Bài 25: Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật

I. Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng

1. Hấp thụ nước và chất khoáng ở thực vật

- Thực vật trên cạn hấp thụ nước và chất khoáng từ đất nhờ tế bào lông hút ở rễ.

- Thực vật thủy sinh hấp thụ nước và chất khoáng từ môi trường xung quanh qua bề mặt các tế bào biểu bì của cây. 

2. Vận chuyển nước, chất khoáng và các chất hữu cơ

- Mạch gỗ vận chuyển nước và chất khoáng từ rễ lên thân, đến lá và các phần khác của cây.

- Mạch rây vận chuyển các chất hữu cơ được tổng hợp trong quang hợp ở lá đến các bộ phận khác của cây. 

3. Thoát hơi nước ở thực vật

- Cây thoát hơi nước chủ yếu qua khí khổng ở lá cây. 

- Thoát hơi nước là động lực phía trên của dòng mạch gỗ, giúp vận chuyển nước và chất khoáng từ rễ theo mạch gỗ lên thân đến lá và các phần khác của cây. Thoát hơi nước còn có tác dụng hạ nhiệt độ của lá. 

- Hoạt động đóng, mở của khí khổng điều hòa quá trình thoát hơi nước: 

+ Tế bào khí khổng hút nhiều nước → khí khổng mở → tăng cường thoát hơi nước. 

+ Tế bào khí khổng mất nước → khí khổng đóng lại → giảm thoát hơi nước.

+ Khí khổng thực vật thường mở khi được chiếu sáng và khi thiếu carbon dioxide. 

+ Thực vật cũng có thể chủ động điều tiết đóng mở khí khổng trong từng điều kiện môi trường. 

!Em có biết:

Một trong những cơ chế điều chỉnh sự đóng, mở khí khổng là cơ chế hormone. Loại hormone có tác dụng gây đóng, mở khí khổng là Acid Abscisic (ABA). Khi cây gặp hạn thì hàm lượng ABA tăng lên trong lá, các khí khổng đóng lại để hạn chế thoát hơi nước. 

II. Thí nghiệm vận chuyển nước ở thân cây, thoát hơi nước ở lá cây

1. Chuẩn bị 

• Dụng cụ, hóa chất

• Mẫu vật: hai cây cần tây; hai chậu cây nhỏ cùng loài, cùng kích cỡ; hai cây nhỏ còn nguyên thân, lá, rễ, cùng loài, cùng kích cỡ.

2. Tiến hành

a. Thí nghiệm vận chuyển nước ở thân cây

Bước 1. Cắm hai cành cần tây vào hai cốc nước màu.

- Cốc A: nước có pha màu đỏ,

- Cốc B: nước có pha màu xanh.

Đặt cả hai cốc ra chỗ thoáng gió. Quan sát sự chuyển màu ở hai cành cần tây sau một thời gian (hình 1, 2).

Bước 2. Dùng dao cắt ngang hai cành cần tây thí nghiệm. Quan sát lát cắt ngang bằng kính lúp (hình 3). 

b. Thí nghiệm chứng minh lá thoát hơi nước

• Thí nghiệm 1

Bước 1. Cắt bỏ lá cây ở chậu A. Trùm túi nilon vào 2 cây ở 2 chậu A và B.

Bước 2. Đặt 2 chậu cây ở chỗ sáng.

Bước 3. Quan sát hiện tượng xảy ra ở 2 chậu A và B sau 1 giờ thí nghiệm. 

• Thí nghiệm 2

Bước 1. Bình A: Cho vào một cây có rễ, thân, lá. Rót dầu vào bình sau khi cắm cây. (Hình 1)

Bước 2. Bình B: Cắt hết lá cây rồi cắm vào bình. Rót dầu vào bình sau khi cắm cây. (Hình 2)

Bước 3. Đặt cả hai bình tam giác lên bàn cân sao cho cân thăng bằng. Quan sát hiện tượng xảy ra sau 1 giờ. (Hình 3)

c. Giải thích hiện tượng và kết luận

		Hiện tượng	Giải thích hiện tượng	Kết luận
Thí nghiệm vận chuyển nước ở thân cây		Bình A: Mạch dẫn trong thân và lá cây cần tây chuyển thành màu đỏ.  Bình B: Mạch dẫn trong thân và lá cây cần tây chuyển thành màu xanh.	Các hạt màu được hòa tan trong nước. Khi cành cần tây vận chuyển nước từ thân lên lá thì mang theo cả những hạt màu đến từng tế bào của cây làm cho mạch dẫn và lá cây bị nhuộm màu.	Nước được vận chuyển trong thân, cành cây nhờ mạch dẫn.
Thí nghiệm chứng minh lá thoát hơi nước	Thí nghiệm 1	Sau 1 giờ: Chậu A không có hiện tượng gì xảy ra. Chậu B có hơi nước đọng bên trong túi nilon.	Hơi nước đọng bên trong túi nilon chứng tỏ cây có thoát hơi nước.  Cây ở chậu A không có lá nên không thoát hơi nước.  Cây ở chậu B có nhiều lá nên thoát nhiều hơi nước.	Cây thoát hơi nước qua lá.
	Thí nghiệm 2	Sau 1 giờ, kim của cân lệch về phía bình B → Bình B nặng hơn bình A.	Lớp dầu nằm phía trên nước ngăn cho nước trong bình không bị thoát ra ngoài.  Sau 1 giờ, bình A nhẹ hơn bình B chứng tỏ nước ở bình A đã được cây hút bớt đi và thoát ra ngoài qua lá.

III. Một số yếu tố ảnh hưởng đến trao đổi nước và dinh dưỡng ở thực vật

1. Ánh sáng 

Ánh sáng có liên quan đến quang hợp nên ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ nước và muối khoáng. Quang hợp mạnh → nước và muối khoáng được hút nhiều.

2. Nhiệt độ 

- Nhiệt độ của đất ảnh hưởng rất lớn đến sự hút nước và muối khoáng của rễ cây. Nhiệt độ thấp → hô hấp rễ giảm → giảm hút nước và muối khoáng. Nhiệt độ quá cao → hệ rễ rối loạn hoạt động sống → rễ chết → quá trình hút nước và muối khoáng giảm. 

- Nhiệt độ không khí cao → thoát hơi nước mạnh → quá trình hút nước và muối khoáng tăng. 

3. Độ ẩm không khí, độ ẩm đất

Độ ẩm cao → hệ rễ sinh trưởng tốt → tăng diện tích tiếp xúc của hệ rễ với đất → tăng cường quá trình hút nước và muối khoáng. 

4. Độ thoáng khí 

Đất tơi xốp, thoáng khí → nồng độ oxygen cao → hệ rễ hô hấp mạnh → tăng quá trình hút nước và chất khoáng của cây. ​

IV. Vận dụng hiểu biết trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng vào thực tiễn

1. Tưới nước hợp lí cho cây trồng

- Cân bằng nước trong cây là sự cân bằng giữa hấp thụ, sử dụng và thoát hơi nước của cây. 

- Để giữ cân bằng nước cho cây trồng, chúng ta cần tưới tiêu nước hợp lí. Lượng nước cần cho cây căn cứ vào:

• Loài cây, thời điểm sinh trưởng và nhu cầu nước của cây.
• Loại đất (đất thịt, đất cát,...) và điều kiện môi trường. 

- Nguyên tắc của việc tưới nước hợp lí cho cây trồng là tưới khi cây cần nước, tưới với lượng vừa đủ và tưới đúng cách. 

2. Bón phân hợp lí cho cây trồng

- Bón phân hợp lí là sử dụng lượng phân, loại phân và cách bón phân thích hợp bón cho cây đảm bảo tăng năng suất cây trồng với hiệu quả kinh tế cao, không để lại các hậu quả tiêu cực đối với nông sản và môi trường. 

- Nguyên tắc bón phân hợp lí cho cây trồng. 

• Bón phân cân đối
• Đúng lúc, đúng liều lượng
• Đúng thời tiết, mùa vụ
• Đúng loại phân
• Đúng đối tượng
• Đúng cách

1. Trao đổi nước, chất khoáng và chất dinh dưỡng diễn ra trong suốt quá trình sống của thực vật, bao gồm các giai đoạn: hấp thụ nước và chất khoáng ở tế bào lông hút của rễ, vận chuyển ở thân, thoát hơi nước ở lá. 

2. Vận chuyển nước, chất khoáng từ rễ lên lá cây theo mạch gỗ (dòng đi lên) và vận chuyển các chất hữu cơ từ lá cây đến các cơ quan theo mạch rây (dòng đi xuống).

3. Quá trình thoát hơi nước ở lá cây tạo động lực cho vận chuyển nước và chất khoáng trong cây. Nhờ thoát hơi nước mà lá cây không bị đốt nóng dưới ánh nắng mặt trời. Khi tế bào khí khổng hút nhiều nước thì khí khổng mở rộng, còn khi tế bào khí khổng bị mất nước thì khí khổng đóng lại giảm thoát hơi nước. 

4. Trao đổi nước và các chất dinh dưỡng ở thực vật chịu ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và độ thoáng khí của đất. 

5. Để nâng cao năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường tự nhiên, ta cần tưới nước và bón phân hợp lí cho cây.