Bài giảng Các thành phần cơ bản trong môi trường đất

NHÓM 5Đặng Thị Phương ThảoVũ Thị Quỳnh TrangĐàm Ngọc TúPhạm Thị Cẩm LoanBùi Thị Ly NaNguyễn Văn KhêNguyễn Văn QuyếtPhạm Minh QuangCác thành phần cơ bản trong môi trường đấtSINH HỌC TRONG MÔI TRƯỜNG ĐẤT• Động vật. +Động vật lớn +Động vật nhỏ• Thực vật +Thực vật bậc cao +Thực vật bậc thấp• Vi sinh vật ĐỘNG VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG SINH THÁI ĐẤTI.Động vật lớn trong môi trường sinh thái đất Động vật lớn trong môi trường sinh thái đất gồm nhiều loại động vật như: chuột, dế, kiến, mối, rắn,Trong số đó có một số sống hoàn toàn bên trong môi trường sinh thái đất; một số khác nửa ở trong đất, nửa ở môi trường nước Một số sâu bọ thì nửa vòng đời của chúng ở trong môi trường đất, nửa còn lại trên câyTrong đó đa số là côn trùng và động vật không xương sống nhuyễn thể đặc biệt là giun đất	VD: Ở vùng nhiệt đới Negeria, mật độ giun đất từ 30-210con/m2, hay 9.105 con/ha Trong quá trình sống, chúng đào hang và lấy xác bã lá mục, cây mục làm thức ăn bài tiết ra lượng mùn tới 50-380 tấn/ha/năm. Quá trình đó không những biến các chất hữu cơ phức tạp thành mùn mà trong chất thải của chúng còn chứa N, P, K.Sự hoạt động của động vật cỡ lớn trong môi trường sinh thái đất rất mạnh mẽ với số lượng lớn (chỉ thua thực vật). Sự phân bố của động vật bậc cao cũng phụ thuộc vào điều kiện môi trường: Ở đất vùng cao, ẩm thì nhiều giun đất, còn ở đất vùng rừng ngập mặn thì nhiều cua, còng đặc biệt là sâm đất II. Động vật nhỏ trong môi trường sinh thái đất Dạng này có mặt khá nhiều trong môi trường sinh thái đất. Đại diện chúng có hai loại 1. Các loài giun tròn (Nematode) • Đây là loại trùng có kích thước nhỏ, chỉ khoảng 1-2mm chiều dài và chiều rộng thậm chí giống như cái đầu kim Chúng có thể nhận biết dưới 3 dạng:	+Hoại sinh (Saprophytic)	+Loại ăn thịt (predatory)	+Loại giun tròn cộng sinh (Hay ăn bám thực vật) gọi là tuyến trùng (Parasiticnematode) • Chúng đều có tác động biến đổi chất hữu cơ trong môi trường sinh thái đất rất mạnh mẽ • Tuy nhiên trong môi trường sinh thái đất cũng có sự cân bằng về loài động vật có lợi và có hại. 2. Động vật nguyên sinh: • Tuy đây là loài động vật nhỏ bé nhưng chúng có liên quan chặt chẽ đến các hoạt động của động vật khác thông qua việc cung cấp phần lớn các dạng vật chất trong môi trường đất. • Động vật nguyên sinh bao gồm: amip (Amoeba), tiêm mao (Gliater) và trùng roi (Flagellate) • Những kết quả nghiên cứu gần đây cho hay rằng, số lượng và mật độ của động vật nguyên sinh trong môi trường sinh thái đất thường không cao lắm và chúng có ảnh hưởng đến quá trình biến đổi chất hữu cơ trong môi trường đất.Trùng roiAmip Có thể chia động vật trong môi trường sinh thái đất thành các nhóm sau: + Nhóm ăn thực vật tươi (Phytophage, Herbrores) như một số loài bọ rầy ăn rễ cây hoặc lá cây tươi + Nhóm ăn xác thực vật đã khô (Detritivore) như giun, ốc ăn lá thân cây đã khô + Nhóm ăn xác động vật (Carrion- feeder) như ấu trùng của một số loại bọ rầy + Nhóm ăn phân (Coprophager) như một số loài collembola ăn các chất bài tiết của động vật + Nhóm ăn vi sinh vật (Carnivore) như một số loài côn trùng ăn các loài động vật khác nhỏ hơn + Nhóm ăn tạp (Omnivore) như một số loài bọ hoặc tuyến trùng ăn nhiều thứ kể trênCollembola ăn các chất bài tiết của động vậtTHỰC VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG SINH THÁI ĐẤTI.Thực vật bậc cao • Thực vật bậc cao bao gồm cả cây trồng cây rừng, thực vật cùng khô, cạn, thủy sinh và bán ngập • Thực vật bậc cao trong môi trường sinh thái đất được xem như máy phát năng lượng sinh học nhờ quang hợp, lấy năng lượng từ ánh sáng mặt trời - Lượng hữu cơ sinh khối mà chúng trả lại cho môi trường đất ở vùng ôn đới 1-400 tấn/ha/năm - Ở vùng nhiệt đới ẩm, lượng này cao: 500 tấn/ha, đồng cỏ: 25 tấn/ha - Vùng rừng savan nhiệt đới, lượng này cũng ở khoảng 66 tấn/ha - Ở rừng cây lớn, lượng hữu cơ phần rễ nằm trong lòng đất chiếm 20% - Đối với đồng cỏ, phần nằm trong lòng đất lại chiếm 70-85% toàn bộ sinh khối - Đối với rừng ôn đới, khối lượng xác hữu cơ chết trên mặt đất lại cao hơn 10 lần so với lượng xác hữu xơ ở rừng nhiệt đới ẩm Lượng sinh khối này cung cấp thức ăn cho vi sinh vật và đầu vào của vùng để chuyển hóa hữu cơ, năng lượng trong môi trường đấtThực vật bậc lượng hữu cơ, lá rụng, cành cây và rễ của nó tham gia vào chu trình chuyển hóa chất hữu cơ trong môi trường sinh thái đấtThực vật bậc cao và hoạt động của nó liên quan chặt chẽ với vi sinh vật trong môi trường sinh thái đấtThực vật bậc cao hấp thụ, rồi cung cấp các nguyên tố hóa học và đạm cho môi trường sinh thái đất: - 90% trọng lượng khô của thực vật là C, O, H mà chúng lấy từ nước, không khí của đất và của khí quyển - 10% là các nguyên tố khoáng N, P, Ca, K, Na, Cl, S * Vòng tuần hoàn sinh học: Đất -> Cây -> Đất Quá trình trao đổi thức ăn ở thực vật bậc cao • Quá trình trao đổi thức ăn ở thực vật bậc cao: - Các lông hút của cây ngập vào dung dịch đất, trong đó chứa nhiều hạt keo đất - Các hạt keo trao đổi với các cation kim loại và NH4+ cho các cation H+ - Quá trình trao đổi diễn ra ở bề mặt tiếp xúc hạt keo, chỗ gần nhất ới dung dịch đất và từ dung dịch đất đi vào rễ thực vật - Khi trong dung dịch có sẵn các ion là thức ăn thì lông hút trao đổi trực tiếp với dung dịch đấtII.Thực vật bậc thấp trong môi trường sinh thái đất • Thực vật bậc thấp trong môi trường sinh thái đất bao gồm những thực vật có kích thước và khối lượng nhỏ, chưa tiến hóa sinh học bằng thực vật thượng đẳng. Chúng rất đa dạng và phong phú. • Xét về nguồn thức ăn, chúng có thể là hoại sinh (Saprophyte), ký sinh (Parasitic), loại truyền bệnh hay loại công sinh (Symbiotic). Hầu hết chúng sống xung quanh vùng rễ, trong tầng mặt của đất.Nấm VI SINH VẬT TRONG MÔI TRƯỜNG SINH THÁI ĐẤTI.Phân bố vi sinh vật trong môi trường đất • Phân bố chủ yếu là trong tầng A (tầng canh tác), còn lại một số ít ở tầng B và C, trừ một số loài chuyển hóa chất khoáng • Tùy theo đặc tính và phản ứng của môi trường mà ở từng vùng khác nhau mật độ chúng khác nhau • Yếu tố quan trọng nhất là chế độ thức ăn, nước, không khí cũng như chế độ canh tác và tiểu khí hậu ở môi trường đó.Có thể chia vi sinh vật thành 2 nhóm theo nơi cư trú: 1.Nhóm sống trong tập đoàn hạt 2. Nhóm sống bên ngoài tập đoàn hạt • Ngoài hai nhóm chính đó còn có nhóm trung gian	VD: vi sinh bacteri cũng có nhóm sống trong và nhóm sống ngoài tập đoàn hạtTập trung quanh vùng rễ thực vật bậc cao: Các nghiên cứu đều cho thấy xung quanh rễ cây, đa số vi sinh vật sống và hoạt động nhiều hơn so với vùng xa rễ cây. II. Phân loại và hoạt tính vi sinh vật trong môi trường sinh thái đất: • Chúng có thể là vi khuẩn (Actinomicites), nấm (Fungi), tảo đơn bào, xạ khuẩn,trực khuẩn virus • Nhiều nhất ttrong môi trường đất là bacteria, actinomecite với số lượng lớn và sinh khối lớn. • Sau đó về số lượng là Fungi (nấm) nhưng sinh khối của Fungi lại cao bằng hoặc hơn bacteria. 1. Vi khuẩn (Microbiology): • Xét theo hình dạng vi khuẩn có các dạng như vi khuẩn hình cầu, vi khuẩn hình que, vi khuẩn hình trụ, dạng chỉ • Xét theo sự hấp thụ carbon người ta chia vi khuẩn ra thành 2 loại: vi khuẩn dị dưỡng và vi khuẩn tự dưỡng+)Vi khuẩn tự dưỡng trong môi trường sinh thái đất (Autotropic): • Chia thành hai nhóm Autotropic và Lithotrophic, chúng sử dụng chất vô cơ như: NH4+, Fe2+, SO42- hay CO2 làm nguồn thức ăn và năng lượng cho quá trình sống của chúng, nhờ những phản ứng oxy hóa và sinh hóa. • Một số vi khuẩn trong thành phần cấu tạo của nó, đã có nhân tố tương tự như diệp lục, giống như cây xanh dùng năng lượng mặt trời thực hiện quang hợp (Phytosyntheza)VD: Vi khuẩn Nitromonas tham gia vào việc oxy hóa NH3 thành HNO3Vi khuẩn Nitrobacter thúc đẩy quá trình oxy hóa HNO3 thành acid azotic.Vi khuẩn Nitrobacter+)Vi khuẩn dị dưỡng trong môi trường sinh thái đất (Heterotrophi):• Gồm rất nhiều loại với hai loài đặc trưng là Heterotrophic và Organotrophic, chúng có thể biến các hợp chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản• Chúng đóng vai trò quan trọng trong một quá trình phân giải, nhất là giai đoạn đầu, amoniac hóa CO(NH2)2 + 2H2O -> (NH4)2CO3 	 Hệ dị dưỡng vi sinh vật 	 	2NH3 + CO2 + H2OTheo quá trình hoạt động của môi trường khác nhau người ta chia ra 3 nhóm: - Vi khuẩn háo khí (aerobic bacteria): nhận oxy trực tiếp từ môi trường không khí- Vi khuẩn yếm khí (anaerobic bacteria): lấy oxy từ sự phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa oxy- Vi khuẩn thiếu khí (facultative bacteria): dùng oxy ở trong không khí của đất và/hoặc oxy được giải phóng từ các chất hữu cơ phân giải• Những vi khuẩn gần rễ là dạng không bào tử tạo nên một nội môi trường được gọi là “quyển rễ” (rhizosphere)2. Trực khuẩn và virut• Trongg môi trường đất, bên cạnh vi khuẩn, thực vật đơn bào, còn tồn tại một số loại, mà kích thước cơ thể của nó không những mắt thường không thể nhìn thấy được mà cả kính hiển vi quang học thường cũng không phát hiện ra. Người ta phải xác định chúng bằng kính hiển vi điện tử• Chúng là các trực khuẩn (bacteriophagus) và siêu vi trùng (virus) với cơ thể là các tế bào không hoàn chỉnh• Chúng hoạt động mạnh và có loại gây hại. Khi đã bị virus phá hoại cây đó không có cách nào chữa khỏi chỉ có thể đốn bỏ, đốt đi các bộ phận nhiễm virus• Ngoài ra còn có loại gây hại trực tiếp cho người và động vậtTrực khuẩnVirus cúm 3. Xạ khuẩn (actinomicta)• Đây là những thể hữu cơ có một tế bào dạng que có khả năng phân nhánh. Lượng chứa xạ khuẩn trong MTST đất có đến hàng tỉ cá thể gam đất, thường chỉ tập trung trên lớp đất mặt vì chúng ưa thoáng khí và khô ráo. • Tác dụng của xạ khuẩn là trong hoạt động sống của mình chúng phân giải hợp chất hữu cơ; đặc biệt chúng có khả năng phân giải hợp chất bền vững như lignin trong gỗ.• Một số xạ khuẩn khác lại có khả năng tiết ra chất kháng sinh ( gây ảnh hưởng đến tính chất đất và ảnh hưởng lên hoạt động của vi khuẩn). 4. Sợi nấm trong MTST đất (fungi)• Đây là một dạng thực vật sốngtrong MTST đất với tế bào dạng sợi phân nhánh.• Hoạt động của chúng là phá hủy xác sinh vật và cả lignin, phân giải protein để tạo thành các acid hữu cơ, làm tăng độ chua môi trường đất và chuyển hóa các chất khoáng• Chúng sống tập trung ở lớp đất mặt vì chúng hiếu khí. Số lượng chúng có thể 1,5 x 105 con/g đất trong tầng đất mặt.• Ngày nay người ta dùng một số sợi nấm trong y học và công nghiệp.	VD: peniciline lấy từ nấm penicilium notatum hoặc P.chrysogenum.Tảo trong MTST đấtĐây cũng là một thực vật sống trong môi trường đất, có số lượng hàng triệu cá thể/gam đất.Có tảo xanh, tảo vàng, xanh lá cây và khuê tảoTảo thường phát triển trên bề mặt đất. Với nhiệt độ trung bình 25 – 300C, tảo phát triển rất nhanh5. Quan hệ giữa các vi sinh vật trong MTST đấtTrong môi trường đất số lượng và chủng loại vi sinh vật nhiều vô kể nhưng chúng ta có thể xét quan hệ giữa chúng theo các dạng cùng sống trong một môi trường rừng:Không có tác dụng qua lại Cạnh tranh về không gian và thức ăn	VD: hai chủng bacillus subtilus và acrobacter acrogenes do sự khác nhau về hấp thụ Mg2+Tương trợ lẫn nhau	VD: azotobacter và rhodopseudomonas.Tiêu cực một chiều: chủng này tác động tiêu cực lên chủng kia nhưng không có ngược laị	VD: Streptomycetestieets ra chất kháng sinh gây cản trở cho các vi khuẩn khácTích cực một chiều: chủng này tác động tích cực lên chủng kia nhưng không có ngược lại	VD: pseudomonas, xanthomonas phát triển nhờ hỗ trợ của chlorella pyrenodosa.Ký sinh: chủng này ký sinh lên chủng kia	VD: nấm pitecephalic sống ký sinh trên nhóm mucorales.Làm mồi: làm mồi cho chủng cùng sống	VD: vi khuẩn bacteria bị prozoa ăn.THAØNH PHAÀN CÔ GIÔÙI CUÛA ÑAÁT : ÑAÁT BAO GOÀM 3 THAØNH PHAÀN(3 PHA) - PHA RAÉN - PHA LOÛNG - PHA KHÍ.2.1 THaønh phaàn raén ( cöùng ) cuûa ÑaátThaønh phaàn raén cuûa ñaát goàm caùc haït khoùang vaät nguyeân sinh hoaëc thöù sinh, thöôøng goïi laø caùc haït ñaát coù kích thöôùcTöø vaøi xentimet ñeán vaøi phaàn nghìn xentimet. Caùc tính chaát cuûa chuùng phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn khoùang chaát cuûa chuùng.Thaønh phaàn khoùang chaát goàm : khoùang chaát nguyeân sinh vaø khoùang chaát thöù sinh.Caùc khoùang chaát nguyeân sinh thöôøng gaëp laø ; Fenpat, thaïch anh vaø Mica..v. Caùc khoùang chaát thöù sinh thöøông hay gaëp laø: Monmorilonit,Ilit ,ø cao linit, canxi, mi ca traéng, thaïch cao vaø muoái moûvv2.1.2 Thaønh phần hạt của đất: Trong tự nhieân đất do caùc hạt to nhỏ coù thaønh phần khoùangVật khaùc nhau hợp thaønh. Kích thước của caùc hạt thay đổi Trong một phạm vi rất rộng lớn, từ haøng chục, haøng trăm xentimet như caùc hoøn ñaù taûng, cuội, đến vaøi phần trăm, Vaøi phần nghìn milimet như hạt seùt.2.1.3. Hình dạng hạt đất: Hình dạng hạt đất rất khaùc nhau từ dạng hình cầu đến dạng tấm mỏng vaø hình kim, do ñoù maø tính chất Của đất sẽ khaùc nhau khi hình dạng của caùc hạt khaùc nhau. 2.2. Thaønh phần nước trong đất: Nước laø một thaønh phần coù taùc dụng rất chặt chẽ vớiCaùc hạt đất, nhất laø đối với caùc loại đất hạt nhỏ vaø coù chứa caùc chất hữu cơ. . Tuøy theo dạng tồn tại của nước trong đất, nước coù taùc dụng khaùc nhau vaø dẫn đến hình thaønh caùc tính chấtkhaùc nhau của đất. 2.2.1. Nước trong vật của hạt đất: Laø loại nước tồn tại ở những vị trí nhất định trong mạng tinh thể của khoùang vật dưới dạng ion (H+, OH-) hoặc dưới dạng phaân tử (H2O). 2.2.2. Nước kết hợp mặt ngoøai hạt đất: Nước kết hợp mặt ngoøai hạt đất laø loại nước được giữ lại treân bề mặt hạt đất do taùc dụng hoùa hoïc , hoùa lyù vaø ñieän phaân töû. Tuøy theo mức độ baùm chặt của nước naøo hạt đất, nước kết hợp mặt ngoøai coù thể phaân ra như sau: Nước huùt baùm: Laø loại nước baùm rất chặt vaøo ngay mặt ngoøai của hạt đất. Nước lieân kết: Laø loại nước bao ở ngoøai nước huùt baùm vaø coù theå phaân ra.2.2.3. Nước tự do: Nước tự do laø loại nước ở ngoøai phạm vi taùc dụng của lực điện phaân tử của hạt đất do ñoù noù coù thể Chuyển dịch ở trạng thaùi lỏng dưới taùc dụng của ngoại lực Nước mao dẫn: Nước mao dẫn laø nước chiếm một phần hay toøan bộ lỗ rỗng của đất Nöôùc troïng löïc : Nöôùc troïng löïc laønöôùc toàn taïi trong loãRoãng cuûa ñaát.2.3. Thaønh phần khí trong đất: Coù 2 loïai khí cô baûn trong ñaát laø: Khí töï do vaø Khí hoøa tan trong nöôùc.Thaønh phaàn caùc khí trong ñaát ñoùng vai troø quan troïng trong ñoù coù chöùa nhieàu oâxitcacbon, coù laãn SunfuaVaø caùc khí khaùc maø trong ko khí caùc khí naøy ko ñaùng keå.Khí hoøa tan trong nước, tuøy theo phần hoùa hoïc coù thể ảnh hưởng khaùc nhau tới thaønh phần khoùang vật của đất. Một số khí tạo ra quaù trình oxy hoùa , một sốkhaùc lại tạo ra quaù trình cacbonat hoùa đất, v.v... 2.4. Caùc taùc dụng qua lại giữa caùc thaønh phần trong đất: 2.4.1. Lực điện phaân töû vaø vỏ hydrat của đất: Mạng tinh thể của caùc khoùang vaät được cấu tạo bởi caùcNguyeân tử caùc nguyen toá hoùa học. Khi một nguyeân tử trungHoøa mất hay nhận theâm một hoặc một số điện tử, thì noù trở Thaønh một ion mang điện Vì vậy maø haït khoùang vật trởNeân như những vật mang điện. 2.4.2. Sự trao đổi ion trong đất: Söï trao ñoåi ion trong ñaát laø khaû naêng haáp thuï cuûa ñaát Ñoái vôùi caùc chaát loûng vaø khí khaùc nhau, caùc ion phaân töû,Vaø caùc haït keo töø moâi tröôøng xung quanh.CÔ CAÁU ÑAÁTNgười ta thường chia Cơ cấu của thaønh những dạng cơ bản sau ñaây:3.2.1. Cơ cấu lớp: Laø loại cơ cấu phổ biến nhất thể hiện roõ õ rệt trong caùc trầm tích loøng soâng , đầm, hồ vaø biển cạn nước, bao gồm caùc lớp caùt, seùt xen kẽ nhau. 3.2.2. Cơ cấu Pocphia: Thể hiện ở caùc loại trầm tích mảnh lớn, bao gồm caùc hạt thoâ vaø caùc hạt seùt phaân Taùn đều. 3.2.3. Cơ cấu liền: Thường gặp ở caùc loại đất seùtvaø đấtBuøn cổ trong quaù trình địa chất KEÁT CAÁU CUÛA ÑAÁTKết cấu của đất laø sự sắp xếp coù tính quy luật của caùc hạt hoặc caùc ñaùm hạt đất coù độ lớn vaø hình dạng khaùc nhau trong quùa trình trầm tích. 3.1.1. Kết cấu hạt đơn: Hình thaønh do sự chìm lắng tự do của caùc hạt tương đối thoâ3.1.2. Kết cấu tổ ong:Hình thành do sự lắng chìm tự do của caùc hạt tương đối nhỏ trong nước 3.1.2. Kết cấu boâng: Caùc hạt khoùang vật lắng chìm trong nước coù kích thước của hạt keo thì taïo thaønh keát caáu boângTHE END