Quá trình sinh học làm mất nguồn nitơ trong đất là

TÓM TẮT LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG ĐẤT

I. NGUỒN CUNG CẤP NITƠ TỰ NHIÊN CHO CÂY

Nitơ là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong tự nhiên, chủ yếu tồn tại trong không khí và trong đất.

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

1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất

Cây không trực tiếp hấp thụ được nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Nitơ phải trải qua con đường chuyển hóa thành NH4+và NO3-nhờ hoạt động của các vi sinh vật đất:

Con đường chuyển hóa diễn ra theo 2 giai đoạn:

- Amôn hóa là quá trình chuyển hóa nitơ hữu cơ trong xác thực vật thành amôni [NH4+] nhờ vi khuẩn amôn hóa:

- Qúa trình nitrat hóa là quá trình chuyển hóa từ dạng nitơ ôxi hóa [NH4+] sang dạng nitơ khử là NO3-nhờ vi khuẩn nitrat hóa:

Ngoài ra trong đất còn xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử [NO3-→ N2]. Quá trình này do các vi sinh vật kị khí thực hiện, diễn ra mạnh khi đất thiếu không khí. Do đó, để ngăn chặn sự mất mát nitơ cần đảm bảo độ thoáng cho đất

2. Quá trình cố định nitơ phân tử

- Quá trình liên kết N2với H2để hình thành nên NH3gọi là quá trình cố định nitơ

- Trong tự nhiên, hoạt động của nhóm vi sinh vật cố định nitơ có vai trò quan trọng trong việc bù đắp lại lượng nitơ của đất đã bị lấy đi.

- Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm : vi sinh vật sống tự do như vi khuẩn lam và nhóm cộng sinh với thực vật, điển hình là các vi khuẩn thuộc chi Rhizobium tạo nốt sần ở rễ cây họ Đậu.

- Vi khuẩn cố định nitơ có được khả năng như vậy là do nó có enzim nitrôgenaza có khả năng bẻ gẫy liên kết ba bền vững trong N2để nitơ liên kết với hiđrô tạo thành amoniac [NH3]. Trong môi trường nước NH3chuyển thành NH4+.

SƠ ĐỒ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NI TƠ TRONG ĐẤT

Mẫu số 1

Mẫu số 2

Mẫu số 3

Mẫu số 4

Mẫu số 5

Nguyên tố dinh dưỡng khoáng là những nguyên tố được bổ sung từ môi trường bên ngoài nhằm duy trì các hoạt động sinh lí – hóa sinh bình thường trong mô và tham gia kiến tạo các cấu trúc. Do đó, sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của thực vật sẽ phản ánh việc cây có được cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng hay không.

A. CÁC NGUYÊN TỐ KHOÁNG THIẾT YẾU VÀ NGUỒN CUNG CẤP CÁC NGUYÊN TỐ KHOÁNG

Nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu

Có 17 nguyên tố khoáng thiết yếu cần cho sự sinh trưởng của tất cả các loài thực vật. Tùy thuộc vào hàm lượng có trong mô thực vật, các nguyên tố khoáng thiết yếu được chia làm 2 nhóm:

• Nguyên tố đại lượng [> 100 mg/1 kg chất khô của cây] gồm: C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg.
• Nguyên tố vi lượng [≤ 100 mg/1 kg chất khô của cây] gồm: Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo, Ni.

Vai trò của nguyên tố khoáng thiết yếu trong cây

Các nguyên tố đại lượng: thường đóng vai trò cấu trúc trong tế bào, là thành phần của các phân tử hữu cơ quan trọng, ảnh hưởng đến tính chất của hệ thống keo trong chất nguyên sinh.

Các nguyên tố vi lượng: là thành phần không thể thiếu được của hầu hết các enzim, chúng hoạt hóa các enzim trong quá trình trao đổi chất của cơ thể thực vật.

Nguồn cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khoáng cho cây

Đất là nguồn cung cấp các nguyên tố khoáng chủ yếu cho cây.  

Trong các nguyên tố khoáng cần thiết cho cây, nitơ là nguyên tố có vai trò đặc biệt quan trọng. Nitơ trong đất tồn tại ở 2 dạng là nitơ vô cơ trong các muối khoáng và nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Dạng nitơ cây hấp thu được là nitơ vô cơ.

Ngoài nitơ, các nguyên tố cần thiết khác cũng được cây hấp thụ ở dạng ion.

Nitơ phân tử [N2] chiếm gần 80% thể tích khí quyển nhưng là dạng nitơ cây không thể hấp thụ được, dạng nitơ này phải được chuyển thành NH3 thì cây mới sử dụng được. Ngoài ra, nitơ trong khí quyển còn có trong NO2 và NO là loại khí rất độc cho cây trồng.

Phân bón là nguồn cung cấp các chất khoáng quan trọng cho cây trồng.

Phân bón cần phải được dùng một cách hợp lí là đúng loại, đủ số lượng, tỉ lệ thành phần dinh dưỡng, theo nhu cầu của cây, có thể bón lót trước khi trồng và bón thúc sau khi trồng cây, bón qua lá hoặc bón qua rễ.

Khi lượng phân bón vượt quá mức tối ưu, cây sẽ không hấp thụ hết. Dư lượng phân bón trong cây gây độc hại cho cây và làm ô nhiễm nông phẩm. Phân bón cây không hấp thụ hết làm xấu tính chất lí hóa của đất, bị nước mưa cuốn trôi xuống các thủy vực gây ô nhiễm nguồn nước.

B. DINH DƯỠNG NITƠ Ở THỰC VẬT

Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất

Gồm 2 quá trình:

• Quá trình amôn hóa.
• Quá trình nitrat hóa.

Qúa trình amôn hóa [do vi khuẩn amôn thực hiện]

Nitơ hữu cơ [xác SV]  ⇒ NH4+   

Qúa trình nitrat hóa [do vi khuẩn nitrat thực hiện]

NH4+  ⇒   NO2-   ⇒ NO3-

Quá trình phản nitrat [do vi khuẩn phản nitrat hóa thực hiện, trong môi trường yếm khí, nồng độ pH thấp]

NO3-   ⇒   N2

Quá trình phản nitrat gây thất thoát nitơ trong đất. Biện pháp khắc phục là xới đất làm cho đất tơi xốp.

Quá trình cố định nitơ phân tử

Quá trình liên kết N2 với H2 để hình thành nên NH3

Các con đường cố định nitơ phân tử

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

Con đường sinh học: là quá trình khử nitơ phân tử thành dạng amôn được thực hiện nhờ các vi khuẩn: vi khuẩn cộng sinh [Rhizobium], sống tự do như vi khuẩn lam [Cyanobacteria]. Nhờ vi khuẩn có chứa enzim nitrôgenaza có khả năng bẻ gãy liên kết N2 thành NH3

Sơ đồ:

N2 [Nitrogenaza] → NH3 + H2O → NH4+

Qúa trình đồng hóa nitơ ở trong mô thực vật

Rễ cây hấp thụ nitơ ở các dạng ion NH4+ và NO3-.

Đồng hóa nitơ trong mô thực vật gồm 2 quá trình: Qúa trình khử nitrat và qúa trình đồng hóa amôni.

Quá trình khử nitrat trong mô rễ và mô lá của thực vật, được hoạt hóa bởi Mo và Fe.

NO3- [nitrat]  → NO2- [nitrit]  → NH4+ [amôni].

Quá trình đồng hóa amôni trong mô thực vật

Amin hóa trực tiếp các axit xêtô để tạo các axit amin cần thiết.

Chuyển vị amin.

Hình thành amit là quá trình liên kết NH4+ vào axit amin đicacboxilic. Đây là cách giải độc NH4+ dư thừa tốt nhất cho cây [vì chất này tích luỹ gây độc hại cho cây] và là nguồn dự trữ NH4+ cho các quá trình tổng hợp axit amin trong cơ thể thực vật khi cần thiết.

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1. Nguyên tố nào sau đây là thành phần của diệp lục, tham gia hoạt hóa enzim và khi thiếu nó lá có màu vàng?

A. Cacbon.

B. Sắt.

C. Magiê.

D. Clo

Câu 2. Ở thực vật, nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu nào sau đây là nguyên tố đại lượng?

A. Bo

B. Nitơ

C. Sắt

D. Mangan

Câu 3. Khi thiếu nguyên tố đại lượng nào sau đây lá lúa sẽ bị vàng?

A. Sắt

B. Kēm

C. Đồng

D. Nitơ.

Câu 4. Nhóm sinh vật có khả năng cố định đạm là

A. Lúa

B. Cà chua

C. Vi khuẩn Rhizobium

D. Vi khuẩn amôn hóa.

Câu 5. Loại vi khuẩn nào sau đây thực hiên quá trình chuyển đạm nitrat thành N2?

A. Vi khuẩn cố định nitơ.

B. Vi khuẩn phản nitrat hóa.

C. Vi khuẩn nitrat hóa.

D. Vi khuẩn amôn hóa.

Câu 6. Quá trình nào làm mất nguồn nitơ trong đất cung cấp cho cây?

A. Phản nitrat hóa.

B. Nitrat hóa.

C. Cố định nitơ.

D. Amôn hóa.

Câu 7. Quá trình chuyển hóa NO3- thành N2 do hoạt động của nhóm vi khuẩn

A. cố định nitơ.

B. nitrat hóa.

C. phản nitrat hóa.

D. amôn hóa.

Câu 8. Sinh vật nào sau đây thực hiện sơ đồ chuyển hóa NO3– à NH4+?

A.Vi khuẩn nitrat hóa.

B. Vi khuẩn amôn hóa.

C. Thực vật.

D. Vi khuẩn phản nitrat hóa.

Câu 9. Vai trò của nitơ trong cơ thể thực vật

A. Là thành phần của axit nucleic, ATP, photpholipit, côenzim, cần cho nở hoa, đậu quả, phát triển rễ.

B. Chủ yếu giữ cân bằng nước và ion trong tế bào, hoạt hóa enzim, mở khí khổng.

C. Là thành phần của thành tế bào, màng tế bào, hoạt hóa enzim.

D. Tham gia cấu tạo nên các phân tử prôtein, enzim, côenzim, axit nuclêic, diệp lục, ATP…

Câu 10. Nguồn nitơ cung cấp chủ yếu cho cây là

A. Từ xác sinh vật và quá trình cố định đạm.

B. Từ phân bón hoá học.

C. Từ vi khuẩn phản nitrat hoá.

D. Từ khí quyển.

ĐÁP ÁN

1 A

2 B

3 D

4 C

5 B

6 A

7 C

8 B

9 D

10 A

TRƯỜNG THCS – THPT NGUYỄN KHUYẾN

Người biên soạn:

NGUYỄN THỊ THÙY LINH