Khoáng Hóa Là Gì – quy trình Hình Thành Chất Hữu Cơ Trong Đất

Các chất hữu cơ trong đất có quy trình biến đổi phức tạp với sự tham gia trực tiếp của các sinh vật đất và chịu tác động của các yếu tố môi trường đất. Một phần trong chúng bị khoáng hoá hoàn toàn tạo thành các chất khoáng đơn giản, một phần được các sinh vật đất dùng để tổng hợp protein, lipit, đường và các hợp chất khác xây dựng cơ thể chúng, một phần sẽ trải qua quy trình biến đổi phức tạp và tái tổng hợp thành các hợp chất cao phân tử được gọi là chất mùn.

Bạn đang xem: Khoáng hóa là gì

Nói một cách khác, các chất hữu cơ khi đi vào đất sẽ chịu tác động của 2 quy trình xảy ra cùng lúc ấy là quy trình khoáng hoá và quy trình mùn hoá. Tuỳ theo điều kiện đất đai và vận hành của sinh vật đất mà một trong hai quy trình trên khả năng chiếm ưu thế ở trong đất.

Các hợp chất mùn sau khi được hình thành cũng chịu tác động phân giải chậm để tạo thành các chất khoáng (Hình).

quy trình khoáng hoá và tổng hợp chất mùn đất

quy trình khoáng hoá chất hữu cơ trong đất(vô cơ hoá)

Khoáng hoá là quy trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ thành các chất khoáng đơn giản như CO2, H2O, NO3-, NH4+, Ca2+, Mg2+, K+…

Đây là quy trình biến đổi phức tạp và trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Trước hết các chất hữu cơ phức tạp bị phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản hơn gọi là các danh mục trung gian. Ví dụ như từ các phân tử protein bị phân huỷ tạo thành các mạch peptit, sau đó là các axit amin; các hyđratcacbon bị phân huỷ tạo thành các hợp chất đường, sau đó các hợp chất trung gian này tiếp tục bị phân huỷ tạo thành các danh mục cuối cùng là các chất khoáng.

Tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường và vận hành của các vi sinh vật đất mà quy trình khoáng hoá chất hữu cơ khả năng diễn ra theo hai con đường khác nhau là thối mục và thối rữa.

– Thối mục là quy trình hiếu khí diễn ra trong điều kiện có đầy đủ oxy. danh mục cuối cùng của quy trình này chủ yếu là các chất ở dạng oxy hoá như CO2, H2O, NO3-, PO43-, SO42-. Đây là quy trình toả nhiệt và kết quả làm tăng nhiệt độ của đất.

– Thối rữa là quy trình kỵ khí diễn ra trong điều kiện thiếu oxy do ngập nước hoặc do các vi sinh vật hiếu khí phát triển nhanh đã dùng hết oxy trong đất. danh mục cuối cùng của quy trình thối rữa bên cạnh các chất ở dạng oxy hoá như CO2, H2O còn có một lượng lớn các chất ở dạng khử như CH4, H2S, PH3, NH3…

Tốc độ khoáng hoá các chất hữu cơ trong đất phụ thuộc vào bản chất chất hữu cơ, điều kiện môi trường và vận hành của sinh vật đất. Nhìn chung các hợp chất đường và tinh bột dễ bị khoáng hoá nhất; tiếp đó là các chât protein, hemixenlulô, xenlulô; các hợp chất linhin, nhựa sáp khó bị phân huỷ hơn.

Các điều kiện môi trường như độ ẩm, nhiệt độ, chế độ không khí, thành phần và tính chất dung dịch đất cũng có tác động mạnh đến tốc độ của quy trình khoáng hoá. Thông thường ở độ ẩm đất 70%, pH 6,5 – 7,5, nhiệt độ 25 – 30oC và có đủ không khí là thích hợp cho vận hành của vi sinh vật đất và vì thế quy trình khoáng hoá cũng xảy ra mạnh. Trong điều kiện như vậy chất hữu cơ bị phân giải nhanh chóng và mùn ít được tích luỹ. chính vì thế mà quy trình phân huỷ chất hữu cơ ở các đất có thầnh phần cơ giới nhẹ (như đất cát) cũng diễn ra nhanh hơn ở các đất có thành phần cơ giới nặng (đất thịt nặng và đất sét).

quy trình mùn hoá

Con đường tích luỹ chất hữu cơ sau 1 năm bón vào đất (theo Brady 1990)

Mùn hoá là quy trình phân giải tái tổng hợp các chất hữu cơ tạo thành chất mùn với sự tham gia tích cực của các sinh vật đất.

Mùn là hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp, chúng là danh mục của quy trình mùn hoá các chất hữu cơ thông thường. Người ta cho rằng, mọi thành phần hữu cơ trong đất (protein, linhin, lipit, axít amin, hydratcacbon….) đều khả năng là vật chất tham gia hình thành chất mùn đất. mặc khác về bản chất của quy trình hình thành chất mùn vẫn còn có ý kiến khác nhau.

Những người theo quan điểm hoá học cho rằng quy trình hình thành chất mùn chỉ đơn thuần là các phản ứng hoá học. Đại diện cho quan điểm này như Vacsman, Scheffer. Theo Vacsman (1936) thì hạt nhân của chất mùn được hình thành do linhin kết hợp với các chất khoáng kiềm trong đất, sau đó các phản ứng oxy hoá sẽ gắn kết thêm các axít hữu cơ khác để hình thành chất mùn. mặt khác trong quy trình phân giải các xác hữu cơ, một loại danh mục màu đen vô định hình, có thành phần phức tạp được hình thành gọi là chất mùn.

Schefer cho rằng sự hình thành axít humic khả năng bằng con đường sinh hoá và cũng khả năng bằng con đường hoá học đơn thuần. Bằng con đường hoá học, các axít humic được tạo thành từ các phenol, quinol và các aminoaxit thông qua các phản ứng oxy hoá và trùng hợp.

Xem thêm: Adj Là Gì – Vị Trí Của Tính Từ Trong Câu Adjectives

Ngày nay, nhiều bằng chứng chỉ ra rằng rằng sự hình thành chất mùn có sự tham gia tích cực của các quy trình sinh hoá, đặc biệt là các vi sinh vật đất. Sự hình thành chất mùn bằng con đường hoá học đơn thuần là rất Giảm, nó chỉ khả năng gặp ở những nơi có điều kiện bất lợi cho các quy trình sinh học như đất quá chua hoặc quá nhiều độc tố. Chúng ức chế các quy trình sinh học xảy ra.

Quan điểm sinh hoá về sự hình thành chất mùn cho rằng chất mùn được hình thành từ danh mục phân giải và tái tổng hợp các chất hữu cơ thông thường với sự tham gia tích cực của các phản ứng sinh hoá, đặc biệt là các men do các vi sinh vật tiết ra.

quy trình hình thành mùn theo quanđiểm hiệnđại

Chiurin là người có nhiều đóng góp trong việc thống kê về mùn đất. Ông cho rằng đặc điểm cơ bản của sự mùn hoá là những phản ứng sinh hoá oxy hoá dần dần những hợp chất cao phân tử có mạch vòng khác nhau, trong đó protein, linhin đóng vai trò quan trọng. Những phản ứng oxy này xảy ra khi phân giải các tàn tích thực vật dưới tác động của oxy không khí, men oxydaza và các chất xúc tác vô cơ khác.

Những hợp chất cao phân tử trên kết nối lại với nhau rồi trùng hợp thành các chất mùn. Trong quy trình sống của mình, vi sinh vật đất dùng các danh mục phân giải hữu cơ, những danh mục trao đổi chất và tổng hợp các hợp chất amin, hợp chất thơm cũng tham gia cấu tạo nên chất mùn.

Mô tả các con đường hình thành chất mùn từ các xác hữu cơ thông thường ở trong đất (Theo Stevenson, 1982).

Các con đường hình thành chất mùn

Từ sơ đồ trên chỉ ra rằng rằng nguồn gốc các chất tham gia cấu tạo nên chất mùn khả năng bao gồm tất cả các chất hữu cơ là danh mục phân giải trung gian, danh mục tái tổng hợp của các cơ thể sinh vật. Chúng khả năng là các chất đường, polyphenol, quinol, các chất amin, các hợp chất linhin,… Trong đó các hợp chất chứa vòng thơm như phenol, polyphenol, quinol, polyquinol, các chất linhin có vai trò quan trọng.

Xét một cách tổng quát, quy trình hình thành chất mùn khả năng phân chia thành 3 bước cơ bản như sau:

– Từ các xác hữu cơ mà chủ yếu là xác thực vật bị phân huỷ với sự tham gia tích cực của vi sinh vật đất để hình thành các hợp chất hữu cơ là các danh mục trung gian như đường, polyphenol, quinol, các chất amin,…

– tác động của các hợp chất trung gian, hoặc bị phân huỷ tiếp tục hoặc kết nối với nhau để hình thành các chất phức tạp hơn.

– Trùng hợp và kết nối các hợp chất trung gian trên tạo thành các chất mùn.

Theo Stevenson thì có 4 con đường hình thành chất mùn khác nhau: Sự kết nối trùng ngưng giữa các hợp chất đường với các chất amin (con đường 1); giữa các polyphenol là danh mục phân huỷ các xác hữu cơ với các chất amin (con đường 2); giữa các chất là danh mục phân huỷ linhin với các hợp chất amin (con đường 3); và các chất linhin biến đổi với các chất amin (con đường 4). Các con đường này đều có sự tham gia của các quy trình sinh học.

Theo Selman Waksman, chất mùn được hình thành chủ yếu từ các hợp chất linhin (con đường 4) nên còn được gọi là lý thuyết linhin hình thành chất mùn. Theo thuyết này, trước hết các hợp chất linhin bị biến đổi mất dần các nhóm metoxyl (OCH3). Với sự có mặt của các orthohydroxylphenol và sự oxy hoá các hợp chất béo để hình thành các nhóm cacboxyl (COOH). Các hợp chất linhin này bị biến đổi dần để hình thành các axit mùn. Sự hình thành chất mùn theo con đường 1 là không một cách đáng kể.

một vài tác giả khác lại cho rằng chất mùn đất được hình thành theo con đường 2 và 3 là chính và gọi là học thuyết polyphenol hình thành chất mùn. Theo thuyết này, linhin cũng được xem là nguồn gốc quan trọng trước tiên để hình thành chất mùn. Dưới tác động của các enzym sinh học, linhin bị phân huỷ thành các aldehyt phenol và các axít hữu cơ. Sau đó chúng chuyển thành các hợp chất quinol rồi trùng hợp lại để hình thành chất mùn.

Xem thêm: Compromise Là Gì – Compromise Trong Tiếng Tiếng Việt

Ngày nay người ta thừa nhận cả 4 con đường hình thành chất mùn đều diễn ra cùng lúc ấy. mặc khác tuỳ theo điều kiện và tính chất chi tiết của từng loại đất mà một con đường nào đó khả năng chiếm ưu thế hơn. Thông thường chất mùn hình thành từ các chất linhin biến đổi (con đường 4) chiếm ưu thế ở các đất thoát nước kém; trong khi hình thành từ polyphenol (con đường 2 và3) lại có ưu thế ở các đất rừng.

Chuyên mục: Hỏi Đáp