SỰ TRAO đổi nước ( tiết 4)

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.
-

Nước trọng lực: một phần nước lấp đầy trong các khe hở của đất và
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.

-

Nước mao quản: đất có kết cấu hạt và tạo nhiều mao quản trong
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)


• Các con đường nước đi trong tế bào

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


- 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