Giáo trình Khoa học đất - Chương 7, Bài 1: Sinh học đất

Chương 7 Bài 1. Sinh học đất Mục tiêu • Liệt kê các nhóm sinh vật đất chính • Nhận diện các vai trò của sinh vật đất • Chuổi thức ăn đơn giản trong đất . .. • Mô tả các đìêu kiện ảnh hưởng đến sựï sinh trưởng, phát triển của sinh vật đất • Thảo luận các vai trò có ích của sinh vật đất đối với nông nghiệp Sun mùn Sản xuất Tiêu thụPhân giải Mặt trời Phân loại • Dựa trên chức năng và kích thước (thực vật, động vật, vi sinh vật ,) • Dựa trên nguồn carbon (ăn xác bã -. Ăn sinh vật khác; tự dưỡng – dị dưỡng) • Chống chịu (chịu nhiệt cao, yếm khí, vv.) Các nhóm sinh vật đất quan trọng • Thực vật • Vi sinh vật • Động vật lớn Cây có mạch dẫn, rêu (tự dưỡng) tảo, xạ khuẩn, vi khuẩn, và nấm** (tự-dị dưỡng) Có xương sống, chân đốt, giun đất, ốc, sên (ăn cỏ, ăn xác bã, ăn thịt) • Động vật trung bình • Vi động vật Chân đốt, giun (ăn xác bã, ăn thịt) Tuyến trùng, động vật nguyên sinh (ăn xác bã, ăn nấm, ăn vi khuẩn, ăn thịt) Kích thước tương đối Chuột Động vật đất – nhỏ, trung bình, lớn Vi khuẩn Vi thực vật Vi động vật Tuyến trùng Động vật nguyên sinh Viđộng vật Mối Ấu trùng Động vật trung bình Động vật không xương sống khác Động vật trung bình Giun Chuột ! Động vật lớn Sun mùn Sản xuất Tiêu thụPhân giải Mặt trời Một kg đất “tốt” chứa... Vi khuẩn Nấm* Động vật nguyên sinh Tuyến trùng Chân đốt Giun đất { { { Vi động vật Động vật lớn và trung bình 200 tỉ Dài 100,000m 20 trieäu 100,000 50,000 <1 Vi sinh vật Chủ yếu tìm thấy trong vùng rễ, vùng đất tiếp xúc với rễ cây ( khoảng cách <2-3mm từ bề mặt rễ) Trong chất hữu cơ, sinh vật chiếm 1-8% trọng lượng Vùng rễ Vùng rễ, nơi có hoạt động sinh học và phản ứng hóa học của đất, rễ và vi sinh vật cao nhất B – vi khuẩn A – xạ khuẩn My – nấm vùng rễ H – nấm N – tuyến trùng CP – FP – động vật nguyên sinh (trùng roi) M – mối < 1mm 1/10 mm • nguồn cung cấp năng lượng: hóa & quang tổng hợp • nguồn cung cấp carbon: dị dưỡng & tự dưỡng (CO2) • phân giải sơ cấp • giải phóng chất dinh dưỡng hữu dụng cho cây trồng • ổn định đòan lạp đất Vi thực vật** Nấm trong đấtVi khuẩn trong đất đòan lạp đất được liên kết với nhau bởi : 1. Sợi nấm 2. “chất keo” do vi khuẩn tiết ra 3. Chất hữu cơ cát Thịt Sợi nấm sét Vi khuẩn O.M Xạ khuẩn Nấm – 10.000 loài. • Tác nhân chính phân giải chất hữu cơ trong môi trường chua • Mạng lưới của sợi nấm: cải thiện cấu trúc đất • Phân giải cellulose!!! • Có thể cạnh tranh N cây trồng • dị dưỡng – năng lượng và carbon được cung cấp từ sinh vật khác (bắt tuyến trùng!) hay chất hữu cơ • 3 nhóm, men, mốc, nấm • nấm vùng rễ – quan hệ cộng sinh, liên kết với 1 số loài thực vật • saản sinh 1 số chất gây độc (hay ngược lại) Sun Humus Producers ConsumersDecomposersPhân giải Mặt trới Sản xuất Tiêu thụ mùn Xạ khuẩn – giống nấm & vi khuẩn), số lượng trong đất; chỉ sau vi khuẩn • Trước đây được phân loại vào nhóm nấm • Giống vi khuẩn (đơn bào, không có màng nhân tế bào) • Háo khí, dị dưỡng – phân giải OM, quan hệ ký sinh/cộng sinh với 1 số thực vật • Sản sinh các hợp chất kháng sinh để làm giảm sự cạnh tranh (lợi ích khác – thuốc kháng sinh, vd. streptomycin) • Cố định N2 thành ammonium (dạng hữu dụng cho cây trồng) • Chống chịu điều kiện môi trường bất lợi cao Vi khuẩn – 1 tỉ -1 tỉ tỉ/g đất (với> 20,000 loài.) • Hiện diện trong tất cả các loại đất • Háo khí, yếm khí, và không bắt buộc • Tự dưỡng & dị dưỡng • Phần lớn phát triển tốt nhất trong môi trường có Ca2+ cao, pH cao • Nhiệt độ @ 20-40oC (68-100oF) nhưng ít khi bị chết bởi nhiệt độ quá cao hay quá thấp. Sun Humus Producers ConsumersDecomposers Mặt trời Sản xuất Tiêu thụPhân giải mùn Nấm-vi khuẩn Nấm Vi khuẩn Dạng sợi Chỉ háo khí Tốc độ phát triển thường thấp hơn vi khuẩn Đơn bào, có thể hình thành tập đòan Háo khí, yếm khí, không bắt buộc Thời gian sinh sản rất nhanh (giờ); có thể phản ứng nhanh với các chất dinh dưỡng bổ sung vào đất Amip Mao trùng TRÙNG ROI • Dị dưỡng; 1 số là ký sinh • ăn vi khuẩn và nấm • giải phóng chất dinh dưỡng cho cây trồng – động vật nguyên sinh CHÌA KHÓA ĐỐI VỚI GIẢI PHÓNG N Tuyến trùng Vi động vật Sun Humus Producers ConsumersDecomposers Mặt trời Sản xuất Tiêu thụPhân giải mùn Vi động vật – Phân bố rộng trong đất rừng – Thuộc nhóm ăn xác bã hữu cơ và ký sinh – Một số loài ăn thịt tấn công rễ cây và làm hư hại rễ • tuyến trùng (giun tròn, không có đốt) Ăn xác bã Một loại sinh vật, sống trên chất hữu cơ đang phân giải Vi động vật – Chiếm số lượng cao nhất trong nhóm động vật đất – Ăn vi khuẩn – > 30% N được khoáng hóa từ động vật nguyên sinh • động vật nguyên sinh Ấu trùng Moái aên naám • dị dưỡng (ăn xác bã, ăn thịt) • thức ăn là: nấm, động vật nguyên sinh,tuyến trùng, mối • vai trò quan trọng: điều hòa (cân bằng) dân số các loài nhỏ hơn mối ăn tuyến trùng Động vật trung bình Photo by Suzanne Paisley • dị dưỡng • ăn mảnh vụn lá, rác • ăn vi khuẩn, nấm, sống trên chất hữu cơ Động vật lớn Giun đất – (gớm!) • Có thể là thánh phần quan trọng nhất của động vật đất (đất không quá chua, không quá khô) • Ăn chất hữu cơ & chuyển hóa @ 30 tons đất/ha thông qua cơ thể giun (trộn lẫn các tầng phát sinh) mỗi năm • Phân giun có chứa N, P, K, Ca, Mg, pH, và CEC cao • Cải thiện cấu trúc và độ thoáng đất tốt Tế khổng sinh học, đào bới, điều hòa dinh dưỡng, cải thiện đòan lạp Trọng lượng giun đất trên quả đất ước tính = 10 lần trọng lượng của toàn nhân loại Nuôi cá! Nông nghiệp giun đất – Phân trùn & đất Tính chất Phân trùn Đất % thịt & sét 22.2 Dung trọng 1.28 ổn định cấu trùc 65 CEC (cmolc/kg) 3.5 38.8 1.11 849 13.8 Giun đất làm tăng khả năng hữu dụïng các chất dinh dưỡng đối với cây trồng do: 1. Phân giải vật lý/hóa học chất hữu cơ 2. Tích lũy sinh học: tập hợp, cô đặc, & đồng hóa chất dinh dưỡng trong cơ thể giun Ảnh hưởng của sinh vật đến các tiến trình xảy ra trong đất Chu kỳ dinh dưỡng Cấu trúc đất Vi sinh vật Viđộng vật Động vật trung bình Động vật lớn Phân giải chất hữu cơ, khoáng hóa và hấp thu sinh học chất dinh dưỡng Liên kết các đòan lạp, sợï nấm kết dính các hạt Điều chỉnh dân số nấm và vi khuẩn Ảnh hưởng gián tiếp đến cấu tru ́c đất Điều hòa dân số nấm &vi khuẩn.; phân mảnh nhỏ chất hữu cơ Phân, tế khổng Phân mảnh nhỏ chất hữu cơ Trộn lẫn chất hữu cơ, khoáng; độ rỗng; phân Chuổi thức ăn trong đất Tóm tắt 1 số vấn đề • đất rừng có tính đa dạng sinh học hơn • Nấm chiếm ưu thế trên đất rừng • Sinh khối (và hoạt độ) trên đất đồng cỏ lớn hơn • Đất nông nghiệp ít đa dạng hơn, sinh khối thấp, ít sinh vật hơn