– Dinh dưỡng ở thực vật là quá trình hấp thu và sử dụng chất dinh dưỡng trong cây.

– Nước và chất khoáng là những chất rất cần thiết cho đời sống của cây trồng.

– Vai trò của nước ở thực vật:

+ 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 hoá.

– Vai trò của khoáng ở thực vật:

+ Trong cơ thể thực vật có hơn 50 nguyên tố hoá học, trong đó khoảng 17 nguyên tố thiết yếu trực tiếp tham gia quá trình chuyển hoá vật chất. Thiếu các nguyên tố này sẽ gây ảnh hưởng đến sự sống của cây.

+ Các nguyên tố khoáng có vai trò cấu trúc cơ thể và điều tiết các quá trình sinh lí, trao đổi chất trong cây. Thiếu hụt nguyên tố khoáng sẽ dẫn đến suy giảm sinh trưởng và phát triển của cây.

Hình 1. Những triệu chứng thiếu dinh dưỡng của cây trồng thấy được trên lá

– Trao đổi nước gồm ba giai đoạn đồng thời xảy ra và có quan hệ mật thiết: hấp thụ nước ở rễ, vận chuyển nước ở thân và thoát hơi nước ở lá.

– Sự hấp thụ các ion khoáng trong đất và sự vận chuyển khoáng trong cây liên quan chặt chẽ đến sự hấp thụ và vận chuyển nước do các chất khoáng tan trong nước và tồn tại ở trạng thái ion.

Hình 2. Sơ đồ quá trình trao đổi nước trong cây

1.2.1. Sự hấp thụ nước và khoáng ở rễ

– Thực vật trên cạn hấp thụ nước và các chất khoáng chủ yếu qua các lông hút của rễ, được hình thành từ tế bào biểu bì rễ.

– Số lượng lông hút nhiều và bề mặt tiếp xúc lớn, đảm bảo cho rễ hấp thụ nước và khoáng hiệu quả.

– Nước cũng có thể xâm nhập vào cây qua lá, thân non với lượng ít khi gặp mưa hoặc tưới nước cho cây.

– Ở cây thuỷ sinh, nước thẩm trực tiếp qua bề mặt biểu bì của toàn bộ cây (rễ, thân, lá).

Hình 3. Sơ đồ quá trình hấp thụ, vận chuyển nước và khoáng ở rễ

1.2.2. Sự vận chuyển các chất trong cây

Các chất được vận chuyển trong cây theo hai dòng; dòng mạch gỗ và dòng mạch rây.

Hình 4. Sự vận chuyển các chất trong cây

1.2.3. Sự thoát hơi nước ở lá

– Thoát hơi nước là sự bay hơi của nước qua bề mặt cơ thể thực vật vào khí quyển.

– Thoát hơi nước diễn ra theo 2 con đường:

+ Thoát hơi nước qua bề mặt lá: Phụ thuộc độ dày tầng cutin và diện tích lá. Lớp cutin ở cây trưởng thành dày hơn cây non.

+ Thoát hơi nước qua khí khổng: Phụ thuộc số lượng, hoạt động đóng mở khí khổng. Khí khổng là khe hở trên bề mặt lớp tế bào biểu bì lá được tạo nên giữa 2 tế bào khí khổng

– Vai trò của thoát hơi nước:

+ Thoát hơi nước tạo lực hút kéo nước và các chất hòa tan đi theo một chiều từ rễ lên lá

+ Trong quá trình thoát hơi nước, khí khổng mở để tạo điều kiện để CO₂ từ môi trường khuếch tán vào lá, cung cấp nguyên liệu cho quang hợp.

+ Thoát hơi nước làm giảm nhiệt độ bề mặt của lá, đảm bảo cho lá không bị hư hại, đặc biệt là những ngày nắng nóng.

– Vai trò của nitrogen: Nitrogen là nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu, là thành phần tham gia cấu tạo nhiều hợp chất sinh học quan trọng (protein, nucleic acid, diệp lục, ATP,…) và tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất của tế bào thực vật.

– Nguồn cung cấp nitrogen cho thực vật: Thực vật hấp thụ nitrogen dưới dạng NH₄⁺ và NO₃^–, được tạo ra từ hoạt động cố định nitrogen khi quyển của các vi sinh vật, tác dụng của sấm chớp, sự phân huỷ xác động, thực vật và phân bón do con người cung cấp.

Hình 5. Các nguồn cung cấp nitrogen cho cây

– Quá trình trao đổi nitrogen trong cây

+ Quá trình khử NO₃^–

+ Quá trình đồng hoá NH₄⁺

NH₄⁺ + Piruvic acid → Alanine

NH₄⁺ + Glutamic acid → Glutamin

– Sự trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng ở thực vật bị chi phối bởi các nhân tố:

+ Ánh sáng: ánh sáng thúc đẩy khí khổng mở, làm tăng thoát hơi nước tạo động lực cho hấp thụ, vận chuyển khoáng và nước.

+ Nhiệt độ: tốc độ hấp thụ nước và khoáng tỉ lệ thuận với sự tăng nhiệt độ.

+ Độ ẩm đất và không khí: độ ẩm đất tỉ lệ thuận với khả năng hấp thụ nước và khoáng.

+ Các tính chất của đất như độ thoáng khí, nồng độ dung dịch đất, độ pH của đất.

Trong trồng trọt, cần thực hiện các biện pháp tưới tiêu, bón phân hợp lí nhằm đạt được năng suất cao.

– Tưới nước hợp lí cho cây trồng là đảm bảo sự cân bằng nước trong cây dựa trên mối tương quan giữa lượng nước hấp thụ vào và lượng nước thoát hơi ra.

– Bón phân hợp lí cho cây trồng

+ Phân bón làm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, giúp tăng cường tính chống chịu của cây với môi trường khắc nghiệt.

+ Bón phân hợp lí phải xác định nhu cầu của cây, đáp ứng đúng thành phần dinh dưỡng cho từng loại cây và thời kì sinh trưởng, phù hợp với thành phần đất và điều kiện thời tiết, mùa vụ.

– Nước và chất khoáng là những chất cần thiết của thực vật, được hấp thụ để xây dựng chất sống cho cơ thể. Nước là thành phần cấu tạo của tế bào, là dung môi hoà tan nhiều chất, tham gia vào các phản ứng sinh hoá, trao đổi chất, điều hoà nhiệt độ, tham gia vận chuyển các chất trong cơ thể thực vật. Các chất khoáng có vai trò tham gia xây dựng cấu trúc cơ thể thực vật và điều tiết các quá trình sinh lí trao đổi chất. – Quá trình trao đổi nước và khoáng ở trong cây được thực hiện đồng thời qua các giai đoạn: hấp thụ nước ở rễ, vận chuyển nước ở thân và thoát hơi nước ở lá. + Rễ hấp thụ nước và khoảng từ đất qua các lông hút vào mạch gỗ. + Dòng mạch gỗ vận chuyển nước, khoáng và các chất hữu cơ tổng hợp từ rễ. Dòng mạch rây vận chuyển các chất hữu cơ được tổng hợp từ lá cung cấp cho các hoạt động sống của cây và để dự trữ. + Sự thoát hơi nước tạo lực hút kéo nước từ dưới lên, điều hoà nhiệt độ làm cho cây không bị đốt nóng; trong quá trình thoát hơi nước, khí khổng mở ra tạo điều kiện để cây trao đổi khi với môi trường bên ngoài. – Sự hấp thụ các ion khoáng trong đất gắn liền với sự hấp thụ nước. Các ion khoảng xâm nhập vào tế bào lông hút theo hai cơ chế: cơ chế thụ động và cơ chế chủ động. – Trong tự nhiên, nitrogen có mặt trong không khi và trong đất, để cây hấp thụ được phải chuyển hoá thành dạng NO3– và NH4+. Khi hấp thụ vào cây, NO3– được khử thành NH4+; sau đó NH4+ được đồng hoá thành các hợp chất hữu cơ trong cây. – Trao đổi nước và dinh dưỡng khoảng ở thực vật chịu ảnh hưởng của các nhân tố như: ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ, tính chất của đất (độ thoáng khí, nồng độ dung dịch đất, độ pH, …) – Cân bằng nước là tương quan giữa lượng nước hấp thụ vào và lượng hơi nước thoát ra. – Trong trồng trọt, cần thực hiện các biện pháp tưới tiêu, bón phân hợp lí nhằm đạt được hiệu quả sản xuất. – Khi cây chịu tác động của những điều kiện bất lợi như hạn, mặn, ngập úng sẽ hình thành phản ứng chống chịu; con người có thể tiến hành các biện pháp kĩ thuật để tăng tính chống chịu cho cây trồng.