Giáo viên hướng dẫn:
Võ Thị Phượng
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thị Thúy Ân
Nguyễn Thi Diễm My
Nguyễn Thi Cẩm Tiên
Lê Nguyễn Hiếu Tình
SINH LÝ HỌC THỰC VẬT
Lớp CĐSINH 15
ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
KHOA HÓA-SINH-KTNN
3.1. Khái niệm chung
3.1.1. Lược sử phát triển của học thuyết dinh dưỡng khoáng thực
vật.
3.2. Các phương pháp nghiên cứu dinh dưỡng khoáng.
3.3. Vai trò sinh lý của các nguyên tố dinh dưỡng khoáng trong cây
3.3.1. Các nguyên tố cần cho sự phát triển của thực vật.
3.3.2. Vai trò sinh lý của các nguyên tố khoáng.
CHƯƠNG 3:DINH DƯỠNG KHOÁNG VÀ NITƠ Ở THỰC VẬT
3.1.1. Lược sử phát triển của học thuyết dinh dưỡng khoáng thực
vật.
Những hiểu biết của loài người về đời sông của cây cỏ đã được thể hiện từ thời cổ Hy Lạp và thường bắt đầu bằng những quan niệm về dinh dưỡng sinh vật. Aristote (384 – 322 trước công nguyên) cho rằng: Thực vật khác với động vật ở chỗ nó không có dạ dày vì nó đã có đất thay thế. Đất chế biến mọi thức ăn cho cây. Sau đó, Theophraste (372 – 287 trước công nguyên) đã dự đoán rằng, cây dinh dưỡng không chỉ nhờ rễ mà còn nhờ lá. Các nhà tư tưởng cổ Hy Lạp còn cho rằng: nước, đất, không khí và lửa là những nhân tố cơ bản của đời sống thực vật.
3.1. Khái niệm chung
Năm 1563, Bemard Palissi-nhà tự nhiên học người Pháp lần đầu tiên đề xuất ý kiến đúng đắn rằng: “Muối là cơ sở của sự sống và sinh trưởng của cây trồng”.
Năm 1629 đánh dấu bước phát triển mới trong nghiên cứu dinh dưỡng thực vật nhờ công trình khoa học của Van Helmon (nhà thực vật học Hà Lan). Ông trồng cành liễu nặng 2,25kg vào thùng gỗ chứa 80kg đất và trong suốt 5 năm liền chỉ tưới cho cây bằng nước mưa. Kết quả cành liễu nặng 66kg, trong khi đó trọng lượng của đất chỉ giảm có 56g.Ông kết luận rằng: cây chỉ cần nước để sống. Van Helmon là người đầu tiên biết sử dụng phương pháp trồng cây trong chậu (đất) và phương pháp cân trọng lượng so sánh
Thuyết chất mùn của Thaer (1828) đã được hình thành: chất mùn là nguồn dinh dưỡng chủ yếu của thực vật, còn các chất khác có trong đất như muối khoáng, các hạt cát, các hạt sét chỉ có tác dụng hỗ trợ cho sự đồng hóa các chất béo của mùn. Người có công to lớn trong việc xây dựng và hoàn chỉnh học thuyết dinh dưỡng khoáng thực vật là nhà khoa học người Đức – Justusvon Leibig (1803-1873). Ông là người đầu tiên đề ra và sử dụng phương pháp phân tích tro để đánh giá vai trò của các nguyên tố khoáng. Ông phát hiện trong tro thực vật có nhiều nguyên tố khoáng với hàm lượng lớn như S, K, Mg, Ca, Fe, Si, Na…
Năm 1699, Woodward - nhà khoa học người Anh đã lặp lại thí nghiệm của Van Helmon với một loại cỏ thơm và đưa ra một kết luận mới: Để sinh trưởng bình thường, cây không chỉ cần nước mà còn những chất gì đó do đất cung cấp. Woodward là người đầu tiên sáng tạo ra phương pháp trồng cây trong dung dịch, mở đường cho khoa học phát triển.
Kết quả thực nghiệm của ông có ý nghĩa quan trọng đặt nền móng cho thuyết dinh dưỡng đất (dinh dưỡng khoáng) đối với thực vật. Suốt thế kỷ 18 tới thế kỷ 19, các nhà khoa học tập trung vào việc tìm chất gì trong đất có ý nghĩa chủ yếu đối với đời sống thực vật.
Ông chứng minh độ phì của đất không phải do mùn mà do các chất khoáng, Leibig đánh giá cao vai trò của chất khoáng và xem nhẹ vai trò của chất mùn. Ông đã đề ra “Định luật tối thiểu”, nghĩa là bón bất kì liều lượng nào các chất khoáng sẽ không làm tăng thu hoạch cho đến khi chưa loại bỏ được sự thiếu hụt của các chất còn ở lượng tối thiểu. Mặc dù lý thuyết dinh dưỡng khoáng thực vật của Leibig còn nhiều mặt hạn chế, song kết quả nghiên cứu của ông đã có ảnh hưởng lớn đến việc đẩy mạnh sản xuất và sử dụng phân hóa học ở các nước phương tây từ nửa sau thế kỷ 19. Nhờ đó chỉ vài chục năm năng suất lúa mì của châu Âu đã tăng lên gấp đôi (7tạ/ha/năm lên 14tạ/ha/năm). Mức độ tăng năng suất này trước đó phải mất đến vài thế kỷ và có thể nói đó là “cuộc cách mạng xanh lần thứ hai”.
Phương pháp phân tích tro.
Đây là phương pháp được Leibig (1840) đề xuất và sử dụng đầu tiên để đánh giá vai trò các nguyên tố khoáng trong cây. Nguyên tắc cơ bản của phương pháp là đốt cháy sinh khối ở nhiệt độ cao 400 – 500o C (là nung) trong nhiều giờ gọi là quá trình khoáng hóa. Bản chất hóa học của quá trình là oxy hóa các chất hữu cơ nhờ oxy. Các nguyên tố C, H, O, N được giảiphóng dưới dạng CO2, NO2 và hơi nước (H2O), các nguyên tố còn lại trong tro màu trắng gọi là nguyên tố khoáng. Dùng phương pháp cân tro ta xác định được lượng khoáng tổng số.
3.2.Các phương pháp nghiên cứu dinh dưỡng khoáng.
Dùng phương pháp hòa tan tro trong dung dịch axit HCl ta xác định được các thành phần nguyên tố khoáng và đồng thời cũng xác định được hàm lượng các nguyên tố đó trong tro nhờ các phương pháp lý hóa học (so màu, quang phổ, hấp phụ nguyên tử…). Người ta xác định được trị số trung bình chất khoáng ở thực vật là 5% khối lượng khô của cây. Lá cây có hàm lượng tro cao nhất, sau đó đến vỏ cây gỗ và rễ, hạt và thân chứa ít khoáng hơn cả.
b).Phương pháp dinh dưỡng(trồng cây trong chậu).
Đây là phương pháp dễ làm, lại cho kết quả khá chính xác. Một trong những ưu điểm nổi bậc của phương pháp là dễ dàng đảm bảo đồng đều các điều kiện sống của cây (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm…) chủ động điều chỉnh chế độ dinh dưỡng. Phương pháp này giúp người nghiên cứu giải quyết hàng loạt các vấn đề như: Tìm hiểu vai trò sinh lý của từng loại nguyên tố khoáng đối với từng loại cây trồng, từng loại đất khác nhau, trong từng giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây. Trên cơ sở đó, người ta xây dựng được quy trình, chế độ bón chất dinh dưỡng hợp lý cho cây như thành phần, liều lượng, tỷ lệ giữa các thành phần, thời kỳ bón, cách bón.
Đây là phương pháp đảm bảo thí nghiệm gần với tự nhiên cho phép kiểm tra lại kết quả của phân tích tro và thí nghiệm trong chậu đối với cây trồng.
Điều kiện phức tạp khó đảm bảo được mức độ đồng đều,do đó dộ chính xác ,độ tin cậy của thí nghiệm nói chung là tương đối thấp.Bằng cách xử lý cẩn thận,chọn chân đất điển hình,sử dụng diện tích đất lớn,diện tích ô thí nghiệm hợp lý,sơ đồ bố trí thí nghiệm đúng,ta có thể hạn chế được ảnh hưởng các yếu tố ngẫu nhiên và nâng cao độ chính xác của thí nghiệm.
c) Phương pháp thí nghiệm ruộng đồng
3.3.1 Các nguyên tố cần cho sự phát triển của thực vật.
Chỉ có một nguyên tố xác định được coi là nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu đói với sự phát triển của cây. Một nguyên tố được coi là nguyên tố thiết yếu khi nó thể hiện rõ vai trò sinh lí và thiết yếu nguyên tố đó thì cây không hoàn thành được chu trình sống của mình; nguyên tố đó phải được lôi cuốn vào trao đổi chất của cơ thể; nguyên tố đó không thể thay thế được bởi bất kì một nguyên tố nào khác.
3.3 Vai trò sinh lý của các nguyên tố dinh dưỡng khoáng trong cây
Bốn nguyên tố C, H, O, N được coi là nguyên tố phát sinh hữu cơ. Trung bình chiếm 40 đến 50%, O-từ 42 đến 45%,H-từ 6 đến 7% và N-từ 1 đến 3%; Tất cả 4 nguyên tố đó chiếm 95%; các nguyên tố còn lại ở tro là P, S, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si, Na…chiếm 5% chất khô
3.3.2 Vai trò sinh lí của các nguyên tố khoáng
Vai trò của photpho trong cây
- Khi vào cây, P nhanh chống tham gia vào rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng quyết định quá trình trao đổi chất và năng lượng, quyết định hoạt động sinh lí và sinh trưởng, phát triển của cây.
- P tham gia vào thành phần của axit nucleic.
-P tham gia vào thành phần của photpholipit.
- P có mặt trong hệ thống ADP, ATP, là các chất dựi trữ và trao đổi năng lượng sinh học trong cây.
- P tham gia vào nhóm hoạt động của các enzim oxi hóa khử là NAD, NADP, FAD, FMN.
Khi bón đủ phân photpho
Cây sinh trưởng tốt, hệ thống rễ phát triển, đẻ nhánh khỏe, xúc tiến hình thành cơ quan sinh sản…tiến hành trao đổi chất và năng lượng mạnh mẽ; xúc tiến các hoạt động sinh lí đặc biệt là quan hợp và hô hấp…kết quả tăng năng suất cây trồng.
P rất cần cho các loài cây trồng, tuy nhiên P có hiệu quả cân đối với các cây họ đậu. P rất cần cho sự sinh trưởng phát triển của cây họ đậu và cần cho hoạt động cố định đạm của vi sinh vật.
Biểu hiện của cây thiếu P
Ban đầu lá có màu xanh đậm có lẽ do tăng cường hút Mg,dần chuyển sang màu vàng. Hiện tượng trên bắt đầu từ mép lá và từ lá phía dưới trước.
Với lúa, khi thiếu P thì lá nhỏ, hẹp, có màu lục đậm, đẻ nhánh ít, trỗ bông chậm,chín kéo dài, có nhiều hạt xanh và lửng…
Thừa P không có biểu hiện gây hại như thừa nitơ
Lưu huỳnh
- S là thành phần của ba axit amin quan trọng của cây là xystin, xystein và metionin. Các axit amin này là thành phần bắt buộc của các protein.
- S tham gia vào hợp chất quan trọng có ý nghĩa trong trao đổi chất và năng lượng trong tế bào là cofecment A…
- S có mặt trong một số vitamin quan trọng trong quá trình trao đổi chất là biotin, thiamin.
Khi đầy đủ lưu huỳnh thì cây sinh trưởng thuận lợi vì quá trình tổng hợp protein bình thường, quá trình trao đổi chất cũng như hoạt động sinh lí tiến hành tốt.
Thiếu S biểu hiện triệu chứng rất giống như thiếu N là bệnh vàng lá vì cả hai nguyên tố đều là thành phần của protein.
Kali
Vai trò của kali đối với cây
Mặc dù chưa phát hiện ra K ở trong hợp ch chất hữu cơ, nhưng vai trò sinh lí của K đối với cây cực kì quan trọng.
- K tác dụng điều chỉnh đặc tính lí hóa của keo nguyên sinh chất từ đấy ảnh hưởng đến tốc độ chiều hướng quá trình xảy ra trong tế bào.
- K điều chỉnh dòng vận chuyển các chất hữu cơ trong mạch libe.
- K hoạt hóa rất nhiều enzim tham gia vào các biến đổi chất cây,quá trình quang hợp và hô hấp: ATP-aza, RDP-cacboxylaza, nitratreductaza…
- K làm tăng tính chống chịu của cây đối với điều kiên ngoại cảnh bất thuận như tính chống bệnh, tính chống chịu hạn, nóng..
- K vai trò trong điều chỉnh sự vận động ngủ của một số lá thực vật như lá cây họ đậu và họ trinh
Thiếu kali
Biểu hiện rõ về hình thái là lá ngắn, hẹp, xuất hiện các chấm đỏ, lá bị khô rồi héo rũ vì mất sức trương.
Ngô thiếu K thì sinh trưởng kém, đốt ngắn,mép lá nhạt dần sang chuyển sang màu huyết dụ, lá có ngợn sóng, giảm năng suất,…
Kali rất cần cho tất cả các thực vật, nhưng đối với cây trồng mà phẩm thu họach chứa nhiều gluxit như lúa, ngô, mía, khoai lang…thì bón K là tối cần thiết để đạt năng suất và chất lượng cao.
Canxi
Triệu chứng thiếu canxi
Khi thiếu canxi thì các mô phân sinh đỉnh thân và rễ bị hại nghiêm trọng, mô phân sinh ngừng phân sinh, sinh trưởng bị ức chế, rễ ngắn, hóa nhầy và chết. Triệu chứng đặc trưng khi thiếu Ca là lá mới ra bị dị dạng, đỉnh lá bị uốn móc. Triệu chứng thiếu Ca thường biểu hiện ở lá non trước vì Ca không di động trong cây.
Bón vôi thường có hiệu quả cao nhất đối với đất chua và đất bạc màu.
Magie
Sắt
Mn là nguyên tố vi lượng tham gia vào hoạt hóa rất nhiều enzim của chu trình Krebs, sự khử nitrat và quang hợp..
Thiếu Mn, xuất hiện các vết họa tử trên lá
Mangan
Cu hoạt hóa nhiều enzim oxi hóa khử và có trong thành phần của plastocyanin, một thành viên của chuỗi chuyển vận electron trong quang hợp
Hiện tượng thiếu Cu thường xảy ra trên đất đầm lầy. Khi cây trồng thiếu đồng gây ra 1 số bệnh đặc trưng như bệnh chảy gôm xảy ra ở cây ăn quả.
Đồng
Kẽm tham gia vào hoạt hóa khoảng 70enzim liên quan đến nhiều quá trình biến đổi chất và hoạt đống sinh lí như quá trình dinh dưỡng photpho, tổng hợp protein, tăng cường hút các cation khác…ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng cây.
Thiếu kẽm sẽ gây ra rối loạn trao đổi auxin sinh trưởng bị ức chế, sinh trưởng chậm, lá cây bị biến dạng, ngắn, nhỏ, xoăn đốt ngắn và biến.
Kẽm
B có ảnh hưởng rõ rệt đến sự sinh trưởng cảu cây, đặc biệt là mô phân sinh đỉnh liên quan đến vai trò của B trong tổng hợp ARN.
Khi thiếu B chồi ngọn sẽ chết, các chồi bên cũng thui dần, hoa không hình thành…
Chính vì vậy B là 1 trong những nguyên tố vi lượng có hiệu quả nhất đối với cây trồng.
Bo
Mo có vai trò quan trọng trong việc trao đổi nito
Thiếu Mo sẽ ức chế sự dih dưỡng đạm của cây trồng nói chung đặc biệt là những cây họ đậu…
Molipden
nguon VI OLET
