Cơ chế của quá trình hấp thu, vận chuyển nước và dinh dưỡng trong cây trồng

I. Cơ chế hấp thụ nước và thoát hơi nước trong cây trồng.

Quá trình vận chuyển nước trong cây được thực hiện qua hệ thống ống dẫn, mao quản của hệ thống mạch dẫn đi qua các tế bào sống bằng thẩm thấu.

Con đường đi của nước qua hệ thống ống dẫn theo thứ tự 3 giai đoạn nối tiếp nhau:

+ Giai đoạn 1: nước từ lòng đất vào lông hút

+ Giai đoạn 2: nước từ lông hút vào mạch dẫn của rễ rồi lên thân cành và lá.

+ Giai đoạn 3: nước từ mạch dẫn đến tế bào và thoát ra ngoài qua khí khổng.

Việc thoát hơi nước được thực hiện qua toàn bộ bề mặt lớp Cutin và khí khổng. Trong đó, thoát hơi nước qua khí khổng đóng vai trò chủ yếu.

 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.

 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.

II. Cơ chế hấp thu dinh dưỡng của cây trồng.

1.  Cơ chế hấp thu dinh dưỡng qua rễ của cây.

 Rễ cây chỉ hút muối khoáng ở dạng hòa tan trong nước và hoạt động theo 2 cơ chế:

  •  Cơ chế hút dinh dưỡng thụ động:

– Rễ cây có thể hút các chất khoáng bằng các cơ chế ít nhiều mang tính thụ động dựa trên quá trình khuếch 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.

  •  Cơ chế hút dinh dưỡng chủ động:

Sự hút dinh dưỡng chủ động các nguyên tố khoáng bởi hệ rễ liên quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào. Hô hấp là điều kiện cần thiết cho sự hút chất dinh dưỡng bởi hệ rễ này.

2. Cơ chế hấp thu dinh dưỡng của cây trồng qua 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 những ưu điểm sau:

+ Chất dinh dưỡng được cung cấp cho cây bằng cách phun hoặc tưới 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

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 (Stomatal) là những lỗ rỗng cực nhỏ ở trên bề mặt lá, thông qua đó lá cây hấp thụ carbon dioxide cần thiết 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:  Thường xảy ra 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:

+ Đối với loại cây bình thường, đủ nước: Khi gặp điều kiện tối ra sáng, khí khổng sẽ mở do ánh sáng tác động. Ngược lại , khi từ sáng vào tối khí khổng sẽ đóng do nguyên nhân là thiếu ánh sáng. 

+ Đối với cây bị hạn: Cây thiếu nước nhưng vẫn có ánh sáng đầy đủ thì khí khổng sẽ đóng do (AAB) tăng lên.

+ Đối với cây chịu hạn: Đất bị khô cằn nhưng vẫn có ánh sáng thì khí khổng sẽ đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm để không bị bốc thêm hơi nước qua lá làm cây suy kiệt. 

Lưu ý:

+ Khí khổng không bao giờ đóng hoàn toàn vì tế bào khí khổng không mất nước hoàn toàn.

+ 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

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

+ 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).

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

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

Viết một bình luận