Vi sinh vật đất P5

đại học cần thơ
đại học cần thơ đại học cần thơ
đại học cần thơ -
--
- khoa nông nghiệp
khoa nông nghiệp khoa nông nghiệp
khoa nông nghiệp


giáo trình giảng dạy trực tuyến
Đờng 3/2, Tp. Cần Thơ. Tel: 84 71 831005, Fax: 84 71 830814
Website: email: ,






V
VV
Vi
i i
i sinh vật
sinh vậtsinh vật
sinh vật đất
đất đất
đất



Chơng 5:

Quá trình chuyển hóa vật chất
Chứa n trong đất









CHỈÅNG V

QUẠ TRÇNH CHUØN HỌA VÁÛT CHÁÚT CHỈÏA N TRONG ÂÁÚT
---oOo---

I. CHU TRÇNH CHÁÚT N TRONG THIÃN NHIÃN:

NPK l 3 dỉåỵng täú quan trng ca thỉûc váût, âng thåìi cng l 3 cháút quan trng ca
ngnh träưng trt. Chụng ta cung cáúp 3 cháút ny cho cáy träưng dỉåïi dảng phán bọn. Tuy
nhiã, cáy cọ thãø láúy âỉåüc 3 cháút ny tỉì âáút. Trong 3 cháút trãn N l dỉåỵng täú ráút dãù
chuøn họa båíi vi sinh váût trong âáút. Cạc dảng N âỉåüc chuøn họa gäưm N hỉỵu cå, N vä
cå v N åí thãø khê.

Âáút âỉåüc cung cáúp N hỉỵu cå (xạc b âäüng váût, thỉûc váût v c vi sinh váût) v N
2
ca
khê quøn qua hiãûn tỉåüng cäú âënh N . Âảm hỉỵu cå trong âáút s âỉåüc vi snh váût phán gii
thnh N vä cå v N
2

. Sỉû chuøn họa ny âỉåüc phán ra :

+ Sỉû khoạng họa N hỉỵu cå (mineralization), hay l:

- Giai âoản họa amänium cạc N hỉỵu cå (amonification)

- Giai doản họa nitrat cạc N åí dảng NH
4
(nitrification)

+ Sỉû máút N (denitrification): N åí dảng NO
5
chuøn họa thnh N
2
v bäúc håi lãn khê
quøn.

+ Sỉû sỉí dủng N ca vi sinh váût lm cho âảm bë báút âäüng (immobilization)

+ Sỉû cäú âënh N ca khê quøn båíi vi sinh váût (fixation)

Chu trçnh cháút N trong âáút âỉåüc tọm lỉåüc nhỉ trong hçnh 5.1

Pháưn sau âáy chụng ta s láưn lỉåüt xẹt âãún mäúi liãn hãû giỉỵa cạc qụa trçnh trong chu
trçnh cháút N v vi sinh váût trong âáút.

74
Hçnh 5.1: Så âäư mä t chu trçnh cháút âảm (N) trong thiãn nhiãn

Ghi chụ:
A : Sỉû họa ammänium
B : Sỉû họa khoạng cháút hỉíu cå
C : Sỉû nitrêt họa
D : Sỉû máút nitrạt
E : Sỉû sỉí dủng N do vi sinh váût
F : Sỉû máút N
G : Sỉû cäú âënh N khäng cäüng sinh
H : Sỉû cäú âënh N do cäüng sinh

II. QUẠ TRÇNH KHOẠNG HỌA CHÁÚT HỈỴU CÅ CHỈÏA N:

1. Qụa trçnh khoạng họa cạc cháút N hỉỵu cå:

Nhçn chung táút c cháút N åí dảng hỉỵu cå khi âỉåüc b trãn màût âáút hồûc bë vi vo
trong âáút âãưu bë phán gii båíi vi sinh váût. Vi sih váût mäüt màût phán gii cạc cháút chỉïa N âãø
láúy N, cáưn cho sỉû säúng ca chụng. Do sỉû phán gii ca vi sinh váût, cạc n hỉỵu cå s âỉåüc
chuøn biãún thnh N åí dảng vä cå, âáy l qụa trçnh khoạng họa N hỉỵu cå.
75

Trong õỏỳt N hổợu cồ chổùa trong xaùc baợ thổỷc vỏỷt vaù õọỹng vỏỷt, trong caùc phỏn N
hổợu cồ vaỡ phỏn N vọ cồ nhổ uró, trong chỏỳt muỡn cuớa õỏỳt, vv...

a. Trong xaùc baợ thổỷc vỏỷt, õọỹng vỏỷt cuợng nhổ trong chỏỳt muỡn, N ồớ dổồùi daỷng
laỡ caùc prọtóin, caùc nucleic acid,... Caùc chỏỳt naỡy seợ õổồỹc vi sinh vỏỷt phỏn giaới bũng caùch tióỳt
ra caùc phỏn hoùa tọỳ, proteza seợ thuớy phỏn prọtóin thaỡnh caùc lipit õồn giaớn hồn vaỡ sau õoù
cừt tióỳp thaỡnh amino acid. Amino acid õổồỹc vi sinh vỏỷt hỏỳp thu. Bón trong vi sinh vỏỷt

amin acid bở phỏn giaới tióỳp õóứ cho NH
4
+
. Trong õỏỳt trọửng troỹt lổồỹng N vọ cồ õổồỹc phoùng
thờch vaỡo khoaớng 1% - 5% lổồỹng N toaỡn phỏửn. ỏỳt ruọỹng luùa (coù giai õoaỷn ngỏỷp nổồùc)
lổồỹng N õổồỹc phoùng thờch thổồỡng cao hồn ồớ õỏỳt trọửng maỡu, vỗ õỏỳt ruọỹng ngỏỷp nổồùc chổùa
nhióửu chỏỳt hổợu cồ dóự tióu hồn.

Caùc prọtóin tinh (nhổ casóin, albumin) vaỡ caùc loaỷi acid amin khi cho vaỡo õỏỳt seợ
õổồỹc phỏn giaới nhanh choùng hồn caùc chỏỳt muỡn chổùa N. Coù thóứ do N trong chỏỳt muỡn lión
kóỳt vồùi thaỡnh phỏửn seùt vaỡ caùc pọlyphónọl nón õổồỹc phỏn giaới chỏỷm hồn.

Sổỷ khaùng hoùa chỏỳt muỡn chổùa N trong õỏỳt xaớy ra vồùi tỏỳt caớ caùc thaỡnh phỏửn cỏỳu taỷo,
coù chổùa N, nhổng acid amin laỡ dóự bở khoaùng hoùa hồn caớ.

b. Khi boùn caùc phỏn N hổợu cồ nhổ phỏn baùnh dỏửu, phỏn caù, beỡo hoa dỏu,
vv... chuùng ta cung cỏỳp cho õỏỳt lổồỹng prọtóin khaù cao. Caùc chỏỳt naỡy seợ bở khoaùng hoùa
nhanh choùng vaỡ phoùng thờch NH
4
+
(Hỗnh 5.2).

Hỗnh 5.2: Sổỷ khoaùng hoùa prọtóin trong õỏỳt haớo khờ, ồớ nhióỷt õọỹ 30
o
C.
76
c. Phán họa hc chỉïa N hỉỵu cå nhỉ urã, khi bọn vo âáút cng cáưn cọ vi sinh
váût phán gii thnh amänium måïi âỉåüc cáy sỉí dủng. Vi sinh váût tiãút ra phán họa täú urãaz
âãø thy phán urã, âãø sau cng cho ra NH
3

theo phn ỉïng:
urãaz
CO(NH
2
)
2
+ H
2
O --- (NH
4
)
2
CO
2
--- 2NH
3
+ CO
2

Urã amänium carbamate

Täúc âäü phán gii urã ty thüc vo pH ca âáút v nhiãût âäü. Nhiãût âäü cao, pH gáưn
trung tênh l âiãưu kiãûn thêch håüp cho sỉû phán gii ny.

Nãúu khäng cọ vi sinh váût thç sỉû phán gii khäng xy ra, urã s máút do bäúc håi v
do rỉỵa träi.

Trong âiãưu kiãûn thêch håüp sỉû phán gii urã xy ra trong vi ngy. v åí quanh nåi
phán gii (quanh häüt phán) pH cọ thãø tàng lãn âãún 8 hồûc 9, åí âiãưu kiãûn ny amänium dãù
bë bäúc håi máút. Hiãûn nay âang cọ nhiãưu nghiãn cỉïu dng cạc cháút lm cháûm lải quạ

trçnh phán gii ny âãø êt máút phán.

Cạc vi khøn cọ tiãút ra urãaz cọ thãø kãø: Sarcinia hansenii, Bacillus pasteurii, Erwinia
amylovora, Proteus vulgaris, Bacillus freudenreichii, Sporosoreinia urãa, vv ...

2. Vi sinh váût trong quạ trçnh khoạng họa cháút hỉỵu cå chỉïa N:

Cọ vä säú loi vi sinh váût tham gia vo qụa trçnh phán gii hỉỵu cå. Máût säú chỉïa tỉì
10
5
- 10
7
/g âáút khä. Vi khøn, náúm, xả khøn âãưu cọ tham gia vo sỉû khoạng họa N hỉỵu
cå trong âáút.

Trong âãưu kiãûn hạo khê sỉû phán gii prätãin xy ra nhanh va ìcho ra CO
2.,

amänium, sulfat v nỉåïc.

Trong âiãưu kiãûn úm khê, sỉû phán gii cháûm hån v cho ra amänium, acid amin,
CO
2
, cạc acid hỉỵu cå, H
2
S ...

Vi khøn tham gia vo sỉû khoạng họa cạc prätãin cọ thãø kãø: Pseudomonas, Bacillus,
Clostridium, Serratia, Micrococus. Cn tham gia vo viãûc phán gii cạc acid nuclãic gäưm cọ
cạc vi khøn Pseudomonas, Micrococus, Corynebacterium, Clostridium ...

Tham gia vo quạ trçnh họa khoạng phán urã cọ nhiãưu loi vi khøn, náúm v xả
khøn. Trong säú vi khøn cọ thãø kãø âãún cạc chi Bacillus, Micrococcus, Sarcinia, Pseudomonas,
77
Achromobacter, Corynebacterium, Clostridium, trong õoù coù bọỳn loaỡi sau õỏy õổồỹc nghión cổùu
nhióửu: Bacillus pasteurii, B. freudenrichii, Serratia uróae, Micrococus uróae.

3. Caùc yóỳu tọỳ aớnh hổồớng õóỳn quùa trỗnh khoaùng hoùa chỏỳt hổợu cồ chổùa N trong õỏỳt:

Caùc yóỳu tọỳ coù aớnh hổồớng õóỳn quùa trỗnh khoaùng hoùa N hổợu cồ gọửm coù ỏứm õọỹ cuớa
õỏỳt, pH cuớa õỏỳt, õọỹ thoaùng khờ cuớa õỏỳt, nhióỷt õọỹ vaỡ caùc chỏỳt vọ cồ khaùc .

Vóử ỏứm õọỹ cuớa õỏỳt, õỏỳt thoaùng khờ (khọng ngỏỷp nổồùc), ỏứm õọỹ vaỡo khoaớng 70% ( so
vồùi khaớ nng giổợ nổồùc cuớa õỏỳt) coù tọỳc õọỹ khoaùng hoùa N hổợu cồ nhanh nhỏỳt. ỉm õọỹ cao
hồn vaỡ thỏỳp hồn õóửu coù tọỳc õọỹ khoaùng hoùa keùm hồn (hỗnh 5.3).

Hỗnh 5.3: Tọỳc õọỹ khoaùng hoùa N hổớu cồ trong õỏỳt thởt vồùi caùc ỏựm õọỹ khaùc nhau:
27%, 40%, 70% vaỡ 82%. (M. Alexander, 1961)


Vóử pH cuớa õỏỳt, õỏỳt trung tờnh coù tọỳc õọỹ khoaùng hoùa nhanh hồn ồớ õỏỳt chua. ọỹ
chua cuớa õỏỳt chố laỡm giaớm tọỳc õọỹ khoaùng hoùa chổù khọng ngn chỷn khoaùng hoùa N hổợu
cồ trong õỏỳt. Do õoù ồớ õỏỳt pheỡn, nóỳu boùn vọi, coù thóứ giuùp cho sổỷ khoaùng hoùa N hổợu cồ
õổồỹc xaớy ra nhanh hồn. Ngoaỡi ra ồớ õỏỳt quaù chua vỗ sổỷ khoaùng hoùa rỏỳt chỏỷm nón õaỷm hổợu
cồ tờch luợy trong õoù. Do õoù, bióỷn phaùp boùn vọi coù thóứ nỏng cao nng suỏỳt cỏy trọửng õaùng
kóứ vỗ gia tng tọỳc õọỹ khoaùng hoùa seợ cung cỏỳp nhióửu N vọ cồ cho cỏy trọửng.

78
Nhiãût âäü täúi ho cho sỉû khoạng họa N hỉỵu cå trong âáút nàòm trong khong 40
o

-
60
o
C. Vng än âåïi nhiãût âäü lảnh láu di lm cháûm täúc âäü khoạng họa, do âọ åí vng än
âåïi âáút cọ nhiãưu cháút mn hån âáút åí vng nhiãût âåïi.

Âäúi våïi âáút rüng ngáûp nỉåïc, viãûc cy i phåi âáút ( giụp âáút thoạng khê) lục tråí lải
trảng thại áøm s cho lỉåüng amänium khoạng họa cao hån âáút bë ngáûp liãn tủc. Ngoi ra
bọn väi cho rüng lụa cng lm tàng lỉåüng NH
3
khoạng họa(Bng 5.1).

Bng 5.1: Tạc âäüng bọn väi âäúi våïi täúc âäü khoạng hoạ cháút N hỉỵu cå trong âáút.
(Âån vë tênh = mg/100g âáút)
Lỉåüng CaO pH sau khi
N ca NH
4
lục
Sau 28 ngy
(%) bọn väi 24 giåì ban âáưu
N-NH
4

pH
1 12,3 1,03 9,7 10,9
Ca(OH)
2

0,5 10,8 " 8,7 9,0
0,1 7,7 " 4,0 8,0

1 7,0 " 3,4 8,0
CaCO
3

0,5 7,0 " 3,4 8,0
0,1 6,8 " 3,2 7,8
0 5,9 " 2,3 0,5

ÅÍ âáút ngáûp nỉåïc, viãûc bỉìa v sủc bn cng giụp gia tàng täúc âäü khoạng họa hỉỵu
cå.

III. QUẠ TRÇNH NITRẠT HOẠ:

1. Quạ trçnh nitrạt họa:

Trong âiãưu kiãûn thoạng khê, NH
4
ban âáưu sinh ra do qụa trçnh khoạng họa N hỉỵu
cå, s 1iãn tủc chuøn họa v biãún thnh NO
3
. Quạ trçnh ny xy ra qua 2 giai âoản:

- Äxyd họa amänium thnh nitric (NO
2
)
- Äxyd họa NO
2
thnh nitrạt (NO
3
)

2. Vi sinh váût tham gia trong qụa trçnh nitrat họa :

Cọ 2 nhọm vi sinh váût tham gia 2 giai âoản ca qụa trçnh ny. Trong âọ cọ 7 nhọm
vi khøn tỉû dỉåỵng: