lợi của chúng). Nếu đất giàu
chất hữu cơ, giàu mùn sẽ có quần thể vi sinh vật phong phú, đa dạng, các quá
trình phân giải và tổng hợp vi sinh vật nhanh, mạnh hơn đất sẽ càng có độ màu
mỡ cao và càng thuận lợi cho cây.
Kết quả nghiên cứu về cải tạo đất bạc màu miền Bắc Việt Nam của Lê
Duy Mỳ (1991)[16] khẳng định phân hữu cơ có vai trò quan trọng trong việc
nâng cao tỷ lệ mùn cho đất bạc màu và cải thiện tính chất lý học như tăng độ
xốp, giảm dung trọng, tăng dung tích hấp thu, tăng khả năng giữ NH4 + từ
phân bón.
Humic và fulvic là chất tăng cường sinh trưởng cây trồng trực tiếp
thông qua các hiệu ứng sinh lý và dinh dưỡng. Một số các chất này có chức
năng như kích thích tố thực vật tự nhiên (auxines và gibberillins) và có khả
năng cải thiện sự nảy mầm của hạt giống, rễ bắt đầu, sự hấp thu các chất
dinh dưỡng thực vật và có thể phục vụ như là nguồn N, P, S (Tân, 1994;
Schnitzer, 1986)[30]. Vì vậy trong thực tế sản xuất người ta thường sử dụng
các humatnatri, humatkali bón vào đất hoặc phun lên lá với nồng độ rất
loãng đều cho năng suất cây trồng cao hơn.
Bkardwaj và Gaur (1972) phát hiện ra rằng axit humic như humate natri
và acid fulvic có đánh dấu hiệu kích thích tăng trưởng trên Rhizobium trifolu.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

13


Các hiệu quả tối đa được ở mức 500 mg/l. Axit fulvic chiết xuất từ mùn cho hiệu

quả kích thích tăng trưởng đạt 200%, trong khi đó natri – humat cho hiệu quả
tăng trưởng thấp hơn, chỉ đạt 52%[30].
Theo Robert E. Pettit (2001)[29] hợp chất mùn là nguồn năng lượng cho
các sinh vật có lợi trong đất. Chất hữu cơ và mùn cung cấp năng lượng và các
nhu cầu về dinh dưỡng khoáng cho vi sinh vật và động vật đất. Qua quá trình
phân giải sẽ tạo ra nguồn năng lượng cung cấp cho các phản ứng trao đổi chất
của chúng.
Kết quả nghiên cứu về cải tạo đất bạc màu miền Bắc Việt Nam của Lê
Duy Mỳ (1991)[16] khẳng định phân hữu cơ có vai trò quan trọng trong việc
nâng cao tỷ lệ mùn cho đất bạc màu và cải thiện tính chất lý học như tăng độ
xốp, giảm dung trọng, tăng dung tích hấp thu, tăng khả năng giữ NH4 + từ
phân bón.
2.1.4. Sự biến đổi chất hữu cơ trong đất
Các chất hữu cơ trong đất có quá trình biến đổi phức tạp với sự tham gia
trực tiếp của các sinh vật đất và chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đất. Một
phần trong chúng bị khoáng hoá hoàn toàn tạo thành các chất khoáng đơn giản, một
phần được các sinh vật đất sử dụng để tổng hợp protein, lipit, đường và các hợp
chất khác xây dựng cơ thể chúng, một phần sẽ trải qua quá trình biến đổi phức tạp
và tái tổng hợp thành các hợp chất cao phân tử được gọi là chất mùn.
Nói một cách khác, các chất hữu cơ khi đi vào đất sẽ chịu tác động của 2
quá trình xảy ra đồng thời là quá trình khoáng hoá và quá trình mùn hoá. Tuỳ
theo điều kiện đất đai và hoạt động của sinh vật đất mà một trong hai quá trình
trên có thể chiếm ưu thế ở trong đất.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

14


Sự biến hoá xác hữu cơ trong đất được khái quát bằng sơ đồ sau:

1

Xác hữu cơ

2

3
Muối khoáng,
khí

Hợp chất mùn
4

Hình 2.1. Sơ đồ quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất
1:Quá trình mùn hoá

3: Khoáng hoá từ từ

2:Quá trình khoáng hoá

4: Mùn hoá

2.1.4.1 Quá trình khoáng hoá chất hữu cơ
Theo Nguyễn Vy và Trần khải (1978)[27] trong chất hữu cơ đáng chú ý
nhất là mùn. Đặc điểm quan trọng và nổi bật nhất của quá trình hình thành đất là sự
tác động tương quan giữa đá mẹ và sinh vật. Trong quá trình đó xảy ra sự trao đổi
vật chất giữa đá mẹ và vi sinh vật, chủ yếu là thực vật sống. Mặt khác giữa đá mẹ
và thực vật chết cũng có sự tác động: những chất hữu cơ tạo nên cơ thể sinh vật vốn
giàu năng lượng hóa học, trong quá trình phân giải được giải phóng ra dưới dạng
nhiệt năng trong những phản ứng oxi hóa – đó là quá trình khoáng hóa.

Như vậy, khoáng hoá là quá trình phân huỷ 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. Đây là một chuỗi các quá trình sinh học phức tạp có sự tham
gia của hàng loạt vi sinh vật trong đất.
Trình tự khoáng hoá chất hữu cơ trong đất được thể hiện bằng sơ đồ sau:

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

15


Chất hữu cơ

Protein
Axitnucleic

Lignin
Tanin

Gluxit

Lipit

Thuỷ phân

Peptit,aa
bazơnitơ

Các loại đường:
Pentoza,saccaroza,...

Poly
phenol

Glyxerin
Axitbéo

Các phản ứng oxi hoá khử, khử amin, khử cacboxyl

Các axit
hữu cơ
mạch vòng
mạch
thẳng,axit
vô cơ

Axit mạch
thẳng,
rượu,
axit vô
cơ,andehyt

Các
hợp
chất
phenol,
quinol

Hợp
chất

cacbon

Axit
không
no,
axit hữu
cơ,vô cơ
khác

Khoáng hoá hoàn toàn
Hảo khí

R3PO4, R2SO4, RNO3,
RNO2, NH3, CO2, H2O

Yếm khí

CH4, H2, N2, H2S, NH3
H20, CO2

Hình 2: Sơ đồ mùn hóa chất hữu cơ trong đất theo L.N Alexandrova
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………..

16