đại học cần thơ đại học cần thơ đại học cần thơ đại học cần thơ - -- - khoa nông nghiệp khoa nông nghiệp khoa nông nghiệp khoa nông nghiệp giáo trình giảng dạy trực tuyến Đờng 3/2, Tp. Cần Thơ. Tel: 84 71 831005, Fax: 84 71 830814 Website: http://www.ctu.edu.vn/knn email: dminh@ctu.edu.vn, vtanh@ctu.edu.vn V VV Vi i i i sinh vật sinh vậtsinh vật sinh vật đất đất đất đất Chơng 6: Sự chuyển hóa của các chất vô cơ Trong đất bởi vi sinh vật CHặNG VI. Sặ CHUYỉN HOAẽ CAẽC CHT V C TRONG T BI VI SINH VT ---oOo--- I. Sặ CHUYỉN HOẽA LN TRONG T DO VI SINH VT 1. Chỏỳt P vaỡ chu trỗnh chỏỳt P trong õỏỳt; Trong õỏỳt, chỏỳt P hióỷn dióỷn dổồùi 2 daỷng: chỏỳt P hổợu cồ vaỡ chỏỳt P vọ cồ. Chỏỳt P hổợu cồ tọửn taỷi trong xaùc baợ thổỷc vỏỷt vaỡ trong vi sinh vỏỷt. Trong xaùc baợ thổỷc vỏỷt, chỏỳt P nũm trong hồỹp chỏỳt hổợu cồ nhổ: phytin, phọsphọlipid, Acid nuclóic, caùc nuclóọprọtóin, caùc chỏỳt õổồỡng coù chổùa P, caùc men (phỏn hoùa tọỳ, cọenzyme) vaỡ caùc hồỹp chỏỳt khaùc ( hỗnh 6.1). Hỗnh 6.1: Cỏỳu taỷo phỏn tổớ cuớa mọỹt sọỳ hồỹp chỏỳt chổùa P trong xaùc baớ thổỷc vỏỷt. Qua hỗnh trón , phỏửn lồùn P trong tóỳ baỡo thổỷc vỏỷt ồớ dổồùi daỷng phosphat. 74 Trong tãú bo vi sinh váût, pháưn låïn P l håüp cháút trong acid nuclãic ca vi sinh váût, cạc håüp cháút khạc trong ngun sinh cháút nhỉ cạc orthäphosphat, metaphosphat, âỉåìng cọ chỉïa P v cạc men cọ chỉïa P. 15-25% cháút P trong tãú bo vi sinh váût åí dỉåïi dảng håüp cháút acid âãù tan. Trong âáút tỉì 25-85% cháúP åí dỉåïi dảng P hỉỵu cå. Lỉåüng P hỉỵu cå biãún âäüng mảnh theo chiãưu sáu ca âáút, cng xúng sáu, lỉåüng P hỉỵu cå cng gim. P vä cå trong âáút thỉåìng l nhỉỵng phosphat nhỉ phosphat calci, phosphat sàõt hồûc phosphat nhäm, thỉåìng åí dảng khọ tan. Trong âáút trung ha v kiãưm, phosphat calci ỉu thãú hån; v trong âáút chua, phosphat sàõt v phosphat nhäm ỉu thãú. Cạc dảng P kãø trãn âáy, c hỉỵu cå láùn vä cå, cáy träưng khäng thãø hụt trỉûc tiãúp âỉåüc. Chụng phi chuøn họa ra dảng P 2 O 5 vä cå dãù tan, cáy träưng måïi háúp thủ âỉåüc. Vi sinh váût giỉỵ vai tr quan trng trong sỉû chuøn họa cạc dảng ca cháút P trong âáút. Trong thiãn nhiãn cháút P âỉåüc chuøn họa theo mäüt chu trçnh khẹp kên nhỉ trong hçnh 6.2. 2. Sỉû họa khoạng cháút P hỉỵu cå: a. Cạc cháút hỉỵu cå chỉïa P s âỉåüc vä cå hoạ do cạc men, tiãút ra tỉì vi sinh váût trong âáút. Trong quạ trçnh säúng ca chụng, vi sinh váût cáưn phán hy cạc cháút hỉỵu cå thnh ra cạc 1ỉåìng âån âãø láúy C cáưn cho sỉû phạt triãøn c chụng. Trong quạ trçnh phán hy ny, nhåì cạc men ca vi sinh váût tiãút ra, cạc håüp cháút hỉỵu cå cọ chỉïa P, phọng thêch P våïi dảng phosphat. Nhỉ trong sỉû phán hy acid phytic, vi sinh váût tiãút ra men phytaz, nhåì men ny acid phytic âỉåüc phán ra lm mäüt phán tỉí inäsitol v 6 phán tỉí H 3 PO 4 . Cạc vi sinh váût tham gia trong quạ trçnh ny cọ thãø kãø: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunninghamella, Arthrobacter v Bacillus. Phytin cng âỉåüc phán hy nhỉ trãn vç phytin l mäüt múi calci v magnã ca acid phytic. Sỉû phán hy ca phytin hồûc acid phytic trong âáút cháûm hån so våïi cạc acid nuclãic. Cạc acid nuclãic cng âỉåüc háưu hãút vi sinh váût trong âáút l chuøn hoạ v phọng thêch ra phosphat, nhåì cạc men thêch ỉïng. 75 b. Sổỷ chuyóứn hoùa caùc Lỏn hổợu cồ sang lỏn vọ cồ trón õỏy xaớy ra nhanh hay chỏỷm tuỡy thuọỹc vaỡo mọỹt sọỳ yóỳu tọỳ cuớa mọi trổồỡng nhổ: - Nhióỷt õọỹ : dổồùi 30 o C sổỷ chuyóứn hoùa naỡy xaớy ra hồi chỏỷm. Sổỷ chuyóứn hoùa tng nhanh ồớ nhióỷt õọỹ trón 30 o C. Nhổ vỏỷy nhoùm vi sinh vỏỷt giổợ vai troỡ chuyóứn hoaù naỡy coù khuynh hổồùng thờch nhióỷt õọỹ cao. - pH cuớa mọi trổồỡng : mọi trổồỡng kióửm sổỷ phoùng thờch P vọ cồ nhanh hồn ồớ mọi trổồỡng chua. - Chỏỳt hổợu cồ trong mọi trổồỡng : õỏỳt chổùa nhióửu muỡn hoỷc nhióửu chỏỳt hổợu cồ, phosphat õổồỹc phoùng thờch nhanh hồn. Trong chỏỳt muỡn, caùc acid nuclóic õổồỹc chuyóứn hoùa nhanh hồn va phytin laỡ chỏỳt õổồỹc chuyóứn hoùa chỏỷm nhỏỳt (baớng 6.1). Baớng 6.1 : Sổỷ hoùa khoaùng chỏỳt lỏn hổợu cồ ồớ mọỹt sọỳ vỏỷt chỏỳt õổồỹc chọn vaỡo õỏỳt, do vi sinh vỏỷt trong õỏỳt ( Pearson vaỡ ctv, 1941). Chỏỳt õổồỹc chọn Lỏn hổợu cồ Lỏn vọ cồ dóự tan (ppm) vaỡo õỏỳt (%) 0 ngaỡy 5 ngaỡy 45 ngaỡy 90 ngaỡy Rồm cỏy luùa maỷch 0,060 44,5 45,5 52,5 49,9 Thỏn laù coớ alfalfa 0,115 47,0 43,5 47,5 48,0 Họỹt õỏỷu naỡnh 0,526 28,5 32,0 41,5 45,5 RNA 7,80 25,5 79,0 56,0 62,5 Phytin 19,10 25,5 24,0 40,0 65,0 ọỳi chổùng (khọng thóm vỏỷt chỏỳt vaỡo) - 24,0 27,0 30,5 33,0 - Chỏỳt õaỷm vaỡ carbon trong õỏỳt: Sổỷ hoaù khoaùng chỏỳt P hổợu cồ xaớy ra nhanh ồớ õỏỳt coù sổỷ hoùa NH 3 (ammonification) maỷnh. Sổỷ hoùa NH3 xaớy ra maỷnh hồn sổỷ hoùa khoaùng chỏỳt P tổỡ 8 - 15 lỏửn. Tổồng tổỷ cuợng coù mọỳi tổồng quan giổợa sổỷ hoùa khoaùng chỏỳt C ( phoùng thờch CO 2 ) vaỡ P hổợu cồ, vaỡ tố lóỷ cuớa hai sổỷ hoùa khoaùng naỡy vaỡo khoaớng tổỡ 100 õóỳn 300:1. Ngổồỡi ta nhỏỷn thỏỳy rũng sổỷ6 hoùa khoaùng cuớa 3 chỏỳt C:N:P: do vi sinh vỏỷt, cuợng cuỡng tố lóỷ vồùi sổỷ hióỷn dióỷn cuớa 3 chỏỳt naỡy chổùa trong chỏỳt muỡn. 3. Sổỷ bỏỳt õọỹng lỏn dóự tan do vi sinh vỏỷt: 76 Cháút lán dãù tan sinh ra trong quạ trçnh khoạng họa lán hỉỵu cå mäüt pháưn s âỉåüc cáy háúp thủ, pháưn cn lải bë chuøn họa ra dảng lán vä cå khọ tan v bë báút âäüng do vi sinh váût sỉí dủng. Vi sinh váût trong âáút cáưn P âãø cáúu tảo cạc cháút trong tãú bo ca chụng. Do âọ vi sinh váût cáưn láúy P tỉì mäi trỉåìng chung quanh cng lục våïi C v N. ÅÍ âáút thiãúu P, vi sinh váût phạt triãøn ráút kẹm v läi kẹo theo sỉû chuøn họa C vN cng cháûm lải. ÅÍ nåi ny, nãúu bọn thãm P vä cå hồûc l cháút hỉỵu cå s lm gia tàng sỉû phạt triãøn ca táûp âon vi sinh váût trong âáút mäüt cạch r rãût, âäưng thåìi cng läi keo nhau sỉû khoạng hoạ C vN. Vi sinh váût cáưn háúp thu P âãø cáúu tảo nãn acid nuclãic, phäsphälipid v cạc cháút khạc chỉïa P trong ngun sinh cháút ca chụng. Cháút P têch ly trong vi sinh váût s khäng âỉåüc cáy sỉí dủng. Do âọ trong âáút cọ nhiãưu vi sinh váût cng cọ sỉû cảnh tranh cháút P ca táûp âon vi sinh váût v cáy träưng. ÅÍ âáút thiãúu P nãúu bọn nhiãưu cháút hỉỵucå v N, táûp âon vi sinh váût phạt triãøn mảnh, vi sinh váût s cảnh tranh P våïi cáy träưng. Háûu qu l nàng sút cáy träưng bë gim sụt. Trong trỉåìng håüp ny chụng ta cáưn cung cáúp thãm P âãø âạp ỉïng â u cáưu ca cáy träưng v sỉû phạt triãøn ca vi sinh váût. Tuy nhiãn, cháút P âỉåüc vi sinh váût háúp thus âỉåüc têïch ly dỉåïi dảng P hỉỵu cå, v s âỉåüc chuøn họa ngỉåüc lải khi vi sinh váût chãút âi. Do âọ P åí dảng ny khäng bë máút âi, m chè bë báút âäüng (immobilization) trong mäüt khong thåíi gian. Lỉåüng cháút P bë báút âäüng cọ thãø khạ quan trng ty thúc vo tè lãû C/P v N/P ca cháút hỉỵu cå thãm vo âáút. Trỉåìng håüp vi phán ca gia sục vo âáút, sỉû phạt triãøn ca vi sinh váût khäng âỉa âãún sỉû báút âäüng P vç trong trỉåìng håüp ny tè le65 C/P v N/P tỉång âäúi cán âäúi. Ngỉåüc lảinãúu vi råm rả vo âáút m khäng bọn thãm phán P, háûu qu ca hiãûn tỉåüng báút âäüng P s xy ra. Ngỉåìi ta cọ thãø tênh mäüt cạch tỉång âäúi, khi vi cháút hỉỵu cå vo âáút, hiãûn tỉåüng khoạng họa P hỉỵu cå âãø cung cáúp P dãù tiãu chè xy ra khi tè lãû C/P nh hån 200/1. Trỉåìng håüp ny cháút hỉỵu cå cọ thỉìa P cho cho vi sinh váût sỉí dủng nãn phán hỉỵu cå thỉìa s âỉåüc khoạng họa. V tè lãû C/P låïn hån 300/1 thç hiãûn tỉåüng báút âäüng P s tråí nãn ỉu thãú. Tng tỉû, tè lãû N/P cng cọ nh hỉåíng âãún sỉû báút âäüng P trong âáút. Ngỉåìi ta â tênh âỉåüc tè lãû N/P trong cháút mn v trong ngun sinh cháút ca tãú bo vi sinh váût vo khong 10/1. Hiãûn tỉåüng báút âäüng P s xy ra khi tè lãû ny máút cán bàòng, lãûch trãn vo khong 2% ( tỉïc tè lãû N/P khong trãn 12/1). Ngoi ra tè lãû ny lãûch dỉåïi ),2% thç sỉû khoạng họa P hỉỵu cå s xy ra. 77 Nhỉ váûy, khi bọn phán cho cáy träưng chụng ta cáưn quan tám âãún sỉû cán bàòng giỉỵa C,N v P vç khi lãûch cán bàòng, nàng sút cáy träưng chàóng nhỉỵng khäng gia tàng m cn bë gim sụt. Trỉåìng håüp ny xy ra ráút r nẹt åí rüng lụa thiãúu P, m chè bọn phán N thưn tụy, hồûc chän vi råm rả vo âáút m khäng bọn thãm P. ÅÍ âáy sỉû gim sụt nàng sút l háûu qu ca nhiãưu hiãûn tỉåüngphỉïc tảp xy ra, m trong âọ hiãûn tỉåüng báút âäüng háưu hãút P hỉỵu cå chỉïa trong råm rả, väún â quạ êt, l mäüt. 4. Sỉû chuøn họa lán vä cå khọ tan thnh dảng dãù tiãu: Trong âáút P vä cå khọ tan cọ thãø âỉåüc vi sinh váût chuøn họa thnh dảng P dãù tiãu. Pháưn låïn vi sinh váût trong âáút cọ kh nàng ny. Cọ âãún 1/10 âãún phán nỉỵa chng vi khøn phán láûp âỉåüc tỉì âáút cọ kh nàng chuøn họa P khọ tan thnh P dãù tiãu. Náúm v vi khøn cọ kh nàng ny, gäưm cọ: Penicillium, Sclerotium, Aspergillus, Pseudomonas, Mycobacterium, Micrococcus, Flavobacterium, Thiobacillus,vv . Cạc náúm v vi khøn ny ni trong mäi trỉåìng dinh dỉåỵng cọ chỉïa apatit (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), hồûc trong mäi trỉåìng cọ chỉïa âạ P nghiãưn mën, cọ thãø phán hy âãø háúp thu P cáưn cho nhu cáưu phạt triãøn ca mçnh, m cn thỉìa lỉåüng P dãù tiãu âãø cung cáúp cho mäi trỉåìng chung quanh. Hiãûn tỉåüng ny cọ thãø tháúy âỉåüc trong déa petri, vç dung dëch dinh dỉåỵng âàûc (cọ thảch) bë âủc vç P khọ tan lå lỉỵng trong dung dëch. Chung quanh cạc khøn lảc ca vi khøn hồûc náúm kãø trãn s cọ qưng trong, l nåi m P khọ tan bë chuøn họa sang dảng tan âỉåüc v âỉåüc vi sinh váût áúy háúp thu âỉåüc mäüt pháưn. Cạc vi sinh váût ny tiãút ra cạc acid hỉỵu cå, v củ thãø âäúi våïi vi sinh váût họa tỉû dỉåỵng cọ kh nàng oxy họa Nh4 hồûc Oxy họa S, thç cạc dảng hỉỵu cå ny l acid nitric v acid sulfuric. Cạc acid ny tạc dủng lãn apatit âãø cho ra dibasic phosphat v monobasic phosphat l cạc dảng P vä cå dãù tiãu. Cạc nghiãn cỉïu cho tháúy sỉû xút hiãûn cạc acid hỉỵu cå ny xy ra cng lục våïi xút hiãûn P dãù tiãu. Cọ nghéa l, ngay khi vi sinh váût tiãút ra cạc acid hỉỵu cå, cạc acid ny tạc dủng trãn P khọ tan v cho ra ngay P dãù tiãu. Màût khạc, cạcdảng P bë cäú âënh trong âáút nhỉ phosphat sàõt v phosphat nhäm, cng âỉåüc chuøn họa sang dảng dãù tiãu âỉåïi tạc dủng ca vi sinh váût trong âáút. Mäüt säú vi khøn cọ kh nàng sinh ra H2S tạc dủng lãn phosphat sàõt hồûc phosphat nhäm âãø cho ra sulfid sàõt hồûc nhäm v phọng thêch phosphat dỉåïi dảng dãù tiãu (Sperber, 1957). Hiãûn tỉåüng ny xy ra trong âiãưu kiãûn thiãúu Oxy (âáút måïi ngáûp nỉåïc). Cå chãú hiãûn tỉåüng ny chỉa âỉåüc gii thêch r. Kãút qu nghiãn cỉïu ca Gerretsen (1948) cho tháúy sỉû chuøn họa cạc dảng P khọ tan nhỉ ferrophosphat, bäüt xỉång, apatit v phosphat bicalcit trong âiãưu kiãûn âáút cọ chỉïa vi sinh váût (hçnh 6.3) 78 ÅÍ âáút rüng phn, hháưu hãút P âãưu åí dảng phosphat sàõt hồûc nhäm, lụa khäng há1p thu âỉåüc. Trong âiãưu kiãûn ny viãûc bọn phán chưng, hồûc chän vi råm rả (cung cáúp cháút hỉỵu cå) kãút håüp våïi bọn N,P v väi âãø giụp vi sinh váût phạt triãøn, s giụp cáy tỉì tỉì P bë cäú âënh sang dảng dãù tiãu, cung cáúp cho lụa. Sỉû chuøn họa ny khạ cháûm nãn tỉû nọ khäng cung cáúp â P cáưn thiãút cho nhu cáưu ca lụa ( do âọ váùn phi bọn thãm P). Tọm lải, trong âáút P åí dỉåïi dảng håüp cháút P hỉỵu cå. Vi sinh váût chuøn họa P hỉỵu cå thnh P vä cå dãù tiãu, cáy háúp thu âỉåüc. Bãn cảnh âọ vi sinh váût cng háúp thu mäüt lỉåüng P cáưn thiãút cho sỉû phạt triãøn ca chụng. Khi chãút, P trong vi sinh váût âỉåüc tr lải âáút v âỉåüc chuøn họa ngỉåüc lải thnh P dãù tiãu. Màût khạc, P cn âỉåüc täưn trỉỵ trong âáút dỉåïi dảng P vä cå khọ tan nhỉ phosphat calci, sàõt v nhäm. Dỉåïi tạc dủng ca vi sinh váût, P khọ tan ny cọ thãø chuø họa sang dảng P khọ tiãu. Quạ trçnh chuøn họa ny cọ thãø tọm lỉåüc theo så âäư åí hçnh 6.4. II. SỈÛ CHUØN HỌA CHÁÚT KALI TRONG âÁÚT DO VI SINH VÁÛT: Kali l cháút thỉï 3 Ráút cáưn thiãút cho sỉû phạt triãøn ca cáy träưng. Träng âáút, kali åí dỉåïi dảng cạc håüp cháút hỉỵu cå chỉïa kali trong xạc b thỉûc vát v trong tãú bo vi sinh váût, dỉåïi dảng kali dãù tiãu âỉåüc giỉỵ trong cạc phiãún sẹt hồûc trong dung dëch ca âáút v dỉåïi dảng kali khọ tan trong âáút tỉång âäúi nh so våïi kali dãù tan, vo khong 1/3 kali täøng säú. Vai tr ca vi sinh váût trong sỉû chuøn họa kali trong âáút tỉång âäúi kẹm so våïi C, N v P. Trong âáút vi sinh váût giỉỵ 2 vai tr âäúi våïi sỉû chuøn họa kali: 1. Chuøn họa kali khọ tan thnh dảng dãù tiãu: Mäüt säú vi sinh váût cọ kh nàng phán hy aluminosilicat kali âãø phọng thêch kali chỉïa trong áúy cho cáy sỉí dủng. Alcksandrov v cäüng tạc viãn (1950) lm thê nghiãûm våïi loi vi khøn Bacillus silicous, trãn cáy bàõp v lụa mç träưng trong âáút thanh trng l âáút cọ v âáút chng vi khøn . Kãút qu trãn âáút cọ chng vi khøn B. silicous v khäng bọn Kali, c bàõp v lụa mç âãưu gia tàng náng sút tỉång ỉïng våïi mäüt lä träưng åí âáút cọ thanh trng v cọ bọn thãm kali. Âãø cọ thãø phọng thêch kali khi håüp cháút khäng tan, aluminosilicat, vi khøn tiãút ra cạc cháút acid hỉỵu cå nhỉ acid carbonic, acid nitric, acid sulfuric v mäüt säú acid hỉỵu cå khạc. Cạc acid hỉỵu cå ny tạc dủng lãn aluminosilicat v phọng thêch kali thnh dảng dãù tan. 79 Cạc vi sinh váût cọ kh nàng tiãút ra cạc acid hỉỵu cå kãø trãn âãưu cọ kh nàng phọng thêch kali khi håüp cháút aluminosilicat. 2. Báút âäüng kali Vi sinh váût cn cáưn kali âãø cáúu tảo tãú bo. Do âọ trong quạ trçnh phạt triãøn, vi sinh váût háúp thu 1 säú lỉåüng kali trong âáút cáưn thiãút cho nọ. Kali ny chuøn thnh kali trong håüp cháút hỉỵu cå. Cáy khäng sỉí dủng âỉåüc lỉåüng kali ny. Tuy nhiãûn vi sinh váût s tr lải âáút khi chãút. III. SỈÛ CHUØN HỌA S TRONG ÂÁÚT DO VI SINH VÁÛT 1. Chu trçnh ca S v S trong âáút: Trong thiãn nhiãn lỉu hunh cọ màût trong khê quøn, trong nỉåïc v trong âáút. Lỉu hunh ln ln chuøn họa theo 4 giai âoản. - Giai âoản họa khoạng. - Giai âoản oxy hoạ lỉu hunh. - Giai âoản khỉí ca S. - Giai âoản báút âäüng ca S. Bäún giai âoản ny xy ra ty theo âiãưu kiãûn ca mäi trỉåìng v ty theo giai âoản trỉåïc âọ ca S (hçnh 6.5). Trong âáút, S hiãûn diãûn trong xạc b thỉûc váût, phán ca âäüng váût, phán bọn họa hc v trong nỉåïc mỉa. Trong cháút mn, S åí trong cạc acid amin, âỉåüc phán hy tỉì cạc prätãin ca xạc b thỉûc váût, v thỉåìng l: - Cystein : HOOCCHNH 2 CH 2 SSCH 2 CHNH 2 COOH - Cystein : HSCH 2 CHNH 2 COOH - Methionin: H 3 CSCH 2 CH 2 CHNH 2 COOH Ngoi ra, trong âáút, S cn cọ thãø täưn tải dỉåïi cạc dảng nhỉ sulfat, sulfid, thiosulfat, thioure, tetrathionat hồûc trong cạc glucosid v trong cạc alkaloid. Cạc dảng ca S trãn âáy ln ln biãún chuønty theo âiãưu kiãûn ca mäi trỉåìng. 80 2. Sỉû họa khoạng ca S: Trong âáút, S hỉỵu cå bë vi sinh váût lm cho chuøn họa sang cạc dảng S vä cå. Ty theo âiãưu kiãûn ca mäi trỉåìng cháút sinh ra do qụa trçnh khoạng họa ca S cọ khạc nhau. Trong âiãưu kiãûn thoạng khê, vi sinh váût phán hy âãø sỉí dủng mäüt pháưn, pháưn cn lải âỉåüc chuøn họa thnh sulfat (SO ---- ). Thê dủ nhỉ cystein v cystin trong âáút l 2 acid amin ráút dãù âỉåüc chuøn họa trong âáút thoạng khê. Âáưu tiãn cystein âỉåüc oxy họa (khäng cọ tạc dủng ca vi sinh váût) thnh cystin. Kãú âọ S ca cystin âỉåüc phán hy tiãúp âãø cho ra sulfat, qua 2 cháút trung gian l cystin disulfoxid v cystin, acid sulfinic, theo phn ỉïng sau: Cạc giai âoản phn ỉïng sau do tạc dủng ca vi sinh váût trong âáút. Sỉû họa khoạng cạc S hỉỵu cå trong âáút thoạng khê xy ra ráút cháûm. Theo kãút qu nghiãn cỉïu ca Federick v ctv (1957), sỉû chuøn họa ca cystin trong âáút âảt âỉåüc 85%, täøng säú cystin họa thnh sulfat, trong 1 tưn lãù. Trong âiãưu kiãûn hiãúm khê (thiãúu oxy), mäüt pháưn S hỉỵu cå s âỉåüc chuøn họa thnh acid sulfuric (H 2 S) v mäüt vi mercaptan cọ mi. Sỉû chuøn họa ny do båíi mäüt säú giäúng vi khøn hiãúm khê. 3. Sủ sỉí dủng S ca vi sinh váût Vi sinh váût cáưn S v âãø phạt triãøn v phi láúy S tỉì mäi trỉåìng chung quanh. Trong âáút vi sinh váût cọ thãø láúy S tỉì cạc sulfat, hyposulfid, sulfoxylat, thiosulfat, sulfid . v cạc S hỉỵu cå nhỉ cạc acid amin cọ chỉïa S hm lỉåüng S chỉïa trong tãú bo vi sinh váût chiãúm trong khong 0,1 - 1,0% trng lỉåüng khä ca vi sinh váût, v S ny nàòm trong cạc acid amin trong nguûn sinh cháút ca vi sinh váût. Do sỉûháúp thu S ca vi sinh váût, åí nhỉỵng âáút thiãúu S, nãúu bọn N hồûc âỉåìng bäüt vo âáút s lm gim nàng sút ca hoa mu. VÇ N v C lm tàng sinh khäúi vi sinh váût trong âáút, vi sinh váût phi láúy S ca âáút cho sỉû tàng sinh khäúi ca mçnh, v kãút qu l hoa mu bë thiãúu S tráưm trng. Cạc thê nghiãûm trong nh lỉåïi cho tháúy, nãúu bọn thãm S trong trỉåìng håüp nạy giụp cho hoa mu khäng bë gim nàng sút. Hiãûn tỉåüng trãn âáy cn âỉåüc gi l siỉû báút âäüng S trong âáút do vi sinh váût. Vç S âỉåüc chỉïa trong cạc acid amin trong vi sinh váût,nãn khi vi sinh váût chãút, S âỉåüc phọng thêch tråí lải cho âáút dãù dng. 81 Hiãûn tỉåüng báút âäüng S do vi sinh váût chiè xy ra khi tè lãû C/S ca cháút hỉỵu cå trong âáút vỉåüt quạ cán bàòng. Theo Barrow (1958), tè lãû C/S âỉåüc xem l cán bàòng khong 50/1. 4. Sỉû oxy họa, cạc S vä cå trong âáút Cạc S vä cå âỉåüc sinh ra trong quạ trçnh khoạng họa S hỉỵu cå trong âáút, cọ thãø bë oxy họa âãø cho ra sulfat. Hiãûn tỉåüng oxy họa cọ thãø do phn ỉïng họa hc thưn tụy, cng nhỉ do cạc vi sinh váût. Oxêt họa họa hc xy ra tỉång âäúi cháûm, trong khi oxy họa do vi sinh váût xy ra ráút nhanh trong âiãưu kiãûn mäi trỉåìng thûn håüp. Trong âiãưu kiãûn täúi ho ca mäi trỉåìng cho hoảt âäüng ca vi sinh váût thç phn ỉïng oxy họa họa hc thưn tụy xy ra khäng âạng kãø so våïi phn ỉïng oxy họa do vi sinh váût gáy ra. VI sinh váût tham gia vo sỉû oxy họa lỉu S vä cå thnh sulfat pháưn låïn l vi khøn v mäüt vi náúm. Vi khøn tham gia vo âuạ trçnh ny thỉåìng l vi khøn tỉû dỉåỵng bàõt büc hồûc ty . Cng cọ mäüt êt vi khøn dë dỉåỵng v vi náúm dë dỉåỵng. Vi sinh váût oxy họa S trong âáút nàòm trong 4 nhọm sau âáy * Nhọm vi khøn hçnh que: giäúngThiobacillus. * Nhọm vi khøn, náúm v xả khøn dë dỉåỵng. * Nhọm vi khøn cọ dảng såüi. Nhọm ny gäưm trong 2 bäü v 6 bäü ca ngnh vi khøn nhỉ sau: +Bäü Beggiatoales: - H Beggiatoaceae: Beggiatoa, Thiothrix, Thioplaca - H Leucotrichaceae: Leucothrix - H Achromatiaceae: Achromatium + Bäü Pseudomonales: - Thiobacteriaceae: Thiobacterium - Thiorhodaceae - Chlorobacteriaceae * Nhọm vi khøn sulfua lủc v têm, quang täøng håüp. Trong cạc nhọm vi sinh váût trãn âáy, nhọm vi khøn cọ dảng såüi thỉåìng gàûp trong bn v trong âáút ngáûp nỉåïc, oxy họa H 2 S do mäi trỉåìng sinh ra. Nhọm vi khøn quang täøng håüp thỉåìng gàûp åí trong nỉåïc. [...]... sdau khi cho âáút rüng ngáûp nỉåïc 2 tưn lãù, mäüt säú vi khøn khỉí sulfat tàng lãn âãún vi triãûu trong 1 gram âáút Cọ 2 giäúng vi khøn tham gia vo quạ trçnh khỉí sulfat ca S trong âáút: a Vi khøn Desulfovibio giỉỵ vai tr quan trng hån c âáy l vi khøn k khê bàõt büc, cọ hçnh pháøy v di âäüng båíi 1 chiãn mao åí mäüt âènh Vi khøn ny thüc nhọm vi khøn chëu áúm, nhiãût âäü täúi ho khong 30o C Khäng phạt... cọ pH < 5,5 Giäúng vi khøn ny chỉïa nhiãưu loi, tuy nhiãn loi Desulfovibrio desulfuricans thỉåìng gàûp trong âáút nháút b Vi khøn Clostridium nigrificans êt gàûp hån, l vi khøn chëu nọng, nhiãût âäü täúi ho cho loi ny l 55oC 82 Quạ trçnh khỉí sulfat trong âáút ngáûp nỉåïc xy ra theo nhiãưu giai âoản nhỉ trong hçnh 6.7 IV VI KHØN SỈÍ DỦNG SÀÕT (Fe) V SỈÛ CHUØN HỌA SÀÕT TRONG ÂÁÚT 1 Vi khøn sỉí dủng sàõt:... dỉåïi dảng MnO2 Sỉû chuøn hoạ ny thưn tụy hoạ hc Trong âiãưu kiãûn mäi trỉåìng cọ pH trong khong 5,5 âãún 8,0, vai tr ca vi sinh váût trong quạ trçnh chuøn hoạ trãn âáy âỉåüc xem l âạng kãø Vi sinh váût tham gia vo quạ trçnh oxy hoạ Mn trong âáút gäưm cọ vi khøn, náúm v xả khøn Trong vi khøn cọ thãø kãø cạc giäúng Aerobacter, Bacillus, Corynebacterium v Pseudomonas Náúm gäưm cọ Cladsporium, Curvularia,... kiãûn hiãúm khê, do âáút bë ngáûp nỉåïc, Fe+++ bë khỉí thnhsàõt Fe++ quạ trçnh ny xy ra do vi sinh váût úm khê sỉí dủng ion sàõt lm cháút trao âäøi nàng lỉåüng Takai v cäüng tạc vi n (1956) do hiãûu thãú khỉí v ion Fe++ trong âáút rüng bë ngáûp nỉåïc v cho kãút qu trong bng 6.2 Bng 6.2: Quạ trçnh khỉí do vi sinh váût trong âáút rüng sau khi cho ngáûp nỉåïc: Thåìi gian sau khi cho Hiãûu thãú khỉí (Eh)... vi sinh váût m háưu hãút l do cạc vi khøn k khê nhỉ: - Bacillus polymyxa - B circulans - Escherichia freundii - Aerobacter aerogenes 84 Hai loải B polymyxa v B circulans hoảt âäüng åí mäi trỉåìng chua, pH vo khong 5,5 Hai loi B freundii v A aerogenes thêch mäi trỉåìng chua hån ÅÍ âáút cọ chỉïa nhiãưu cháút hỉỵu cå, nãúu bë ngáûp nỉåïc, vi khøn khỉí sàõt cho ra nhiãưu ion Fe++ Trong âiãưu kiãûn ny vi. .. 1888, Winogradsky ( nh bạc hc Nga) phán láûp âỉåüc mäüt loi vi khøn tỉì trong súi nỉåïc chỉïa nhiãưu sàõt Vi khøn ny cọ kh nàng oxy họa cạc ion Fe++ thnh hydroxid Fe+++ v têch ly trong v ca chụng Âọ l vi khøn Leptothrix characeae Vãư sau ny â phạt hiãûn ra ráút nhiãưu vi khøn cọ kh nàng sỉí dủng sàõt (Fe) nhỉ l cháút trao âäøi nàng lỉåüng Vi khøn ny cọ nhiãưu trong nỉåïc cng nhỉ trong âáút Mäüt säú... Helminthosporium v Cephalosporium, Streptomyces, xả khøn, cng âỉåüc bạo cạo l cọ tham gia vo quạ trçnh ny Ngoi ra cạc vi khøn chuøn hoạ Fe cng cọ tham gia vo quạ trçnh oxy hoạ Mn Máût säú vi sinh váût oxy hoạ Mn hiãûn diãûn khạ cao trong âáút Chụng chiãúm khong 5 âãún 15% täøng säú vi sinh váût säúng trong âáút Chụng phạt triãøn täút nháút åí pH tỉì 6 âãún 7,5% 86 ... hc Trong âiãưu kiãûn âáút chua, quạ trçnh oxy hoạ do vi sinh váût tạc dủng gáy ra, ch úu l vi khøn: Hai loi vi khøn oxy hoạ Fe++ thnh Fe+++ âỉåüc nghiãn cỉïu nhiãưu l: - Ferrobacillus ferrooxidans - Thiobacillus ferrooxidans pH thêch håüp cho hoạ trçnh oxyd hoạ sàõt nhë biãún âäüng tỉì 2,0 âãún 4,5 v täút nháút åí 3,5 Quạ trçnh oxyd hoạ sàõt nhë sinh ra nàng lỉåüng Ngỉåìi ta tênh âỉåüc mäùi ngun tỉí...Giäúng vi khøn Thiobacillus cọ 9 loi, trong âọ cọ 5 loi â âỉåüc nghiãn cỉïu k: T thiooxidans l vi khøn họa tỉû dỉåỵng säúng âỉåüc åí mäi trỉåìng chua cọ pH âãún 3,0 T thioparus l vi khøn ráút nhảy cm våïi mäi trỉåìng chua T novellus cọ thãø oxy họa cạc lỉu hunh trong håüp cháút hỉỵu cå láùn S vä cå T denitrificans l loi vi khøn cọ thãø säúng âỉåüc trong mäi trỉåìng... Toxothrix - H Crenothricaceae: Crenothrex, Clonothix Ngoi 4 h trãn âáy, cn cọ mäüt loi vi khøn khạc cng cọ kh nàng sỉí dủng Fe nhỉ Thiobacillus ferrooxidans 83 Trong cạc vi khøn sỉí dủng âáút trãn âáy, cọ 3 loải l vi khøn "thiãút tỉû dỉåỵng" bàõt büc (obligate iron autrophe) gäưm: Thiobacillus ferrooxidans Ba loải vi khøn ny khäng phạt triãøn âỉåüc trong mäi trỉåìng dinh dỉåỵng cháút hỉỵu cå Chụng sỉí . vtanh@ctu.edu.vn V VV Vi i i i sinh vật sinh vậtsinh vật sinh vật đất đất đất đất Chơng 6: Sự chuyển hóa của các chất vô cơ Trong đất bởi vi sinh vật CHặNG VI. Sặ CHUYỉN. tãú bo vi sinh váût chiãúm trong khong 0,1 - 1,0% trng lỉåüng khä ca vi sinh váût, v S ny nàòm trong cạc acid amin trong nguûn sinh cháút ca vi sinh váût.