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

Chương 7. sinh học đất bài 1. sinh thái học đất • Chu kỳ sinh học-vòng tuần hòan • carbon, nitrogen, phosphorus, nước...tạm thời trong sinh vật Sinh thái học chuổi thức ăn: Thể hiện dòng chảy NĂNG LƯỢNG và CÁC CHẤT DINH DƯỠNG TRONG HỆ SINH THÁI THÔNG QUA SINH VẬT. • Hiệu quả biến đổi năng lượng thay đổi tùy hệ sinh thái, thường trong khỏang 5% - 20%. Sinh vật trong chuổi thức ăn • tự dưỡng: sinh vật có thể nhận bức xạ mặt trời và tự tổng hợp chất hữu cơ như carbohydrates, proteins, lipids, và nucleic acids từ các vật liệu vô cơ như carbon dioxide, nước, nitrogen .) – Tự dưỡng = sản xuất chất hữu cơ đầu tiên · di dưỡng: dùng sinh vật khác làm thức ăn để nhận năng lượng. + = Cây xanh tổng hợp chất hữu cơ, chất hữu cơ được sử dụng bởi các các lọai động vật, con người, xác bã/chất thải của động vật này là thức ăn của các lòai sinh vật khác (vi sinh vật)., cuối cùng CO2 và H2O trở lại không khí Chu kỳ Carbon Tất cả chất hữu cơ cuối cùng đều được oxi hóa (đốt cháy) và trả lại dưới dạng CO2 và nước. C6H12O6 Photosynthesis Chuổi thức ăn trong đất • Rất nhiều cộng đồng sinh vật sống trong đất • Tự dưỡng – Thực vật, địa y, rêu vi khuẩn quang hợp, tảo Sinh vật quang tổng hợp • Địa y • Thực vật bậc cao • Tảo • Vi khuẩn • Vai trò: – Nhận năng lượng mặt trời để cố định CO2 – Bổ sung chất hữu cơ cho đất (sinh khối như tế bào chết, lá, rễ) Sinh vật phân giải • Vi khuẩn • Nấm • Động vật nguyên sinh • Vai trò: – Phân giải dư thừa – Hấp thu sinh học chất dinh dưỡng in their biomass – Hình thành hợp chất hữu cơ mới – Liên kết đóan lạp đất Tính tương hổ • Hai sinh vật tương hổ • Vi khuẩn • Nấm • Vai trò: – Tăng cường sinh trưởng của cây trồng – Cố định sinh học N Sinh vật gây bệnh/ký sinh • Vi khuẩn • Nấm • Tuyến trùng • Động vật chân đốt • Vai trò: – Nguồn bệnh – Phá rễ Sinh vật ăn rễ • Tuyến trùng • Động vật chân đốt • Vai trò: – Ăn rễ cây – Giảm năng suất cây trồng Sinh vật cắn phá • Giun đất • Động vật chân đốt • Vai trò: – Cắn phá dư thừa thực vật – Tăng cường cấu trúc đất – Chất thải là nơi trú ngụ của vi khuẩn Xác định khả năng họat động của vi sinh vật • Đếm tế bào – Đếm trực tiếp – Đếm khuẩn lạc • Họat động – Hô hấp – Tốc độ nitrate hóa – Tốc độ phân giải • Các thành phần cấu tạo tế bào – Sinh khối C, N, hay P – DNA/RNA Cấu trúc chuổi thứa ăn • Tỉ lệ nấm/vi khuẩn: – Đất đồng cỏ, đất nông nghiệp 1:1 – Rừng lá rộng 5:1 đến 10:1 – Rừng lá kim 100:1 đến 1000:1 • Cộng đồng sinh vật đất phản ánh chuổi thức ăn trong đất Quản lý đất-ảnh hưởng đến vi sinh vật đất • Kỹ thuật canh tác ảnh hưởng đến mật số nấm, vi khuẩn. • Nấm nhạy cảm hơn. Tỉ lệ nấm/vi khuẩn phản ánh sự thay đổi của môi trường đất. • Vì dụ khi phủ đất bằng dư thừa cây trồng, nấm phát triển mạnh hơn do các sợi nấm có thể phát triển trong tầng lá tươi. • Tuy nhiên, khi cày đất, phần lớn các sợi nấm bị phá hũy. Vùi dư thừa cây trồng vào đất sẽ gia tăng sự phát triển của vi khuẩn do sự tiếp bề mặt giữa cơ chất và vi khuẩn tăng. • Nấm phân giải tốt cellulose. Vi khuẩn phân giải tốt chất hữu cơ có C:N thấp hơn nấm (dư thừa phân xanh, cây họ đậu) • Bón phân N, vi khuẩn phát triển tốt , ngược lại chất hữu cơ có C:N cao, nấm phát triển mạnh. Tốc độ phân giải của dư thừa thực vật • Lọai (phân giải nhanh --> đường, tinh bột, proteins --> hemicelluloses, cellulose, --> dầu, sáp --> lignin chậm • Tốc độ phân giải giảm dần sau khi các thành dễ phân giải đã được phân giải hết • Điều kiện đất – nước, nhiệt độ., oxygen, nitrogen, phosphorus, • Sản phẩm phân giải = năng lượng (nhiệt), carbon dioxide, N,P,S & mùn Carbon Dioxide & hiệu ứng nnhà kính • Sử dụng nhiên liệu dầu mỏ, phá rừng/chất đốt làm tăng hàm lượng (CO2) và methane (CH4) trong khí quyển. • Cả 2 lọai khí trên hấp thụ các tia bức xạ hồng ngoại từ mặt đất, làm tăng nhiệt độ trái đất. Nguồn gốc carbon trong khí quyển Luân chuyển C trong khí quyển luôn ở trạng thái cân bằng (đầu vào= đầu ra). Hiện nay có sự mất cân bằng, đầu vào> đầu ra. C tăng chủ yếu dưới dạng CO2 Dennis L. Hartmann • ½ năng lượng mặt trời, qua tầng khí quyển được lớp đất mặt hấp thụ. • Khỏang 90% bức xạ hồng ngọai phản chiếu trở lại và được hấp thụ trong khí quyển. • Đặc điểm của khí quyển có thể làm tăng nhiệt độ bề mặt quả đất • 1) >CO2, tăng lượng bức xạ giữ lại • Nếu hàm lượng CO2 khí quyển tăng, 50-200 năm sau mới tạo lại được sự cần bằng Nguồn carbon trong đất • 1 lượng lớn C trong đất được giải phóng vào khí quyển thông qua sự biến đổi của đất đồng cỏ, rừng, nông nghiệp, cũng như thông qua các kỹ thuật canh tác. • Đất có thể giữ lại C trong đất. Nhưng khả năng này phụ thuộc vào phương pháp quản lý. Làm đất kỹ giữ lại C trong đất Nhận C Mất C “C” trong đất: dễ đến, nhưng cũng dễ đi! Atmospheric Carbon as CO2 Sinh khối cây trồng và rễ làm tăng chất hữu cơ trong đất. Năng lượng từ nhiên liệu sinh học CO2 CO2 Chu kỳ C sinh học.Chu kỳ C dâu mỏ CO2 CNăng lượng từ nhiên liệu dầu mỏ Có thể tái tạoKhông tái tạo được Chất lượng môi trường phụ thuộc vào việc bảo tồn nông nghiệp và chất lượng đất. Làm đất kỹ Đầu vào C C hữu cơ trong đất Nông nghiệp bền vững C a r b o n C a r b o n Đất phải được che phủ.