Sự hấp thu các chất khoáng vào cây là một quá trình sinh lý phức tạp. Nó phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau, trong đó điều kiện ngoại cảnh rất quan trọng.
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng
Nhiệt độ, đặc biệt là nhiệt độ của đất có ảnh hưởng rất lớn đến sự hút khoáng của rễ cây. Nhiệt độ ảnh hưởng đến cả hút khoáng chủ động và thụ động. Sự khuếch tán tự do bị động của các chất khoáng phụ thuộc vào nhiệt độ.
Nhiệt độ càng thấp thì tốc độ khuếch tán các chất càng giảm. Nhiệt độ thấp làm hô hấp rễ giảm và rễ thiếu năng lượng cho sự hút khoáng tích cực. Trong giới hạn nhiệt độ nhất định, thường từ 35 – 400C thì với đa số cây trồng ở vùng nhiệt đới, tốc độ xâm nhập chất khoáng tăng theo nhiệt độ.
Nhưng nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn tối ưu thì tốc độ hút khoáng giảm và có thể bị ngừng khi nhiệt độ đạt trên 500C. Khi nhiệt độ quá cao thì hệ thống lông hút vốn rất nhạy cảm với nhiệt độ sẽ bị rối loạn hoạt động sống và có thể bị chết.
Về mùa đông, khi nhiệt độ của đất hạ xuống đến 10-120C, sự hút nước và chất khoáng của cây trồng bị đình trệ. Giới hạn nhiệt độ thích hợp cho quá trình hút khoáng của cây ở các vùng khí hậu khác nhau có sự khác biệt khá lớn. Nhìn chung hệ số Q10 đối với sự hút khoáng thường lớn hơn 2 (Ql0>2).
Về cơ chế ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình hút khoáng, nhiều tác giả cho rằng: nhiệt độ ảnh hưởng chủ yếu lên quá trình trao đổi chất, lên quá trình liên kết giữa các phần tử trong chất nguyên sinh với các nguyên tố khoáng.
b. Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến quá trình hút khoáng
– Ảnh hưởng của nồng độ O2 trong đất: O2 trong đất cần thiết cho hô hấp của rễ để tạo ra năng lượng cho các hoạt động sống của cây, trong đó có quá trình hút khoáng. Nồng độ O2 trong đất thấp hơn nhiều so với nồng độ O2 trong khí quyển và nó thay đổi tùy theo kết cấu của đất và mức độ ngập nước.
Theo một số tác giả nếu nồng độ O2 trong đất dưới 2% thì tốc độ hút khoáng giảm hẳn, sự hút chất khoáng đạt mức cao nhất khi hàm lượng này ở khoảng 2-3%. Nếu nồng độ O2 lớn hơn 3% thì tốc độ hút khoáng không thay đổi. Tuy nhiên lại có tác giả cho rằng nếu nồng độ O2 trong đất giảm xuống dưới 10% đã giảm sút sự hút khoáng, còn dưới 5% cây chuyển sang hô hấp yếm khí rất nguy hiểm cho cây, rễ cây hoàn toàn thiếu năng lượng cho hút khoáng.
Nhìn chung hệ thống rễ của cây trồng rất nhạy cảm O2 nên khi thiếu O2 thì ức chế sinh trưởng của rễ, ức chế hút nước, hút khoáng của rễ. Vìvậy, khi bón phân để tăng hiệu quả sử dụng phân bón, cần phải có các biện pháp kỹ thuật tăng hàm lượng O2 cho đất như làm đất tơi xốp trước khi gieo trồng, làm cỏ sục bùn thường xuyên, phá váng khi gặp mưa…
Ngoài ra cần chọn các giống chịu úng để trồng ở các vùng thường xuyên bị úng. – Ảnh hưởng của nồng độ CO2, N2, H2S: Sự tích lũy CO2, N2, H2S và các khí khác trong đất úng ngập có tác động ức chế hoạt động hút khoáng của hệ rễ.
c. Ảnh hưởng của độ pH đến quá trình hút khoáng Độ pH của môi trường ảnh hưởng rất lớn đến sự hấp thu chất khoáng của rễ cây. Ảnh hưởng của pH lên sự hút khoáng của rễ có thể là trực tiếp và cũng có thể là gián tiếp. pH của môi trường ảnh hưởng đến sự xâm nhập ưu thế anion hay cation.
Trong môi trường kiềm việc hút cation mạnh hơn anion, còn trong môi trường acid thì ngược lại. Độ pH còn ảnh hưởng đến độ hòa tan và khả năng di động của các chất khoáng và do đó ảnh hưởng đến khả năng hút khoáng của rễ.
Ví dụ trong môi trường bị acid hóa độ linh động của Ca, P, Na bị giảm, trong khi đó độ linh động của Al, Mn… lại tăng đến mức có thể gây độc cho cây. Ngược lại trong môi trường kiềm độ linh động của P và các nguyên tố vi lượng giảm.
Hệ vi sinh vật đất rất quan trọng cho sự dinh dưỡng khoáng của rễ. pH có ảnh hưởng đến hoạt động của các vi sinh vật trong môi trường. Nói chung pH môi trường dao động quanh khoảng trung tính là thuận lợi nhất cho hoạt động của vi khuẩn.
Khi độ pH của môi trường vượt quá giới hạn sinh lý (quá kiềm hay quá acid) thì mô rễ đặc biệt là lông hút bị thương tổn và sự hút khoáng bị ức chế.
2. Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong.
a. Hấp thụ khoáng với quang hợp Dinh dưỡng khoáng và quang hợp là hai mặt của quá trình dinh dưỡng thực vật. Quá trình dinh dưỡng khoáng ngoài vai trò trực tiếp tạo 5% các chất hữu cơ trong cây còn thúc đẩy quá trình quang hợp để tạo 95% các hợp chất hữu cơ còn lại. Các chất khoáng có ảnh hưởng nhiều mặt đến quá trình quang hợp.
Mọi quá trình xảy ra trong quang hợp đều có sự tham gia của các chất khoáng. Các nguyên tố khoáng tham gia cấu tạo nên bộ máy quang hợp, cấu tạo nên các hợp chất có chức năng quan trọng trong quang hợp như các enzyme, hệ vận chuyển điện tử…
Quá trình hút khoáng cũng liên quan đến hoạt động quang hợp: nhịp điệu ngày đêm của hút khoáng ở rễ ăn khớp với tốc độ rút các sản phẩm đồng hóa từ lá xuống.
b. Hấp thụ khoáng với hô hấp Các nguyên tố khoáng có ảnh hưởng nhiều mặt đến hô hấp. Các nguyên tố đa lượng và vi lượng có vai trò trong việc cấu trúc nên bộ máy hô hấp, cấu trúc hay hoạt hóa các hệ enzyme hô hấp, từ đó ảnh hưởng đế hô hấp.
Quá trình hút khoáng liên quan đến quá trình hô hấp: H+ và HCO3-, enzyme hô hấp đặc biệt là cytochrome có vai trò trong vận chuyển ion, các sản phẩm của chu trình Krebs là chất nhận của các ion. c. Hấp thụ khoáng với quá trình trao đổi chất Quá trình trao đổi chất ở cây càng mạnh thì quá trình hút khoáng càng cao.
Quá trình hút khoáng liên quan đến quá trình trao đổi chất của cây đặc biệt là quá trình sinh tổng hợp protein. Nếu dùng chloramphenicol ức chế hoạt động tổng hợp protein thì quá trình hút khoáng bị giảm vì chloramphenicol làm giảm hàm lượng và hoạt động của protein, giảm hoạt tính của enzyme, không tạo ra các chất nhận (hay chất mang) và từ đó ảnh hưởng đến quá trình hút khoáng.
Quá trình trao đổi chất trong cây chỉ xảy ra bình thường khi hàm lượng các chất khoáng trong cây được duy trì với một tỷ lệ xác định. Nếu thiếu một nguyên tố nào đó thì sự trao đổi chất sẽ bị rối loạn.
