235733

Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Nhã Phương Trên 95% N ở tầng đất mặt của hầu hết các loại đất đều ở dạng hữu cơ (Kowalenko, 1978). Do hoạt động dinh dưỡng của vsv đất như: Bacteria, actinomycetes, fungi…Đạm hữu cơ khoáng hóa thành N vô cơ, sự khoáng hóa N gồm hai tiến trình là : Tiến trình amonium hóa và tiến trình nitrate hóa. Tiến trình khoáng hóa N trong đất đã được Nguyễn Bảo Vệ (1997) mô tả như sau : Vi sinh vật N hữu cơ N vô cơ Heterotroph Autotroph NH4 NO2 NO3 Vi khuẩn Nitrosomonas Nitrobacter Nấm Xạ khuẩn Hình 3: Sơ đồ khoáng hóa N trong đất (Nguyễn Bảo Vệ, 1997). 4.1 Tiến trình amonium hóa Trong đất vsv sử dụng N như là nguồn nguyên liệu để phát triển sinh khối của chúng (Janson và Presson, 1982).Sự phân hủy các protein, amino acid thành NH4+ của vsv gọi là tiến trình amonium hóa. Tiến trình này xảy ra ở hai điều kiện yếm khí và háo khí (Jarvis và ctv, 1996). Quần thể vsv dị dưỡng trong đất bao gồm nhiều nhóm vi khuẩn và nấm, mỗi nhóm đáp ứng một hoặc nhiều bước trong phản ứng phân hủy CHC. Sản phẩm cuối cùng cho sự hoạt động của một nhóm là nguồn nguyên liệu cung cấp cho phản ứng tiếp theo, cứ như thế cho đến khi CHC hoàn toàn bị phân hủy. R-NH2 + HOH 2 NH3 + H2CO3 NH3 + R-OH + Năng lượng (NH4)2CO3 = 2NH4+ + 2CO2(Trích Giáo trình phì nhiêu đất, 2004). 11 Luận văn tốt nghiệp • SVTH: Nguyễn Thị Nhã Phương VSV tham gia vào tiến trình amonium hóa : VSV tham gia vào tiến trình amonium hóa bao gồm vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn chủ yếu là Pseudomonas, Bacillus, Clostridium, Serratia, Micrococcus, Corynebacterium, Achromobacter,….(Phạm Văn Kim, 1996). • Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến trình amonium hóa  Chất hữu cơ :Tốc độ phân hủy và khoáng hóa của các thành phần hữu cơ ở đất có cấu trúc thô nhanh hơn ở đất có cấu trúc mịn(Van Veen and KuiKman,1990) vì chất hữu cơ và sinh khối của vsv trong đất có cấu trúc mịn được bảo vệ về mặt vật lý tốt hơn. Chất hữu cơ trong đất có liên quan chặt với N tổng số trong đất (Stevenson, 1982) nhưng N hữu dụng lại tương quan không cao với N tổng số (Casman,1996). Hàm lượng N khoáng hóa phụ thuộc vào hàm lượng và chất lượng CHC, tỉ số C/N ảnh hưởng đến sự khóang hóa N trong đất, tỉ số C/N càng cao thì tốc độ khoáng hóa càng giảm, tỉ số C/N =20:1 được coi là cân đối (Tisdale et al, 1985)  Ẩm độ và nhiệt độ : Ẩm độ trong đất ảnh hưởng đến tốc độ khoáng hóa N trong đất. Alexander (1961) cho rằng đất có ẩm độ 70% hàm lượng N khoáng hóa khoảng 180ppm sau 28 ngày ủ và hàm lương chỉ đạt 40ppm ở ẩm độ 27% khả năng giử nước của đất trên cùng một điều kiện thí nghiệm. Ẩm độ thích hợp cho sự khoáng hóa amonium thường là trong khoảng 50- 60% khả năng giử nước của đất. Theo Alexander (1961) nhiệt độ tối hảo cho quá trình amonium hóa trong khoảng 50-600C. Nhiệt độ lạnh lâu dài cũng làm cho tốc độ khoáng hóa xảy ra chậm, do đó đối với vùng ôn đới với nhiệt độ lạnh lâu dài làm chậm tốc độ khoáng hóa, Vì thế vùng ôn đới đất có nhiều mùn hơn vùng nhiệt đới.  Tình trạng thoáng khí của đất : Tốc độ khoáng hóa cũng phụ thuộc vào điều kiện thoáng khí. Sự khoáng hóa cần có nước nhưng nếu ẩm độ quá cao gây ra yếm khí thì sẽ dẫn đế tình trạng phân hủy CHC giảm. Đối với đất ruộng ngập nước việc cày ải phơi đất (giúp đất thoáng khí trước khi trở lại trạng thái ẩm sẽ cho lượng amonium khoáng hóa cao hơn đất bị ngập liên tục. Ngoài ra, việc bón vôi cho ruộng cũng làm gia tăng lượng NH 3 khoáng hóa (Nguyễn Quan Lữ, 1981). 12 Luận văn tốt nghiệp  SVTH: Nguyễn Thị Nhã Phương Ảnh hưởng của pH: Theo Lê Văn Căn (1978) pH của đất không ảnh hưởng mạnh đến tiến trình amonium hóa trừ trường hợp pH thấp như đất phèn, quá trình amonium hóa xảy ra mạnh ở pH khoảng trung tính . Ngoài ra tất cả những yếu tố nào liên quan đến hoạt động của vsv đều có ảnh hưởng đến sự khoáng hóa, như nông dược sử dụng trong quá trình canh tác. Nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của nông dược cho thấy, khi sử dụng dydrene và Maneb ở liều lượng 960g /1kg đất làm ảnh hưởng đến tiến trình amonium hóa nhưng không ảnh hưởng ở liều lượng 60 g / 1kg đất mặc dù sự nitrate hóa bị chậm trể (Dubey và Rodriquez trích trong Tất Anh Thư, 2003) 4.2 Tiến trình nitrate hóa Trong điều kiện thoáng khí NH4+ sinh ra trong tiến trình amonium hóa sẽ tiếp tục được chuyển hóa thành NO3- tiến trình này xảy ra theo 2 giai đoạn (Jarvis et al.,1996) 2NH4+ + 3O2 2HNO2 + 2H+ 2HNO2 + 3O2 2 NO3- + 2H+ 2NH4+ + 4O2 2 NO3 + + 2H2O 4H+ + 2H2O Các phản ứng oxy hóa được xúc tác bởi 2 nhóm vsv tác động qua lại với nhau ( Nitrosomonas và Nirtobacter) . Kết quả của tiến trình này tạo ra các phân tử oxy và các ion H+. o Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến trình Nitrate hóa Cũng như tiến trình amonium hóa tiến trình nitrate hóa luôn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như độ thoáng khí của đất, pH của môi trường, hàm lượng amonium và mật số vsv sống trong đất (Bramley và White, 1991 trích trong Tất Anh Thư, 2003)  Hàm lượng amonium :Sự nitrate hóa xảy ra khi có nguồn amonium bị oxy hóa. Tỉ lệ C/N của xác thải cao ngăn chặn sự phóng thích amonium đồng thời cũng ngăn chặn sự nitrate hóa. Nếu NH3 hiện diện quá cao cũng làm kiềm hãm sự nitrate hóa do NH3 gây độc đối với nitrobacter vì thế có sự tích lũy các ion NO2- gây độc (Brady, 1984).  Độ thoáng khí của đất: Sự Nitrate hóa là một tiến trình oxy hóa vì vậy cần điều kiện đất thoáng khí. Đôi với đất thoáng khí và đất thoát thủy tốt cung cấp đầy đủ 13 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Nhã Phương O2 cho quá trình nitrate hóa. Quá trình Nitrate hóa xảy ra nhanh khi đất được cáy và canh tác thích hợp (Brady, 1984).  Nhiệt độ và ẩm độ : Nhiệt độ và ẩm độ củng ảnh hửong mạnh mẽ đến tiến trình nitrate hóa. Nhiệt độ thích hợp cho sự nitrate từ 25-350C . Nhiệt độ đất thấp làm chậm tiến trình nitrate hóa. Sự nitrate hóa giảm khi nhiệt độ trên 35 0C và giảm liên tục khi nhiệt độ lớn hơn 500C. Sự nitrate hóa cũng cần chung cấp đủ nước. Độ ẩm đất quá thấp hoặc quá cao cũng làm chậm cũng làm chậm sự nitrate hóa. Trên thực tế ẩm độ thích hợp cho sự sinh trưởng của cây trồng cũng là ẩm độ thích hợp cho sự nitrate hóa (Brady, 1984).  Baze trao đổi và pH: pH môi trường là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn nitrate và tiến trình nitrate (Alexander,1961).Trị số pH tối ưu cho hoạt động nitrate hóa biến thiên từ 6.6-8.0. Sự nitrate hóa sẻ giảm ở pH thấp hơn 6, còn ở pH cao sẻ ức chế sự chuyển hóa NO2- thành NO3- . Sự nitrate hóa xảy ra nhanh chóng khi đất có nhiều baze trao đổi. Mặc dù vsv mẩn cảm với pH của đất nhưng trong một giới hạn nhất định độ chua ít ảnh hưởng đến sự nitrate hóa khi môi trường cung cấp đủ baze. Điều này đúng trên đất than bùn vì khi pH < 5 loại đất này vẫn có thể tích lũy nitrate (Brady, 1996). Ngoài ra, quá trình nitrate hóa cũng chịu ảnh hưởng của thuốc phòng trừ dịch hại như các chất gốc cyanua, các hợp chất gốc Clor hữu cơ đều ức chế mạnh quá trình nitrate hóa. CHƯƠNG II : PHƯƠNG TIỆN- PHƯƠNG PHÁP 1. Thời gian và địa điểm thí nghiệm Đề tài được thực trên các mẫu đất đã được lấy từ thí nghiệm luân canh dài hạn giữa lúa với cây họ đậu và thí nghiệm bón thêm phân hữu cơ trên đất lúa chuyên canh hai vụ, 14 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Nhã Phương nhằm khảo sát những khác biệt của hàm lượng CHC, khả năng khoáng hóa cacbon và khả năng cung cấp đạm khoáng của đất trong những hệ thống sử dụng đất khác nhau tại Mộc Hóa- Long An và Tịnh Biên –An Giang sau nhiều năm canh tác ( từ 2002). Thí nghiệm được tiến hành với các mẫu đất đã thu thập từ cuối vụ hè thu năm 2007, tại phòng phân tích thuộc bộ môn Khoa Học Đất và Quản Lý Đất Đai thuộc khoa Nông Nghiệp, trường Đại Học Cần Thơ . 2. Hệ thống cây trồng- Bố trí thí nghiệm Cấc hệ thống cây trồng được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với ba nghiệm thức và bốn lần lập lại. Tại Mộc Hóa Nghiệm thức 1 : Lúa Đông Xuân- Lúa Hè Thu . Nghiệm thức 2 : Lúa Đông Xuân - 10 tấn phân hữu cơ -Lúa Hè Thu . Nghiệm thức 3 : Lúa Đông Xuân- Đậu nành Hè Thu. Nghiệm thức 1 : Lúa Đông Xuân- Lúa Hè Thu . Nghiệm thức 2 : Lúa Đông Xuân- Phân hữu cơ- Lúa Hè Thu Nghiệm thức 3 : Lúa Đông Xuân- Đậu xanh Hè Thu. Tại Tịnh Biên 3 Phương pháp 3.1 Các chỉ tiêu hóa học đất  Các chỉ tiêu hóa học đất ở tầng mặt (0-20cm) bao gồm: pH (H2O), pH (KCl), EC, FeO3 tự do, OM, P tổng số, N tổng số, P dễ tiêu, N dễ tiêu, CEC, Al trao đổi, K trao đổi, Na 2 trao đổi, Mg trao đổi, Ca trao đổi được tham khảo từ kết quả phân tích của phòng phân tích bộ môn khoa học đất và quản lý đất đai. Riêng hàm lượng CHC trong đất được xác định bằng phương pháp Walkley- Back dựa trên nguyên tắc oxy hóa CHC bằng K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 đậm đặc, sau đó chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 bằng FeSO4 0,1N. 3.2 Khảo sát tốc độ khoáng hóa N của đất 3.2.1 Phương pháp ủ thoáng khí Mẫu đất khô sau khi được loại bỏ rác, được rây qua rây 2mm, cân 50g đất với 50 g cát cho vào hộp nhựa trộn đều, thêm nước cất vào để đạt 60% khả năng giử nước của đất, 15 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Nhã Phương trộn đều và cân lại trọng lượng hộp có cả đất lẩn nước, đậy nắp có dùi lỗ cho thông khí và ủ ở nhiệt độ phòng (khoảng 27-300C). Sau mỗi tuần cân lại nếu trọng lượng giảm thì thêm nước vào cho bằng trọng lượng lúc bắt đầu ủ. Khi lấy chỉ tiêu cân khoảng 30g đất cho vào ống ly tâm, cho 30ml dung dịch trích KCL 2M, lắc mẫu khoảng 1giờ, ly tâm và lọc lấy dung dịch trích để phân tích N- NH4+ và N-NO3-. Thời gian lấy mẫu và phân tích ở các thời điểm: ngày 0, ngày 3, ngày 7, ngày 14, ngày 21 và ngày 28 sau khi ủ. 3.2.2 Phân tích mẫu • Hàm lượng đạm amonium (N- NH4+): Ion NH4+ trong dung dịch sẽ phản ứng với phenol với sự hiện diện của hypochlorite ion trong môi trường kiềm cho ra indophenol có màu xanh. Hàm lượng N- NH4+ trong dung dịch được xác định bằng cách đo cường độ màu trên máy so màu tại bước sóng 640nm. • Hàm lượng đạm nitrate (N-NO3-): Nitrate trong mẫu được khử hoàn toàn bởi hydrazine sulfate đến nitrite và sau đó được xác định bởi phản ứng diazolization-coupling. Dung dịch có màu hồng và được do trên máy so màu tại bước sóng 543nm. 3.3 Phương pháp phân tích tốc độ hô hấp đất 3.3.1 Phương pháp ủ Các mẫu đất khảo sát hô hấp đất được ủ thoáng khí tương tự phương pháp khảo sát tốc độ khoáng hóa N. Các lọ chứa đất được đậy kín, bên trong chứa lọ đựng 10ml sút (nồng độ 0.1N) để hấp thu lượng CO2 tạo thành do tiến trình phân hủy chất hữu cơ của đất. Mở nắp lọ khi cần lấy chỉ tiêu để cung cấp oxy cho hoạt động của VSV, Lọ sút được lấy ra và thay mới tại các thời điểm ngày 3, ngày 7, ngày 14, ngày 21, ngày 28 sau khi ủ. 3.3.2 Phương pháp đo lượng CO2 tích lũy Lượng CO2 tích lũy theo thời gian được đo bằng phương pháp của Anderson (1982). Khí CO2 thoát ra từ đất sẽ được dung dịch NaOH 0.1N hấp thu và giữ lại dưới dạng carbonat . CO2 + 2OH- CO32- + H2O Sau khi hấp thu CO2 lượng NaOH dư sẽ được đo bằng cách chuẩn độ với dung dịch H2SO4 0,01N. Lượng CO2 tích lũy được tính toán thông qua việc xác định nồng độ NaOH giảm theo thời gian. 4 Phương pháp phân tích số liệu và xử lý kết quả 16