CHƯƠNG 4 CHẤT hữu cơ và mùn TRONG đất

Tổng số tiết: 4 tiết
Lý thuyết: 3 tiết, thực hành: 1 tiết

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

1


Chất hữu
cơ trong
đất

Nhóm CHC chưa bị
phân giải
Nhóm CHC đã
được phân giải

Các HC mùn

Các HC không phải
mùn

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

2

Thực vật
Nguồn
gốc CHC
trong đất

Xác VSV và động vật

Phân bón hữu cơ

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

3


Các hợp chất không phải mùn:


Hyđrocacbon



Axit hữu cơ

Mùn (Chất mùn/ Chất
mùn điển hình):


Axit Humic (HA)



Các hợp chất chứa đạm



Lignin



Axit Fulvic (FA)



Tanin( chất chát)



Humin và bitum




Nhựa, sáp, dầu, mỡ
Các nguyên tố tro: Ca, Mg, Si, K, S, Mn,..

Chiếm 10- 15% tổng số chất hữu cơ đã
phân giải trong đất

Chiếm 85 - 90% tổng số
chất hữu cơ đã phân giải

trong đất

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

4


a, Khái niệm:
- Khoáng hoá (vô cơ hóa): HCHC

Men của vsv

hợp chất

tan, chất khí.
- Quá trình khoáng hóa còn được gọi là quá trình vô cơ hóa.
- Cơ chế là các phản ứng oxi hóa và phản ứng thủy phân.
- Vi sinh vật tiết ra các men (enzim) xúc tác tương ứng.
- Tùy thuộc vào đặc điểm của HCHC, khoáng hóa chia thành 2
loại:
+ Khoáng hóa HCHC không chứa N
+ Khoáng hóa HCHC chứa N

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

5


b, Cơ chế:
Theo Alechxandrova quá trình KH gồm 3 giai đoạn:


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

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

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

cơ mạch thẳng, mạch vòng, dễ bay hơi


Giai đoạn 3: Khoáng hóa hoàn toàn
- Điều kiện hiếu khí: khoáng hóa hoàn toàn tạo thành các

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

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

6


* Khoáng hóa HCHC không chứa đạm:

HCHC

Đk Hiếu khí

Điều kiện kỵ khí/ Yếm khí

*
Cellulose

Khoáng hóa hoàn toàn,
CO2 + H2O

A. hữu cơ, H2, CH4

Hemicellulose

Khoáng hóa hoàn toàn,
CO2 + H2O

A. hữu cơ

Lignin

Khoáng hóa hoàn toàn,
CO2 + H2O

Không bị phân giải

Lipid

Khoáng hóa hoàn toàn,
CO2 + H2O

A. béo khó bị phân giải =>
Bitum

Nhựa sáp,
tanin

Axit hữu cơ

Không bị phân giải, tạo nên
Bitum
Bộ môn Khoa học đất 3/23/2017 4:41 PM

7


* Các hợp chất hữu cơ chứa đạm
Gồm 4 quá trình sau:

Quá trình Amon hoá
Quá trình nitrat hoá
Quá trình phản nitrat hoá

Quá trình cố định đạm
(Đã được học ở chương 3, phần 3.3.1. VSV chuyển hóa HC
chứa đạm và cố định đạm)

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

8


c,Các yếu tố ảnh hưởng :
Thành phần xác hữu cơ
- TPHH của XHC: khác nhau => tốc độ khoáng hóa là không giống
nhau: Đường, tinh bột > HemiCellulose > Cellulose > Lignin, tanin, nhựa sáp.
- Chất lượng XHC: Tỷ lệ C/N càng cao khoáng hóa càng chậm
(C/N>25) => cây thân thảo> cây thân gỗ; cây lá rộng > cây lá kim; bộ phận non
> bộ phận già.
 Đặc điểm của đất và điều kiện khí hậu:
- Chế độ nhiệt
- TPCG đất
- VSV đất
- Chế độ ẩm và không khí - pH đất
Theo GT Thổ nhưỡng học (2006): Độ ẩm 60 - 70%, Đủ ánh sáng, pH đất: 6,5
– 7,5, Nhiệt độ: 25 – 300C thì quá trình khoáng hoá chiếm ưu thế và diễn ra
hoàn toàn => giải phóng dinh dưỡng, tích lũy mùn ít.
+ Điều kiện yếm khí (đất ngập nước), khoáng hóa CHC chậm chạp và
không hoàn toàn => sp trung gian, a.hc và chất khử độc
Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

9


4.2.2. Quá trình mùn hóa
4.2.2.1. Khái niệm
Mùn hoá: là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải
xác hữu cơ, kết quả là sự hình thành những hợp chất mùn.
Mùn: là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp, bao gồm
nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng các

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

+ Cấu trúc chung của phân tử mùn: Nhân, Cầu nối, Nhóm
định chức.
Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

10


4.2.2.2. Các học thuyết tạo mùn
Theo quan điểm hoá học và quan điểm sinh hoá học
* Quan điểm hóa học:

- Cho rằng: Sự hình thành mùn chỉ trải qua một loạt những phản

ứng hoá học đơn thuần, mà không có sự tham gia của vi sinh vật.
- Ðại diện cho quan điểm này là Waskman, F. Scheffer...
+ Theo giả thuyết của Waskman thì: Mùn là hỗn hợp chất hữu cơ
có sẵn trong thành phần xác thực vật liên kết với nhau tạo thành phức chất
Lignin – Protein
(Mùn = Lignin + Protein)
+ Theo giả thuyết của F. Scheffer thì: Mùn được hình thành theo
con đường sinh hoá hoặc bằng con đường hoá học đơn thuần.
=> Quan điểm hóa học ngày càng được ít các nhà khoa học ủng hộ
Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

11


4.2.2.2. Các học thuyết tạo mùn
*Quan điểm sinh hóa: Học thuyết Kononova, 1963; Học thuyết Chiurin và
Alechxandrova
Học thuyết Kononova (Quan điểm sinh hóa)
Theo Kononova quá trình tạo mùn diễn ra theo 2 giai đoạn:


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



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

trùng ngưng

HC thơm dạng Phenol, a.a và Protein

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

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

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

12


VSV

Xác hữu cơ

VSV

VSV

Xenluloz và Hyđrat
cacbon khác
VSV
Hợp chất phenol
(Sp. trao đổi chất)

Protit

Lipit,tanin

VSV

VSV

Axit amin, peptit
(Sp. Phân giải và tái tổ hợp)

Hợp chất phenol
(Sp. Phân giải)

Trùng ngưng
Axit Mùn
Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

13




Thành phần, số lượng và chất lượng XHC: Rừng lá rộng><

rừng lá kim.


Các chế độ khí hậu của đất: Chế độ nhiệt, chế độ nước và

chế độ không khí của đất.


Các đặc tính lý hoá học của đất như: TPCG, khoáng sét trong

đất, hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu, pH.

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

14


 Cấu tạo : Nhân, cầu nối, các nhóm định chức.
- Nhân: Thường là các hợp chất thơm, dị vòng
- Cầu nối: Có thể là các nguyên tử riêng biệt như: -O-, -Nhay các nhóm nguyên tử - NH-, -CH2- hoặc các mạch Cacbon: – C
-C –
- Các nhóm định chức: chủ yếu là các nhóm –COOH, -OH, OCH3-, -NH2.
Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

15


phần hóa học( TPHH): Phụ thuộc vào các loại đất và điều kiện
hình thành mà TPHH của axit Humic có thể dao động như sau:

+ C: 52 – 58%
+ H: 3,3 – 4,,8%
+ O: 34 – 39%
+ N: 3,6 – 4,1 %
Tính chất:
+ Là axit mùn chua, kém linh động.
+ Khó hoà tan trong nước, không tan trong axit vô cơ, tan trong dung
dịch kiềm loãng.
+ Khả năng hấp phụ cao, từ 300 – 600mgđl/100gđ.
+ Dễ kết hợp với các ion kim loại và các khoáng sét tạo thành các
Humin.
+ Là axit mùn đặc trưng cho đất ôn đới
Thành

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

16


Cấu

tạo: gồm 3 phần

như Axit humic. Tuy nhiên
ít nhân vòng, nhiều mạch
nhánh, chứa hai nhóm

định chức chủ yếu là COOH và OH-.

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

17


TPHH:

hàm lượng C, H, N thấp, hàm lượng O cao hơn

nhiều so với HA

+ C: 44.7 - 49.8%

+ H: 3.4 - 5.1%

+ O: 43.8 – 47.3%

+N: 2.3 – 4.2%

Tính

chất:

+ Là axit mùn rất chua ( pH có thể đạt 2,6 – 2,8).
+ Dễ hoà tan trong các môi trường.
+ Khả năng hấp phụ thấp, có thể thành các dạng muối dễ
tan.

+ Là axit mùn đại diện cho đất nhiệt đới
Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

18


Humin
 Là phần không tan của hợp chất
mùn, tạo thành do các axit mùn liên
kết với các phần tử vô cơ của đất.
 Do có sự liên kết với các khoáng
sét trong đất nên Humin có độ
ngưng tụ cao, khó hoà tan, phân tử
lượng lớn, khả năng hấp phụ cao
=> dễ trở thành hệ thống keo đất.

Bitum


Là

dạng

phức

chất

giữa mỡ, axit béo cao

phân tử, chất nhựa, chất
sáp..chiếm từ 2% – 4%
hàm lượng mùn tổng số.
Có thể hoà tan trong

dung dịch hữu cơ.

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

19


4.4. Các loại hình mùn của đất
4.4.1. Mùn nhuyễn (Mull)
* ĐKHT: Là loại hình mùn thường được hình thành ở các trạng
thái rừng hỗn loài, lá rộng phát triển trong điều kiện khí hậu ôn
hoà, nơi có sự phân giải CHC mạnh. Mull được chia thành 3

loại sau:
a. Mull canxi


ĐKHT: chủ yếu hình thành trên đất cacbonat, đá vôi.



Đặc điểm:
- Sự phân giải CHC mạnh nên tầng A0 mỏng, tầng A1

dày, có màu đen rõ, kết cấu viên.
- Đất có phản ứng trung tính  hơi kiềm.
Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

20


b. Mull dưới rừng


ĐKHT: dưới rừng cây lá rộng trên đất chứa ít canxi.



Đặc điểm:

- Sự khoáng hoá CHC nhanh nên tầng A0 mỏng, A1
dày, có màu nâu, kết cấu viên.
- Khả năng hấp phụ Ca lớn
- Đất có pH trong khoảng 5,5 – 6 ( hơi chua).
c. Mull đồng cỏ


ĐKHT: Nơi mà cỏ mọc chiếm ưu thế



Đặc điểm:

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

21




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

thuận lợi, quá trình phân giải xác hữu cơ yếu.


Đặc điểm:
- Quá trình phân giải CHC chậm, nên tầng A0 dày có

màu đen, mang nhiều sản phẩm trung gian.

- Đất có phản ứng chua.
- Tầng A1 mỏng, thường hình thành tầng tích tụ B.

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

22

ĐKHT:

Thường gặp ở đất rừng phát triển trên đá mẹ chua,
thể hiện rõ ở đất rừng giai đoạn bắt đầu thoái hoá
 Đặc điểm: Là loại hình trung gian giữa Mull và Mor
- Sự phân giải CHC kém, tầng A1 có màu đen xám.
- Kết cấu đất không rõ ràng
- Đất có phản ứng chua, khả năng trao đổi Cation thấp.
Nhận xét chung:
+ Đất có kiểu mùn nhuyễn thì tầng đất giàu CHC, C/N thấp,
hàm lượng đạm tổng số ( N%) cao hơn
+ Đất có kiểu mùn thô và trung gian CHC tập trung nhiều ở
tầng thảm mục, C/N cao, N% thấp và hàm lượng bitum lớn.

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

23




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

nước ngầm cao hoặc nơi trũng -> Điều kiện yếm khí và quá

trình Oxi hóa chiếm ưu thế . CHC không phân giải chậm và chỉ
một phần, các hợp chất dinh dưỡng phần lớn ở dạng khó tiêu.



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



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

giải xác hữu cơ.
Đây là nguồn phân bón, chất đốt rất có giá trị.

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

24




Tham gia vào quá trình phong hóa hình thành đất.



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



Sự tích lũy CHC và mùn tập trung ở tầng đất mặt, là chỉ tiêu quan

trọng biểu thị độ phì của đất


Ảnh hưởng đến các tính chất lý hóa, sinh học của đất.
+ Có khả năng kết hợp với phần khoáng trong đất =>Góp

phần tạo kết cấu đất => làm tăng khả năng giữ nước và khí.
+ Đất có màu đen, nâu đen chủ yếu là do hợp chất mùn=>
tăng khả năng hấp thụ nhiệt.
+ CHC và mùn ít tan trong nước => giảm sự rửa trôi các
CHC và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng.

Bộ môn Khoa học đất

3/23/2017 4:41 PM

25