Đất – Như một cơ thể sống

• Yêu cầu về nước: Tất cả các vi sinh vật di chuyển trong nước hoặc màng nước. Mặc dù vi sinh vật không hoạt động và không thể phát triển trong nước, nhưng nước cần thiết như một dung môi cho thức ăn của vi sinh vật và vận chuyển các chất thải.
• Cân bằng Cacbon/Nitơ: Không một vi sinh vật nào có thể sống trong môi trường không có Cacbon và Nitơ. Cacbon được sử dụng hoàn toàn bởi các vi sinh vật để làm năng lượng và xây dựng các khối tế bào. Nitơ được sử dụng để cấu tạo nguyên sinh chất của cơ thể.
• Tính đệm của đất: là khả năng của đất có thể chống lại sự thay đổi pH khi có một lượng acid hay base nhất định tác động vào đất. Nếu pH thay đổi đột ngột sẽ ảnh hưởng bất lợi đến hoạt động của vi sinh vật. Tính đệm của đất phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn và thành phần cơ giới của đất: đất giàu mùn > đất sét > đất thịt > đất cát.
• Nguồn khoáng chất: Các khoáng chất thường được vi sinh vật yêu cầu là cacbon, hydro, oxy, nitơ, lưu huỳnh, phốt pho và kali. Những khoáng chất này giúp tổng hợp thành tế bào, sinh lý tế bào và các hoạt động enzyme khác của tế bào. Hầu hết các loại khoáng này đều được đáp ứng do nhu cầu của vi sinh vật là rất nhỏ.
• Không khí trong đất: Cấu trúc của đất quyết định số lượng và sự di chuyển các chất khí trong đất. Đất càng nén chặt thì thể tích không khí trong đất càng thấp và ngược lại. Không khí trong đất có vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của thực vật cũng như các hoạt động của vi sinh vật trong đất.

• Vi sinh vật đất: Vi khuẩn, Xạ khuẩn, Nấm, Tảo,…
• Động vật đất: Động vật nguyên sinh (sinh vật dị dưỡng), Tuyến trùng, Giun đất, Động vật chân đốt,…

Hình 1: Hệ sinh vật và vi sinh vật trong đất

Nguồn: Internet

• Quan hệ tương hỗ: Phần lớn thực vật có quan hệ cộng sinh với nấm rễ, mối quan hệ giữa nấm rễ và cây trồng có vai trò rất quan trọng trong hấp thu dinh dưỡng của cây trồng.
• Quan hệ đối kháng: Có sự cạnh tranh rất mạnh giữa các sinh vật trong đất, chủ yếu là cạnh tranh nguồn cacbon, năng lượng và dinh dưỡng.
• Các chất ức chế và gây độc: Một số vi sinh vật có thể là nguồn gây bệnh cho cây trồng, cũng có loại gây ức chế sinh trưởng của cây, nhất là chúng sản sinh ra độc chất.
• Các sản phẩm của vi sinh vật: Vi sinh vật đất có thể sản sinh hàng ngàn hợp chất khác nhau, các chất này có thể gây độc hay kích thích sinh trưởng của cây trồng, nhưng 1 số chất có thể là chất độc hay kích thích lại phụ thuộc và nồng độ (Ví dụ: ở nồng độ thấp là chất kích thích sinh trưởng, ở nồng độ cao và chất độc (ức chế sinh trưởng).

• Phân hủy các chất cặn bã hữu cơ cùng với việc giải phóng các chất dinh dưỡng: Bất cứ môi trường đất nào cũng đều có sự hiện diện của nhiều loại sinh vật. Khoảng 80 – 90% chất hữu cơ trong đất được phân giải để trả lại dạng ban đầu bởi các tác nhân phân giải. Ngoài ra, các tác nhân này còn có tác dụng là hấp thu các chất dinh dưỡng trong đất mang lên cung cấp cho thực vật. Nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn là những tác nhân chính làm mục rã chất hữu cơ.
• Hình thành mùn đất: Sinh vật có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành mùn trong đất. Trải qua các giai đoạn phân giải và tổng hợp của vi sinh vật đất thì chất hữu cơ đặc biệt gọi là mùn được hình thành. Hợp chất mùn gồm 3 tổ hợp chính: Humin, Humic acid (HA) và Fulvic acid (FA). Trong đất tỷ lệ hàm lượng HA/FA > 1 sẽ tốt.

• Cải thiện cấu trúc đất: Đất có cấu trúc tốt là đất có các cấp hạt (cát, thịt, sét) liên kết lại với nhau thành tập hợp ổn định, giúp thấm nước tốt, giảm xói mòn, thông khí tốt, tạo môi trường thuận lợi cho bộ rễ phát triển. Các chất hữu cơ do vi sinh vật phân giải ra như một loại keo đất giúp kết dính các cấp hạt vào tạo ra cấu trúc ổn định.
• Giải phóng chất dinh dưỡng cho thực vật từ khoáng vô cơ không hòa tan trong đất: Các vi sinh vật như tảo, địa y, vi khuẩn có thể tiết ra các chất (acid hữu cơ) làm hòa tan các khoáng trong đá, khoáng. Các hợp chất hữu cơ trong đất, nơi vi sinh vật hoạt động có thể hòa tan các nguyên tố hóa học trong thành phần khoáng của đất.
• Cố đinh đạm sinh học: Vi sinh vật có khả năng cố định khí N₂ bao gồm vi khuẩn và tảo lam. Chúng có thể sống tự do, cộng sinh hay liên kết với cây trồng. Một số có cả 2 phương thức sống.
  • Cố định đạm do sinh vật sống tự do: Azotobacter; Clostridium Pasterianum và tảo lam, địa y.
  • Cố định đạm do vi khuẩn cộng sinh: Rhizobium (cộng sinh với cây họ đậu tạo nốt sần); cộng sinh liên kết không tạo nốt sần (Azospirillum lipoferum, Azospirillum brasilense và Azotobacter trên cây 1 lá mầm như lúa, bắp, mía, đồng cỏ); xạ khuẩn Frankia với các cây gỗ.

Hình 2: Chu trình Nitơ trong tự nhiên

Nguồn: Internet

• Cải thiện dinh dưỡng thực vật thông qua các mối quan hệ cộng sinh với nấm rễ: Nấm rễ rất quan trọng trong mối quan hệ dinh dưỡng của cây trồng, đặc biệt là trong đất ít phốt pho, đất nghèo dinh dưỡng. Nấm rễ có thể tiếp cận với hình thức dinh dưỡng mà thực vật không thể sử dụng trực tiếp và các chất dinh dưỡng tách biệt với rễ cây. Do đó, cây ký chủ hấp thu tốt hơn các chất dinh dưỡng từ bên ngoài (đặc biệt là môi trường nghèo dinh dưỡng) nhờ liên kết với các sợi nấm và cung cấp cho sợi nấm những sản phẩm quang hợp của chúng.
• Tác động đối kháng với mầm bệnh cây trồng: Các vi sinh vật tiết ra các chất ức chế hoặc tiêu diệt các vi sinh vật khác trong quá trình cạnh tranh thức ăn, dinh dưỡng. Đồng thời, tiêu diệt và ức chế các vi sinh vật gây hại cho cây trồng.

Làm thế nào để duy trì được “sự sống” của đất?