Tiểu luận: Điều chỉnh trao đổi nước và ứng dụng tưới nước cho cây trong sản xuất

Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 Tiểu luận: Điều chỉnh trao đổi nước ứng dụng tưới nước cho sản xuất Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 NỘI DUNG Vai trò nước 1.1 Nước vai trò hoạt động sinh lý Trong tế bào, mô chứa lượng nước lớn (khoảng 3/4 khối lượng cây), bao gồm nước tự nước liên kết Hàm lượng tỷ lệ hai dạng nước định trạng thái chất nguyên sinh, cường độ, chiều hướng trao đổi chất, khả sinh trưởng, phát triển chống chịu Cụ thể: - Nước định ổn định cấu trúc chất nguyên sinh Nước tạo màng thuỷ hoá bao quanh chất nguyên sinh tuỳ theo độ thuỷ hoá mà hệ keo nguyên sinh chất trạng thái sol, coaxecva hay gel Nhờ mà trì cấu trúc hoạt tính keo nguyên sinh chất, định mức độ hoạt động sống, định tính chống chịu keo nguyên sinh chất tế bào - Nước tham gia vào phản ứng hóa sinh, biến đổi chất tế bào Nước vừa dung môi cho phản ứng, vừa nguyên liệu tham gia trực tiếp vào phản ứng Chẳng hạn, nước cung cấp điện tử H + cho việc khử CO2 quang hợp, tham gia oxi hóa nguyên liệu hô hấp, tham gia vào phản ứng thủy phân - Nước dung môi hòa tan chất hữu chất khoáng Nước liên quan đến độ pH dung môi, ảnh hưởng đến lượng hoà tan chất môi trường nước - Nước tạo dòng vận chuyển chất tế bào tế bào với nhau, đến quan toàn thể tích lũy vào quan dự trữ định hình thành suất kinh tế trồng Nước tạo nên dòng vận chuyển vật chất, tạo nên mạch máu lưu thông tuần hoàn máu động vật - Nước điều chỉnh nhiệt Quá trình bay nước làm giảm nhiệt độ đặc biệt lá, đảm bảo hoạt động quang hợp chức sinh lý khác tiến hành thuận lợi Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 - Nước có chức dự trữ Thực vật chịu hạn thực vật mọng nước có hàm lượng nước dự trữ lớn Hàm lượng nước liên kết thể thực vật cao, định khả chống chịu chúng điều kiện bất thuận chịu nóng hạn - Nước tạo nên sức trương P tế bào Nhờ có sức trương P mà đảm bảo cho tế bào trạng thái trương nước tạo tư thuận lợi cho hoạt động sinh lý sinh trưởng phát triển - Nước thành phần quan trọng việc trì cân tỷ lệ O2/CO2 khí quyển, thuận lợi cho hoạt động sống sinh vật thông qua quang hợp Ðối với chức sinh lý cụ thể, nước có vai trò đặc trưng riêng 1.2 Vai trò nước quang hợp Nước tế bào thực vật nói chung ảnh hưởng đến hình thành kích thước máy quang hợp Nước không nguồn nguyên liệu mà điều kiện đặc biệt quan trọng qua trình sinh tổng hợp chất hữu quan trọng – sở cho việc hình thành suất trồng (hình 1.2).Thiếu nước gây phân huỷ máy quang hợp, làm suy thoái lục lạp, phá huỷ mối liên kết diệp lục protein Hình Vai trò nước quang hợp Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 Thiếu nước làm khí khổng đóng, hạn chế xâm nhập CO2 vào lá, độ thuỷ hoá chất nguyên sinh giảm làm hoạt tính enzym RDP-cacboxylaza, tốc độ biến đổi chất pha sáng pha tối quang hợp; sản phẩm quang hợp không vận chuyển khỏi làm giảm sút hoạt động quang hợp lá, chí ức chế quang hợp Cây đủ nước, khí khổng mở, ảnh hưởng tốt tới tốc độ xâm nhập CO vào cung cấp cho quang hợp Các thí nghiệm cho thấy rằng: hàm lượng nước đạt trạng thái bão hoà thiếu bão hoà (90 - 95%) quang hợp đạt cực đại Tuy nhiên, độ thiếu bão hoà nước tăng lên 10% quang hợp bị giảm sút Quang hợp ngừng độ thiếu bão hoà nước tăng 30% Tuy nhiên, tuỳ theo khả chống chịu hạn mà mức độ giảm sút quang hợp khác Thực vật chống chịu hạn tốt quang hợp giảm thiếu nước, ví dụ: Ả rập cường độ quang hợp giảm chậm ngừng độ thiếu bão hoà nước lên tới >35% Chính vậy, sản xuất cần có chế độ tưới nước hợp lý cho trồng để chúng có hoạt động quang hợp tối ưu tránh hạn xảy ra, thời kỳ hình thành quan kinh tế 1.3 Vai trò nước vận chuyển phân bố chất Nước ảnh hưởng đến trình vận chuyển chất mạnh so với yếu tố khác Nước định tốc độ chiều hướng vận chuyển, phân bố chất vừa dung môi hoà tan, vừa môi trường để chất vận chuyển Các chất vô rễ hút vào vận chuyển mạch gỗ (xylem) theo hướng từ rễ lên Các chất hữu tổng hợp lá, vận chuyển hệ mạch rây (libe, floem) theo hướng từ xuống rễ hướng khác tới quan dự trữ củ, quả, hạt - quan hình thành (Hình 2) Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 Hình Mô hình vận chuyển nước, chất khoáng chất tổng hợp Khi thiếu nước tốc độ vận chuyển vật chất giảm Các thí nghiệm khẳng định tốc độ dòng vận chuyển mạch libe giảm từ 1/3- 1/2 lần thiếu nước Nếu thiếu nước nhiều gây tượng chảy ngược dòng: chất hữu lại vận chuyển từ quan dự trữ, quan tích luỹ đến quan dinh dưỡng Hậu sinh trưởng kém, suất giảm, chí không cho suất Ví dụ: lúc lúa trỗ mà gặp hạn hạt bị lép, lửng nhiều; khoai tây bị hạn củ củ nhỏ; đậu, lạc vào mà thiếu nước hạt không mẩy Vì vậy, việc đảm bảo nhu cầu nước cho trồng đặc biệt giai đoạn hình thành quan kinh t ế cần thiết, yếu tố định suất kinh tế 1.4 Vai trò nước hô hấp Nước môi trường cho phản ứng sinh hoá, nguyên liệu trực tiếp tham gia vào trình ôxi hoá hô hấp Hàm lượng nước mô ảnh hưởng mạnh, có tính định tới cường độ hô hấp Thiếu nước làm tăng hô hấp vô hiệu, hiệu sử dụng lượng hô hấp thấp Tuy nhiên, mối quan hệ cường độ hô hấp hàm lượng nước mô phức Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 tạp, phụ thuộc vào loại thực vật, loại mô khác Chẳng hạn: mọng nước, số mô có cường độ hô hấp tăng mô héo Ðối với hạt tuân theo qui luật rõ ràng: độ ẩm tăng thúc đẩy cường độ hô hấp tăng theo Ví dụ: hạt lúa mì phơi khô không khí (hàm lượng nước khoảng10%) cường độ hô hấp thấp, độ ẩm hạt tăng 14 - 15 % cường độ hô hấp tăng - lần Khi độ ẩm hạt tăng lên đến 30 - 35% cường độ hô hấp hạt tăng gấp hàng nghìn lần Cần lưu ý mối quan hệ hàm lượng nước mô cường độ hô hấp có liên quan chặt chẽ với nhiệt độ 1.5 Vai trò nước dinh dưỡng khoáng Sự trao đổi dinh dưỡng khoáng trình sinh lý phức tạp, phụ thuộc nhiều vào điều kiện khác nhau, nước yếu tố đóng vai trò quan trọng Các chất dinh dưỡng khoáng bón vào đất phun lên dạng ion hoà tan nước Cây hút nước, vận chuyển nước kèm theo hút khoáng vận chuyển khoáng vào (hình 3.2) Hàm lượng nước tế bào, cây, đất ảnh hưởng tới tốc độ hút, vận chuyển bị động chủ động chất khoáng chất dinh dưỡng khác Thiếu nước, hút vận chuyển khoáng giảm tốc độ dòng thoát nước (động lực trên) bị giảm Hình Sự vận chuyển chất khoáng nước vào rễ Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 1.6 Vai trò nước sinh trưởng, phát triển Nước coi điều kiện sinh thái tối cần thiết cho sinh trưởng, phát triển Nước ảnh hưởng tới tất giai đoạn sinh trưởng, phát triển mạnh giai đoạn giãn (đó thời kỳ khủng hoảng nước cây) Ðặc biệt mẫn cảm với hàm lượng nước nẩy mầm hạt Khi hạt giống phơi khô khoảng 10 - 12 % nước ngừng sinh trưởng, hạt trạng thái ngủ nghỉ Hạt hút nước vào, đạt độ ẩm hạt khoảng 50 - 60 % phát động sinh trưởng nẩy mầm Cây sinh trưởng, phát triển thuận lợi đủ nước Song, phải lưu ý: bão hoà nước dẫn đến kéo dài thời kỳ sinh trưởng, phát triển dinh dưỡng, chậm hoa; bị thiếu nước (bị hạn) thời kỳ sinh trưởng, phát triển dinh dưỡng rút ngắn, hoa, sớm Cây bị thiếu nước nguyên nhân nào, dù hạn đất (do đất thiếu nước), hạn không khí (do độ ẩm không khí thấp) hay hạn sinh lý (do trạng thái sinh lý không cho phép hút nước) ảnh hưởng xấu tới tất chức sinh lý cây, làm sinh trưởng, phát triển chậm, chí ngừng sinh trưởng Biểu đầu tiên, rõ bị thiếu nước bị héo, rũ, sau dần màu xanh diệp lục bị phá huỷ Khi bị héo, dù héo tạm thời hay héo lâu dài có hại Ðặc biệt, héo lâu dài gây tác hại nghiêm trọng tới sinh trưởng, phát triển Do đó, cần xác định chế độ tưới hợp lý cho loại trồng tránh bị héo Khi bị héo, phải tìm nguyên nhân gây héo để có biện pháp khắc phục Có thể mô tả tóm tắt vai trò nước mối quan hệ hữu với hoạt động sống theo hình Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 Hình Mối quan hệ hữu trao đổi nước với hoạt động sống khác 1.7 Vai trò nước khả chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất thuận Hàm lượng, tỷ lệ nước tự liên kết cây, dạng nước mao quản, nước màng, nước trọng lực đất không ảnh hưởng tới hoạt động sinh lý mà có quan hệ chặt chẽ tới khả chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất thuận Lượng nước tự tế bào cao cường độ trao đổi chất diễn mạnh theo hướng tổng hợp, sinh trưởng tốt Nhưng ngược lại, chúng lại chống chịu rét, hạn, mặn nên dễ bị tổn thương, rụng Nước liên kết chất nguyên sinh tạo nên độ bền vững keo nguyên sinh chất nên có vai trò quan trọng việc định khả chống chịu Tỷ lệ nước liên kết cao chống chịu tốt với điều kiện ngoai cảnh bất lợi như: chống chịu nóng, hạn, mặn Cây xương rồng sống điều kiện nóng khô hạn sa mạc tỷ lệ hàm lượng nước liên kết Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 chiếm 2/3 hàm lượng nước chúng Tuy nhiên, sinh trưởng Vì lý làm thiếu nước, nói cách khác bị hạn gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động chức sinh lý sinh trưởng, phát triển nói chung Từ đó, ảnh hưởng xấu đến sức sống khả chống chịu loại bệnh hại Hiện tượng biểu rõ thay đổi độ ẩm đất xẩy đột ngột (quá thiếu dư thừa nước, đất bị ngập, úng) bị váng chặt làm đất thiếu dưỡng khí Ở điều kiện trên, sinh trưởng, phát triển hoạt động rễ (nhất với có rễ ăn sâu) bị ảnh hưởng xấu lại thuận lợi cho việc phát sinh, phát triển số loại bệnh bệnh lở cổ rễ, họ cà (ví dụ: cà chua xuân hè) Cơ sơ sinh lý việc tưới nước hợp lý cho Mỗi loại trồng, thời kỳ sinh trưởng khác nhau, có nhu cầu nước khác tuỳ thuộc vào hoạt động sinh lý thời kỳ Hai trình hút nước thoát nước có liên quan trực tiếp đến hàm lượng nước lượng nước cần Ðể tưới nước hợp lý cho cây, trước hết cần xác định nhu cầu nước cây, xác định thời điểm tưới phương pháp tưới thích hợp 2.1 Xác định nhu cầu nước Nhu cầu nước lượng nước tổng số thời kỳ sinh trưởng mà cần để có suất tối đa Ðiều có nghĩa suất trồng có liên quan chặt chẽ với lượng nước cung cấp Có thời kỳ đặc biệt mà thiếu nước ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống suất, phẩm chất cuối sản phẩmthu hoạch Các nhà nghiên cứu chế độ nước gọi thời kỳ khủng hoảng nước Nhu cầu nước thay đổi tuỳ thuộc loại trồng giai đoạn sinh trưởng khác Nhìn chung, nhu cầu nước tăng dần theo độ lớn đạt tối đa có khối lượng thân bề mặt phát tán nước lớn nhất, sau giảm dần Theo nhà thuỷ nông trung bình ngày trồng lúa, ngô, lúa mì, rau cần từ 30 - 60 m nước/ha Trong có từ 10 đến 100% lượng nước đổi Các loại lấy hạt thường có nhu cầu nước nhiều thời kỳ hình thành quan sinh sản Các lấy củ có nhu cầu nước nhiều thời kỳ sinh trưởng (phình to) củ Dựa vào nhu cầu nước Tiểu luận Sinh lý thực vật HV: Phạm Thị Hồng Trang – SHTN 2014 dự tính tổng lượng nước cần tưới diện tích gieo trồng trồng tuỳ theo thời vụ Có thể mô mối quan hệ nhu cầu nước (lượng nước hút vào) lượng nước thực thoát nước hình 5.2 Hình Mô hình biểu diễn mối quan hệ nước hút vò thoát hoạt động trao đổi nước Ứng dụng việc tưới nước cho sản xuất 10 ... cầu nước (lượng nước hút vào) lượng nước thực thoát nước hình 5.2 Hình Mô hình biểu diễn mối quan hệ nước hút vò thoát hoạt động trao đổi nước Ứng dụng việc tưới nước cho sản xuất 10 ... thuộc vào hoạt động sinh lý thời kỳ Hai trình hút nước thoát nước có liên quan trực tiếp đến hàm lượng nước lượng nước cần Ðể tưới nước hợp lý cho cây, trước hết cần xác định nhu cầu nước cây, ... tế bào - Nước tham gia vào phản ứng hóa sinh, biến đổi chất tế bào Nước vừa dung môi cho phản ứng, vừa nguyên liệu tham gia trực tiếp vào phản ứng Chẳng hạn, nước cung cấp điện tử H + cho việc