SỰ TRAO đổi nước ( tiết 4)

- Nếu như hàm lượng nước giảm thì chất nguyên sinh từ trạng thái sol chuyển thành gel và hoạt động sống của nó sẽ giảm sút... - Nước nối liền cây với đất và khí quyển góp phần tích cực t

SỰ TRAO ĐỔI NƯỚC ( tiết 4)

MỤC TIÊU

Hiểu biết được sự trao đổi nước là chức năng sinh lý quan trọng của cây

Nước trong cây, vai trò của nước đối với cây

Sự hút nước của rễ

Sự vận chuyển nước trong mạch dẫn

Sự thoát hơi nước của thực vật

Mối quan hệ giữa các quá trình trao đổi nước

Các điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nước,

đề xuất biện pháp kỹ thuật tưới nước

1 NƯỚC TRONG CÂY VÀ VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CỦA CÂY.

1.1 Vai trò của nước đối với đời sống của cây

• Nước là thành phần bắt buộc của tế bào sống Có nhiều nước thực vật mới hoạt động bình thường được Nhưng hàm lượng nước trong thực vật không giống nhau, thay đổi tùy thuộc loài hay các tổ chức khác nhau của cùng một loài thực vật Hàm lượng nước còn phụ

thuộc vào thời kỳ sinh trưởng của cây và điều kiện ngoại cảnh mà

cây sống Vì vậy:

- Nước là thành phần cấu trúc tạo nên chất nguyên sinh (>90%)

- Nếu như hàm lượng nước giảm thì chất nguyên sinh từ trạng thái sol chuyển thành gel và hoạt động sống của nó sẽ giảm sút

- Các quá trình trao đối chất đều cần nước tham gia Nước nhiều hay ít sẽ ảnh hưởng đến chiều hướng và cường độ của quá trình trao đối chất

- Nước là nguyên liệu tham gia vào một số quá trình trao đối chất

- Sự vận chuyển các chất vô cơ và hữu cơ đều ở trong môi trường nước

- Nước bảo đảm cho thực vật có một hình dạng và cấu trúc nhất định Do nước chiếm một lượng lớn trong tế bào thực vật, duy trì độ trương của tế bào cho nên làm cho thực vật có một hình dáng nhất định

- Nước nối liền cây với đất và khí quyển góp phần tích cực trong việc bảo đảm mối liên hệ khăng khít sự thống nhất giữa cơ thể và môi trường Trong quá trình trao đổi giữa cây và môi trường đất

có sự tham gia tích cực của ion H+ và OH- do nước phân ly ra

- Nước góp phần vào sự dẫn truyền xung động các dòng điện sinh học ở trong cây khiến chúng phản ứng mau lẹ không kém một số thực vật bậc thấp dưới ảnh hưởng của tác nhân kích thích của ngoại cảnh

- Nước có một số tính chất hóa lý đặc biệt như tính dẫn nhiệt cao,

có lợi cho thực vật phát tán và duy trì nhiệt lượng trong cây

Nước có sức căng bề mặt lớn nên có lợi cho việc hấp thụ và vận chuyển vật chất Nước có thể cho tia tử ngoại và ánh sáng trông thấy đi qua nên có lợi cho quang hợp

1.2 Sự cân bằng nước trong cây

- Nước không liên kết hóa học là nước cần để gây nên sự trương của keo nguyên sinh chất và thành tế bào, bảo đảm tính ổn định của keo sinh chất và biến đổi hóa sinh trong tế bào

- Nước liên kết hóa học là nước sử dụng trong quá trình quang hợp để tổng hợp nên chất hữu cơ trong cơ thể

- Có thể hình dung sự cân bằng nước của cây một cách cụ thể như sau:

2 SỰ HÚT NƯỚC CỦA RỄ CÂY

2.1 Cơ quan hút nước

• Rễ là cơ quan hút nước chủ yếu.

Lông hút của rễ phát triển mạnh

Ví dụ: Cây lúa mỳ mùa đông

- Tổng chiều dài lông hút: 10.000 km

- Diện tích bề mặt: Gấp 230 lần bộ phận trên mặt đất

Ăn sâu: Cây hòa thảo: 60 – 160 cm

Cây song tử diệp: 180 – 520cm

Cây ăn quả: 5 m

Khả năng tái sinh mạnh: một ngày có khoảng 110 triệu lông hút mới

2.2 Các dạng nước trong đất và khả năng cây sử dụng

• Các dạng nước trong đất.

rất linh động tạo nên nước trọng lực Nước trọng lực chảy từ nơi cao đến nơi thấp do tác động của trọng lực Rễ cây có thể hấp thu một phần khi nước này chảy qua Dạng nước này xuất hiện nhiều nhất khi trời mưa và chúng chảy xuống sâu tạo nên nước ngầm

đất Nhờ lực mao quản mà nước được lấp đầy trong các mao quản tạo nên nước mao quản Đây là dạng nước chủ yếu có ý nghĩa đối với cây

- Nước màng và nước ngậm:

+ Các hạt đất thường tích điện nên có khả năng thủy hóa tạo

nên một màng nước xung quanh mình gọi là nước màng

+ Các phân tử nước phân bố sát bề mặt hạt keo đất bị lực hút mạnh hơn nên rễ cây không có khả năng hút được Chính vậy

mà khi đất phơi khô, trong chúng vẫn còn chứa một lượng nước nhất định mà cây không thể hút được gọi là nước ngậm

• Hệ số héo của đất

- Là lượng nước còn lại trong đất mà cây không sử dụng được

và cây bị héo

- Công thức tính độ héo của đất do Brigonaf Shan đề nghị:

q = =

•

Bảng 2.1 Thành phần các dạng nước và hệ số héo trong từng

loại đất

2.3.Sự vận động nước từ đất vào rễ

• Con đường hút nước từ đất vào mạch dẫn

Hình 2.1.Con đường nước đi từ đất đến mạch dẫn rễ (a)vòng đai caspar (b)

Hình 2.2 Sơ đồ về các con đường đi của nước trong các tế bào rễ

a Con đường không bào ; b Con đường symplast ;

c Con đường apoplast

• Các con đường nước đi trong tế bào

- Nước đi qua hệ thống không bào từ tế bào này sang tế bào

khác và tất nhiên phải xuyên qua các sợi liên bào giữa các tế bào để nối liền các không bào thành một hệ thống Động lực

để nước đi trong hệ thống không bào là nhờ sức hút nước tăng dần từ lông hút đến mạch dẫn( S lông hút < S nhu mô < S nội bì…)

- Nước đi trong hệ thống chất nguyên sinh gọi là symplast

Nước đi trong hệ thống này chủ yếu nhờ lực hút trương của hệ thống keo nguyên sinh chất

- Nước đi trong hệ thống thành vách tế bào gọi là apoplast

Động lực chi phối nước đi trong hệ thống này là lực hút của các mao quản, lực trương của keo trong thành tế bào

2.4 Yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự hút nước và hạn sinh lý

• Yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự hút nước

Ảnh hưởng của nhiệt độ

- Xu hướng ảnh hưởng: Nhiệt độ thấp thì sự hút nước của cây giảm

+ Độ nhớt của chất nguyên sinh tăng

+ Hô hấp của rễ giảm

+ Thoát hơi nước giảm

+ Giảm khả năng sinh trưởng của rễ

- Yêu cầu về nhiệt độ của cây nhiệt đới

+ Nhiệt độ tối thấp: 5 – 70C + Nhiệt độ tối thích: 25 – 300C

+ Nhiệt độ tối cao: 400C

Ảnh hưởng của nồng độ oxy trong đất.

- Nồng độ oxy cao thì sự hút nước tăng

- Nồng độ oxy thích hợp: 10- 12%

Nồng độ dung dịch đất

- Nồng độ dung dịch đất cao thì hút nước giảm

- Nồng độ dung dịch đất thích hợp: 0,02 – 0,05%

• Hạn sinh lý.

Khái niệm: Cây không hút được nước trong môi trường có nước

Các trường hợp hạn sinh lý

- Nhiệt độ đất quá thấp

- Nồng độ oxy thấp

- Nồng độ dung dịch đất cao

- Biện pháp khắc phục hạn sinh lý :

+ Nếu hạn sinh lý do thiếu oxy trong đất thì phải tìm cách cung cấp oxy cho rễ cây như các biện pháp làm đất, phá váng, sục bùn…

+ Nếu đất mặn, ta tìm biện pháp giảm nồng độ dung dịch đất như cho nước vào pha loãng nồng độ muối, đào rãnh sâu ép phèn để kìm hãm nồng độ ion ở lớp đất mặt

+ Cần bố trí thời vụ hợp lý để tránh rét, cần chọn giống chống chịu các điều kiện hạn sinh lý

3 QÚA TRÌNH VẬN CHUYỂN NƯỚC TRONG CÂY

- Chặng 1: Từ lông hút đến

hệ thống mạnh dẫn của rễ

- Chặng 2: Từ mạch dẫn

của rễ đến mạnh dẫn của lá

- Chặng 3: Từ mạch dẫn của

lá qua tế bào thịt lá ra ngoài.

3.1 Sự vận chuyển nước gần

• Đặc trưng.

Nước đi với khoảng cách ngắn

Nước đi qua hệ thống tế bào không có tổ chức chuyên hóa

• Động lực của sự vận chuyển nước.

Động lực: Do sức hút nước của tế bào

Ví dụ:

- 2 tế bào sát nhau: Áp suất thẩm thấu chênh lệch là 0,1 atm

- Khi 2 tế bào cách nhau 1m: Áp suất thẩm thấu chênh lệch là

1000 atm

3.2 Sự vận chuyển nước xa

• Đặc trưng: Khoảng cách dài và có hệ thống cấu trúc chuyên hóa cho

sự vận chuyển nước

• Cấu trúc của hệ thống vận chuyển nước.

Hệ thống quản bào

- Gồm các tế bào hẹp và dài đã mất hẳn nguyên sinh chất

- Thành tế bào dày, hóa gỗ, có nhiều lỗ cho nước đi qua

- Giữa các tế bào cũng có vách ngăn nhưng có nhiều lỗ

Hệ thống mạch gỗ

- Cấu trúc như hệ thống quản bào

- Giữa các tế bào không có vách ngăn tạo nên hệ thống mao quản liên tục hết hệ thống dẫn

• Động lực của sự vận chuyển nước trong cây

Áp lực rễ

Sức kéo của lá

Động lực bổ trợ

- Lực nội tụ: Lực liên kết giữa các phân tử nước

- Lực liên kết giữa phân tử nước với thành mạch dẫn