Tính chịu hạn của thực vật

Ở các loại thực vật khác nhau thì mối quan hệ giữa quá trình cung cấp và tiêu thụ nước không giống nhau, sự khác nhau giữa ấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:- Các đặc tính nội tại của cơ

BÀI BÁO CÁO TÍNH CHỊU HẠN CỦA THỰC VẬT

Mở đầu

Nước ta là một nước mưa nhiều có độ ẩm không khí cao đó là đặc điểm chung của vùng nhiệt đới Nhưng do lượng mưa phân bố không đồng đều giữa các mùa trong năm và các vùng, cho nên hạn hán vẫn có khả năng xảy ra bất kỳ vùng nào, mùa nào Những năm trước cách mạng tháng Tám, hạn hán là một tai họa rất lớn đối với nhiều vùng và luôn luôn dẫn đến mất mùa và đói kém Sau cách mạng, nhất là sau khi hòa bình lập lại trên đất Bắc vấn đề nước đã được Đảng và chính phủ coi là biện pháp hàng đâù trong sản xuất nông nghiệp Đặc biệt kể từ ngày đất nước ta hoàn toàn thống nhất, việc xây dựng các hệ thống công trình thủy lợi ngày càng quan tâm hơn và đã đưa diện tích được tưới tiêu ngày càng tăng Cho đến nay đã có nhiều tiến bộ trong công tác phòng chống hạn Những công trình thủy lợi quy mô, nhiều trạm bơm với các

hệ thống mương máng được xây dựng đã có khả năng đảm bảo đầy đủ nước tưới tiêu cho các loại cây trồng trên các vùng khác nhau, Tuy thế hạn hán vẫn còn là trở ngại lớn đối với sản xuất nông nghiệp Vì vậy, chúng ta cần phải tìm mọi biện pháp khắc phục và hạn chế tác hại của chúng Muốn vậy một mặt phải xây dựng các công trình thủy lợi, mặt khác phải tìm ra những quy luật và những đặc tính riêng của những cây

có khả năng chịu hạn, từ đó mới có khả năng khống chế hoàn toàn tác hại của hạn Do

đó việc tìm kiếm bản chất tính chịu hạn cũng như các biện pháp khắc phục và làm tăng tính chịu hạn có một ý nghĩa to lớn.

a, Tác hại của hạn

Nước có vai trò rất lớn đối với cây Nó tham gia cấu tạo nên chất nguyên sinh, tham gia vào các hoạt động sinh lý sinh hóa, điều hòa thân nhiệt và tăng cường khả năng chống chịu cho cơ thể thực vật Vì vậy nước rất cần cho thực vật trong bất kỳ giai đoạn nào Thiếu nước sẽ gây nên những hậu quả lớn đối với các hoạt động sống của cây.

a , Tác hại của hạn đến thực vật

a, Tác hại của hạn đến thực vật

Nguyên nhân chính làm cho cây thiếu nước là hạn hán

Có hai loại hạn hán là hạn hán không khí và hạn hán đất.

Hạn hán không khí thường đặc trưng cho nhiệt độ cao và độ ẩm thấp Hiện tượng này thường gặp ở những vùng khu Bốn vào những mùa gió Lào nhiệt độ không khí cao, lượng mưa trung bình: 85-175mm/ tháng nhưng lượng bốc hơi rất lớn dẫn đến

hạn không khí Hạn không khí thường gây ra héo tạm thời, vì nhiệt độ cao, độ ẩm thấp thường làm cho cây thoát hơi nước

mạnh vượt xa mức bình thường, lúc đó nước hút vào không đủ

bù đắp lại lượng nước mất đi làm cho các bộ phận non của cây thiếu nước.

Hạn đất xaỷ ra khi lượng nước trong đất thiếu nhiều không đủ cho rễ hút để cung cấp cho cây, vì thế toàn bộ cây có thể bị

thiếu nước => thường dẫn đến hiện tượng héo lâu dài Tuy

nhiên cũng có những lúc đủ nước mà cây vẫn héo, nguyên nhân

là do hạn sinh lý gây nên.

Tác hại của hạn: ảnh hưởng tới sự cân bằng nước của cây, ảnh hưởng các chức năng sinh lý khác như hô hấp, quang hợp…

dẫn đến giảm năng xuất.

+ Khi gặp hạn thì trạng thái chất nguyên sinh của tế bào bị

thay đổi mạnh làm ảnh hưởng tới tính thấm, mức độ thủy hóa, thay đổi độ ph, độ nhớt => thay đổi các thành phần cấu tạo nên chất nguyên sinh => ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất của

cơ thể.

+ Maximop và các cộng sự chỉ ra rằng khi cây bị héo thì trong cây

xảy ra những thay đổi về đặc điểm hóa keo của chất nguyên sinh.

+ Độ nhớt của chất nguyên sinh thay đổi làm tính đàn hồi thay đổi

theo.

+ Tinh bội bị thủy phân khi cây bị héo, hàm lượng disaccarit giảm,

có hiện tượng phân giải protein.

+ Hạn hán ảnh hưởng tới quá trình hình thành diệp lục, phá hoại

lạp thể => quá trình quang hợp bị giảm.

+ Ảnh hưởng tới hoạt động hút khoáng của hệ rễ, dẫn đến tình trạng thiếu những nguyên tố dinh dưỡng quan trọng trong quá trình tổng

hợp và trao đổi các chất hữu cơ khác.

+ Sự thiếu nước cũng ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng của tế

bào, đặc biệt trong pha dãn của tế bào.

Nếu ảnh hưởng này sâu sắc thì các biến đổi bên trong ấy được thể

hiện ra ngoài bằng sự thay đổi về phương diện hình thái mà ta có thể

dễ dàng thấy được.

Hạn thường kết hợp với gió khô nóng làm chết phần lớn lá, làm cho hàm lượng nước trong lá giảm mạnh gây ảnh hưởng lớn tới năng

suất của cây Ví dụ về tác hại của hạn với lúa, Matsuki (1940) thấy rằng lượng nước ở lớp đất mặt dưới 10% thì lúa bị hạn và không trổ bông được.

Người ta thấy rằng trong đời sống của cây có lúc cần đủ nước, lúc đó nếu chỉ thiếu 1 ít nước thôi cũng đủ ảnh hưởng lớn tới năng xuất và phẩm giống của cây, đó gọi là thời kỳ khủng hoảng nước ở những cây khác nhau có thời kỳ khủng hoảng khác nhau Ví như với lúa, thời kỳ khủng hoảng bắt đầu từ khi hình thành ống phấn đến trổ

bông, với ngô là từ lúc phân hóa cờ tới chin sữa, với khoai tây từ lúc

ra hoa tới khi hình thành củ.

Theo Skazkin, hạn nguy hiểm nhất là từ lúc hình thành tế bào mẹ

đến khi hoàn thành quá trình thụ tinh (thời kỳ ra hoa )

b, Đặc tính trao đổi nước của các nhóm

sinh thái thực vật.

Ở các loại thực vật khác nhau thì mối quan hệ giữa quá trình cung cấp và tiêu thụ nước không giống nhau, sự khác nhau giữa ấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

- Các đặc tính nội tại của cơ thê thực vật

- Khả năng thích nghi với các điều kiện sinh thái khác nhau của chúng

Dựa vào sự khác nhau giữa các loại thực vật với các đặc điểm trên mà người ta chia chúng thành một số nhóm sinh thái khác nhau : nhóm ẩm sinh, nhóm

trung sinh và nhóm hạn sinh Tuyệt đại đa số cây trồng thuộc nhóm cây trung sinh

* Nhóm cây ẩm sinh

Đời sống của những cây thuộc nhóm này thích nghi với vùng có độ ẩm cao và đất dư thừa nước, vì thế mà ta thường thấy những cây này phân bố ở nơi ven sông, ven hồ ao hoặc trong rừng ẩm nhiệt đới Đặc tính trao đổi nước của

những cây thuộc nhóm này thường rất mạnh, nên nó có một số đặc điểm thích nghi như lá rộng, khí khổng nhiều và phân bố ở cả 2 mặt, hệ thống gian bào phát triển ( người ta đã tính được diện tích hệ thống gian bào gấp 30 lần diện tích bề mặt lá) cutin mỏng, áp suất thẩm thấu của dịc bào không lớn thường thay đổi từ 6 đến 10 atm, cây khoai nước là đại diện nhóm này ngoài ra còn có sen, súng

-Nhóm cây trung sinh : gồm những cây sống ở nơi có độ ẩm trung bình đa

số cây trồng thuộc nhóm này

Đặc điểm :trong nhóm cây trung sinh có loài có khả năng chịu hạn, có loài kém chịu hạn song cây thuộc nhóm này ít sống trong điều kiện hạn nên không biểu thể hiện rõ những đặc tính hạn sinh

-Nhóm cây hạn sinh: gồm những loài sống trong vùng thiếu nước định kì hay thường xuyên nên có cấu tạo giải phẫu và mốt số đặc tính khác thể hiện sự thích nghi với khô hạn.

Dựa vào đặc tính của các loại cây hạn sinh có các hình thức chịu hạn khác nhau mà người ta chia thành các nhóm khác nhau

+ nhóm cây mọng nước

Gồm: xương rồng, cây lưỡi hổ ,cây thùa…

Đặc điểm: thân nhiều nước hệ rễ phân nhánh nhiều, lá có ít khí khổng lớp cutin rất dày

VD: xương rồng có khả năng chịu nhiệt 65 độ C,trong khi đó lúa mì ở 49

+ nhóm cây hạn sinh thật sự :

Đặc điểm : có cường độ thoát hơi nước không cao lắm ,hệ rễ thì không

ăn sâu lắm (50-60 cm) nhưng phân nhánh mạnh Chất nguyên sinh có tính đàn hồi độ nhớt cao

VD: ở vùng thảo nguyên ở liên xô đại diện cây thuộc nhóm này như : veronica incana, astervillosus…

+ Nhóm cây nửa hạn sinh

Đặc điểm : cường độ thoát hơi nước thì cao , rễ ăn sâu đến mức nước ngầm chúng thì không chịu được khô nóng vì độ đàn hồi và độ nhớt chất nguyên

+ Nhóm cây hạn sinh giả (thực vật đoản sinh )

Đặc điểm : chúng thì nhanh chóng chu kì sống của mình trong khoảng thời gian ngắn 1 tháng đến 2 tháng để phù hợp với thời kì ẩm ngắn ngủi của vùng, sau đó tồn tại dưới dạng hạt chin không bị hủy hoại do khô hạn thực vật loại này thường gặp ở vùng sa mạc

Hình thích nghi của những cây chịu hạn rất khác nhau, nhưng chúng đều nhằm duy trì lượng nước thích hợp trong cơ thể để đảm bảo mọi hoạt động

sống xảy ra bình thường

c, Bản chất của tính

chống chịu hạn

c, Bản chất của tính chống chịu hạn

Những đặc điểm về giải phẫu hình thái của thực vật chịu hạn và quy luật cấu tạo hạn của Zalenski:

Như ở trên đã trình bày,mối quan hệ giữa cung cấp và tiêu phí nước ở

thực vật rất khác nhau.Để duy trì hàm lượng nước ở mức độ có lợi cho các mặt hoạt động sống của mình thực vật có thể đạt được bằng cách

điều hòa quá trình hút nước và thoát hơi nước thực vật có những thay đổi về mặt hình thái (sự biến đổi này thường liên quan đén điều kiện

sống, mà điều kiện này đẵ được lặp lại nhiều lần trong quá trình tiến hóa của chúng),để thực hiện quá trình trao đổi nước phù hợp với điều kiện sinh thái của môi trường.

Ví Dụ: Đối với cây mọng nước như xương rồng,lá biến thành gai, để hạn chế bề mặt thoát hơi nước, thân làm nhiệm vụ của lá Sự thích nghi đối với các điều kiện sống của các cây chịu hạn không mọng nước xảy ra theo các con đường khác

Ở đây trước hết cần chú ý đến sự phát triển mạnh mẽ hệ rễ có khả năng qua một thể tích đất to lớn có độ ẩm thấp,hút được đầy đủ một lượng nước, còn trong một số trường hợp – sử dụng cả nước ngầm Các cơ quan trên mặt đất của các cây này (đặc biệt là lá)Có nhiều thích nghi để làm giảm thoát hơi

nước.Khí khổng nằm sâu vào trong hốc ,các khí khổng được che kín bằng

những nắp bằng sáp, lá cuộn lại thành ống(khí khổng nằm ở bên trong),lá có nhiều lông)cutin dày…Sự biến đổi về giải phẫu hình thái không những chỉ

thấy ở những thực vật khác nhau mà ngay trong cùng một cây cũng có sự biến đổi nhất định đặc biệt ở lá.

Khi nghiên cứu về quy luật của những cây chịu hạn nhà bác học nga Zalenski

đẵ phát biểu một quy luật quan trọng về cấu tạo lá phụ thuộc vào độ cao của chúng trong cây : Lá trên cao luôn luôn khác với lá dưới thấp,ngay trong cùng một cây lá trên cao có kích thước tế bào bé,số khí khổng trên một đơn vị diện tích nhiều mạng lưới gân mạch dày.Số lông trên một đơn vị diện tích lá lớn,mô dậu phát triển mạnh …Sở dĩ như vậy là do lá trên đồng hóa cao hơn và thoát hơi nước mạnh hơn.nồng độ dịch bào của chúng cao hơn so với những lá ở

đưới,khi thiếu nước nó hút nước của những lá ở dưới làm cho những lá dưới thiếu nước và dụng trước Người ta cũng thấy rằng khi thiếu nước những khí khổng của lá tầng trên không đóng ngay mà vẫn còn mở một thời gian nữa nên

nó có thể đồng hóa CO2 Những đặc điểm trên đây cũng đặc trưng cho những thực vật hạn sinh nếu có cấu tạo như vậy cấu tạo như vậy được gọi là cấu tạo hạn sinh hay quy luật “Zalenski”.Sở dĩ có đặc điểm cấu tạo giải phẫu như trên

là do những lá trên ở trong điều kiện cung cấp nước khó khăn hơn

Người ta cũng thấy thêm rằng,những lá ngoài sáng so với những lá trong bóng cũng có những sai khác tương tự như những lá tầng trên so với những lá tầng dưới của một cây Vì vậy,những lá ở ngoài sáng cũng có thể gọi là những lá hạn sinh

Những nét đặc trưng về sinh lý giải phẫu trong cấu tạo của cây hạn sinh có ý nghĩa to lớn trong việc giải thích vấn đề phân biệt các giống cây hạn sinh và có

ý nghĩa trong việc chọn giống những cây trồng chịu hạn

*Những đặc điểm về mặt sinh lý, hóa sinh của thực vật chịu hạn:

Cách đây không lâu, người ta cho rằng đặc điểm cơ bản của tính chịu hạn củathực vật là sự tiêu hao nước nhất và từ đó đi đén kết luận:Cường độ thoát hơinước thấp phải là chỉ tiêu đáng chú ý nhất đẻ đánh giá cây hạn sinh hay nóikhác đi, những cây hạn sinh phải là những cây chi dùng tiết kiệm nước nhấttrong đời sống của mình.Quan niệm này do nhà bác học người đức Simpe

(Schimper 1898) đề xướng và quan niệm này đẵ thống trị trong sinh lý thựcvật khá lâu Mãi sau này, Maximop khi tiến hành nghiên cứu bằng phương

pháp so sánh cường độ thoát hơi nước của những cây sống trong những điềukiện khác nhau, đẵ thấy cường độ thoát hơi nước của những cây chịu hạn tốtkhông những không thấp mà còn cao hơn cả cường độ thoát hơi nước của

những cây trung sinh nữa.Chẳng hạn loài Facaria có cường độ thoát hơi gấp balần cây trung sinh trong bóng, chỉ có cây mọng nước là một trong những nhómcây chịu hạn là có cường độ thoát hơi nước thấp mà thôi

Ngay trong nhóm cây trung sinh đối với những cây ngoài sáng (và ưa sáng) trong điều kiện trao đổi nước khó khăn thì cường độ thoát hơi nước của nó

cũng gấp hai lần rưỡi so với những cây trong bóng Maximôp cũng đẵ chứngminh rằng,trong điều kiện cung cấp nước đầy đủ cây hạn sinh sinh trưởng

tốt,đến khi thiếu nước tuy nó có sinh trưởng kém đi lá rụng nhiều,nhưng mức

độ thiệt hại thấp hơn nhiều so với cây trung sinh

Những cống hiến của Maximôp cho ta thấy rằng,những cây chịu hạn không chỉ là

những cây chi phí ít nước mà còn là những cây chi dùng khá nhiều nước và ông cũng bác bỏ một số quan niệm cho rằng khô hạn là yêu cầu của một số cây.Theo ông,tính

chịu hạn của thực vật là khả năng lấy nước một cách tích cực để đảm bảo đủ nước cho

mô trong điều kiện cung cấp nước khó khăn

Chứng minh cho quan điểm này,Kuperevit thấy rằng lúc khi thiếu nước,hàm lượng

nước trong mô cây hạn sinh không thay đổi,trong khi đó ở cây trung sinh giảm xuống đến 40%.Ngược lại trong điều kiện cung cấp nước đầy đủ,độ ngậm nước ở các mô của cây trung sinh gấp 1,5 đến 2 lần so với cây hạn sinh Như vậy chứng tỏ nguyên nhân chịu hạn kém của những cây trung sinh không phải là do tính ưa nước của keo thấp mà

mà do khả năng lấy nước kém và khả năng duy trì độ ngậm nước thấp khi gặp điều kiện thiếu nước

Khi nghiên cứu sâu về đặc tính của cây hạn ,người ta thấy rằng đại đa số những cây này

có cấu tạo siêu hiển vi của chất nghuyên sinh cũng như tính chất hóa lý của keo nguyên sinh chất khác hẳn so với những cây không có khả năng này Những cây chịu hạn có tính đàn hồi và độ nhớt chất nguyên sinh cao và có hàm lượng nước liên kết lớn hơn hia lần rưỡi so với cây kém chịu hạn.Ngoài ra cây chịu hạn còn có một số tính chất khác như:khả năng giữ nước kết hợp lướn,khả năng giữ chất tan trong dịch tế bào lớn,hay nói khác đi là tính thấm của chất nguyên sinh cao

Ngoài ra cường độ của quá trình trao đổi chất trong tế bào có liên hệ mật thiếttới đặc tính ưa nước của keo nguyên sinh cùng với lượng nước thải ra trongquá trình ho hấp ở thời kỳ cây bị hạn Những cây không chịu han là những câykhông có khả năng duy trì tổng hợp trong tế bào, mà qua trình này thường bị

ức chế,nhưng bên cạnh đó quá trình thuy phân lại được tăng cường(trong

những cây héo xảy ra quá trình thủy phân tinh bột mạnh dẫn đén việc tích lũyđường, làm tăng áp suất thẩm thấu và sức hút nước của tế bào, tạo điều kiệnthuật lợi bước đầu cho quá trình cung cấp nước,nhưng quá trình trên không thểkéo dài được vì nguyên liệu ban đàu có hạn, thêm nữa việc tích lũy sản phẩmphân giải cũng đến chừng mực nhất định) Như vậy rõ ràng cây chịu hạn ván

là những cây phải duy trì được quá trình tổng hợp bình thường như hoặc nhưtrong điều kiện được cung cấp nước đầy đủ, kéo dài suốt thời gian bị khô hạn.Ngoài ra ở những ây chịu hạn phải là những cây giữ được mức độ trao đổi

năng lượng một cách có hiệu quả do quá trình hô hấp sản sinh ra Tóm lại,

những cây chịu hạn thường có nét riêng về mặt giải phẫu hình thái cũng nhưnhững đặc điểm về sinh lý,hóa sinh phù hợp với tính chống chịu hạn Riêngđối với cây trồng,người ta thấy nó khác với thực vật hạn sinh tự nhiên là nó chỉ

bị hạn trong một khoảng thời gian ngắn.Cho nên,một trong những đặc điểmquan trọng nhất của cây tròng chịu hạn là có khả năng chịu mất nước nhiều

tạm thời trong mô mà năng suất không giảm hoặc giảm ít nhất Đó là căn cứ

đẻ đánh giá tính chịu hạn của cây trồng.Ngoài ra còn một số đặc điểm về giảiphẫu, hình thái như:Sự phát triển của bộ rễ,kích thước của lá,bộ máy khí

khổng