CHƯƠNG 1 TONG QUAN CÁC VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU 1. Động thái của Nitơ trong dat tring lúa Nita (N) là nguyên tổ định đưỡng quan trọng đối với cấy lúa và được coi là yếu tổ giới han năng suit, Tuy là nguyên tổ dinh dưỡng thi cho cây trồng nhưng N lại chứa ít trong dat. Tỷ lệ N trong đất Việt Nam biển động từ 0,042% (đất bạc mau) đến.62% (đất lầy thu, trừng bình là 0,12 (đất phủ sa sông Hồng), Tỷ lệ N trong đất ít phụ thuộc vào đá mẹ mà chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện hình thành và quá trình sử dung đất (Nguyễn Thể Đặng, 2011) (31 Cay lúa hắp thu 2/3 tổng lượng N từ đất và L từ phân vô cơ (Reddyn K. Trong canh tác lúa, N ở dạng ammonium (NHC được xem là nguồn cung cắp N chính hơn N ở dạng nitrate (NOs) (Wang Y.
Chính vì thé việc gia ting hiệu quả sử dụng phân dam cũng đồng nghĩa với gia ting năng suit, Lượng N cần thiết để tgo ra 1 tin thố là 17 - 25 ke N. trung bình cin 22,2 kg N. Ở mức năng suit cao hơn thi lượng N cằn thiết để ạo ra I tắn thóc cảng cao (Giang Thu Thảo et al, 2009) [7]. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu.
chuyên sâu nhằm nâng cao hiệu quả sử dung phân bón, nhưng cho đến nay cây lúa vin chỉ sử dụng khoảng dưới 40% lượng N bón vào và thường là thấp khoảng 20% đến 30% (Schneiders, M. Những tiễn trình sinh học trong da chẳng hạn như sự khoáng hóa, tiến trình nitrate hóa vả khử nitrate có ảnh hưởng rit lồn én động thải của N rong đất và chỉ phối sự hp thụ N của cây trồng. Sự biển đổi của N trong đắt lúa diễn ra rất phúc tạp và rải qua nhiều quá trình khác nhau, được thể hiện qua hình 1.1 cho thấy N bị biến đổi ắt phúc tạp trong môi trường đắt. Dưới dây là một số qua trình chuyển hóa N chính trong đất Mitra hoa Tảng Khuyéeh tan | ĐỂ hướng êm a Nhu eo” Khoảng hoa Hebe niteat TH, NO, Noy Trực dc ZÝ Hình 1.
1 Quá trình chuyển hóa N trong đất lúa (Nguằn: Brady, N. Weil, 1999) |9] LLL Quá tình ammonium hóa Sự chuyén hóa N hữu cơ sang N khoáng được gọi là quả tình ammonium hóa (sự khoáng hóa N). Khoảng hỏa là tiến trình sinh học quan trong liên quan dén tỉnh hữu dụng trên đất lúa nước, Dưới điều kiện đất lúa ngập nước, sự khoáng hỏa tạo N-NH. được kiểm soát bởi VSV dị dưỡng sử dung chất hữu cơ làm nguồn năng lượng (Alexander M.
Quin thé VSV dị dưỡng trong dất bao gồm nhiều nhóm vi khuẩn, nắm, ‘Ching sử dụng N như là nguồn nguyên liệu để đáp ứng nhu cầu năng lượng và phát trễ sinh khối in ching. Các VSV dị dưỡng này phân hủy các hợp chất protein boặc hợp chất humie thành nhóm amine đơn giản, sau đó nhóm này được thủy phân và N được phóng thích ở dang N-NH,*, ti trình nay xây ra ở hai điều kiện yếm khí và háo Khí (Stephen C. Mỗi nhóm đáp ứng một hoặc nhiều bước trong phản ứng phan hủy chất hữu cơ. Sản phẩm cuối cùng cho sự hoạt động của một nhóm là nguồn nguyên liệu cung cấp cho phản ứng tiếp theo, cứ như vậy cho đến khi chất hữu cơ hoàn toàn bị phân hủy (Võ Thị Gương, 2004a) [12] 6 ‘Theo Cabrera M.
ef al (2005) [13], khoáng hóa N là chuyển N ở dạng hữu cơ thành dang N-NH,’. Khoáng hóa N là tiến trình quan trọng bởi vì nó kiểm soát nguồn cung sắp và sự quan trong của N khoảng đối với cây trồng. Dự đoán chính xác lượng N khoảng hóa li một yêu cầu quan trọng cho việc tối hào hiệu qui sử đụng N trong nhiều hệ thống mia vụ (Wang G. Ngoài ra, dự đoán chính xác lượngN khoảng hỏa có thé đồng vai trỏ quan trong để trình mắt lượng N đáng kể (Fan X.
et «al, 20064) {15}, Zhang Y. Tuy nhiền, sự ảnh hưởng đa dạng của các loại đất, khí hậu, tập quán canh tác (Li G. et al, 2001) [18], (Ean. eral, 2005) [19], dự đoán chính xác lượng N khoáng hồa thì khó.
Hơn nữa, việc bon phân đạm dai han cũng có những ảnh hưởng. tích cực và tiêu ‘ete (Carpenter L.2 Quá tình nitrate hóa Là sự Oxy hóa ammonium chuyển sang nitrate. “Trong di sau khi N-NH,* được khoáng hóa từ các hợp cl sẽ được nitrate hóa tạo thành N-NO/. Bit ngập nước trong mùa mưa thi N-NO/ bị khử thành NO, O và N; làm mắt đạm trong đất và sự khử đạm ở ting đắt bên dưới sẽ làm mắt đạm ở dang hoi (Võ Thị Gương.
20049) [22] "Đây là một quá trình chuyển hóa N qua hai bước và do các VSV tự dưỡng đảm nhận. Mộtsố `V§SV dị dưỡng cũngcó thể tham gia vào quá tỉnh này nhưng với s lượng rt nhỏ, - Bước 1: Quá trình nitrite hóa do nhỏm vi khuẩn tự dưỡng gồm Nitrosomonas, Nitrosobolus, Nitrosopira, Nitrosococus, Nitrosobibrio thực hiện. Một số VSV di đường gồm các vi khuẩn, xạ khuẩn, nắm cũng có thể tham gia vào phản ứng, nhưng hoại động của Nitrosomonas là quan trọng nhất. Phản ứng tổng quất NH," + 3/20, — NO; + H;O + 63,8 keal ay ~ Bước 2: Quá trình nitrate bóa do vi khuẩn tự dưỡng Nitrobacter, Nitrospira thực hiện.
Phan ứng tổng quát: NO; + 2Ó; —NO, + 17,5 keal a2 ‘SV nitrate hóa tự đưỡng chỉ dùng C của CO, và các muỗi cacbonat có rất nhiễu trong dit. Quá tình khử nitrate ‘Qué trình khử nitrate hóa là quá trình ma trong đó dam NO, bị khử thành Ny hoặc các dang Oxit nito khác. Theo Đỗ Thị Ren (1999) [23] ở đất lúa nước có sự mắt đạm do khử nitrate có thé rit cao, Thông thưởng 60 - 70% lượng đạm bón vào bị bay hơi dưới đang NO, và Nụ, Quá trình khử nitrate hóa được thục hiện trong phạm vi pH khá rộng từ 55 - 10016 nhí là6/ ~ 8/2; nhiệt độ từ 20 - 30°C và ẩm độ đất từ 60 - 70% [21], “Trong dit, phần lớn các trường hợp quá tình khử nitrate hóa là kết quả hoạt động của VSV yếm khí ngập nước. Các vi khuẩn phản đạm như Pseudomonas, denitrificans, Micrococcus denitrificans, Micrococcus halodenitrificans; hoặc cô VSV tự dưỡng hỏa năng như Thiobaccillus denitrificans, Hydrogennomonas agilis sẽ bị khử thành đạm tự.
do bay đi (Dương Minh Viễn, 2006) [24] DANO} + 5C,H,;O, + 24H" — T3N; + 30CO, + 42H,O, d3) Ngay trong môi trường thoángkhí nơi gidu chất hữu cơ dễ đồng hóa VSV cũng có thể dùng NO; làm nguồn Oxy. Gọi là quá trình khứ dị hóa đạm nitrate “Trong dit một số VSV có thể đồng hóa trực tiép dam NO để tạo thành sinh khối của nó làm cho nitrate được tạo thành biển mắt, gọi là quá trình khử đồng hóa đạm nitrate. “Trong các môi trường tự nhiên ngoài quá trình khử nitrate sinh học nói trên còn có quá trình khử nitrate hoá học thường xảy ra ở pH < 5,5. Các quá trình này không có sự tham gia của VSV (Lê Xuân Phương, 2011) [25] NHỤC|+ HNO, — N; + HCI+2H,O aay R-NH; + HNO; + N; + R-OH + H;O.5 R-CHỊNH;)COOH + HNO, — N; + R-CHOHCOOH + H;O.6) R-CO-NH; + HNO; —+ Ns + R-COOH +H,0 an Đối với nông nghiệp quá trình khử nitrate hoá là một quá trình bat lợi vì nó Lim cho.
Quá tình này xây ra mạnh trong điều kiện ky khí. Oxy có tác dụng ức chế cắc enzym xúc tác cho quả trinh khử nitrate, 46 là các enzym niat reductuza và niưït reductaza, Ở cúc mộng lúa nước người ta thường làm cô xue bin để hạn chế quá trình nảy, đồng thời bón dam amôn chứ không bón đạm nitrate, 1. Động thái của Phốt pho trong đất trằng lún Phốt pho (P) trong đất tổn tại ở 2 dạng: P hữu cơ và P vô cơ. ~ P hữu co trong dit: chiếm từ 20 - 80% tổng lượng P trong đắt.
Hàm lượng P hữu cơ trong dit cao hay thấp phụ thuộc vào nhiều yếu tổ như điều kiện khí hau, thảm thực vật, kết cầu đất, loại sử dụng đất, chế độ phân bón. Các dang P hữu cơ chủ yếu trong. đất bao gồm: inositol phốt phát 1,4 - 356 mg/kg (chiếm 0,3 - 62%), axit nucleic: 0.1 Sựcchuyên hóa Phẩt pho hữu cơ rong đắt Sự chuyển hod các hợp chất P hữu cơ thành mu6i của H,PO, được thực hiện bởi nhóm SV phân huỷ P hữu cơ. Những VSV này có Khả năng it ra cnzym photphataza để xúc tie cho qué trình phân giải.
Khả năng phân huỷ P hữu cơ của VSV được thể hiện aqua sơ đồ tổng quất su Nucleoproteit—> Nuclein > ø melsic — HPO. as) Lonitin + Glyxerophorphat > HPO, a9 HPO, thường phản ứng với các kim loi trong đất ạo thành các muối phốt phát khổ tan như Cas(PO,);, FePO,, AIPO, SV phân giải P hữu cơ chủ yếu thuộc 2 chỉ: Bacillus vử Pseudomonas. Cc loài cổ khả năng phân giải mạnh là 8. megatherium, B, mycoides và Pseudomonas sp.
Ngãi ra, một số xạ khuẩn và vi nắm cũng cổ khả năng phân giải P hữu cơ 1. Sự chuyển hóa Phét pho vô cơ trong đất “Quá trình phân giải P vô cơ do VSV: sự sản sinh axit trong quá trình sống của một số nhóm VSV đã lim cho nó có khả năng chuyển các hợp chit P từ dạng khó tan sang dạng có thé hoà tan. Đa số các VSV có Khả năng phân giải lân P vô cơ đều sinh CO; trong quá trình sống, CO; sẽ phản ứng với H;O có trong môi trường tạo thành H,CO,, H,CO; sẽ phan ứng với P khổ tan tạo thành P để an theo phương trình sau Cas(PO,)s + 4H;CO; + HạO — Ca(H;PO,); + 2Ca(HCO,); + HO (1.10) Dạng khó tan Dang dễ tan Dang dé tan Đa số P trong đất ở dạng khó hòa tan và cây trồng không sử dụng được. Đặc biệt, dat ở vùng nhiệt đối có tinh axit tự nhiên va nghèo P, Những loại đất này có nồng độ P hỏa tan rit thấp.
P trong đất hình thành phúc hợp ion phốt phát với Ca, Al, E. etal, 2010) [26] - Sự chuyển hóa P vé cơ trong đất chua: “Trong đất chua nghèo chất hữu cơ, Fe, Al và Mn thường nằm dưới dạng hòa tan phản ng với H,PO, tạo thành hop chất không tan cây trồng không đồng hóa được. AI** + H;PO¿ +2H,O© 2H" + AI(OH);H,PO, aay Hòa tan Không tan 6 các loại dit chua Al va Fe`" vượt các ion H;PO¿ nhiều làm phản ứng trên chuyển dich về bên phải, tạo thành P không tan khiển cho chỉ còn một lượng rit nhỏ H;PO. 6 đất chưa, ion H,PO¿ không những phản ứng với AI" và Fe hòa tan mã edn phân ứng với các oxit ngậm nước của các khoảng gibbsite (Al:O:.3H;O) và Geothite (Fe:O.