Hãy giải thích tại sao đất có pH thấp, nhiều oxid
Fe, Al khi tăng nồng độ muối bằng xác định pH
KCl, pH đất lại cao hơn?
2. Tìm số liệu NC chứng minh hoạt động sinh học
đất giúp tăng cường độ phì nhiêu đất?
3. Tìm số liệu NC chứng minh cải thiện đặc tính vật
lý đất giúp cải thiện độ phì nhiêu đất và hoạt
động sinh học đất ?
48 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2470 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Hoá lý sinh học đất, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
HOÁ LÝ SINH HỌC ĐẤT
Võ Thị Gương
vtguong@ctu.edu.vn
Yêu cầu của môn học:
- Một số đặc tính cơ bản về hoá học đất.
- Các tính chất lý học và sinh học liên
quan đến chất lượng đất, sự phát triển
của cây trồng.
Sức SX của đất
(Soil productivity)
Nước
Nhiệt độ
Độ phì nhiêu của đất
Chất lượng đất
Tíên trình Hoá học đất
Tiến trình VLý đất
Tiến trình sinh họcđất
Quản lý của con người
Năng suất
Cấu trúc tứ diện: 4 oxygen 1 Si
Si hoặc Al, Fe, Mn ở giữa,
6 gốc OH xung quanh
Cấu trúc sét 2:1 (Illite, Smectite, Montmorilonite)
Điện tích tuỳ thuộc vào pH
Điện tích âm
Điện tích dương
Cường độ khử Eh (mV)
- NT 1(Ba vụ) -148,1 c
- NT 2 (Phơi đất 3 tuần) -84,4 ab
- NT 3 (Phơi đất 3 tuần+ PHC) -111,9 bc
- NT 4 (2L-1Màu) -86,2 ab
- NT 5 (Phơi đất 4 tuần) -53,1a
(Huỳnh Đào Nguyên, 2008)
Tính chất hoá học đất ngập nước
• Đất có pH cao: CaCO3, CaMgCO3, MgCO3,
FeCO3
CaCO3 + 2H+ Æ Ca2+ + CO2 (log K = 9.79)
• Hệ thống CO2- H2O
CO2 + H2O Æ H2CO3
H2CO3Æ HCO3- + H+ (pH 8-9)
HCO3-Æ CO32- + H+ (pH 12-13)
Sinh học đất
Ảnh hưởng đến chất lượng đất
Vi sinh vật đất , thành viên không thấy được,
quan trọng trong sức sản xuất của đấtÆ
chuyển hoá C, N, hợp chất khác trong thãi
thực động vậtÆ hữu dụng cho cây trồng.
Liên quan đến đặc tính vật lý đất, độ phì
nhiêu đất
Tæång quan giæîa âaûm khoaïng hoaï vaì hä háúp âáút
N khoaïng hoaï sau 7 ngaìy uí (mg/kg)
H
ä
h
á
ú p
â
á
ú t
(
C
O
2
m
g
/
k
g
)
-0.5
0.5
1.5
2.5
3.5
4.5
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Tương quan giữa hô hấp đất và hàm lượng
đạm khoáng hoá. R2 = 0,65 (p < 0,01)
(T.A.Thư, VT.Gương, 2006)
• Trong điều kiện đất thoáng khí, sự phân
huỷ rơm rạ do nấm hiệu quả hơn hẳn so
với VK .
• Có sự tương quan thuận giữa số lương
dòng nấm và sự giảm trọng lượng của
rơm rạ. Sự hiện diện của các dòng VK
không làm tăng sự phân huỷ rơm rạ.
Sự phân huỷ rơm rạ
Cộng đồng VSV đất có vai trò trong tạo ra
các chất ô nhiễm trong đất:
Phân huỷ CHC tươi hoặc tăng hoạt động
VSV Æ tiết ra chất gây độc cho cây.
acetic acid,patulin, acid hữu cơ khác
Các chất ô nhiễm chỉ hiện diện trong thời
gian ngắn
VSV có vai trò trong phân huỷ thuốc
BVTV
• Phân huỷ các hợp chất vòng tạo CO2 và
các khoáng khácÆ VSV sử dụng năng
lượng và C đưa vào cơ thể.
• Enzyme qua nhiều giai đoạn, nhiều dòng
VK, nấm tham gia (Pseudomonas sp.)
• VSV sử dụng N,P,S
• Enzyme phân huỷ thuốc BVTV:
Esterases, Cytochrome P-450
monooxygenases (Streptomyces sp.),
acylamidase (Pseudomonas striata),
Amidase (Bacilus, Pseudomonas, và
Fusarium) có thể phân huỷ hợp chất cấu
trúc gần giống nhau.
PAHs
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
Benzene
Anthracene Phenanthrene Fluoranthene
Pyrene Chrysene Benzo(b)fluoranthene
Benzo(a)pyrene Indenol(1,2,3-cd)pyrene
Nhiều nhân vòngÆ
Càng ổn định, ít hoà
tan trong nước, độc
tính cao, khó bị VSV
phân huỷ
(Dirk Springel, 2005)
Naphthalene FluoreneAcenaphtene
PAH-degrading soil bacteria
PHENANTHRENE
FLUORANTHENE
PYRENE
CHRYSENE
BENZO(A)PYRENE
FLUORENE
NAPHTHALENE
ANTHRACENE
Pseudomonas, Ralstonia, Rhodococcus, …
Sphingomonas, Terrabacter
Sphingomonas, Pseudomonas, Mycobacterium, …
Sphingomonas, Mycobacterium
Mycobacterium, Rhodococcus, Sphingomonas, …
Mycobacterium
Mycobacterium
DGGEAmplified16S rRNA
genes
PCR
amplification
Gel
electrophoresisDNA
16S rRNA
genes
PCR – DGGE TECHNIQUE Cloning &
Sequencing
DNA isolation
PAH-degrading
community
Cells
1. Development new detection tools1. Development new detection tools
PAH-degrading soil bacteria
MYCOBACTERIUM SPHINGOMONAS
Xác định được 2 dòng VK Phân huỷ PAH
PAH-degrading
communityTăng cộng đồng VSV
Phân huỷ sinh học PAH ô nhiễm đất -
- Dinh dưỡng N / P
- CHC
Mật số VSV trong
đất
PAH-degrading
community Bioaugmentation
Thêm vào đất các dòng
VK đặc biệt ?VK có sẳn
trong đất
Mycobacterium : Micro-scale analysisMycobacterium : icro-scale analysis
Giả thuyết: VK phân huỷ hiện diện
trong đất bị ô nhiễm PAHs?
1µm
→ Mycobacterium spp. especially in clay fraction of PAH
contaminated soil
0
1
2
3
4
5
6
7
8
coarse sand fine sand loam clay total soil
Soil fractions
l
o
g
M
P
N
(
D
N
A
c
o
p
i
e
s
/
g
d
r
y
s
o
i
l
)
Eubacteria
Mycobacterium
1,2 1 1,2 2 1,2A A A B B
→ Phenanthrene and pyrene degraders especially in clay fraction of PAH
contaminated soil
→ PAH degraders in clay fraction are especially Mycobacterium
0
1
2
3
4
5
6
7
8
coarse sand fine sand loam clay total soil
Soil fractions
l
o
g
M
P
N
(
P
A
H
d
e
g
r
a
d
e
r
s
/
g
d
r
y
s
o
i
l
)
Phenanthrene
Pyrene
1 1 2 3 3A A B B
General conclusions
● Development new detection methods = successful
Sphingomonas sp. EPA505
Mycobacterium
M. frederiksbergense
Sphingomonas
● Mycobacterium and Sphingomonas
= naturally omnipresent in PAH-contaminated soils
● PAH-concentrations↗ = Sphingomonas diversity ↘
Mycobacterium
more abundant in
soils with low PAH
conc.
Sphingomonas
more abundant in
soils with high PAH conc.
● Micro-scale : Mycobacterium associated with soil
fraction enriched in PAH
????
Model niche Mycobacterium/Sphingomonas
• Better understanding of in situ ecology
of PAH-degrading bacteria
– New possibilities & New things still to be
discovered
Tính chất vật lý đất- Ảnh hưởng
chất lượng đất
• Các yếu tố Vật lý đất liên quan đến SXNN Æ Liên
hệ Đất-Nước : Vận chuyển nước, dinh dưỡng,
khí, phát triển của rễ, nẩy mầm
Thành phần cơ giới (Cấp hạt- Texture).
Cấu trúc đất (Structure), Độ bền đoàn lạp
(Aggregate stability): Mao dẫn (Capillarity).
Dung trọng (Bulk density), Khả năng giữ
nước (Water holding capacity), Đường
cong pF, Thuỷ dung ngoài đồng (Field
capacity), Điểm héo (Wilting point) khả
năng thấm (Hydraulic conductivity), Độ
nén dẽ (Soil compaction), Lực cản của
đất (Soil strength resistance)
Sand Sandy loam Loam Silt loam Clay loam Clay
Fineness of texture ----------------->
Soil moisture (%)
8
16
24
32
Field capacity
Wilting coefficient
Unavailable water
Available water
Đường cong pF (pF curve)
pF
Tính lượng nước hữu dụng trong đất
Độ dầy 30 cm, dung trọng 1,55g/cm3
Thuỷ dung ngoài đồng (FC) 8,8g/100g,
Điểm héo 3,2g/100g ?
Nước hữu dụng: (8,8g – 3,2g)/100g x
1,55g/cm3 = 8,68gnước/100cm3
= 8,68 cm3/100cm3
Æ 8,68/100 x 300mm = 26 mm nước
• Lượng nước được trữ tại điểm FC (mm
nước) = Thể tích nước (cm3/ cm3) x độ
sâu đất (mm).
• Lượng nước trữ tích luỷ
Độ
sâu
(mm)
Lượng nước
trữ (mm)
Nuoc hd o WP
Nuoc hd o FC
Lượng nước cây trồng cần thiết
Hô hấp, các phản ứng biến dưỡng trong cây
• Cây bắp : 372 kg/ kg chất khô
• Bông vải: 562 “
• Shorgo: 271
• Alfalfa: 858
• Đậu nành: 500
• Lúa: Cao nhất giai đoạn đâm chồi – vào chắc
600-800mm
Trung bình 500 kg/kg chất khô.
• Cân bằng nước: tính toán sự bốc thoát
hơi nước do cây trồng, sự bốc hơi nước
tử đất, khả năng giữ nước, lượng nước
hữu dụng trong đất, vũ lượng, lượng
nước tưới.
• Vùng sản xuất dựa vào nước trời
01
2
3
4
5
6
7
8
7 9 16 26 33
Tuổi liếp (năm)
Đ
ộ
n
é
n
d
ẽ
(
M
P
a
)
0-15 cm
15-30 cm
30-45 cm
Nén dẽ: 3MPa
2.5 MPa: hạn chế phát triển của rễ
Độ nén dẽ của đất
.1,21 aVCơ + HCơ +
Tricô
1,22 aVCơ + HCơ
1,77 bVô cơ
1,95 bĐối chứng
Lực cản
(MPa)
Nghiệm thức
Lực cản của đất vườn CChôm vào cuối vụ
Chỉ số độ bền đoàn lạp
aa
a
b
0
20
40
60
80
100
120
Đối chứng Bình linh Đậu xanh Phân chuồng
+ bã bùn mía
Nghiệm thức
Đ
ộ
b
ề
n
đ
o
à
n
l
ạ
(Võ Thị Gương, Châu Minh Khôi, 2007)
Câu hỏi thảo luận
1. Hãy giải thích tại sao đất có pH thấp, nhiều oxid
Fe, Al khi tăng nồng độ muối bằng xác định pH
KCl, pH đất lại cao hơn?
2. Tìm số liệu NC chứng minh hoạt động sinh học
đất giúp tăng cường độ phì nhiêu đất?
3. Tìm số liệu NC chứng minh cải thiện đặc tính vật
lý đất giúp cải thiện độ phì nhiêu đất và hoạt
động sinh học đất ?
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Hoá lý sinh học đất.pdf