Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật

Trong tổng lượng nước mà rễ cây hấp thụ vào chỉ có một lượng rất nhỏ được cây sử dụng, phần lớn lượng nước sẽ bị mất đi do quá trình thoát hơi nước ở lá. Đây là một "tai hoạ" đối với cây trong điều kiện môi trường khô hạn. Tại sao quá trình thoát hơi nước làm thất thoát một lượng nước lớn nhưng cây vẫn cần có quá trình này?

I - Quá trình trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật

1. Tìm hiểu con đường hấp thụ, vận chuyển nước và muối khoảng ở rễ

Nước và muối khoáng từ đất được hấp thụ vào mạch gỗ nhờ lông hút, sau đó được vận chuyển lên thân và lá để cung cấp cho các hoạt động sống của cây. 

❓Em có biết

Nhiều loài cây gỗ lớn (thông, sồi, ...), rễ không có lông hút, các loài này hút nước và muối khoáng từ đất nhờ nấm rễ. Đây là quan hệ cộng sinh giữa hệ rễ của thực vật và nấm. Trong mối quan hệ này, nấm hút nước và chất dinh dưỡng từ đất cung cấp cho thực vật thông qua các giác hút đâm vào trong tế bào rễ cây, ngược lại, thực vật cung cấp cho nấm chất hữu cơ.

2. Tìm hiểu quá trình vận chuyển các chất trong mạch gỗ và mạch rây

Quá trình vận chuyển các chất trong thân cây diễn ra nhờ mạch gỗ và mạch rây.

Mạch gỗ vận chuyển chủ yếu là nước và muối khoáng, ngoài ra còn có các chất hữu cơ (hormone, vitamin,...) được tổng hợp ở rễ.

Mạch rây vận chuyển chủ yếu là chất hữu cơ được tổng hợp ở lá, bên cạnh đó, mạch rây còn vận chuyển hormone, vitamin, ATP và một số muối khoáng.

3. Tìm hiểu vai trò của quá trình thoát hơi nước ở lá cây

Khoảng 98% lượng nước cây hút vào bị mất đi qua quá trình thoát hơi nước ở lá, chỉ một phần nhỏ được cây sử dụng. Quá trình thoát hơi nước ở lá cây chủ yếu diễn ra qua khí khổng, quá trình này có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của thực vật. 

• Quá trình thoát hơi nước của cây tạo lực hút để vận chuyển các chất từ rễ lên thân và lá trong mạch gỗ, giúp lá cây không bị nóng dưới tác động của ánh sáng mặt trời.
• Thoát hơi nước ở lá còn tạo điều kiện cho quá trình trao đổi khí ở thực vật, khí carbon dioxide đi vào trong lá cung cấp cho quá trình quang hợp, khí oxygen được thải ra ngoài môi trường.

4. Trình bày hoạt động đóng, mở khí khổng

Khi tế bào hạt đậu trương nước, thành tế bào căng ra làm lỗ khí mở; khi tế bào hạt đậu mất nước, thành tế bào trở lại bình thường làm lỗ khí đóng lại. Hoạt động đóng, mở khí khổng có vai trò điều chỉnh tổng độ thoát hơi nước và tạo điều kiện có quá trình trao đổi khí ở lá. 

II - Một số yếu tố chủ yếu ảnh hướng đến trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật

Quá trình trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố môi trường.

• Ánh sáng và nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình đóng, mở khí khổng; ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nước và hấp thụ các chất dinh dưỡng của cây. Ngoài ra, nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của rễ, qua đó làm tăng hoặc giảm quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng ở rễ cây. 
• Nước trong đất hoà tan muối khoáng, giúp rễ cây dễ dàng hấp thụ; độ ẩm không khí ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nước thông qua ảnh hưởng quá trình thoát hơi nước ở lá.
• Độ pH của đất ảnh hưởng đến sự hoà tan của các muối khoáng trong đất, do đó ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ muối khoáng của rễ.
• Độ tơi xốp, thoáng khí của đất giúp tăng hàm lượng khí oxygen trong đất, nhờ đó, rễ hô hấp mạnh, thúc đẩy quá trình hấp thụ nước và muối khoáng ở rễ.

III - Vận dụng hiểu biết về trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở thực vật vào thực tiễn

1. Vận dụng vào việc tưới nước hợp lí cho cây trồng

Hàm lượng nước trong cây được cân bằng nhờ quá trình hút nước ở rễ và quá trình thoát hơi nước ở lá. 

Tưới nước hợp lí đảm bảo sự cân bằng trong cây, điều này có ý nghĩa rất quan trọng đối với quá trình sinh trưởng và phát triển bình thường của cây. Muốn xác định lượng nước hợp lí để tưới cho cây cần dựa vào nhiều yếu tố khác nhau như: loài cây, thời kỳ sinh trưởng (đâm chồi, đẻ nhánh, ...), loại đất trồng (đất cát, đất sét, đất bazan, ...) và điều kiện thời tiết (nắng nóng, mưa nhiều, ...). Như vậy, để đảm bảo việc tưới nước hợp lí cho cây cần tuân thủ các nguyên tắc: tưới đúng lúc, đúng lượng và đúng cách.

Việc tưới nước hợp lí cho cây vào giai đoạn sinh trưởng và phát triển sẽ giúp cây trồng đạt năng suất cao. 

2. Vận dụng vào việc bón phân hợp lí cho cây trồng

Phân bón đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo cây trồng đạt năng suất cao do cung cấp các nguyên tố khoáng tham gia vào quá trình sinh trưởng và phát triển của cây. 

Để cây trồng có năng suất cao, ta cần tuân thủ các nguyên tắc khi bón phân: đúng loại, đúng liều lượng và thành phần dinh dưỡng, đúng nhu cầu của giống và loài cây, đúng lúc và phù hợp với điều kiện đất đai cũng như thời tiết, mùa vụ.

Mặt khác, việc tưới nước hợp lí còn giúp tiết kiệm nguồn nước sạch cho môi trường tự nhiên; bón phân hợp lí góp phần bảo vệ môi trường và sức khoẻ người tiêu dùng.

1. Nước và muối khoáng được hấp thụ vào rễ nhờ lông hút, qua các tế bào ở phần thịt vỏ, đi vào mạch gỗ của rễ, sau đó được vận chuyển lên thân và lá trong mạch gỗ của thân (dòng đi lên). Các chất hữu cơ do lá tổng hợp được vận chuyển đến các cơ quan trong mạch rây của thân (dòng đi xuống). 

2. Quá trình thoát hơi nước tạo động lực cho sự vận chuyển nước và muối khoáng trong cây, điều hoà nhiệt độ bề mặt lá, giúp khí carbon dioxide đi vào trong lá để cung cấp cho quá trình quang hợp và giải phóng khí oxygen ra ngoài môi trường. 

3. Quá trình thoát hơi nước ở lá được điều chỉnh nhờ hoạt động đóng, mở của khí khổng.  

4. Một số yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật gồm: ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, độ tơi xốp của đất, hàm lượng khoáng và độ pH của đất. 

5. Nguyên tắc của việc tới nước và bón phân hợp lí cho cây là đúng loại, đúng lúc, đúng lượng và đúng cách. 

6. Việc tưới nước và bón phân hợp lí cho cây giúp nâng cao năng suất cây trồng, bảo vệ môi trường tự nhiên và sức khoẻ con người.