Sự trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng ở thực vật chịu tác động của những nhân tố nào?
Sự trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng ở thực vật là một quá trình quan trọng trong việc duy trì sự sống của cây, đảm bảo cho cây có đủ các chất cần thiết để phát triển và sinh trưởng. Quá trình này không chỉ bao gồm việc hấp thụ nước và khoáng chất từ đất mà còn liên quan đến các yếu tố ngoại cảnh như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và sự hoạt động của rễ. Sự trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng ở thực vật phụ thuộc vào các nhân tố nội và ngoại cảnh, có thể phân loại các nhân tố tác động đến quá trình này thành ba nhóm chính: nhân tố môi trường, nhân tố sinh lý và cấu trúc thực vật.
Các nhân tố môi trường tác động trực tiếp đến quá trình trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng bao gồm ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, và sự có mặt của các chất dinh dưỡng trong đất. Ánh sáng không chỉ cần thiết cho quá trình quang hợp mà còn làm tăng cường sự bốc hơi nước qua khí khổng, từ đó ảnh hưởng đến quá trình hút nước và khoáng từ đất. Nhiệt độ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự bốc hơi nước, giúp cây hấp thu nước và dinh dưỡng khoáng hiệu quả hơn. Khi nhiệt độ tăng cao, sự bay hơi nước qua lá (quá trình thoát hơi nước) cũng tăng lên, kéo theo việc hút nước và khoáng chất từ rễ cây. Độ ẩm không khí ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước, khi độ ẩm thấp, tốc độ thoát hơi nước tăng và ngược lại.
Nhân tố sinh lý của cây như sự hoạt động của rễ cũng là một yếu tố quyết định trong quá trình này. Rễ cây thực hiện chức năng hút nước và các khoáng chất từ đất, đồng thời duy trì sự cân bằng giữa nước và chất dinh dưỡng trong cây. Khi cây bị thiếu nước hoặc chất dinh dưỡng, khả năng hút nước và khoáng chất của rễ sẽ bị suy giảm, dẫn đến sự kém phát triển của cây.
Cấu trúc của cây cũng ảnh hưởng đến khả năng trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng. Cấu trúc của hệ thống rễ, sự phát triển của các bộ phận như lá và vỏ cây có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng trao đổi các chất. Ví dụ, các cây có hệ thống rễ phát triển mạnh mẽ sẽ có khả năng hút nước và khoáng chất hiệu quả hơn.
Giải Câu hỏi 1 trang 18 SGK Sinh học 11 Cánh diều - CD: Quan sát hình 3.1, cho biết nhiệt độ không khí, cường độ ánh sáng tác động đến tốc độ thoát hơi nước như thế nào?
Nhiệt độ không khí và cường độ ánh sáng đều là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước ở thực vật. Quá trình thoát hơi nước là sự bay hơi của nước từ các mô trong cây, chủ yếu qua khí khổng của lá. Tốc độ thoát hơi nước có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào các yếu tố môi trường như nhiệt độ không khí và cường độ ánh sáng.
Khi nhiệt độ không khí tăng lên, năng lượng nhiệt được cung cấp cho các phân tử nước trong cây, làm tăng khả năng bay hơi của nước từ các tế bào trong lá ra ngoài qua khí khổng. Điều này làm cho tốc độ thoát hơi nước tăng lên. Nhiệt độ cao cũng kích thích quá trình quang hợp, làm tăng cường quá trình bốc hơi nước qua lá. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao, cây có thể mất nước nhanh chóng và dẫn đến tình trạng héo hoặc mất nước nghiêm trọng.
Cường độ ánh sáng cũng có tác động lớn đến tốc độ thoát hơi nước. Khi có ánh sáng mạnh, cây thực hiện quá trình quang hợp nhanh hơn, từ đó sản xuất ra nhiều năng lượng và thúc đẩy quá trình thoát hơi nước qua khí khổng. Trong điều kiện ánh sáng mạnh, cây sẽ mở khí khổng để cho phép sự trao đổi khí diễn ra, trong đó có việc thoát hơi nước. Khi ánh sáng yếu, quá trình quang hợp giảm đi và tốc độ thoát hơi nước cũng giảm theo.
Cả nhiệt độ và cường độ ánh sáng đều có sự tương tác với nhau để điều chỉnh tốc độ thoát hơi nước của cây. Thực vật thường có cơ chế điều hòa khí khổng để duy trì sự cân bằng giữa sự mất nước và nhu cầu quang hợp. Khi điều kiện môi trường thay đổi, cây sẽ điều chỉnh mức độ mở của khí khổng để giảm thiểu sự mất nước trong những điều kiện bất lợi.
Giải Câu hỏi 2 trang 19 SGK Sinh học 11 Cánh diều - CD: Sự hấp thụ khoáng và nitrogen ở thực vật chịu ảnh hưởng của nhân tố nào trong môi trường?
Sự hấp thụ khoáng và nitrogen ở thực vật là một quá trình quan trọng giúp cây sinh trưởng và phát triển. Các chất khoáng và nitrogen là nguồn dinh dưỡng thiết yếu đối với cây, góp phần vào quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ và duy trì sự sống của cây. Tuy nhiên, quá trình này chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các nhân tố trong môi trường xung quanh cây.
Nhân tố đầu tiên ảnh hưởng đến sự hấp thụ khoáng và nitrogen là độ pH của đất. Độ pH của đất ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hòa tan các chất khoáng và nitrogen trong đất. Nếu đất có pH quá thấp (acid) hoặc quá cao (kiềm), sự hòa tan các khoáng chất và nitrogen trong đất sẽ bị hạn chế, dẫn đến việc cây khó hấp thụ các chất dinh dưỡng này. Đất có pH lý tưởng (thường là từ 5.5 đến 7.0) sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hấp thụ khoáng và nitrogen.
Thứ hai, thành phần và cấu trúc của đất cũng tác động đến khả năng hấp thụ khoáng và nitrogen của cây. Đất phải có khả năng giữ nước và các chất dinh dưỡng tốt để cây có thể hấp thụ chúng hiệu quả. Đất có cấu trúc rời rạc, tơi xốp, và khả năng thoát nước tốt sẽ giúp tăng cường khả năng hấp thụ khoáng của cây. Đồng thời, đất phải cung cấp đủ các loại khoáng chất cần thiết như kali, phốt pho, và magiê cho cây.
Một yếu tố quan trọng khác là hoạt động của vi sinh vật trong đất. Các vi sinh vật như vi khuẩn cố định nitrogen có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi nitrogen trong không khí thành các dạng mà cây có thể hấp thụ. Vi sinh vật giúp cây có thể sử dụng nitrogen từ không khí hoặc từ các hợp chất hữu cơ trong đất. Ngoài ra, một số loài vi sinh vật cũng giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ trong đất, cung cấp thêm các khoáng chất cho cây.
Cuối cùng, lượng nước trong đất và nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ khoáng và nitrogen. Nếu đất quá khô hoặc quá ẩm, cây sẽ gặp khó khăn trong việc hấp thụ các chất dinh dưỡng. Nhiệt độ cao có thể làm giảm hoạt động của các enzyme trong cây, ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng.
Giải thích cơ sở khoa học của biện pháp xới đất được sử dụng trong trồng trọt.
Biện pháp xới đất là một kỹ thuật quan trọng trong trồng trọt, giúp cải thiện cấu trúc đất và tăng cường khả năng cung cấp dưỡng chất cho cây. Xới đất không chỉ là một công việc đơn giản mà còn có những tác động sâu sắc đến môi trường đất và quá trình sinh trưởng của cây.
Khi xới đất, lớp đất bề mặt được làm tơi xốp, giúp cải thiện khả năng thông khí và thấm nước của đất. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho rễ cây phát triển và hút nước cùng các chất dinh dưỡng. Nếu đất quá cứng và nén, rễ cây sẽ không thể phát triển tự do và khó khăn trong việc hấp thụ nước và khoáng chất. Việc xới đất giúp đất mềm mại hơn, từ đó cải thiện sự phát triển của hệ thống rễ.
Biện pháp xới đất cũng giúp phá vỡ các tầng đất cứng, làm giảm sự tích tụ của muối và các chất độc hại trong đất. Những lớp đất cứng có thể cản trở quá trình di chuyển của nước và dưỡng chất, khiến cây không thể hấp thụ đầy đủ. Khi xới đất, nước và chất dinh dưỡng dễ dàng thấm vào đất hơn, giúp cây nhận được lượng dinh dưỡng cần thiết.
Ngoài ra, việc xới đất cũng giúp thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật có lợi trong đất. Các vi sinh vật như vi khuẩn và nấm có vai trò quan trọng trong việc phân giải các hợp chất hữu cơ, giúp tạo ra các dưỡng chất cho cây. Xới đất tạo điều kiện cho các vi sinh vật này phát triển mạnh mẽ, góp phần tăng cường độ màu mỡ của đất.
Giải Câu hỏi 3 trang 19 SGK Sinh học 11 Cánh diều - CD: Tại sao cây có biểu hiện héo (thân, lá mất sức trương)?
Cây có biểu hiện héo khi các tế bào trong cơ thể cây bị mất nước, dẫn đến giảm khả năng trương lực của các tế bào. Trương lực là áp suất do nước trong tế bào tạo ra, giúp các tế bào giữ được hình dạng và độ cứng cần thiết. Khi cây thiếu nước, trương lực trong tế bào giảm, khiến các tế bào trở nên mềm yếu, và lá, thân cây có thể bị héo.
Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng héo là do mất nước quá mức qua quá trình thoát hơi nước. Khi cây không cung cấp đủ nước để bù đắp sự mất mát qua các khí khổng, lượng nước trong tế bào sẽ giảm xuống, dẫn đến sự mất trương lực và khiến lá và thân cây trở nên mềm, uốn cong và héo. Điều này thường xảy ra trong điều kiện môi trường thiếu nước hoặc khi cây bị hạn chế khả năng hấp thụ nước từ đất.
Vận dụng trang 24 SGK Sinh học 11 Cánh diều - CD: Hãy giải thích ưu, nhược điểm của các phương pháp tưới nước cho cây trồng đang được vận dụng trong thực tế.
Có nhiều phương pháp tưới nước cho cây trồng, mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của khu vực trồng trọt.
Tưới nước bằng phương pháp truyền thống như tưới tay hoặc tưới bằng vòi phun là phương pháp đơn giản và dễ thực hiện. Tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều công sức và không hiệu quả trong việc tiết kiệm nước. Nó có thể gây lãng phí nước, nhất là trong những khu vực thiếu nước hoặc khi có gió mạnh.
Tưới tự động bằng hệ thống tưới phun hoặc tưới nhỏ giọt giúp tiết kiệm nước và giảm công lao động. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống này khá cao, và hệ thống có thể gặp vấn đề về tắc nghẽn hoặc hỏng hóc nếu không được bảo trì đúng cách.
Tưới ngập, tức là cho cây trồng đứng trong nước, có thể dùng cho các loại cây ưa ẩm. Tuy nhiên, phương pháp này không phù hợp với hầu hết các loại cây trồng, và dễ dẫn đến tình trạng thiếu oxy trong đất, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây.
