Ch ng IVươ
CH T H U C C A ÐT Ơ
1. Khái ni m chung v ch t h u c trong đt ơ
D u hi u c b n làm đt khác đá m là đt có ch t h u c . S l ng và tính ơ ơ ượ
ch t c a chúng tác đng m nh m đn quá trình hình thành đt, quy t đnh nhi u ế ế
tính ch t: lý, hoá, sinh và đ phì nhiêu c a đt.
Toàn b các h p ch t h u c có trong đt đc g i là ch t h u c c a đt. Có ơ ượ ơ
th chia ch t h u c c a đt làm 2 ph n: nh ng tàn tích h u c ch a b phân gi i (r , ơ ơ ư
thân, lá cây, xác đng v t) v n gi nguyên hình th và nh ng ch t h u c đã đc phân ơ ượ
gi i. Ph n h u c sau có th chia thành 2 nhóm: nhóm nh ng h p ch t h u c ngoài ơ ơ
mùn và nhóm các h p ch t mùn.
Nhóm h u c ngoài mùn g m nh ng h p ch t có c u t o đn gi n h n nh : ơ ơ ơ ư
protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, sáp, nh a, este, r u, axit h u c , anđehit... Nhóm này ượ ơ
ch chi m 10% - 15% ch t h u c phân gi i nh ng có vai trò r t quan tr ng v i đt ế ơ ư
và cây tr ng.
Nhóm các h p ch t mùn bao g m các h p ch t h u c cao phân t , có c u ơ
t o ph c t p (s trình bày ph n mùn), nhóm này chi m 85% - 90% ch t h u c ế ơ
đc phân gi i.ượ
Ðt khác nhau có hàm l ng ch t h u c khác nhau. đt đen (chernozem), ượ ơ
đt mùn núi cao hàm l ng ch t h u c có th đn 10% ho c h n n a, song đt ượ ơ ế ơ
b c màu, đt cát l ng h u c l i ch 1% ho c th p h n. S l ng, đc đi m hình ượ ơ ơ ượ
thái, tính ch t c a ch t h u c c a đt r ng và đt tr ng tr t r t khác nhau. ơ
Ch t h u c là ph n quý nh t c a đt, nó không ch là kho dinh d ng cho ơ ưỡ
cây tr ng mà còn có th đi u ti t nhi u tính ch t đt theo h ng t t, nh h ng l n ế ướ ưở
đn vi c làm đt và s c s n xu t c a đt.ế
Vai trò c a ch t h u c l n đn m c v n đ ch t h u c c a đt luôn luôn ơ ế ơ
chi m m t trong nh ng v trí trung tâm c a th nh ng h c và đã dành đc s quanế ưỡ ượ
tâm c a nhi u nhà nghiên c u trong và ngoài n c. ướ
2. Ngu n g c ch t h u c đt ơ
Trong đt t nhiên ngu n h u c cung c p duy nh t cho đt là tàn tích sinh ơ
v t bao g m xác th c v t, đng v t và vi sinh v t. Ði v i đt tr ng tr t ngoài tàn
tích sinh v t còn có m t ngu n h u c b sung th ng xuyên đó là phân h u c . ơ ườ ơ
2.1. Tàn tích sinh v t
+ Sinh v t s ng trong đt, l y ch t dinh d ng t đt đ sinh tr ng, phát ưỡ ư
tri n, khi ch t đ l i nh ng tàn tích h u c (xác h u c ). Trong tàn tích sinh v t, ch ế ơ ơ
y u (t i 4/5) là tàn tích th c v t màu xanh. Trong quá trình s ng chúng quang h p t oế
ch t h u c và khi ch t chúng đ l i cho đt: thân, r , cành, lá, qu và h t. ơ ế
+ Th c v t màu xanh có nhi u lo i, s l ng và ch t l ng ch t h u c ượ ượ ơ
chúng đa vào đt cũng khác nhau. Cây g s ng lâu năm cung c p ch y u là cành, láư ế
khô và qu r ng t o thành trên m t đt m t t ng th m m c đt r ng, sau đó m i
b phân gi i b i vi sinh v t đt. Cây thân c cho l ng ch t h u c nhi u và t t h n, ượ ơ ơ
l ng h u c mà chúng đ l i trong đt ch y u l i là r . vùng đng c l ng rượ ơ ế ượ
đ l i trong đt t ng m t (0- 1 m) hàng năm 8 - 28 t n/ha. Ði v i cây thân c
hàng năm, l ng r đ l i trong đt ít h n, kho ng 3 - 5 t n/ha; l ng thân, lá ượ ơ ượ
kho ng 0,5 - 13 t n/ha, ph n l n thân lá c a chúng b ng i và súc v t s d ng, vì ườ
v y l ng tàn tích h u c đ l i trong đt đ hình thành mùn không nhi u. ượ ơ
+ Ngoài th c v t màu xanh còn có xác đng v t và vi sinh v t, l ng c a ượ
chúng không nhi u, th ng không v t quá 100 - 200 kg/ha/năm trong đa s các lo i ườ ượ
đt, song ch t l ng l i r t t t đi v i dinh d ng cây tr ng. ượ ưỡ
+ Thành ph n hoá h c c a nh ng tàn tích h u c r t khác nhau tu thu c vào ơ
ngu n g c c a chúng. Nhìn chung các tàn tích h u c ch a đn 75 - 90% là n c. ơ ế ướ
Trong thành ph n ch t khô, ngoài các ch t gluxit, protit, lipit, lignin, tanin, nh a, sáp,
tàn tích h u c còn ch a m t l ng nh t đnh các nguyên t vô c (b ng 4.1). Ph n ơ ượ ơ
l n các h p ch t h u c trong cây là nh ng h p ch t cao phân t , ví d phân t ơ
l ng protit: 10ượ 5 - 106, polisacarit: 106. T l gi a các nhóm h p ch t chính trong các
tàn tích h u c khác nhau cũng r t khác nhau. ơ
B ng 4.1. Thành ph n hoá h c c a sinh v t, % ch t khô (A.E.
Vozbutskaia)
Sinh v tTro Protit
Gluxit
Lignin
Lipit và
các h p
ch t tanin
Cenluloa Hemicenluloa
và gluxit khác
Vi khu n2-10 40-70 - có- 1-40
Rong 20-30 10-15 5-10 50-60 - 1-3
Rêu 2-6 3-5 5-10 60-80 8-10 1-3
D ng xươ 6-7 4-5 20-30 20-30 20-30 2-10
Cây lá kim:
Thân
Lá
0,1-1
2-5
0,5-1
3-8
45-50
15-20
15-25
15-20
25-30
20-30
2-12
15-20
Cây lá r ng:
Thân
Lá
0,1-1
3-8
0,5-1
4-10
40-50
15-25
20-30
10-20
20-25
20-30
5-15
5-15
C lâu năm:
H hoà th o
H đu
5-10
5-10
5-12
10-20
25-40
25-30
25-35
15-25
15-20
15-20
2-10
2-10
Ngoài h p ch t h u c trong tàn tích sinh v t có ch a m t l ng các nguyên ơ ượ
t tro. L ng ch a và t l gi a chúng ph thu c vào t ng lo i sinh v t và đi u ki n ượ
s ng c a chúng. Trong thành ph n tro có K, Ca, Mg, Si, P, S, Fe... Chúng đc ch a ượ
nhi u các cây thân c .
+ Sau khi ch t, xác sinh v t đi vào đt ho c b phân gi i ho c đc chuy n ế ượ
hoá thành các h p ch t mùn
2.2. Phân h u c ơ
Ði v i đt tr ng tr t, nh t là nh ng n i có m c đ thâm canh cao thì phân ơ
h u c là m t ngu n l n b sung ch t h u c cho đt. Trong các th p niên 70, 80 ơ ơ
c a th k 20, nhi u vùng đt, ng i dân thu ho ch c h t l n cây, vì v y phân ế ườ
h u c g n nh ngu n chính đ tăng l ng mùn trong đt. Hi n nay có nhi u lo i ơ ư ượ
phân h u c : phân chu ng, phân b c, phân rác, phân xanh, bùn ao... S l ng và ch t ơ ượ
l ng c a chúng tu theo trình đ k thuât canh tác, thâm canh cây tr ng m i n i.ượ ơ
3. Quá trình bi n hoá xác h u c trong đtế ơ
S bi n hoá xác h u c trong đt là m t quá trình sinh hoá h c ph c t p, x y ế ơ
ra v i s tham gia tr c ti p c a vi sinh v t, đng v t, oxy không khí và n c. ế ướ
Xác th c v t t n t i trên m t đt ho c trong các t ng đt, trong quá trình phân
gi i chúng m t c u t o, hình d ng ban đu và bi n thành nh ng h p ch t ho t tính ế
h n, d hoà tan h n. M t ph n nh ng h p ch t này đc khoáng hoá hoàn toàn, s n ơ ơ ượ
ph m c a quá trình này là n c, m t s khí và nh ng h p ch t khoáng đn gi n, ướ ơ
trong s đó có nhi u ch t dinh d ng cho th c v t th h ti p sau. M t ph n đc ưỡ ế ế ượ
vi sinh v t dùng đ t ng h p protit, lipit, gluxit và m t s h p ch t m i, xây d ng c ơ
th chúng và khi chúng ch t đi l i đc phân hu . Ph n th ba bi n thành nh ng h p ế ượ ế
ch t h u c cao phân t có c u t o ph c t p - đó là nh ng h p ch t mùn. Nh ng ơ
h p ch t mùn này l i có th b khoáng hoá.
Nh v y xác h u c trong đt ch u s tác đng c a 2 quá trình song song t nư ơ
t i, tu theo đi u ki n đt, khí h u, thành ph n xác sinh v t mà m t trong hai quá
trình y chi m u th . Hai quá trình này là: quá trình khoáng hoá xác h u c và quá ế ư ế ơ
trình mùn hoá xác h u c . ơ
S bi n hoá xác h u c trong đt có th đc khái quát b ng s đ sau: ế ơ ượ ơ
Hình 4.1. S đ quá trình bi n hoá xác h u c trong đtơ ế ơ
3.1. Quá trình khoáng hoá xác h u c ơ
* Khái ni m khoáng hoá ch t h u c là gì? ơ
Khoáng hoá là quá trình phân hu các h p ch t h u c t o thành các h p ch t ơ
khoáng đn gi n, s n ph m cu i cùng là nh ng h p ch t tan và khí.ơ
* Ðc đi m c a quá trình khoáng hoá xác h u c ơ
Theo L.N. Alexandrova quá trình khoáng hoá xác h u c trong đt x y ra theo 3 giai ơ
đo n:
+ Các h p ch t hoá h c ph c t p là thành ph n c b n c a xác h u c : protit, ơ ơ
gluxit, lipit, lignin, tanin, nh a do tác đng c a các men do vi sinh v t đt ti t ra b ế
thu phân đ hình thành các s n ph m có c u t o đn gi n h n: đng hexoza, ơ ơ ườ
pentoza, saccaroza, cenluloa, axit amin m ch vòng và m ch th ng, amin, các g c purin
và pirimidin, axit uronic, axit béo, glixerin, polyphenol...
+ Do tác d ng c a các ph n ng oxi hoá kh , kh amin, kh cacboxyl... các
s n ph m c a giai đo n 1 ti p t c b bi n đi thành các axit h u c m ch vòng và ế ế ơ
Mùn hoá
Xác h u c ơ
H p ch t mùn Mu i khoáng,
khí
Quá trình mùn hoáQuá trình khoáng hoá
Khoáng hoá t t
m ch th ng, axit vô c , axit béo, axit h u c d ng bay h i, axit không no, andehit, ơ ơ ơ
r u, các s n ph m oxi hoá kh d ng phenol, quinol.ượ
+ Giai đo n khoáng hoá hoàn toàn
- Trong đi u ki n h o khí các s n ph m trung gian trên b bi n đi hoàn toàn ế
thành các s n ph m: R 3PO4, R2SO4, RNO2, RNO3, NH3, H2O, CO2 (R là Ca2+, Mg2+, K+,
Na+, NH4+).
- Trong đi u ki n y m khí s n ph m cu i cùng t o thành t các s n ph m ế
trung gian bao g m: NH3, H2O, CO2, CH4, H2, N2, H2S, PH3.
* Các y u t nh h ng đn quá trình khoáng hoáế ưở ế
+ Thành ph n xác h u c : quá trình khoáng hoá các h p ch t h u c khác ơ ơ
nhau không gi ng nhau. Khoáng hoá m nh nh t là các lo i đng, tinh b t, sau đó ườ
đn protit, hemicenlulo và cenlulo, b n v ng h n c là lignin, sáp, nh a, cho nên đi ế ơ
v i nh ng tàn tích sinh v t khác nhau, có thành ph n hoá h c khác nhau thì t c đ các
quá trình khoáng hoá không th gi ng nhau.
+ Ðc đi m c a đt và khí h u: t c đ khoáng hoá cũng ph thu c vào đ
pH, thành ph n c gi i đt, đ m, nhi t đ... Khoáng hoá c n đi u ki n thoáng khí, ơ
n c, nh ng n u đ m cao quá gây ra y m khí, vi sinh v t khó ho t đng. K t qu ướ ư ế ế ế
hi n nay cho th y các đi u ki n m đ 70%, đ ánh sáng, pH 6,5 - 7,5, nhi t đ
25˚ - 30˚C là thích h p cho s ho t đng c a vi sinh v t, và do đó khoáng hoá x y ra
m nh m . Nh ng đi u ki n này thích h p v i đt có nhi t đ, m đ nh Vi t ư
Nam, cho nên ta các quá trình khoáng hoá r t m nh, phân gi i ra nhi u ch t dinh
d ng cho cây tr ng, nh ng đng th i ch t h u c và mùn trong đt b phá hu ưỡ ư ơ
nhanh chóng làm cho đt không nhi u mùn và ít đm, vì v y đi v i đt nh , c n có
bi n pháp gi m t c đ khoáng hoá.
3.2. Quá trình mùn hóa xác h u c ơ
* Khái ni m
Mùn hoá là quá trình t ng h p nh ng s n ph m phân gi i xác h u c d n đn ơ ế
s hình thành nh ng h p ch t mùn.
Mùn là nh ng h p ch t h u c cao phân t ph c t p mà phân t bao g m ơ
nhi u đn v c u t o khác nhau, chúng đc n i v i nhau b ng các c u n i. M i đn ơ ượ ơ
v c u t o bao g m nhân vòng, m ch nhánh, chúng ch a nhi u nhóm đnh ch c khác
nhau và mang tính axit.
Dragunop đã đa ra s đ c u t o phân t axit humic (hình 4.2)ư ơ
O
O
C
HO
H
O
H
CH
2
H
3
CO
C
HOOC
H
CH
N
H
2
C
O
C
6
H
11
O
5
C
H
H
O
HO
H
2
C
C
O
CH
HN
OH H
2
C
C
H
H
O
OH
O
O
CO NH
C
8
H
18
O
3
N
Hình 4.2. S đ c u t o phân t axit humicơ
* Quan đi m v s hình thành mùn
Ngày nay, ng i ta th ng nh t r ng mùn đc c u t o t protit, lignin, tanin ườ ượ
và nh ng thành ph n khác nhau c a xác sinh v t, nh ng b n ch t c a các quá trình ư
mùn hoá còn có nh ng ý ki n khác nhau, n i b t là 2 quan đi m hoá h c và quan ế
đi m sinh hoá h c v s hình thành mùn.
+ Nh ng ng i theo quan đi m hoá h c cho r ng s hình thành mùn ch tr i ườ
qua m t lo t nh ng ph n ng hoá h c đn thu n, mà không có s tham gia c a vi ơ
sinh v t. Ði di n cho quan đi m này là Vacsman, F. Scheffer... Ví d , Vacsman
(M ) cho r ng h t nhân mùn đc hình thành do lignin k t h p v i các ch t khoáng ượ ế
ki m trong đt, sau đy các ph n ng oxy hoá đã k t g n thêm các axit h u c khác ế ơ
và hình thành mùn. Ho c theo Scheffer axit humic có th đc hình thành theo con ượ
đng sinh hoá mà cũng có th b ng con đng hoá h c đn thu n. B ng con đngườ ườ ơ ườ
hoá h c, axit humic đc t o thành t các phenol, quinol và aminoaxit qua các ph n ượ
ng oxi hoá và trùng h p. Quan đi m hoá h c ngày càng ít đc các nhà nghiên c u ượ
v mùn ng h .
+ Quan đi m sinh hoá c a vi c hình thành mùn kh ng đnh r ng: mùn đc ượ
hình thành nh t thi t ph i là s n ph m phân gi i xác h u c và t ng h p nh ng h p ế ơ
ch t đc phân gi i c a vi sinh v t đt, nh ng ph n ng x y ra trong quá trình t o ượ
mùn là nh ng ph n ng sinh hoá, có tác đng b i các men do vi sinh v t ti t ra. Quan ế
đi m này đc nhi u nhà nghiên c u đt n i ti ng trình bày m t cách h th ng: ượ ế
Traxop, Docuchaev, Viliam, Tiurin, Kononova, Alexandrova và các h c gi ph ng ươ
tây khác: Posong, Bestremio, Sephe, Laatso, Baso, Focsaito, Piusk, Alison... Quan đi m
này đng là quan đi m th ng soái ngày nay và ngày càng đc nhi u ng i ng h .ươ ượ ườ
* Quá trình hình thành mùn theo quan đi m hi n đi (sinh hoá)
+ Theo Docuchaev, Viliam và Tiurin, Kononova, Alexandrova đc đi m c ơ
b n c a s mùn hoá là nh ng ph n ng sinh hoá oxy hoá d n d n nh ng h p ch t
cao phân t có m ch vòng khác nhau, trong đó protit, lignin, tanin đóng vai trò quan
tr ng. Nh ng ph n ng oxy hóa này x y ra khi phân gi i các tàn tích sinh v t d i ướ
nh h ng c a oxy không khí, men oxydaza và các xúc tác vô c khác. Nh ng h p ưở ơ
ch t cao phân t k trên liên k t l i v i nhau d i tác d ng c a ph n ng trùng h p ế ướ
d n t i vi c hình thành nh ng h p ch t mùn cao phân t và b n v ng.
+ Tham gia vào quá trình mùn hoá ngoài protit, lignin, tanin còn có nh ng s n
ph n khác c a quá trình phân gi i xác h u c đt. Trong quá trình s ng c a mình, vi ơ
sinh v t đt s d ng nh ng s n ph m phân gi i h u c , nh ng s n ph m trao đi ơ
ch t và t ng h p c a vi sinh v t nh axit, đng, amin, h p ch t th m... cũng tham ư ườ ơ
gia c u t o nên phân t mùn.
Oxi hoá
XÁC H U C Ơ
ProtitCenluloa và
gluxit khác
Lipit, tanin...
Vi sinh v t
H p ch t phenol (s n
ph m trao đi ch t) Axit amin, peptit (s n ph m
phân gi i và t ng h p) H p ch t phenol (s n
ph m phân gi i)
Oxi hoá
-2e
-2H+
-2e
-2H+