Cơ chế hút nước và dinh dưỡng của cây trồng

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

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

– Kết cấu rễ cây:

Hình ảnh kết cấu rễ cây

– Con đường hấp thu nước ở rễ

Hình ảnh miêu tả quá trình hấp thu nước (hút nước) ở rễ cây

Cây hút nước qua 3 thời kỳ kế tiếp:

+ Thời kỳ nước từ đất vào lông hút:

+ Thời kỳ nước từ lông hút vào mạch gỗ của rễ.

+ Thời kỳ nước đẩy từ mạch gỗ của rễ lên mạch gỗ của thân

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

Quá trình vận chuyển nước ở thân thực thi được do sự kết hợp giữa:

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

– Thoát hơi nước có công dụng hạ nhiệt độ của lá và hỗ trợ cho khí CO₂ lây lan vào phía bên trong lá cần cho tiến trình quang hợp.

– Hai con đường thoát hơi nước: qua cutin và qua khí khổng. Trong số đó, thoát hơi nước qua khí khổng đóng một vai trò đa phần.

– Thoát hơi nước qua mặt dưới của lá mạnh hơn qua mặt trên của lá do khí khổng phân bổ đa phần ở mặt dưới của lá.

– Những nguyên nhân nbsp; ngoại cảnh như nước, ánh sáng, nhiệt độ, gió vá những ion khoáng ảnh hưởng nhiều 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 dưỡng chất 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 dưỡng chất thụ động của cây trồng:

– Rễ cây có khả năng hút những chất khoáng bằng những cơ chế ít nhiều mang tính thụ động căn cứ vào 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 lựa chọn, không dựa vào hoạt động sinh lý của cây, những chất khoáng đi vào rễ nhờ sự chênh lệch nồng độ những ion trong rễ và ngoài môi trường.

2/2/ Cơ chế hút dưỡng chất chủ động của cây trồng:

Sự hút chủ động những nguyên tố khoáng bởi hệ rễ liên quan đến tiến 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 những sản phẩm cuối của hô hấp (Những ion H+, HCO3-) đã bảo đảm sự trao đổi thường xuyên một lượng tương tự những anion và cation của môi trường ngoài. Nhiều nghiên cứu khác đều cho biết 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 cấp thiết cho sự hút dưỡng chất bởi hệ rễ.

– Thuyết chất mang: giải thích cơ chế hút chủ động những nguyên tố khoáng có liên quan trực tiếp tới sự trao đổi chất của tế bào hút. Thuyết chất mang căn cứ vào quan niệm về sự hiện diện trên bề mặt chất nguyên sinh, một màng không thấm đối với những ion tự do và không cho những ion đã thâm nhập vào tế bào tự khuyếch tán tra ngoài. Ở trên bề mặt của màng chất nguyên sinh trong suốt tiến trình trao đổi chất tạo thành nên các chất không những có thể tương tác với những nguyên tố khoáng của môi trường ngoài mà còn vận chuyển chúng qua màng như phức hệ ion – chất mang, sau khi thâm nhập qua màng, phức hệ ấy được phân giải. Ion giải phóng tham dự tương tác với những phân tử của chất nguyên sinh, còn chất đem lại quay trở lại bề mặt màng và lại thực thi tiếp tục vận chuyển những nguyên tố khoáng.

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

3/ Cơ chế hút dưỡng chất của cây trồng qua đường lá:

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

Việc hấp thu dinh dưỡng qua đường lá có rất nhiều điểm mạnh:

+ Dưỡng chất được cung ứng cho cây nhanh hơn bón gốc

+ Hiệu suất dùng dinh dưỡng cao hơn

+ Kinh phí thấp hơn

+ Ít ảnh hưởng nhiều đến môi trường và đất trồng

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

– Cấu trúc và vai trò của lỗ khí khổng.

Khí khổng (Stomata) là các lỗ rỗng cực nhỏ ở phía trên bề mặt của lá, thông qua đó lá cây hấp thụ carbon dioxide cấp 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 do gây nên sự mở khí khổng… Do lục lạp trong khí khổng triển khai quang hợp làm thay đổi nồng độ CO2 và pH, khiến cho hàm lượng đường trong tế bào tăng và gia tăng áp suất thẩm thấu của tế bào, dẫn tới 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 hụt nước. Đây chính là sự đóng chủ động của khí khổng để giúp tránh sự mất nước cho cây. Trong trường hợp này, hàm lượng axit abxixic (ABA) tăng, nâng cao kích thích hoạt động những bơm ion; ion thoát ra khỏi tế bào khí khổng, gây giảm áp suất thấu thấu, vậy nên sự trương nước hạ và khí khổng đóng lại.

– Khí khổng gồm 2 tế bào hạt đậu ghép lại, mép trong tế bào cực kỳ dầy, mép ngoài mỏng. Vậy nên khi trương nước tế khí khổng mở cực kỳ nhanh, Khi mất nước tế bào đóng lại cũng cực kỳ nhanh.

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

Loại cây	Điều kiện	Hiện tượng khí khổng	Nguyên do
Bình thường, đủ nước	– Tối ra sáng – Sáng vào tối	– Mở – Đóng	– Ánh sáng ảnh hưởng – Thiếu hụt ánh sáng
Bị hạn	Thiếu hụt nước nhưng vẫn có ánh sáng đầy đủ	Đóng.	AAB được tăng lên.
Chịu hạn	Khô cằn và có ánh sáng	Đóng vào ban ngày và mở vào buổi tối	Thiếu hụt nước liên tục

Chú 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 sánh với mặt trên.

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

+ Sự thoát hơi nước cũng như hấp thu 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 thu dinh dưỡng (qua lớp cutin).

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