Bài 5 - 6. Dinh dưỡng nitơ ở thực vật

I. VAI TRÒ SINH LÝ CỦA NGUYÊN TỐ NITƠ

Nitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu của thực vật. Nitơ được rễ cây hấp thụ ở dạng NH4+ và NO3- .

Nitơ có vai trò quan trọng với thực vật. Nitơ giúp cây sinh trưởng và phát triển

- Vai trò cấu trúc :

   + Nitơ tham gia cấu tạo nên các phân tử prôtêin, enzim, côenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP,…

   + Thiếu nitơ làm giảm quá trình tổng hợp prôtêin, từ đó sự sinh trưởng của các cơ quan bị giảm, lá xuất hiện màu vàng nhạt.

- Vai trò điều tiết

Nitơ là thành phần cấu tạo của prôtêin – enzim, côenzim và ATP. Vì vậy, nitơ tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất trong cơ thể thực vật thông qua hoạt động xúc tác, cung cấp năng lượng và điều tiết trạng thái ngậm nước của các phân tử prôtêin trong tế bào chất.

II. QUÁ TRÌNH ĐỒNG HÓA NITƠ Ở THỰC VẬT

Rễ cây hấp thu nitơ ở dạng NH4+ (dạng khử) và NO3- (dạng ôxi hóa) từ đất, nhưng nitơ trong các hợp chất hữu cơ cấu thành cơ thể thực vật chỉ tồn tại ở dạng khử. Do vậy cần có quá trình đồng hóa nitơ, để cây có thể sử dụng được nitơ lấy được từ đất.

Sự đồng hóa nitơ trong mô thực vật gồm 2 quá trình : khử nitrat và đồng hóa amôni.

1. Quá trình khử nitrat

- Đó là quá trình chuyển hóa NO3- thành NH4+ theo sơ đồ sau :

NO3- (nitrat) → NO2- (nitrit) → NH4+ (amôni)

- Mo và Fe hoạt hóa các enzim tham gia vào quá trình khử trên.

- Quá trình khử nitrat thành amôni được thực hiện trong mô rễ và mô lá

2. Quá trình đồng hóa NH4+ trong mô thực vật

Trong mô thực vật tồn tại 3 con đường liên kết NH4+ với các hợp chất hữu cơ :

- Amin hóa trực tiếp các axit xêtô (Axit xêtô + NH4+ → Axit amin

Ví dụ : Axit α – xêtôglutaric + NH4+ → Axit glutamic

- Chuyển vị amin (Axit amin + Axit xêtô → Axit amin mới + Axit xêtô mới

Ví dụ : Axit glutamic + Axit pyruvic → Alanin + Axit α – xêtôglutaric

- Hình thành amit : Đó là con đường liên kết NH4+ vào axit amin đicacbôxilic (Axit amin đicacbôxilic + NH4+ → Glutamin

Sự hình thành amit có ý nghĩa sinh học quan trọng :

- Đó là cách giải độc NH4+ tốt nhất (chất này tích lũy lại gây độc cho tế bào)

- Amit là nguồn dự trữ NH4+ cho các quá trình tổng hợp axit amin trong cơ thể thực vật khi cần thiết.

I. NGUỒN CUNG CẤP NITƠ TỰ NHIÊN CHO CÂY

Nitơ là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong tự nhiên, chủ yếu tồn tại trong không khí và trong đất.

II. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA VÀ CỐ ĐỊNH NITƠ TRONG ĐẤT

1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất

Cây không trực tiếp hấp thụ được nitơ hữu cơ trong xác sinh vật. Nitơ phải trải qua con đường chuyển hóa thành NH4+ và NO3- nhờ hoạt động của các vi sinh vật đất:

Con đường chuyển hóa diễn ra theo 2 giai đoạn:

- Amôn hóa là quá trình chuyển hóa nitơ hữu cơ trong xác thực vật thành amôni (NH4+) nhờ vi khuẩn amôn hóa:

- Qúa trình nitrat hóa là quá trình chuyển hóa từ dạng nitơ ôxi hóa (NH4+) sang dạng nitơ khử là NO3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa:

Ngoài ra trong đất còn xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử (NO3- → N2 ). Quá trình này do các vi sinh vật kị khí thực hiện, diễn ra mạnh khi đất thiếu không khí. Do đó, để ngăn chặn sự mất mát nitơ cần đảm bảo độ thoáng cho đất

2. Quá trình cố định nitơ phân tử

- Quá trình liên kết N2 với H2 để hình thành nên NH3 gọi là quá trình cố định nitơ

- Trong tự nhiên, hoạt động của nhóm vi sinh vật cố định nitơ có vai trò quan trọng trong việc bù đắp lại lượng nitơ của đất đã bị lấy đi.

- Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm : vi sinh vật sống tự do như vi khuẩn lam và nhóm cộng sinh với thực vật, điển hình là các vi khuẩn thuộc chi Rhizobium tạo nốt sần ở rễ cây họ Đậu.

- Vi khuẩn cố định nitơ có được khả năng như vậy là do nó có enzim nitrôgenaza có khả năng bẻ gẫy liên kết ba bền vững trong N2 để nitơ liên kết với hiđrô tạo thành amoniac (NH3). Trong môi trường nước NH3 chuyển thành NH4+.

III. PHÂN BÓN VỚI NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG VÀ MÔI TRƯỜNG

1. Bón phân hợp lí và năng suất cây trồng

Để cây trồng có năng suất cao cần phải bón phân hợp lí :

- Đúng loại, đủ số lượng và tỉ lệ các thành phần dinh dưỡng

- Đúng nhu cầu của giống, loài cây trồng

- Phù hợp với thời kì sinh trưởng và phát triển của cây (bón lót, bón thúc) cũng như điều kiện đất đai và thời tiết mùa vụ

2. Các phương pháp bón phân

- Bón phân qua rễ (bón vào đất) : Phương pháp bón phân qua rễ dựa vào khả năng của rễ hấp thụ các ion khoáng từ đất. Bón phân qua rễ gồm bón lót trước khi trồng cây và bón thúc sau khi trồng cây.

- Bón phân qua lá : Phương pháp bón phân qua lá là sự hấp thụ các ion khoáng qua khí khổng. Dung dịch phân bón qua lá phải có nồng độ các ion khoáng thấp và chỉ bón phân qua lá khi trời không mưa và nắng không quá gay gắt.

3. Phân bón và môi trường

Khi lượng phân bón vượt quá mức tối ưu, cây sẽ không hấp thụ hết. Dư lượng phân bón sẽ làm xấu tính chất lí hóa của đất. Dư lượng phân bón sẽ bị nước mưa cuốn xuống các thủy vực gây ô nhiễm môi trường nước.