Đất mùn

Đất mùn hay humus (tiếng Anh: humus) là sản phẩm hình thành trong đất do quá trình tích lũy và phân giải không hoàn toàn trong điều kiện yếm khí xác thực vật và các tồn dư sinh vật khác trong đất do các vi sinh vật trong đất phân giải. Thành phần của đất mùn gồm được đặc trưng bởi các hợp chất chính: axit humic, axit fulvic, axit ulmic và các muối của chúng, thường gọi là humin, fulvin hay ulvin. Hiểu theo nghĩa rộng nhất, đất mùn trong đất bao gồm cả mùn nhuyễn (mùn theo nghĩa hẹp) và mùn thô (chất hữu cơ trong đất).

Miêu tả

Mô tả

Thực vật là nguyên liệu sơ cấp quan trọng trong quá trình hình thành đất mùn. Đây là thành phần thuộc sinh quyển. Thành phần của mùn thay đổi tùy thuộc vào thành phần của nguyên liệu sơ cấp và các sản phẩm phân giải thứ cấp từ động vật và vi sinh vật. Tốc độ phân giải của các hợp chất khác nhau sẽ ảnh hưởng đến thành phần của mùn.

Rất khó để định nghĩa mùn một cách chính xác vì nó là chất rất phức tạp và vẫn chưa được hiểu rõ đầy đủ. Mùn khác với chất hữu cơ đang phân giải trong đất (decomposing soil organic matter). Chất hữu cơ đang phân giải có vẻ thô ráp và còn thấy được dấu vết của thực vật hoặc động vật ban đầu. Ngược lại, mùn ẩm đầy đủ có bề ngoài giống như thạch, tối đồng nhất, xốp và vô định hình; nó có thể phân giải dần dần trong vài năm hoặc duy trì hàng nghìn năm. Nó không có cấu trúc, hình dạng hoặc đặc tính xác định. Tuy nhiên, khi quan sát dưới kính hiển vi, có thể phát hiện dấu vết của thực vật, động hay vi sinh vật nhỏ đã bị phân giải cơ học, nhưng không hóa học. Điều này cho thấy sự mơ hồ giữa mùn và chất hữu cơ trong đất. Dù khác biệt, mùn là một phần không thể thiếu của chất hữu cơ trong đất.

Tổ chức CSIRO của Úc mô tả mùn trong sách “Vật chất hữu cơ và đất” là một “tập hợp phức tạp của các phân tử rất lớn và phức tạp” (do đó, vượt ra khỏi phạm vi “hạt”).

(Những phân tử này) “được hình thành một phần từ lignin và các phân tử polyphenol khác từ lá gốc, phần khác từ các phân tử tương tự được vi khuẩn tạo ra. Trong quá trình phân giải, các phân tử polyphenol này chuyển hóa hóa học thành polyquinone để có thể liên kết với nhau tạo thành các phân tử rất lớn. Một phần của các phân tử này được biến đổi để protein, axit amin và đường amin có thể gắn vào phân tử “bazơ” polyphenol này. Bởi vì protein chứa cả nitơ và lưu huỳnh, sự kết hợp này cung cấp cho mùn hai chất dinh dưỡng quan trọng cho cây trồng.

Các kỹ thuật carbon phóng xạ và các phương pháp xác định niên đại khác đã chỉ ra rằng phần bazơ polyphenol của mùn có thể rất cổ đại, nhưng protein liên kết với chúng lại trẻ hơn nhiều. Ví dụ, một nghiên cứu cho thấy tuổi trung bình của phần bazơ là 2560 năm trong khi tuổi trung bình của phần protein chỉ là 510 năm. Dường như vi khuẩn có khả năng loại bỏ phần protein ra khỏi các phân tử mùn dễ dàng hơn là phá vỡ chính các phân tử bazơ polyphenol. Khi protein bị loại bỏ, các protein trẻ hơn có thể thay thế vào vị trí của chúng, hoặc các protein trẻ hơn này có thể tự gắn vào phần khác của phân tử mùn (thường là một liên kết chelation yếu).

Ấn phẩm của CSIRO mô tả vai trò của mùn như sau: “Một trong những công dụng quan trọng nhất của mùn là cải thiện cấu trúc đất và tạo ra một diện tích bề mặt rất lớn giữ các nguyên tố dinh dưỡng cho cây trong thời gian dài.” (Liên kết này đủ mạnh để ngăn ngừa sự hòa tan các nguyên tố dinh dưỡng vào nước mưa, nhưng cũng đủ yếu để cung cấp khi cây cần.)

Việc lưu giữ cacbon trong đất (Soil Carbon Sequestration) là một hệ quả không thể thiếu của mùn. Chỉ khi trở thành mùn, các phân tử này trở nên ổn định và tồn tại lâu dài qua hàng thế kỷ mới có ý nghĩa trong việc giảm tình trạng quá tải carbon dioxide hiện nay trong khí quyển.

Thông tin về thành phần của mùn rừng còn rất ít vì nó là một hỗn hợp phức tạp khiến cho việc phân tích trở nên khó khăn. Từ những năm 1940 đến 1960, đã có những nỗ lực sử dụng phương pháp hóa học để phân tích các hợp chất thực vật và mùn trong đất rừng, nhưng thất bại. Một số nghiên cứu gần đây hơn đã được tiến hành, mặc dù vẫn còn rất nhiều thách thức trong lĩnh vực này.

Mùn hóa

Vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong đất thành khoáng chất vô cơ mà rễ cây có thể hấp thụ làm chất dinh dưỡng. Quá trình này gọi là “khoáng hóa”. Trong quá trình này, nitơ (chu trình nitơ) và các chất dinh dưỡng khác (chu trình dinh dưỡng) trong chất hữu cơ được tái sử dụng. Tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường, một phần chất hữu cơ không bị khoáng hóa mà được chuyển hóa thông qua quá trình “mùn hóa” (humification). Trước khi có các phương pháp phân tích hiện đại, những bằng chứng ban đầu đã khiến các nhà khoa học tin rằng quá trình mùn hóa đã dẫn đến sự kết hợp của các polyme hữu cơ có khả năng chống lại hoạt động của vi sinh vật. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây cho thấy vi sinh vật có khả năng phân hủy mùn.

Quá trình phân hủy hữu cơ có thể xảy ra tự nhiên trong đất hoặc được kích hoạt nhân tạo, như trong quá trình sản xuất phân trộn. Vi sinh vật như nấm hoại sinh, vi khuẩn và động vật như giun đất, tuyến trùng, động vật nguyên sinh và động vật chân đốt đóng vai trò quan trọng trong quá trình mùn hóa. Các chất hữu cơ, bao gồm đường, tinh bột, protein, carbohydrate, lignin, sáp, nhựa và axit hữu cơ trong xác cây và phân hủy, tạo thành một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất sinh học trong mùn hữu cơ.

Ổn định của mùn

Hầu hết mùn trong đất tồn tại hơn 100 năm mà không bị phân hủy thành CO₂, được coi là ổn định do được bảo vệ bởi cấu trúc đất hoặc hấp thụ bởi đất sét. Mùn ít bổ sung chất dinh dưỡng cho cây trồng nhưng giữ cấu trúc đất ổn định. Các loại mùn kém ổn định sẽ phân hủy nhanh hơn sau khoảng 10 năm. Một dạng mùn rất ổn định là terra preta do Indio của rừng Amazon, hình thành từ quá trình oxy hóa chậm của cacbon trong đất.

Phân lớp đất (horizons)

Đất mùn thường có màu đen hoặc nâu đậm đặc trưng do sự tích tụ cacbon hữu cơ. Các nhà khoa học đất sử dụng các chữ cái O, A, B, C và E để phân biệt các lớp đất chính. Tầng mặt (A), tầng dưới (B), tầng nền (C) và tầng hữu cơ (O) là các tầng chính. Tầng E chỉ ra các tầng đất mất khoáng chất dưới bề mặt, trong khi đá gốc (R) không phải là đất.

Lợi ích của chất hữu cơ và mùn trong đất

Nhiều người cho rằng tính quan trọng của đất mùn về mặt hóa học nằm ở khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và bảo vệ đất khỏi sự mòn mặt đất. Mặc dù như vậy, các chuyên gia nông nghiệp cũng lưu ý đến các tính chất khác như khả năng ngăn ngừa bệnh tật. Đất mùn giúp duy trì độ ẩm và cải thiện cấu trúc đất, đồng thời cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng một cách hiệu quả hơn qua đường trao đổi ion.

Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành mùn trong đất làm phong phú hệ sinh thái vi sinh và duy trì sự sống phong phú của đất. Tốc độ chuyển hóa này có thể thúc đẩy hoặc hạn chế sự tương tác giữa thực vật, động vật và vi sinh vật trong đất. Đất mùn hiệu quả và ổn định cung cấp dinh dưỡng cho vi khuẩn và giữ lại chúng trong môi trường đất lâu dài.

Mùn làm tăng khả năng trao đổi cation của đất và giúp duy trì chất dinh dưỡng cho cây trồng. Ngoài ra, nó cũng có vai trò trong việc chống lại sự rửa trôi các chất dinh dưỡng do mưa hoặc tưới tiêu. Đất mùn cũng giữ độ ẩm tốt và có khả năng điều tiết pH của đất, từ đó làm tăng sức chịu đựng của đất.

Đất mùn có màu sắc đậm như nâu hoặc đen, giúp giữ nhiệt cho đất vào mùa xuân. Nó cũng có khả năng cô lập carbon, giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu. Các axit humic và fulvic tổng hợp từ rác thải nông nghiệp có thể làm tăng hàm lượng chất hữu cơ hòa tan trong đất.

Là loại mùn mà các chất hữu cơ đã phân hủy thành axit mùn (humic và fulvic) và humin, cùng với các chất khó tiêu như tanin, lignin. Mùn nhuyễn được chia thành hai loại:

Là loại mùn nhuyễn được hình thành ở những vùng có điều kiện độ ẩm, nhiệt độ, pH trung bình và giàu Ca và Mg trong đất.

Là loại mùn nhuyễn tương tự mùn calci, nhưng hình thành dưới điều kiện không thuận lợi hơn: pH thấp (gần trung tính), và hàm lượng Ca, Mg thấp. Thường xuất hiện dưới tán rừng lá rộng hoặc hỗn giao lá rộng và lá kim.

Mùn thô

Là loại mùn được hình thành dưới điều kiện đất chua, có hàm lượng Ca và Mg thấp và thường xuất hiện ở vùng có khí hậu lạnh.

Mùn trung gian

Là loại mùn nằm giữa mùn nhuyễn và mùn thô, có tính chất tương đồng với lớp đất A₀.

Than bùn

Là loại mùn trong đó các vật thể hữu cơ đã bị phân giải một phần, môi trường thường ẩm và đất thường rất chua, nghèo Ca và Mg làm cho các vật thể hữu cơ không hoàn toàn phân giải, có màu đen, tơi xốp, đôi khi khô, hàm lượng cacbon rất cao.

Tài liệu tham khảo

Liên kết ngoài