Khoáng hóa và Bất động hóa Dinh dưỡng

Khoáng hóa và bất động hóa là các quá trình đối lập của vi sinh vật, chuyển đổi chất dinh dưỡng giữa dạng hữu cơ và vô cơ, điều chỉnh lượng chất dinh dưỡng có sẵn cho cây trồng tại bất kỳ thời điểm nào.

Definition

Khoáng hóa là quá trình vi sinh vật chuyển đổi các chất dinh dưỡng có trong chất hữu cơ thành các dạng vô cơ hòa tan như amoni và photphat; bất động hóa là quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vô cơ đó vào sinh khối vi sinh vật, tạm thời loại bỏ chúng khỏi nguồn có sẵn.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự chuyển đổi vi sinh vật của các chất dinh dưỡng hữu cơ thành các dạng khoáng chất có sẵn cho cây trồng (khoáng hóa) và sự đồng hóa ngược lại của các chất dinh dưỡng khoáng vào sinh khối vi sinh vật (bất động hóa), vai trò kiểm soát của tỷ lệ carbon-nitơ của tàn dư, và sự giải phóng ròng nitơ và các chất dinh dưỡng khác. Nó liên kết sự phân hủy với nguồn cung cấp chất dinh dưỡng.

Core questions

• Vi sinh vật chuyển đổi chất dinh dưỡng hữu cơ thành các dạng có sẵn cho cây trồng như thế nào?
• Bất động hóa là gì và khi nào nó chiếm ưu thế?
• Tỷ lệ carbon-nitơ của tàn dư kiểm soát sự giải phóng ròng như thế nào?
• Khoáng hóa và bất động hóa xác định thời gian cung cấp chất dinh dưỡng như thế nào?

Key concepts

• Khoáng hóa nitơ và phốt pho
• Bất động hóa vào sinh khối vi sinh vật
• Khoáng hóa ròng và bất động hóa ròng
• Tỷ lệ carbon-nitơ của tàn dư
• Phân hủy và giải phóng chất dinh dưỡng
• Vòng tuần hoàn sinh khối vi sinh vật

Key theories

Vòng tuần hoàn khoáng hóa-bất động hóa

Khoáng hóa và bất động hóa xảy ra đồng thời, và sự cân bằng ròng của chúng, liệu chất dinh dưỡng được giải phóng hay bị giữ lại, phụ thuộc vào năng lượng và hàm lượng chất dinh dưỡng của chất nền mà vi sinh vật đang phân hủy.

Kiểm soát tỷ lệ carbon-nitơ

Khi tàn dư có tỷ lệ carbon-nitơ cao, vi sinh vật sẽ lấy nitơ khoáng từ đất để xây dựng sinh khối (bất động hóa ròng); khi tỷ lệ thấp, nitơ dư thừa được giải phóng (khoáng hóa ròng), do đó chất lượng tàn dư điều chỉnh thời gian cung cấp chất dinh dưỡng.

Mechanisms

Khi vi sinh vật phân hủy tàn dư hữu cơ để lấy năng lượng, chúng phá vỡ các liên kết giữ chất dinh dưỡng, giải phóng nitơ, phốt pho và lưu huỳnh dư thừa dưới dạng ion khoáng khi chất nền chứa nhiều chất dinh dưỡng hơn mức vi sinh vật cần. Nếu chất nền giàu carbon nhưng nghèo chất dinh dưỡng, vi sinh vật sẽ tìm kiếm các chất dinh dưỡng khoáng từ dung dịch đất để xây dựng sinh khối của chúng, làm bất động chúng tạm thời; các chất dinh dưỡng sẽ được giải phóng trở lại khi các vi sinh vật đó chết và tự phân hủy. Tỷ lệ carbon-nitơ của tàn dư là yếu tố kiểm soát chính quyết định quá trình nào chiếm ưu thế.

Clinical relevance

Khoáng hóa và bất động hóa giải thích tại sao việc kết hợp các tàn dư giàu carbon như rơm có thể tạm thời làm cây trồng thiếu nitơ, trong khi các tàn dư ít carbon và phân chuồng giải phóng chất dinh dưỡng nhanh chóng; quản lý chất lượng và thời gian của tàn dư là yếu tố trung tâm để đồng bộ hóa nguồn cung cấp chất dinh dưỡng với nhu cầu của cây trồng và giảm thiểu thất thoát.

History

Việc nhận ra rằng sự phân hủy có thể vừa giải phóng vừa giữ lại chất dinh dưỡng, được kiểm soát bởi tỷ lệ carbon-nitơ của các đầu vào hữu cơ, đã trở thành một nguyên tắc cơ bản của độ phì nhiêu của đất và quản lý chất dinh dưỡng khi hóa sinh học đất phát triển trong suốt thế kỷ 20.

Key figures

• Eldor A. Paul
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• paul2015
• brady2016

Frequently asked questions

Tại sao việc thêm rơm vào đất có thể tạm thời làm giảm nitơ cho cây trồng?

Rơm có tỷ lệ carbon-nitơ cao, vì vậy các vi sinh vật phân hủy nó cần nhiều nitơ hơn lượng rơm cung cấp và lấy nitơ khoáng từ đất vào sinh khối của chúng; sự bất động hóa này tạm thời làm giảm lượng nitơ có sẵn cho cây trồng cho đến khi các vi sinh vật chết và giải phóng nó trở lại.

Sự khác biệt giữa khoáng hóa và bất động hóa là gì?

Khoáng hóa chuyển đổi chất dinh dưỡng từ chất hữu cơ thành các dạng vô cơ có sẵn cho cây trồng, trong khi bất động hóa làm ngược lại bằng cách khóa các chất dinh dưỡng vô cơ vào sinh khối vi sinh vật; cả hai đều xảy ra cùng lúc, và sự cân bằng ròng của chúng quyết định liệu chất dinh dưỡng được giải phóng hay bị giữ lại.