BÀI 2 TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ KHOÁNG Ở THỰC VẬT

MỞ ĐẦU

CH.Nước và chất khoáng có vai trò gì đối với thực vật? Chúng được thực vật hấp thụ và sử dụng như thế nào?

Giải nhanh:

- Nước và chất khoáng rất quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. 

+ Nước hòa tan các chất dinh dưỡng trong đất và phân bón, tạo dung dịch mà rễ cây dễ hấp thụ, đồng thời giúp thoát hơi nước và duy trì sự hấp thụ chất dinh dưỡng.

+ Chất khoáng cấu tạo nên hệ thống chất nguyên sinh, tế bào và các cơ quan, tham gia điều chỉnh các hoạt động trao đổi chất và sinh lý trong cây.

 Nước và khoáng được hấp thụ từ đất qua hệ rễ, đóng vai trò như chất sống giúp thực vật phát triển.

II. QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ KHOÁNG Ở THỰC VẬT (SGK)

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH.Nước tham gia vào những hoạt động, quá trình sinh lí nào trong đời sống của thực vật?

Giải nhanh:

- Là thành phần cấu tạo của tế bào

- Là dung môi hòa tan các chất, tham gia vào quá trình vận chuyển các chất trong cây

- Điều hòa nhiệt độ của cơ thể thực vật

- Là nguyên liệu, môi trường của các phản ứng sinh hóa

CH.Thực vật hấp thụ nước và ion khoáng theo những cơ chế nào? Làm thế nào để nhận biết được triệu chứng thiếu khoáng ở cây trồng?

Giải nhanh:

*Hấp thụ nước ở tế bào lông hút:

- Rễ hấp thụ nước từ đất qua thẩm thấu: Do dịch tế bào lông hút ưu trương so với dịch trong đất, nước di chuyển từ đất vào tế bào lông hút.

*Hấp thụ khoáng ở tế bào lông hút:

- Thụ động: Khoáng hòa tan khuếch tán từ đất vào rễ theo gradient nồng độ.

- Chủ động: Khoáng được vận chuyển từ đất vào rễ ngược chiều gradient nhờ các chất mang được hoạt hóa bằng năng lượng.

*Vận chuyển nước và chất khoáng từ lông hút vào mạch gỗ:

- Gian bào: Nước và khoáng di chuyển qua thành tế bào và không gian giữa các tế bào, qua lớp vỏ gặp vành đai Caspary và xuyên qua màng tế bào.

- Tế bào chất: Nước và khoáng di chuyển từ tế bào chất của tế bào lông hút qua các lớp tế bào trong rễ vào mạch gỗ ở trung trụ.

Triệu chứng thiếu khoáng ở cây trồng: Cây có triệu chứng như biến màu, biến dạng lá, thân, quả. 

CH.Trình bày quá trình trao đổi nước và khoáng ở nhóm thực vật trên cạn bằng cách hoàn thành bảng mẫu sau vào vở:

Giải nhanh:

 CH.Thực vật điều tiết quá trình thoát hơi nước theo cơ chế nào?

Giải nhanh:

Thực vật điều tiết thoát hơi nước bởi ánh sáng và stress:

- Ánh sáng: Thúc đẩy quang hợp, tăng tổng hợp đường và hoạt hóa bơm ion, làm khí khổng mở. Nếu ánh sáng quá mạnh, tăng nhiệt độ lá, khí khổng đóng lại do mất nước.

- Stress: Khi bị stress (như hạn hán), cây tăng tổng hợp abscisic acid, bơm K+ ra khỏi tế bào, khiến khí khổng đóng lại, giảm mất nước.

III. DINH DƯỠNG NITROGEN (SGK)

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH.Khi bón quá nhiều phân đạm cho một số loại cây ngũ cốc như lá, ngô thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? Gải thích?

Giải nhanh:

Khi bón quá nhiều phân đạm cho một số loại ngũ cốc như lúa, ngô sẽ khiến lượng đạm bị cung cấp quá mức và sẽ làm ảnh hưởng trực tiếp tới cây trồng:

- Ở mức độ nhẹ, cây nên sẽ không có độ cứng cáp, thân cây yếu và rễ cây thối nhũn, đổ gãy.

- Ở mức độ nặng, cây có thể bị ngộ độc đạm và khả năng sống thấp, cây dễ bị bệnh hơn.

Giải thích: Ở mức độ nhẹ, cây phát triển nhanh hơn mức bình thường nên sẽ ko thể phát triển toàn diện dẫn đến hiện tượng thân cây yếu và không có độ cứng cáp. Ở mức độ nặng, hàm lượng phân đạm nhiều sẽ giết chết các vi sinh vật có lợi để bảo vệ đất trồng khỏi bệnh tật, khiến cây dễ mắc bệnh.

CH.Dựa vào sơ đồ Hình 2.9 trang 16, kể tên các nguồn cung cấp nitrogen cho cây. Cho biết thực vật có thể sử dụng trực tiếp nitrogen tự do có trong không khí hay không?

Giải nhanh:

* Nguồn cung cấp nitrogen cho thực vật:

- Khí quyển

- Vi sinh vật cố định đạm

- Vật chất hữu cơ (xác sinh vật)

- Phân bón, khoáng vô cơ trong đất

Nitrogen tồn tại tự do (N2) trong khí quyển, nhưng thực vật chỉ hấp thụ được nitrogen ở dạng vô cơ (NH4+, NO3-). Do đó, nitrogen tự do phải được chuyển hóa thành NH4+ hoặc NO3- qua sấm sét hoặc vi khuẩn để cây hấp thụ.

CH.Nitrogen vô cơ (NH₄⁺, NO₃^-) cây hấp thụ vào được chuyển hóa thành nitrogen trong các hợp chất hữu cơ (amino acid, protein, ...) theo những cách nào?

Giải nhanh:

Nitrogen vô cơ (NH4+, NO3-) được cây hấp thụ và chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ (amino acid, protein, ...) qua hai quá trình: khử nitrate và đồng hóa ammonium.

*Khử nitrate: Chuyển NO3- thành NH4+ qua hai bước với enzyme nitrate reductase và nitrite reductase.

*Đồng hóa ammonium: NH4+ được cây hấp thụ và từ quá trình khử nitrate sẽ tổng hợp amino acid hoặc amide:

- NH4+ + keto acid → amino acid (VD: NH4+ + pyruvic acid → alanine)

- NH4+ + amino dicarboxylic → amide (VD: NH4+ + glutamic acid → glutamine).

IV. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ DINH DƯỠNG KHOÁNG (SGK)

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH.Các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động trao đổi nước và khoáng ở thực vật?

Giải nhanh:

*Ánh sáng:

- Thúc đẩy khí khổng mở, tăng thoát hơi nước, giúp hấp thụ và vận chuyển nước và khoáng, cần cho quang hợp và hô hấp, giải phóng năng lượng cho quá trình vận chuyển chủ động.

*Nhiệt độ:

- Tốc độ hấp thụ nước và khoáng tăng khi nhiệt độ tăng.

- Nhiệt độ thấp giảm hô hấp của rễ và khuếch tán khoáng trong đất, giảm hấp thụ khoáng.

- Nhiệt độ quá cao (>45°C) gây tổn thương lông hút và biến đổi enzyme, giảm hoặc ngừng hấp thụ nước và khoáng.

*Độ ẩm đất và không khí:

- Độ ẩm đất cao tăng hấp thụ nước và khoáng, độ ẩm không khí cao giảm thoát hơi nước.

- Độ ẩm đất quá cao/thấp giảm hô hấp và ức chế sinh trưởng rễ, giảm hấp thụ nước và khoáng.

- Độ ẩm không khí thấp tăng thoát hơi nước, thúc đẩy hấp thụ nước và khoáng.

V. ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ KHOÁNG Ở THỰC VẬT TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP (SGK)

DỪNG LẠI VÀ SUY NGẪM

CH.Trong hoạt động tưới nước, cần lưu ý gì để đảm bảo trạng thái cân bằng nước cho cây?

Giải nhanh:

Trong sản xuất, để duy trì trạng thái cân bằng nước trong cây, cần tưới tiêu nước hợp lí, tức là cung cấp vừa đủ lượng nước cần thiết, đáp ứng nhu cầu của cây trồng. Lượng nước này thay đổi theo loài, giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây và cách tưới. Như vậy, tưới tiêu nước hợp lí là tưới nước đúng nhu cầu sinh lí của cây, đúng thời điểm cây cần và đúng phương pháp.

CH.Việc bón quá ít hoặc quá nhiều phân bón sẽ ảnh hưởng như thế nào đến đất và cây trồng?

Giải nhanh:

Trong giới hạn nhất định, lượng phân bón cung cấp tỉ lệ thuận với năng suất cây trồng.

- Nếu bón phân với quá ít, không đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng của cây, triệu chứng thiếu khoáng sẽ xuất hiện, cây còi cọc và chậm lớn dẫn đến giảm năng suất cây trồng.

- Nếu bón phân quá nhiều sẽ dẫn đến dư thừa và gây độc cho cây. Dư thừa phân bón có thể tiêu diệt các sinh vật có lợi trong đất (vi sinh vật cố định đạm, phân giải chất hữu cơ, ...), làm ô nhiễm đất và nước ngầm, tồn dư trong mô thực vật gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người và vật nuôi khi sử dụng thực vật làm thức ăn.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

CH.Trong tự nhiên, ở một số cây trồng như cà rốt, khoai tây, ... chất dự trữ trong củ sẽ được vận chuyển lên các cơ quan phía trên trong giai đoạn sinh trưởng, phát triển nào của thực vật?

Giải nhanh:

Ở một số cây trồng như cà rốt, khoai tây, khi lá bị tổn thương và trao đổi chất giảm, chất dự trữ trong củ sẽ được vận chuyển lên các cơ quan phía trên để cung cấp dinh dưỡng cần thiết cho quá trình trao đổi chất.

CH.Khi rễ cây bị ngập úng trong thời gian dài, cây trồng có biểu hiện như thế nào? Giải thích.

Giải nhanh:

Khi rễ cây bị ngập úng trong thời gian dài, cây trồng có biểu hiện rễ bị thối hỏng, cây bị chết.

Giải thích:

- Khi đất bị ngập nước, oxy trong không khí không thể khuếch tán vào đất, rễ cây không thể lấy oxy để thực hiện quá trình hô hấp.

- Nếu quá trình ngập úng kéo dài -> thiếu oxy sẽ gây cản trở đến quá trình hô hấp bình thường của rễ -> sẽ gây ra hiện tượng hô hấp kị khí sinh ra các chất độc hại tích lũy ở tế bào và làm cho lông hút bị chết, rễ bị thối hỏng, không hình thành được lông hút mới.

Hai lí do trên làm cho rễ không hút được nước, trong khi quá trình thoát hơi nước vẫn diễn ra bình thường, nên cây bị héo và chết. Hiện tượng này gọi là hạn sinh lí (môi trường không thiết nước nhưng cây không hút được).

CH.Giải thích tại sao trong trồng trọt, phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, ...) thường được sử dụng để bón lót (bón vào đất trước khi gieo trồng), trong khi các loại phân vô cơ (đạm, kali) được dùng để bón thúc.

Giải nhanh:

Trong trồng trọt, phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, ...) thường được sử dụng để bón lót (bón vào đất trước khi gieo trồng), trong khi các loại phân vô cơ (đạm, kali) được dùng để bón thúc. Bởi vì,

- Phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, ...) có các chất dinh dưỡng thường ở dạng khó tiêu (dạng không hòa tan) nên cây không thể sử dụng ngay được, phải có thời gian để phân bón phân hủy thành các chất hòa tna cây mới sử dụng được.

- Phân vô cơ có các chất dinh dưỡng thường ở dạng hòa tan, cây có thể sử dụng ngay sau khi được bón, nên loại phân vô cơ được sử dụng để bón thúc.