HỆ SINH THÁI ĐẤT VÀ DINH DƯỠNG THỰC VẬT

ĐẤT SINH HỌC

Tóm lược  

Đất sinh học đại diện cho một nhóm đa dạng của các sinh vật cư trú trong thời gian ít nhất là một phần của chu kỳ  sống của chúng trong đất. Những sinh vật trong đất rất khác nhau về kích thước: từ giun đất, nhện, bọ cánh cứng, chuột,  ruồi ,tuyến trùng,vi khuẩn, virut,nấm và tảo. Sinh vật đất sử dụng nguồn năng lượng trực tiếp hoặc gián tiếp từ vật liệu hữu cơ, có thể chia thành 2 loại: tự dưỡng và dị dưỡng.Trong đó các sinh vật dị dưỡng rất cần thiết trong chu trình phân hủy nguyên liệu thực vật thành nguồn năng lượng. Sinh vật đất cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành và cấu trúc của đất bằng cách hình thành độ phì nhiêu, chuyển hóa khoáng chất từ đất và chất hữu cơ thành chất dễ hấp thụ cho cây trồng ngoài ra còn tham gia vai trò  xúc tác cho quá trình phong hoá khoáng sản trong đất.

Về mặt sinh thái, sinh vật đất thực hiện nhiều chức năng môi trường quan trọng, bao gồm:

–          Tham gia chu trình cácbon, chu trình nitơ, chu trình Oxy hóa từ hoạt động phân hủy thực vật trở về bầu khí quyển dưới dạng khí CO2,CH4, vv…

–          Cung cấp đạm cho cây trồng thông qua phân hủy và cố định đạm sinh học.

–          Khử nitơ để giảm thiểu ô nhiễm nước.

–          Phân hủy sinh học của các chất ô nhiễm tự nhiên và tổng hợp trong đất.

–          Lọc qua đất sinh học nguồn nước ô nhiễm trước khi thấm xuống nước ngầm.

–          Nghiên cứu về sinh học đất cho ta sự hiểu biết về phương thức sử dụng và quản lý thổ nhưỡng .từ đó giúp duy trì và cải thiện hệ sinh thái hoạt động bền vững.

1.      Sinh vật đất

Các sinh vật sống trong đất phát triển tạo thành một hệ sinh thái.với  hoạt động đa dạng và có tầm quan trọng trong chuỗi chuyển hóa năng lượng .Theo kích thước ,sinh vật đất có thể được chia tách thành hai nhóm: hệ vi sinh và động vật.

–      Hệ vi sinh vật là một nhóm rất đa dạng của các sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn, virut, nấm và tảo.

–      Hệ động vật được phân loại như động vật nguyên sinh, tuyến trùng, nhện, động vật chân đốt, giun đất, bọ cánh cứng, kiến, và mối vv…

1.1.   Vi khuẩn

Vi khuẩn có thể được tìm thấy ở gần như tất cả các môi trường đất. Vi khuẩn được phân loại theo hình dạng, cấu trúc,khả năng hoạt động và khả năng trao đổi chất.  gồm có: vi khuẩn hiếu khí (cần có O2 để phát triển), vi khuẩn kỵ khí (Không  thể phát triển trong sự hiện diện của O2), và vi khuẩn kỵ khí tuỳ ý (có thể phát triển trong sự có mặt của  O2).

Các nhóm chính của vi khuẩn:Trong một môi trường đất điển hình, vi khuẩn hình thành bào tử. Điều kiện có lợi cho vi khuẩn dị dưỡng phát triển là môi trường đất có độ ẩm cao, pH trung tính, nhiệt độ tương đối cao (30-40  0C) và dồi dào chất hữu cơ.Vi khuẩn Cyanobacteria (hoặc  tảo xanh) có khả năng tổng hợp nitơ trong khí quyển.tập hợp Vi khuẩn cyanobacteria, Anabaena, tạo thành một liên kết cộng sinh với họ dương xỉ trong nước có vai trò cố định đạm trong đất  bị ngập lụt.

1.2.    Xạ khuẩn

là những sinh vật đơn bào, mùi mốc.thuộc dòng vi khuẩn hiếu khí tương tự như nấm hiếu khí.dạng sợi mảnh và phân chia dạng bào tử vô tính. Sợi nấm của xạ khuẩn mỏng hơn so với các loại nấm. Xạ khuẩn phát triển tốt nhất trong điều kiện tương đối khô và ấm áp và độ pH trung tính. Hầu hết là dị dưỡng,tăng sinh khối chậm hơn  so với các vi khuẩn và sử dụng các hợp chất hữu cơ khó phân hủy  (cellulose, pectin, và chitin).Xạ khuẩn là nguồn gốc của nhiều loại thuốc kháng sinh, bao gồm streptomycin, được sản xuất bởi một trong những xạ khuẩn phổ biến nhất trong đất.

1.3.   Nấm

Nấm thường là sinh vật đa bào (ngoại trừ nấm men là sinh vật đơn bào), sinh sản bào tử.các chủng gồm nấm hạch ,nấm bào tử, và nấm sợi. Nấm điển hình có dạng sợi là loại hiếu khí dị dưỡng, chiếm ưu thế ở môi trường đất chua (pH <5,5). Hầu hết tập đoàn nấm là có lợi trong đó chỉ một vài loại nấm gây bệnh. Một loại nấm đặc biệt có lợi trong nông nghiệp là  loại micorrhiza những chủng cộng sinh với rễ cây.

1.4.   Rong,tảo

Tảo là sinh vật quang hợp tự dưỡng. Các loại tảo phổ biến nhất trong đất là tảo xanh, tảo cát, và màu vàng. Tảo có thể lấy được các chất dinh dưỡng vô cơ, nước từ đất. Trong đất, tảo phát triển gần hoặc trên bề mặt để sử dụng ánh sáng mặt trời thành năng lượng, mặc dù một số có thể được tìm thấy ở độ sâu hơn một mét vì tảo có thể  lấy năng lượng từ ánh sáng mặt trời hoặc các hợp chất vô cơ nằm sâu trong đất. Tảo hình thành bào tử khác nhau. Các hình thức sinh dưỡng  có thể là đơn bào,hình sợi, hình ống, hoặc hình lá. Tảo có khả năng hình thành bào tử không hoạt động ngủ yên trong điều kiện khắc nghiệt và sau đó nảy mầm khi gặp điều kiện thuận lợi.

1.5.   Nấm cộng sinh Mycorrhizae

Nấm cộng sinh Mycorrhizae là sự cộng sinh giữa rễ cây và nấm. mối quan hệ  này là rất phổ biến và mang lại lợi ích trong các hệ sinh thái tự nhiên cũng như trong

nông nghiệp. Nấm nhận carbohydrate và các hợp chất hữu cơ khác từ rễ cây  và cung cấp lại cho cây các chất dinh dưỡng cần thiết ,đặc biệt là phốt pho ,một số vi chất dinh dưỡng  và nước lấy từ đất. Đường kính nhỏ của sợi nấm làm tăng diện tích tiếp xúc của các sợi nấm với môi trường đất xung quanh.từ đó làm tăng khả năng trao đổi chất của hệ thống cộng sinh. Hệ quả là rễ cây có thể hấp thụ nhiều chất dinh dưỡng được chiết xuất từ ​​đất.quá trình sinh dưỡng cộng sinh cải tạo được cấu trúc sinh học đất.. Sợi nấm có thể kéo dài vài cm từ gốc, truy cập vào các chất dinh dưỡng và nước, phân hủy hữu cơ vấn đề, và cải thiện cấu trúc đất.

1.6.   Địa y

Địa y là một tổ chức cộng sinh giữa nấm và tảo hoặc nấm và vi khuẩn lam. Trong các mối quan hệ, tảo hoặc vi khuẩn lam là yếu tố chính để tổng hợp  năng lượng mặt trời và carbon từ CO2 trong không khí  thành glucoza cho nấm sử dụng.ngược lại Nấm sử dụng tất cả các nguồn dinh dưỡng,khoáng để duy trì môi trường thuận lợi cho tảo hoặc địa y phát triển. Địa y còn có thể xâm cải tạo môi trường sống không thích hợp cho các vi sinh vật khác bằng cách sản xuất các axit hữu cơ để hòa tan các khoáng chất trong đá khoáng . Một số địa y như Peltigera và Nostoc có thể tổng hợp nitơ trong khí quyển thành nitrat,nitric.

1.7.   Vi sinh

Vi sinh đất là một nhóm động vật nhỏ ,bao gồm động vật nguyên sinh, luân trùng, và tuyến trùng. là những sinh vật di động điển hình có nhân đơn bào, không có tính năng quang hợp. Động vật nguyên sinh sinh sôi nảy nở trong bề mặt của đất ẩm, nuôi dưỡng vi khuẩn và sinh vật đất khác, đặc biệt là gần các rễ cây. Khi suy giảm nguồn thức ăn hoặc đất bị thiếu nước, vi sinh vật tồn tại dưới dạng  nang chờ điều kiện thích hợp . Số động vật nguyên sinh trong một đơn vị thể tích đất mặt thì thường tỷ lệ nghịch với số lượng vi khuẩn.Luân trùng thường là các sinh vật thủy sinh có thể được tìm thấy trong đất liên tục có độ ẩm cao.Tuyến trùng là sinh vật đa bào ( giun đũa, giun kim, hoặc tuyến trùng nhỏ) xuất hiện nhiều nhất trong các loại đất, chúng sinh sôi nảy nở trong các mao mạch chứa đầy nước trong đất, cùng với  các động vật nguyên sinh và luân trùng. Các vùng rễ là một khu vực đặc biệt tích cực cho sự tăng sinh tuyến trùng. Hầu hết các giun tròn là hoại sinh, tức là thức ăn của chúng là các vật chất hữu cơ trong quá trình phân hủy. Tuyến trùng khác ăn các vi khuẩn, nấm, và tuyến trùng nhỏ hơn.

1.8.   Động  vật chân đốt nhỏ không xương( Mesofauna)

Mesofauna là một nhóm động  vật chân đốt nhỏ không xương sống(bọ,ve,nhện,gấu nước… )được tìm thấy thường trong vài cm trên cùng của đất. thức ăn của chúng là tảo, vi sinh vật khác và chất hữu cơ. Hầu hết các loại bọ ăn động thực vật thối rữa và nấm, mặc dù chúng cũng đã được quan sát ăn tuyến trùng rễ cây trong đất. Bọ có khả năng sinh sản  nhanh chóng và tăng trưởng số lượng khi gặp điều kiện thuận lợi. Chúng cũng là các tác nhân kiểm soát sinh học quan trọng cho cây trồng bằng cách tiêu thụ nấm gây bệnh. Ve là một số trong các động vật chân đốt  phong phú nhất trong nhiều loại đất. giai đoạn trưởng thành, sinh sản tương đối chậm  và thường ăn các mảnh vụn hữu cơ và nấm,tảo, vi khuẩn và sinh vật đất khác.

1.9.   Macrofauna
Macrofauna  là một nhóm các sinh vật tương đối lớn bao gồm rết, bọ cạp, nhện, mối ,kiến, bọ cánh cứng, giun đất, và nhiều loài động vật sống trong đất khác (đôi khi được gọi là động vật cỡ lớn ).Cryptozoans như chuột sống dưới lớp rác che phủ. Chúng ăn rễ cây, thảm thực vật, động thực vật thối rữa, dẫn đến sự phân mảnh đáng kể các chất hữu cơ.Rết ăn các mảnh vụn hữu cơ đã chết hoặc đang phân hủy.  Chúng  là những kẻ săn mồi di động cùng với động vật khác như thằn lằn, chuột và chim. Với mức tiêu thụ tiếp theo  phân của động vật nhiều chân, vi sinh vật phát triển trong phân của động vật nhiều chân giúp phân hủy chất hữu cơ.

Mối là loài côn trùng cấu trúc xã hội được có tổ chức. chúng có khả năng tiêu hóa một lượng lớn cellulose trong gỗ,thức ăn của chúng có thể là gỗ, các mảnh vụn thực vật, mùn hoặc nấm. Ở vùng nhiệt đới, một số loại mối có thể  chuyển lượng đất từ ​​độ sâu lên bề mặt để tạo thành các gò cao. Mối là tác nhân quan trọng của phân hủy hợp chất hữu cơ.

Loài kiến phân bố ​​rộng rãi và chúng là những côn trùng có tổ chức xã hội ,thường làm tổ trong đất và tiêu thụ các mảnh vụn hữu cơ, hạt giống, dịch cây tiết ra, và dịch tiết từ rệp. Kiến tạo thành những ụ đất từ việc trộn đất từ ​​độ sâu lên bề mặt đất.

Bọ cánh cứng là những gia đình côn trùng đa dạng nhất, và ở trong đất có thể được chia thành loại ăn mồi, ăn lá, và lấy dinh dưỡng từ hợp chất hữu cơ. Bọ cánh cứng trong đất, bọ cánh cứng đi lang thang, và bọ cánh cứng ăn thịt các loài côn trùng khác.

Giun đất có tầm quan trọng trong cải tạo đất, bởi vì kích thước của chúng và khả năng tiêu thụ và chuyển hóa khoáng sản đất. Tạo độ thoáng cho phép rễ cây và động vật đất khác xâm chiếm không gian đất. sản phẩm môi trường giun đất hoạt động thường giàu chất hữu cơ tạo được quần thể vi sinh, và hàm lượng dinh dưỡng cao, cải thiện chu kỳ dinh dưỡng cho thực vật liên quan.

2.      Đất

Đất là môi trường cho một số quá trình sinh dưỡng vô cùng quan trọng có ảnh hưởng đến sự sống trên trái đất. bao gồm phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa các chất dinh dưỡng. Một loạt các sinh vật làm việc cùng nhau xây dựng như một mạng lưới thức ăn để thực hiện một chức năng hệ sinh thái theo tự nhiên

2.1.   Đất đặc tính vật chất hữu cơ

Chất hữu cơ trong đất là cực kỳ đa dạng trong thành phần hoá học, kích thước và vị trí, và sẵn sàng cho hoạt động chuyển hóa sinh học. Chất hữu cơ trong đất đã được hóa học chia thành các chất không humic và humic. Chất không humic là thành phần của thực vật, động vật, vi sinh vật, bao gồm protein, carbohydrates, lignin, mỡ, sáp, nhựa, bột màu, tannin, và các hợp chất trọng lượng phân tử thấp khác. Chất humic là các hợp chất hóa học phức tạp có trọng lượng phân tử cao, vô định hình, màu tối, ưa nước, có tính axit, Chất humic thường chuyển hóa tách thành axit fulvic, axit humic và humin.  đất mùn hình thành phần lớn là do một quá trình biến đổi sinh hóa, trong đó vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ, trong khi đồng thời phản ứng hóa học tương tự trong đất tạo ra polymer mới.

Các thành phần hóa học chính của vật chất hữu cơ của đất bao gồm các hợp chất đạm (acid amin, các loại đường amin), carbohydrates, cấu trúc thơm, chất béo, sáp, nhựa, các hợp chất phốt pho và lưu huỳnh hữu cơ, và phức kim loại hữu cơ.

2.2.   Chất lượng đất

Đất là một thành phần quan trọng của đất sinh quyển, cho phép chúng ta sản xuất thực phẩm và chất xơ và duy trì chất lượng môi trường. Các thành phần sinh học đất đóng vai trò chủ đạo và nhiều hơn so với các thành phần vật lý và hóa học,chất lượng đất có tốt hay không còn tùy thuộc vào cách chúng ta sử dụng nguồn tài nguyên này. Các khái niệm về chất lượng đất ảnh hưởng đến năng suất cây trồng, chất lượng môi trường và sức khỏe con người và động vật. Khái niệm này cũng công nhận rằng việt sử dụng và chăm sóc tài nguyên đất có khả năng làm thay đổi tính chất của đất thông qua việc lựa chọn cách sử dụng đất đai như thế nào, hệ quả là ảnh hưởng đến sự cân bằng hệ sinh thái. Chất lượng đất ngụ ý rằng quản lý đất có thể gây ra sự thay đổi trong tính chất vật lý,hóa học hoặc sinh học trong tự nhiên.Các chỉ số sinh học liên quan đến những thay đổi trong chức năng bao gồm vi sinh vật đất, khả năng khoáng hóa,  sự hiện diện và hoạt động của các nhóm đất nhất định gồm động vật, hoạt tính enzym đất và sự đa dạng của vi sinh vật.

2.3.   Đất hấp thụ carbon

Hấp thụ các bon đã trở thành một chủ đề quan tâm lớn như là một phương tiện để giảm thiểu nồng độ tăng cao của CO2 trong khí quyển, một loại khí nhà kính là yếu tô của sự ấm lên toàn cầu. Sinh vật đất đóng một vai trò quan trọng trong chu trình carbon toàn cầu, vì chúng là những tác nhân chính trong chu trình phân hủy thực vật và các chất có nguồn gốc hữu cơ. Cây hấp thụ và chuyển hóa CO2 thành các hợp chất hữu cơ và vi sinh vật chuyển đổi các hợp chất giàu năng lượng vào sản phẩm phụ hữu cơ, có thể được ổn định trong đất như đất mùn, sinh khối vi sinh vật đất, hoặc CO2 được tái chế trở lại bầu khí quyển.Chiến lược quản lý đất đai đang tìm kiếm một cách hiệu quả làm tăng lượng carbon cố định trong đất bởi hoạt động của vi sinh vật. Một số nguyên tắc quan trọng giúp xác định các chiến lược thích hợp là thúc đẩy tăng trưởng thực vật hoạt động trong thời gian càng nhiều của năm càng tốt như canh tác bảo tồn và thảm thực vật vĩnh viễn), bổ sung hợp chất hữu cơ dầu dinh dưỡng vào đất và làm đa dạng hóa của các cộng đồng thực vật bằng biện pháp luân canh cây trồng.

3.      Phân hủy

Tất cả các sinh vật dị dưỡng tham gia vào việc tiêu thụ và phân hủy các chất hữu cơ. Phân hủy các chất hữu cơ là một phần không thể thiếu của chu trình carbon toàn cầu, Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy trong đất là những điều kiện môi trường (ví dụ, nhiệt độ, sục khí, độ ẩm, cung cấp chất dinh dưỡng, pH, và tiềm năng oxi hóa khử) và chất hóa học của chất nền (hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ ,sự hiện diện của các chất ức chế vi sinh vật và các chất dinh dưỡng không chứa carbon như nitơ và phốt pho). Nói chung, nước và nhu cầu oxy phải được cân bằng để quá trình phân hủy xảy ra nhanh chóng . Phân hủy không hoàn toàn của chất hữu cơ có thể dẫn đến sự tích tụ của các hợp chất mùn trong đất. Thứ tự phân hủy của thành phần thực vật nguyên sinh theo thứ tự: cellulose, hemicellulose, và chất béo> lignin và sáp.

Cellulose là một carbohydrate bao gồm một chuỗi tuyến tính các đơn vị glucose liên kết. Cellulose phân hủy xảy ra trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí bởi các nhóm vi sinh vật tương thích. Sản phẩm phân hủy của bao gồm carbon dioxide, nước, sinh khối tế bào, và một loạt các carbohydrates mạch ngắn.

3.1.    Khoáng hóa – cố định

Khoáng hóa là một quá trình dị dưỡng của vật chất hữu cơ phân hủy thành các thành phần khoáng sản. Quá trình carbon khoáng giải phóng dioxitcarbon vào khí quyển :

C6H12O6 + 6(O2-)> 6CO2 + 6H2O  + năng lượng

Nhiều chất dinh dưỡng hữu cơ bị ràng buộc khác là khoáng hóa bởi các sinh vật dị dưỡng trong đất, trong đó có nitơ thông qua một chuỗi các phản ứng oxy hóa:

R-NH2 + (H2O-)>  R-OH + NH3;  NH3 +( H +) + O2-> (NO2-) + 4(H +); 2(NO2-) + (O2-)> 2(NO3-)

Cố định ni-tơ (cũng như các chất dinh dưỡng khác như phốt pho và lưu huỳnh) là sự hấp thu sinh học của nitơ vô cơ (đặc biệt NO3-Và NH4 +) của vi sinh vật đất để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng trao đổi chất của chúng. Khoáng hóa và cố định  xảy ra đồng thời trong đất . Cố định ròng đáng kể của đất vô cơ N có thể xảy ra khi hợp chất hữu cơ có thành phần dinh dưỡng cao được bổ sung phục vụ cho các hoạt động chuyển hóa của vi sinh vật trong đất để tăng trưởng sinh khối.

Tỷ lệ Carbon/nitơ trong chất nền hữu cơ bổ sung có thể là một dấu hiệu cho thấy khi nào và bao lâu nitơ cố định ròng có thể xảy ra trong đất .

3.2.   Oxy hóa

Quá trình nitrat hóa là một quá trình oxy hóa rất cụ thể, theo đó ammonia (NH3) được chuyển thành nitrat trong hai bước bởi chỉ một vài vi khuẩn chemolithotropic cụ thể.

2NH3 + 3O2 ->2HNO2 + 2H2O + năng lượng

Trong hầu hết các loại đất, bước thứ hai của quá trình oxy hóa từ nitrite thành nitrate bởi một trong hai Nitrobacter hoặc Nitrococcus thực hiện nhanh chóng.phần dư lượng  nitrit trong dung dịch đất gây độc đối với thực vật và động vật có vú:

2HNO2 + (O2 -)> 2HNO3 + năng lượng

Vi khuẩn nitrat là sinh vật tự dưỡng bắt buộc (có được từ carbon CO2), hiếu khí, nhạy cảm với sự khô hạn, và thích nhiệt độ đất vừa phải và độ pH trung tính.

Môi trường đất khắc nghiệt có thể dẫn đến sự hạn chế trong việc hình thành nitrate ,chẳng hạn như trong các hệ sinh thái khô cằn.Đặc biệt là trong các hệ thống nông nghiệp hiện đại, với các ứng dụng phân bón vô cơ để đạt được năng suất cao của cây trồng, dư lượng nitrat quá mức trong đất có thể bị rửa trôi ngoài vùng rễ cây và cuối cùng thấm vào nguồn nước ngầm. Một cách tiếp cận để hạn chế tổn thất của nitơ trong hệ thống nông nghiệp đã được áp dụng là tạo chất ức chế quá trình nitrat hóa cùng với phân bón amoniac .

3.3.   Khử nitơ

Khử nitơ là giảm vi khuẩn nitrat thông qua hô hấp kỵ khí để mang lại sản phẩm khí như NO, N2O và N2:

5C6H12O6 + 24KNO3 -> 30CO2 + 18H2O + 24KOH + 12N2 + năng lượng (8)

Quá trình này được giới hạn chỉ một vài chi vi khuẩn, bao gồm Pseudomonas và Bacillus, mà sử dụng nitrate và nitrite như chất nhận electron dưới điều kiện kị khí. Nhiều vi khuẩn khử Nitơ là vi khuẩn kỵ khí tuỳ ý mà sử dụng O2 là chất nhận electron .với nitrate phong phú và carbon dễ dàng oxy hóa, và khi O2 trong đất ở một mức độ thấp.Hầu hết quá trình khử nitrate chuyển đổi nitrate thành N2, nhưng một số dừng lại ở N2O. Khi pH đất là < 6  N2O và NO được hình thành như là sản phẩm cuối cùng so với N2.  N2O  góp phần vào sự phát triển của mưa axit khi các sản phẩm của quá trình oxy hóa N2O phản ứng với nước để tạo thành axit nitric (HNO3). Nitơ oxit cũng phá hủy ozone (O3) ở tầng bình lưu, nơi ozone bảo vệ trái đất bằng cách lọc bức xạ tia cực tím từ mặt trời.

3.4.   Sinh học cố định đạm

Sinh học cố định đạm đòi hỏi năng lượng hoạt hóa cao để phân chia các liên kết đôi của N2:

N2 + 3H2 + năng lượng ->2NH3

Vi sinh vật đất khác nhau có thể sửa chữa nitơ (N2)

. Cố định đạm sinh học có thể cộng sinh với các cây khác nhau.Cộng sinh cố định đạm đáng chú ý nhất giữa các vi khuẩn Rhizobium và Bradyrhizobium với nhiều loài cây họ đậu trong các nốt sần vùng rễ tương đối lớn dưới các cây trồng.

Cộng sinh cố định đạm của vi sinh vật gắn với cây không đậu cũng xảy ra giữa các xạ khuẩn, vi khuẩn sơ hạch. Vi khuẩn vùng rễ như Azospirillum và Azotobacter có thể sử dụng các dịch tiết từ rễ cỏ khác nhau như nguồn năng lượng cho kết của họ cố định nitơ hoạt động.  hai chi vi khuẩn  Azotobacter và Beijerinckia, có thể chuyển đổi  nitơ trong không khí thấm vào trong đất.

3.5.    Quá trình  rễ

Các vùng rễ được đặc trưng bởi hoạt động cao của vi sinh vật do nguồn cung cấp phong phú của các hợp chất carbon hữu cơ có nguồn gốc từ cây, chẳng hạn như các dịch tiết từ rễ. Quần thể vi sinh vật ở vùng rễ có thể là 10 đến 100 lần cao hơn các vùng khác trong đất.Một số tương tác có lợi xảy ra với các liên kết chặt chẽ giữa rễ và vi sinh vật đất, bao gồm:tăng lượng dinh dưỡng thực vật vì  khoáng hoá của cacbon, nitơ, phốt pho và lưu huỳnh từ vi sinh vật hoạt động ,làm tăng độ hòa tan sắt và mangan phát hành bởi vi sinh vật điều hòa sinh trưởng thực vật như axit indole acetic, axit gibberellic, auxin, và dịch tiết ở vùng đầu rễ, giúp duy trì quan hệ sinh dưỡng cộng sinh giữa cây- đất -nước ,và liên kết cố định đạm sinh học.

3.6.   Hình thành cấu trúc đất

Hình thành cơ cấu đất là một quá trình các tương tác sinh hóa phức tạp giữa các khoáng chất, hữu cơ, không khí, nước và các thành phần của đất qua thời gian.

Về mặt hóa học, sự hiện diện của các cation đa trị (như Ca2 +, Mg2 +, Fe2 + và Al3 +) .

Về mặt sinh học: vi sinh vật, động vật đất  và rễ cây ảnh hưởng đến cấu trúc của đất bằng cách cung cấp chất hữu cơ và thành phần khoáng ổn định.

3.7.   Enzymes

Enzyme đất chủ yếu có nguồn gốc từ vi sinh vật, nhưng cũng có thể có nguồn gốc từ động vật và thực vật. Enzym là các phân tử protein xúc tác các phản ứng sinh hóa bằng cách giảm năng lượng kích hoạt cần thiết để thực hiện việc chuyển đổi. Sáu loại chính bao gồm các enzyme:

–          Oxidoreductases (Quan trọng trong quá trình lên men và hô hấp đường),

–          Transferases (chuyển của phân tử thay thế từ một phân tử khác),

–          Hydrolases (thủy phân các mối liên hệ khác nhau hóa học),

–          Lyases (loại bỏ các nhóm phân tử  mà không thủy phân),

–          Isomerase (chuyển đổi nội phân tử)

–          ligases (sửa chữa các phân tử DNA bằng cách liên kết với nhau phân tử).

Ngoài ra một loạt các enzyme đã được nghiên cứu, đặc biệt là đối với chuyển hóa carbon [ví dụ, amylase (chuyển đổi của tinh bột), cellulase (chuyển hoá cellulose), lipase (chuyển đổi các chất béo trung tính), glucosidases, và invertase (chuyển hóa đường  sucrose); chuyển hóa nitơ như: protease,amidases, urease (chuyển đổi urê để carbon dioxide và ammonia);chuyển hóa phốt pho: phosphatases (Chuyển đổi của ATP, ADP cộng với phốt pho vô cơ) chuyển hóa lưu huỳnh  như arylsulfatase.

Enzyme có thể là nội bào (hoạt động trong tế bào) hoặc ngoại bào (hoạt động bên ngoài của tế bào). Dehydrogenase là một enzyme trong tế bào có ý nghĩa rộng rãi trong việc chuyển hydro trong phân hủy chất hữu cơ. Enzyme ngoại bào là một trong hai loại được bài tiết bởi các vi sinh vật trong quá trình phân chia và phát triển tế bào. Enzym chỉ tham gia một phản ứng cụ thể. Hai nhóm chung của các enzyme đã được phân loại dựa trên sự  hình thành của chúng:luôn luôn được sản xuất bởi các tế bào và loại chỉ được sản xuất khi có mặt chất tương thích cụ thể. Hoạt động phân giải của Enzym thích hợp cho phép bảo tồn năng lượng và thích ứng với điều kiện môi trường khác nhau.

3.8.   Định lượng sinh khối vi sinh vật đất 

Sinh vật đất từ ​​lâu đã được công nhận là tập đoàn biến đổi chất dinh dưỡng, và do đó nó đóng một vai trò quan trọng trong khả năng sinh dưỡng của đất và chức năng của nó trong hệ sinh thái.Để xác định thông lượng các chất dinh dưỡng, số lượng và hoạt động của sinh khối vi sinh vật đất là cần thiết. Kích thước của các vi sinh vật đất cùng với mật độ sinh khối có ý nghĩa về hiệu quả tăng trưởng của vi sinh vật, cố định cacbon, nitơ và các chất dinh dưỡng khác thể hiện trong mô hình động lực học của qúa trình sinh hóa các chất hữu cơ trong đất.Người ta ước lượng được khối lượng sinh vật đất chiếm khoảng 14.000-15.000 tấn/ha với 2.000-18.000 chủng ,gần 3 tỉ cá thể/1 gram đất,mật độ phân bố  chủ yếu 80% trên 10-20 cm tầng mặt,càng xuống sâu càng giảm dần chiếm 20% còn lại.

4.      nhận xét

Các nghiên cứu sinh học đất có một lịch sử tương đối ngắn so với các lĩnh vực khác của khoa học đất. Nhiều tiến bộ đã được thực hiện trong đặc tính của các quá trình trung gian bởi các sinh vật đất, nhưng còn nhiều cơ chế cần phải làm sáng tỏ để hiểu đầy đủ sự phức tạp của sự tương tác giữa đất và các sinh vật với những thay đổi trong điều kiện môi trường.Người ta ước tính rằng chỉ khoảng 10% các sinh vật trong đất đã hiện được xác định .và đất sinh học cần phải được hiểu là một thành phần quan trọng của tác động sinh học qua lại trong sự bền vững hệ sinh thái.

Chú giải: Adenosine triphosphate (ATP); Adenosine Diphosphate (ADP): phân tử năng lượng quyên góp chung trong các phản ứng sinh hóa. 

nguồn : https://voer.edu.vn/

Công ty TNHH SƠN KỲ
Trụ sở : 46 Lê Quang Định, P.14, Q. Bình Thạnh, TP. Hồ Chí Minh
Mã Số Thuế : 0313520769
Điện thoại : 08.66825627
Hotline : 0981928441 
Email: cskh.phancagoldfish@gmail.com