Bài giảng Khoa học đất - Chương 7: Sinh học đất - Bài 3: Chu kỳ chất N

Chương 7
bài 3. chu kỳ chất N
• Nitrogen trong khí quyển = 
79% 
• Làm sao chuyển N2 thành dạng 
cây trồng sử dụng được.
• N trong đất có nguồn gốc 
• N = chất hữu cơ = 37%,
phân chuồng = 19%,
cố định bởi sinh vật 
đất.= 19%
• mưa = 8%, 
• Phân bón = 13%, 
• bùn, rác = 4%.
Cố định N
chuyển hóa N2 thành NH3 hay R-NH2
A. Cố định hóa học
-ô nhiễm không khí –mưa acid, 
HNO3. 
- cố định do sấm sét (lightning) 2-5 
kg....../ha/năm
N2 -----> NO3
-
N2
R-NH2
NH4
+
NO3
- Cây trồng
cố định N sinh học
Ammonium hóa
Nitrate hóa
Phản N hóa
Hấp thu sinh học
Khóang hóa
1. Cố định N
biến đổi N2 thành NH3 hay R-
NH2
B . Cố định sinh học
1. không cộng sinh (sinh vật tự do) -
Azotobacter – háo khí & Clostridium –
yếm khí khỏang 5-50 kg....../ha/năm
2. cộng sinh – vi khuẩn-cây trồng – tương 
tác phức tạp giữa vi sinh vật và cây trồng
B. Cố định N cộng 
sinh
Vi khuẩn = Rhizobia
Cây trồng = cây họ đậu
Cỏ 3 lá- 200 kg....../ha/năm
Đậu đỗ -40- 100 kg....../ha/năm
* phân xanh tươi vùi vào đất sẽ làm tăng 
hàm lựơng chất hữu cơ và N .
Cố định N sinh học
• Vi khuẩn xâm nhập vào rễ cây chủ
• Rễ cây chũ hình thành nốt sần và vi 
khuẩn sống trong đó. 
• Vi khuẩn lấy N2 từ không khí và chuyển 
hóa thành R-NH2 nằm trong vi khuẩn 
trong nốt sần và 1 ít hình thành dạng 
NH4+
• Đường đi của N trong Rhizobium: 
– 1) sử dụng bời cây chủ, 
– 2) thóat ra ngòai rễ, cây trồng xung quanh 
sử dụng, 
– 3) khi rễ và nốt sần mục nát, sinh vật di 
dưỡng sẽ hấp thu N và là thành phần của 
chất hữu cơ trong đất. 
Dazzo & Wopereis, 2000
Vance et al., 1980
Hình thành 
nốt sần
Rhizobium
Dazzo & Wopereis, 2000
Gage and Margolin, 2000
Lông hút xoắn xung quanh rhizobia
Rhizobia phát triển
nốt sần rễ Alfalfa
N cố 
định
N Cố định /N ngòai môi trường
“đất” N
Tổng N trong cây
N2 N2
Michael Russelle - USDA-ARS
Plant Science Research Unit
CỏCây họ 
đậu
N 
trong 
đất
N phân 
chuồng
CỏHọ đậu 
N cố 
định
Michael Russelle - USDA-ARS
Plant Science Research Unit
CỏHọ đậu
N đất
Phân 
chuồng N 
Cỏhọ đậu
N cố 
dịnh
bón phân cần chú ý đến N cố định
Phân 
N
Mất
Michael Russelle - USDA-ARS
Plant Science Research Unit
2. Ammonium hóa
A. Biến đổi N hữu cơ (RNH2) 
thành ammonia (NH3)
R-NH2 ---> NH3 + H+ ----> NH4+
sinh vật di dưỡng.
B. Số phận NH4
+ =
1) cố định/bị nhốt bởi các 
khóang sét, 
2) mất do xói mòn, 
3) cây hấp thu (NH4
+),
4) vi sinh vật hấp thu 
5) bay hơi 
• NH4+ ----> NH3
High pH Soils > 7.5
3. Nitrate hóa
2 – bước
1. 2NH4+ + 3O2 ---> 2NO2- + 4H+ + 2H20 + E
Nitrosomonas
2. 2NO2- + O2 --> 2NO3- +
Nitrobacter
Tiến trình này hình thành acid 
4 H+
3. Số phận của Nitrate
*cây hấp thu NO3-
*NO3
- không được giữ trong đất nên 
dễ bị rửa trôi - khi ppm NO3
- > 10 ppm 
nước bị ô nhiễm
* phản n hóa – trong điều kiện yếm khí.
Rửa trôi
ET
Tưới
Nước ngầm
Cây hấp thu N
Michael Russelle - USDA-ARS
Plant Science Research Unit
4. Phản N hóa
Biến đổi NO3- thành N2
C6H12O6 + 4NO3- --> 6CO2 + 6H2O + 
2N2(gas) + NO + NO2
Vi khuẩn = kỵ khí
Mất 5-10%N.
Tỉ số C:N
• Vi khuẩn sử dụng 8 grams carbon, 
cần 1g N để đồng hóa C:N = 8:1.
• C:N cao: quá trình phân giải: N 
trong đất giảm (vi sinh vật hấp thu)
• C:N thấp, tăng N trong đất khi chất hữu 
cơ phân giải
C:N của 1 số vật liệu
• Bùn cống -5:1
• Cỏ họ đậu -13:1
• Phân ủ/rác 28 : 1
• Cỏ dại - 35:1
• Cùi bắp - 50:1
• Rơm rạ - 80:1
• Mùn cưa - 400:1
C:N = 20 -30 : 1.
Chu kỳ N
• Cây hút NO3-
• Cần cung cấp 
NO3-, NH4+, 
hay N hữu 
cơ(R-NH2), 
Ohio State University Extension Fact Sheet
• Nếu ta có 10 tấn mùn cưa mỗi tháng. Giải 
quyết? 
Chủng vi khuẩn-tăng cố định N
ủ phân hữu cơ
Các giai đọan của tiến trình ủ
• Giai đọan đầu
– Nhiệt độ tăng: 40 
độ C
– Thành phần dễ phân 
giải
• Giai đọan nhiệt độ
tăng cao
– 50 - 70 độ C
– Hình thành mùn
• Giai đoạn nhiệt độ
hạ thấp
Lợi ích của ủ phân
• An tòan
• Dễ thực hiện
– Thể tích giảm 30 -
50%
– Đồng nhất
• Tránh cạnh tranh N
• N ổn định
– N dạng hữu cơ
• Khử trùng 1 phần
– Do nhiệt độ cao
• Khử độc
– Phần lớn các hợp chất 
hữu cơ được phân giải
• Giảm nguồn bệnh