Bài giảng Khoa học đất - Chương 7, Bài 3: Sinh học đất

 Chương 7
 bài 3. chu kỳ chất N
• Nitrogen trong khí quyển = 
 79% 
• Làm sao chuyển N2 thành dạng 
 cây trồng sử dụng được.
• N trong đất có nguồn gốc 
• N = chất hữu cơ = 37%,
 phân chuồng = 19%,
 cố định bởi sinh vật 
 đất.= 19%
• mưa = 8%, 
• Phân bón = 13%, 
• bùn, rác = 4%.
 Cố định N
 chuyển hóa N2 thành NH3 hay R-NH2
A. Cố định hóa học
 -ô nhiễm không khí –mưa acid, 
 HNO3. 
 - cố định do sấm sét (lightning) 2-5 
 kg....../ha/năm
 -
 N2 -----> NO3
 N2
 Phản N hóa cố định N sinh học
 Hấp thu sinh học
 - R-NH2
NO3 Cây trồng
 Khóang hóa
 Nitrate hóa
 Ammonium hóa
 +
 NH4
 1. Cố định N
 biến đổi N2 thành NH3 hay R-
 NH2
B . Cố định sinh học
 1. không cộng sinh (sinh vật tự do) -
 Azotobacter – háo khí & Clostridium –
 yếm khí khỏang 5-50 kg....../ha/năm
 2. cộng sinh – vi khuẩn-cây trồng – tương 
 tác phức tạp giữa vi sinh vật và cây trồng
B. Cố định N cộng 
 sinh
 Vi khuẩn = Rhizobia
 Cây trồng = cây họ đậu
 Cỏ 3 lá- 200 kg....../ha/năm
 Đậu đỗ -40- 100 kg....../ha/năm
 * phân xanh tươi vùi vào đất sẽ làm tăng 
 hàm lựơng chất hữu cơ và N .
 Cố định N sinh học
• Vi khuẩn xâm nhập vào rễ cây chủ
• Rễ cây chũ hình thành nốt sần và vi 
 khuẩn sống trong đó. 
• Vi khuẩn lấy N2 từ không khí và chuyển 
 hóa thành R-NH2 nằm trong vi khuẩn 
 trong nốt sần và 1 ít hình thành dạng 
 NH4+
• Đường đi của N trong Rhizobium: 
 – 1) sử dụng bời cây chủ, 
 – 2) thóat ra ngòai rễ, cây trồng xung quanh 
 sử dụng, 
 – 3) khi rễ và nốt sần mục nát, sinh vật di 
 dưỡng sẽ hấp thu N và là thành phần của 
 chất hữu cơ trong đất. 
 Rhizobium nốt sần rễ Alfalfa
 Hình thành 
 nốt sần
 Dazzo & Wopereis, 2000
Lông hút xoắn xung quanh rhizobia
 Rhizobia phát triển
 Dazzo & Wopereis, 2000
 Gage and Margolin, 2000 Vance et al., 1980
 Michael Russelle - USDA-ARS
N Cố định /N ngòai môi trườngPlant Science Research Unit
 N cố Tổng N trong cây
 định “đất” N
 N2 N2
Cây họ Cỏ Họ đậu Cỏ
đậu
 N cố 
 định N phân 
 N chuồng
 trong 
 đất Michael Russelle - USDA-ARS
 Plant Science Research Unit
 bón phân cần chú ý đến N cố định
Họ đậu Cỏ họ đậu Cỏ
 Mất
 N cố Phân 
 dịnh N Phân 
 N đất chuồng N 
 Michael Russelle - USDA-ARS
 Plant Science Research Unit
2. Ammonium hóa
 A. Biến đổi N hữu cơ (RNH2) 
 thành ammonia (NH3)
 R-NH2 ---> NH3 + H+ ----> NH4+
 sinh vật di dưỡng.
 +
 B. Số phận NH4 =
1) cố định/bị nhốt bởi các 
khóang sét, 
2) mất do xói mòn, 
 +
3) cây hấp thu (NH4 ),
4) vi sinh vật hấp thu 
5) bayHigh h ơpHi Soils > 7.5
 • NH4+ ----> NH3
3. Nitrate hóa
 2 – bước
 1. 2NH4+ + 3O2 ---> 2NO2- + 4H+ + 2H20 + E
 Nitrosomonas
 2. 2NO2- + O2 --> 2NO3- +
 Nitrobacter
 Tiến trình này hình thành acid 
 4 H+
 3. Số phận của Nitrate
*cây hấp thu NO3-
 -
*NO3 không được giữ trong đất nên 
 -
dễ bị rửa trôi - khi ppm NO3 > 10 ppm 
nước bị ô nhiễm
* phản n hóa – trong điều kiện yếm khí.
ET
 Tưới
 Cây hấp thu N
 Rửa trôi
 Nước ngầm
Michael Russelle - USDA-ARS
 Plant Science Research Unit
 4. Phản N hóa
Biến đổi NO3- thành N2
C6H12O6 + 4NO3- --> 6CO2 + 6H2O + 
 2N2(gas) + NO + NO2
Vi khuẩn = kỵ khí
Mất 5-10%N.
 Tỉ số C:N
• Vi khuẩn sử dụng 8 grams carbon, 
 cần 1g N để đồng hóa C:N = 8:1.
• C:N cao: quá trình phân giải: N 
 trong đất giảm (vi sinh vật hấp thu)
• C:N thấp, tăng N trong đất khi chất hữu 
 cơ phân giải
 C:N của 1 số vật liệu
• Bùn cống -5:1 • Cỏ dại - 35:1
 • Cùi bắp - 50:1
 • Rơm rạ - 80:1
• Cỏ họ đậu -13:1
 • Mùn cưa - 400:1
• Phân ủ/rác 28 : 1
 C:N = 20 -30 : 1.
Chu kỳ N
 • Cây hút NO3-
 • Cần cung cấp 
 NO3-, NH4+, 
 hay N hữu 
 cơ(R-NH2), 
Ohio State University Extension Fact Sheet
• Nếu ta có 10 tấn mùn cưa mỗi tháng. Giải 
 quyết? 
Chủng vi khuẩn-tăng cố định N
ủ phân hữu cơ
 Các giai đọan của tiến trình ủ
• Giai đọan đầu
 – Nhiệt độ tăng: 40 
 độ C
 – Thành phần dễ phân 
 giải
• Giai đọan nhiệt độ
 tăng cao
 – 50 - 70 độ C
 – Hình thành mùn
• Giai đoạn nhiệt độ
 hạ thấp
 Lợi ích của ủ phân
• An tòan
• Dễ thực hiện
 – Thể tích giảm 30 -
 50%
 – Đồng nhất
• Tránh cạnh tranh N
• N ổn định
 – N dạng hữu cơ
• Khử trùng 1 phần
 – Do nhiệt độ cao
• Khử độc
 – Phần lớn các hợp chất 
 hữu cơ được phân giải
• Giảm nguồn bệnh