Dinh dưỡng nito ở thực vật ( tiếp)

Trình bày cơ chế chung của sự đồng hoá nitơ khoáng và nitơ tự do (N2) trong đất và trong không khí

III. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG ĐẤT VÀ CỐ ĐỊNH NITƠ

1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất

- Con đường chuyển hóa nitơ hữu (trong xác sinh vật) trong đất thành dạng nitơ khoáng (NO₃^- và NH₄⁺)

 

Gồm 2 giai đoạn

* Quá trình amôn hóa: Các axit amin nằm trong các hợp chất mùn, trong xác bã động vật, thực vật sẽ bị vi sinh vật ( Vi khuẩn amôn hóa) trong đất phân giải tạo thành NH₄⁺theo sơ đồ

Nitơ hữu cơ + vi khuẩn amôn hóa à NH₄⁺

Quá trình amôn hóa diễn ra như sau:

Chất hữu cơ trong đất ( ightarrow) RNH₂ + CO₂ + phụ phẩm

RNH₂ + H₂O ( ightarrow) NH₃ + ROH

NH₃ + H₂O  ( ightarrow) NH₄⁺ + OH^-

* Qúa trình nitrat hóa: khí NH₃ được tạo thành do vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ bị vi khuẩn hiếu khí (vi khuẩn nitrat hóa) như Nitrosomonas oxy hóa thành HNO₂ và Nitrosobacter tiếp tục oxi hóa HNO₂ thành HNO₃ theo sơ đồ

NH₄⁺ + Nitrosomonas ( ightarrow) NO₂^- + Nitrosobacter ( ightarrow) NO₃^-

Quá trình nitrat hóa diễn ra như sau:

2NH₃ + 3O ₂ ( ightarrow) 2 HNO₂ + H₂O

2 HNO₂ + O₂ ( ightarrow) 2 HNO₃ 

* Lưu ý: Trong điều kiện môi trường đất kị khí, xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử ( NO₃^- à N₂) gọi là quá trình phản nitrat hóa

                         NO₃^- + vi khuẩn phản nitrat hóa à N₂      

-> Hậu quả: gây mất mát nitơ dinh dưỡng trong đất

2. Quá trình cố định nitơ phân tử

- Khái niệm: Quá trình cố định nitơ là quá trình liên kết N₂ với H₂ thành NH₃.

=> Ý nghĩa: có vai trò quan trọng trong việc bù đắp lượng nitơ mất đi do cây trồng sử dụng trong quá trình sinh trưởng và phát triển.

- Cố định nitơ phân tử diễn ra theo 2 con đường: N₂ +  H_{2(xrightarrow[t>1500]{tia ld})}NH₃

* Con đường vật lý hóa học: xảy ra trong điều kiện có sấm sét, tia lửa điện,... 

N₂ + O₂ ( ightarrow) 2NO

2NO + O_{2 ( ightarrow)} 2NO­₂

      2NO­₂ + 2H₂O + 3O₂ ( ightarrow) 4HNO₃ ( ightarrow) NO₃^- + H⁺

* Con đường sinh học: là con đương cố định nitơ phân tử nhờ các vi sinh vật thực hiện 

- Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm:

+ Nhóm vi sinh vật sống tự do: vi khuẩn lam, Azotobacter, Clotridium, Anabeana, Nostoc,...

+ Nhóm vi sinh vật sống cộng sinh với thực vật: Các vi khuẩn thuộc chi Rhizobium trong nốt sần rễ cây họ Đậu, Anabeana azollae trong bèo hoa dâu,...

- Quá trình cố định nitơ phân tử có thể tóm tắt:

- Cơ sở khoa học: Vi khuẩn cố định nitơ có khả năng tuyệt vời như vậy là do trong cơ thể chúng có chứa 1 loại enzim đọc nhất vô nhị là Nitrogenaza. Enzim nay có khả năng bẻ gẫy ba liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử nitơ để liên kết với H₂ tạo thành NH₃, trong môi trường nước NH₃ chuyển thành NH₄⁺ 

- Điều kiện để quá trình cố định nitơ diễn ra:

+ Có các lực khử mạnh với thế năng khử cao (NAD, FADP).

+ Được cung cấp năng lượng ATP

+ Có sự tham gia của enzim Nitrogenaza

+ Thực hiện trong điều kiện kị khí

- Ý nghĩa: có tầm quan trọng trong cải tạo đất nghèo dinh dưỡng, hàng năm các loại vi sinh vật cố định nitơ có khả năng tổng hợp khoảng 100-400 kg nitơ/ha

IV. BÀI TẬP

Câu 1: Khi nào môi trường dinh dưỡng trong đất bị mất nitơ dinh dưỡng? Nguyên nhân do đâu? Và trong sản xuất cần làm gì để ngăn chặn hiện tượng trên?

Hướng dẫn:

-  Trong điều kiện môi trường đất bị kị khí do ngập úng lâu ngày, độ thoáng đất kém,... sẽ tạo điều kiện cho các vi khuẩn phản nitrat hóa ( sống trong môi trường kị khí) thực hiện phân giải NO₃^- trong đất thành N₂ phân tử dẫn đến hao hụt nitơ dinh dưỡng trong đất

-> Biện pháp khắc phục trong quá trình sản xuất:

+ Thường xuyên xới xáo, sục bùn

+ Bón vôi cho đất,...

Câu 2: Hãy tính lượng phân bón nitơ cho một thu hoạch 15 tấn chất khô/ha. Biết rằng nhu cầu dinh dưỡng của cây này đối với nitơ là 8g/kg chất khô và hệ số sử dụng phân bón là 60%, khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất bằng 0.

Hướng dẫn: Cần xác định lượng nitơ cần để thu hoạch 15 tấn chất khô/ha

                   Qua hệ số sử dụng phân bón tính lượng cần

Đáp án:   8 x 15 : 60% = 200kg nitơ/ha