I chất hữu cơ trong đất

I Chất hữu cơ trong đất

Chất hữu cơ có 3 thành phần chính

Các chất này dưới tác dụng của vi sinh vật trong đất phân hủy thành những chất đơn giản hơn để cuối cùng cho ra H₂O, CO₂, CH₄, . . .

Khi cây bắt đầu sinh trưởng, màng tế bào làm bằng cellulose, hemicellulose. Khi cây lớn, màng tế bào hình thành chất lignin làm cho cây cứng chắc hơn, rất khó bị phân hóa.

Các vi sinh vật, các amino acid, các hợp chất protein từ thực vật và động vật phân hủy.

Trong điều kiện ẩm độ cao, yếm khí chất hữu cơ phân hủy biến thành mùn, bền, chịu đựng được sự phân hóa của vi sinh vật, cuối cùng biến thành keo mùn.

Trong điều kiện thoáng khí, các chất hữu cơ bị phân hủy thành những chất đơn giản ở thể khí hay ở thể hòa tan: NH₃, CO₂, SO₃, H₂O, NH₄⁺, NO₃^-, . . .

Sự khoáng hóa trong đất thoáng khí có 2 giai đoạn :

• 
  Ammonium hóa.
  
• 
  Nitrat hóa: Oxid hóa amon thành NO₂, NO₃
  

Chỉ nghiên cứu các tính chất vi sinh vật học sẽ không đầy đủ nếu không chú ý chất hữu cơ trong đất.

Chúng ta biết rằng thành phần hữu cơ có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc của đất và sự thoái hóa về mặt cấu trúc của đất do cường độ canh tác cao có thể luôn được giảm thiểu trong các loại đất có hàm lượng chất hữu cơ cao.

Khả năng hấp thụ và giữ nước, khả năng dự trữ các nguyên tố bases, khả năng cung cấp đạm (N), lân (P), lưu huỳnh (S), và nhiều nguyên tố vi lượng, và các tính chất khác của đất tất cả đều phụ thuộc vào thành phần chất hữu cơ trong đất.

Theo Broadbent (1953), mặc dù hàm lượng chất hữu cơ trong các loại đất khoáng rất thấp nhưng ảnh hưởng của chúng đến các tính chất hóa học, lý học của đất là vô cùng to lớn so với tỉ lệ trọng lượng của chúng có trong đất. Vì vậy, có nhiều nghiên cứu đã nhấn mạnh đến tầm quan trọng của thành phần này đến sản xuất nông nghiệp.

Chất hữu cơ trong đất bao gồm tất cả các sản phẩm hữu cơ ở các giai đoạn khác nhau, từ thực vật chưa phân giải và các mô động vật cho đến các sản phẩm phân giải vô định hình bền vững, màu nâu hay đen (mùn) không còn vết tích cấu trúc của các vật liệu hình thành nên chúng (Russell, 1961), sản phẩm đó được gọi là mùn. Mùn không phải là một hợp chất đơn giản. Thành phần của chúng phụ thuộc vào loại đất chúng được trích ra và phụ thuộc vào cả phương pháp được sử dụng để trích.

Nhưng sự hiểu biết của chúng ta về thành phần và động thái của chất hữu cơ trong các loại đất nhiệt đới còn rất nhiều hạn chế. Tổng hàm lượng cacbon hữu cơ trong tầng đất mặt thường chứa khoảng 15-25 % các chất không phải là hợp chất mùn, chúng là các cacbonhydrats, các hợp chất đạm, lipids, và phần còn lại (75 – 85 %) là các hợp chất mùn.
2.2 Thành phần chất hữu cơ trong đất

2.2.1 Carbohydrates

Tổng hàm lượng carbohydrates của chất hữu cơ trong đất thay đổi từ 5 – 20 %. Thành phần này bao gồm polysacchrides và các đường đơn như glucose, galactosoe, arabinose…

Hàm lượng đạm của chất hữu cơ trong đất biến thiên từ 3 – 6 %. Sự thủy phân acid sẽ giải phóng các amino acids, amino đường và ammonia. Có khoảng 20 amino acids đã được định danh và 2 amino đường là glucosamine và galactosamine, được nhận biết là chiếm tỉ lệ cao trong thành phần đạm của chất hữu cơ. Một nghiên cứu trên các loại đất khác nhau cho thấy có khoảng hơn 1/2 đạm tồn tại dưới dạng nối của các amino acids và amino đường.

Chất hữu cơ trong đất chứa nhiều dạng lân hữu cơ, khoảng 15 – 80 % tổng lượng P trong đất. Các hợp chất lân hữu cơ được tìm thấy trong chất hữu cơ của đất bao gồm inosilo hexaphosphate (đây là hợp chất chính), phospholipids và một số nucleotides.

Phần còn lại của chất hữu cơ trong đất được xác định dựa trên sự hợp nhất của các vòng polyphenol có thể chứa các quinines và có rất nhiều hợp chất N được cho là được liên kết trong các hợp chất này. Các chất này phần lớn bắt nguồn từ các sản phẩm của quá trình trao đổi chất của vi sinh vật (Kononova, 1966), nhưng chúng cũng có thể có nguồn gốc từ sự phân giải thành phần lignin của thực vật.

Mùn là hợp chất được dùng để chỉ các vật liệu hữu cơ được phân giải, mịn, có màu tối, hợp chất này được hình thành do quá trình phân giải vi sinh vật xảy ra trong đất. Khi mùn được trích bằng dung dịch base, các chất có màu tối sẽ hòa tan vào dung dịch. Các chất hòa tan này bao gồm các humic acid (thành phần hòa tan trong base, nhưng không hòa tan trong acids) và fulvic acids (phần tan trong acids).

Hợp chất mùn là chất chính gây nên ảnh hưởng tốt đối với khả năng sản xuất của đất. Hàm lượng N, P và S của hợp chất mùn sẽ được phân giải bởi vi sinh vật và cung cấp dần dần cho cây trồng (quá trình này khá chậm), và chúng chỉ cung cấp một phần chất dinh dưỡng khi ta không sử dụng phân bón hóa học.

Phân nửa các amino acids và polysacharides còn lại không thể tách ra khỏi các hợp chất thơm nên tính chất và thành phần cấu tạo của nhóm này chỉ có thể suy luận từ sự nghiên cứu tổng thể thành phần mùn. Nhưng thành phần thơm này là thành phần tạo cho chất hữu cơ hay mùn có màu sậm và có thể hình thành nên nhiều tính chất khác của chất hữu cơ.
2.3.1 Trích và phân lập các thành phần của mùn

Hàm lượng chất hữu cơ có thể biến đổi từ < 0,1 % trong các loại đất vùng sa mạc cho đến gần 100 % trong đất hữu cơ và bởi vì chất hữu cơ luôn kết hợp với các thành phần vô cơ, nên hợp chất mùn phải được trích ra khỏi đất trước khi chúng ta xác định tính chất của chúng. Dung dịch NaOH loãng thường được sử dụng để trích hợp chất mùn này nhưng do khả năng biến chất của các polymers mùn rất dễ dàng, nên cần chú ý là quá trình trích nên thực hiện trong điều kiện kín, không có tác động của áp lực không khí (dùng khí nitrogen). Một phương pháp thích hợp khác là dùng dung dịch 0,1M sodium pyrophosphate trung tính (pH = 7). Phương pháp này hiện đang phổ biến trong việc trích các hợp chất mùn. Nhiều phương pháp khác cũng đã được đề nghị sử dụng, nhưng với hai phương pháp dùng NaOH và sodium pyrophosphate được nhiều phòng phân tích chấp nhận và tính hiệu quả của chúng cũng như dễ thực hiện nên hiện nay người ta không cần nghiên cứu thêm các phương pháp khác để trích mùn trong đất.