CÂY TRỒNG HÚT NƯỚC VÀ TỔNG HỢP CHẤT DINH DƯỠNG NHƯ THẾ NÀO?

1. Cơ chế hút nước và thoát hơi nước của thực vật:

Rễ cây là cơ quan hút nước của thực vật trên cạn

– Cấu tạo rễ cây:

Hình ảnh cấu tạo rễ cây

– Con đường hấp thụ nước ở rễ

Hình ảnh mô tả quá trình hấp thụ nước (hút nước) ở rễ cây

Cây hút nước qua 3 giai đoạn kế tiếp:

+ Giai đoạn nước từ đất vào lông hút:

+ Giai đoạn nước từ lông hút vào mạch gỗ của rễ.

+ Giai đoạn nước đẩy từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của thân

– Cơ  chế bảo đảm sự vận chuyển nước ở thân.

Quá trình vận chuyển nước ở thân thực hiện được do sự phối hợp giữa:

– Thoát hơi nước có vai trò tạo lực hút, hút dòng nước và ion khoáng từ rễ lên lá và đến các bộ phận khác ở trên mặt đất của cây.

– Thoát hơi nước có tác dụng hạ nhiệt độ của lá và giúp cho khí CO₂ khuếch tán vào bên trong lá cần cho quá trình quang hợp.

– Hai con đường thoát hơi nước: qua cutin và qua khí khổng. Trong đó, thoát hơi nước qua khí khổng đóng vai trò chủ yếu.

– Thoát hơi nước qua mặt dưới của lá mạnh hơn qua mặt trên của lá do khí khổng phân bố chủ yếu ở mặt dưới của lá.

– Các tác nhân  ngoại cảnh như nước, ánh sáng, nhiệt độ, gió vá các ion khoáng ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước.

– Cân bằng nước được tính bằng sự so sánh lượng nước do rễ hút vào và lượng nước thoát ra.

2. Cơ chế hút dinh dưỡng qua đường rễ của thực vật:

– Rễ cây chỉ hút muối khoáng hoà tan trong nước.

– Rễ hút chất khoáng theo 2 cơ chế

2.1. Cơ chế hút dinh dưỡng thụ động của cây trồng:

– Rễ cây có thể hút các chất khoáng bằng các cơ chế ít nhiều mang tính thụ động dựa trên quá trình khuyếch tán và thẩm thấu, quá trình hút bám trao đổi, quá trình phân phối theo cân bằng Donnan…

– Cơ chế hút khoáng thụ động này không có tình chọn lọc, không phụ thuộc vào hoạt động sinh lý của cây, các chất khoáng đi vào rễ nhờ sự chênh lệch nồng độ các ion trong rễ và ngoài môi trường.

2.2. Cơ chế hút dinh dưỡng chủ động của cây trồng:

Sự hút chủ động các nguyên tố khoáng bởi hệ rễ liên quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào.

– Mối tương quan giữa quá trình hút khoáng và hô hấp: Nhiều nghiên cứu đã xác định rằng khi hút ion nitrat có kèm theo sự thải CO2 và các sản phẩm cuối của hô hấp (Các ion H+, HCO3-) đã đảm bảo sự trao đổi liên tục một lượng tương đương các anion và cation của môi trường ngoài.

Nhiều nghiên cứu khác đều cho thấy có mối liên quan chặt chẽ giữa cường độ hô hấp và quá trình hút khoáng và đi đến kết luận: Hô hấp là điều kiện cần thiết cho sự hút chất dinh dưỡng bởi hệ rễ.

– Thuyết chất mang: giải thích cơ chế hút chủ động các nguyên tố khoáng có liên quan trực tiếp đến sự trao đổi chất của tế bào hút.

Thuyết chất mang dựa trên quan niệm về sự có mặt trên bề mặt chất nguyên sinh, một màng không thấm đối với các ion tự do và không cho các ion đã xâm nhập vào tế bào tự khuyếch tán tra ngoài.

Trên bề mặt của màng chất nguyên sinh trong quá trình trao đổi chất hình thành nên những chất không chỉ có khả năng tương tác với các nguyên tố khoáng của môi trường ngoài mà còn vận chuyển chúng qua màng như phức hệ ion – chất mang, sau khi xâm nhập qua màng, phức hệ ấy được phân giải.

Ion giải phóng tham gia tương tác với các phân tử của chất nguyên sinh, còn chất mang lại quay trở lại bề mặt màng và lại thực hiện tiếp tục vận chuyển các nguyên tố khoáng.

Theo quan niệm này, chất mang là phương tiện vận chuyển, nhờ đó mà ion chui qua được màng ngăn cách giữa môi trường trong và ngoài, còn các ion tự do thì không vượt qua được.

3. Cơ chế hút dinh dưỡng của cây trồng qua đường lá:

– Ngoài khả năng hút dinh dưỡng qua đường rễ, cây trồng còn có thể hấp thụ dinh dưỡng qua đường lá (Qua lỗ khí khổng và qua lớp Cutin).

Việc hấp thụ dinh dưỡng qua đường lá có nhiều ưu điểm:

+ Chất dinh dưỡng được cung cấp cho cây nhanh hơn bón gốc

+ Hiệu suất sử dụng dinh dưỡng cao hơn

+ Chi phí thấp hơn

+ Ít ảnh hưởng đến môi trường và đất trồng

– Về cơ chế hấp thụ dinh dưỡng qua đường lá và thân là cơ chế thụ động tương tự với cơ chế hấp thu thụ động qua đường rễ.

– Cấu trúc và chức năng của lỗ khí khổng.

Khí khổng (Stomata) là những lỗ rỗng cực nhỏ ở trên bề mặt lá, thông qua đó lá cây hấp thu carbon dioxide cần thiết cho và giải phóng hơi nước vào trong khí quyển.

– Cơ chế đóng mở khí khổng.

+ Cơ chế mở khí khổng ngoài sáng. Ánh sáng là nguyên nhân gây ra sự mở khí khổng… Do lục lạp trong khí khổng tiến hành quang hợp làm thay đổi nồng độ CO2 và pH, làm cho hàm lượng đường trong tế bào tăng và tăng áp suất thẩm thấu của tế bào, dẫn đến tế bào khí khổng hút nước, trương nước và khí khổng mở.

+ Cơ chế đóng khí khổng khi gặp môi trường khô hạn và cây bị thiếu nước. Đây là sự đóng chủ động của khí khổng để tránh sự mất nước cho cây. Trong trường hợp này, hàm lượng axit abxixic (ABA) tăng, làm tăng kích thích hoạt động các bơm ion; ion thoát ra khỏi tế bào khí khổng, làm giảm áp suất thấu thấu, do đó sự trương nước giảm và khí khổng đóng lại.

– Khí khổng gồm 2 tế bào hạt đậu ghép lại, mép trong tế bào rất dày, mép ngoài mỏng. Do đó khi trương nước tế khí khổng mở rất nhanh, Khi mất nước tế bào đóng lại cũng rất nhanh.

– Điều kiện để khí khổng đóng mở chủ động và nguyên nhân cơ bản của hiện tượng này:

Lưu ý: Khí khổng không bao giờ đóng hoàn toàn vì tế bào khí khổng không mất nước hoàn toàn.

+ Số lượng khí khổng ở mặt dưới lá thường nhiều hơn so với mặt trên.

+ Số lượng khí khổng trên lá thay đổi tùy theo loài

+ Sự thoát hơi nước cũng như hấp thụ dinh dưỡng qua lá liên quan đến số lượng khí khổng

+ Có loài, mặt trên lá không có khí khổng, nhưng vẫn có sự thoát hơi nước và hấp thụ dinh dưỡng (qua lớp cutin).

Loài cây sống trong vườn thường thoát hơi nước và hấp thụ dinh dưỡng qua cutin mạnh hơn, vì loài cây này có tầng cutin mỏng hơn.