VAI TRÒ CỦA CÁC CHẤT KHOÁNG đối với THỰC vật

Đây đều là những nguyên tố rất quan trọng và cần thiết với quá trình sinh trưởng, phát triển của cây, mà chỉ cần thiếu một trong số chúng thì cây trồng không thể hoàn thành chu kỳ sống c

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BÀI TIỂU LUẬN MÔN: SINH LÝ THỰC VẬT

VẬT

GVHD: Phạm Văn Lộc Nhóm :01

TP.Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2015

MỤC LỤC

I.

DANH SÁCH NHÓM

I. GIỚI THIỆU

Khi phân tích thành phần của thực vật, người ta đã tìm ra sự có mặt của khoảng 60 nguyên tố hóa học, tuy nhiên chỉ một số nguyên tố là tối cần thiết cho cây gọi là nguyên

tố cần thiết cho cây, gọi là nguyên tố thiết yếu

Năm 1980, Galston đã tìm ra 16 nguyên tố thiết yếu với cây trồng là: C, H, O, N, S,

L, P, Mg, Mn, Ca, Fe, Cu, Zn, Mo, P, Cl Đến năm 1998, Lincoln Taiz đã bổ sung thêm 3 nguyên tố thiết yếu nữa là Na, Si, Ni Tổng số có 19 nguyên tố thiết yếu Đây đều là những nguyên tố rất quan trọng và cần thiết với quá trình sinh trưởng, phát triển của cây,

mà chỉ cần thiếu một trong số chúng thì cây trồng không thể hoàn thành chu kỳ sống của mình

Mỗi một nguyên tố nêu trên, mặc dù là nguyên tố thiết yếu, nhưng chúng chỉ phát huy tốt vai trò của mình với đời sống cây trồng khi chiếm một hàm lượng nhất định, phù hợp với từng loại cây Còn khi quá thừa, hay quá thiếu, chúng thường gây rối loạn sinh trưởng của cây và có những biểu hiện đặc trưng

II. NỘI DUNG CHÍNH

1. Quan niệm về nguyên tố khoáng.

Có hai quan niệm về nguyên tố khoáng trong cây (GS.TS Hoàng Minh Tấn, 2003):

- Một là nguyên tố khoáng là các nguyên tố chứa trong phần tro thực vật

- Hai là trừ các nguyên tố có nguồn gốc từ CO2 và H2O (C H và O), các nguyên tố còn lại được cây hấp thu từ đất được gọi là các nguyên tố khoáng

2. Phân loại nguyên tố khoáng.

2.1 Dựa vào hàm lượng của chúng trong cây (Vũ Văn Vụ, 2012).

- Nguyên tố đa lượng: hàm lượng từ 10-1-10-4 % chất khô gồm: N, P, K, Ca, S, Mg, Si,

Fe, Na, Al Chiếm 99,95% khối lượng khô của cây

- Nguyên tố vi lượng: hàm lượng 10-5-10-7 % chất khô gồm: Mn, B, Sr, Cu, Ti, Zn,

Ba, Li, Br, F, Rb, Sn, Mo, Co

- Nguyên tố siêu vi lượng: hàm lượng vô cùng nhỏ <10-8 % chất khô gồm: As, I, Cs,

Ge, Se, Cd, Pb, Hg, Au, Ag, Ra

2.2 Dựa vào chức năng của chúng trong cây (Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger,

1998)

- Nhóm 1: Chất dinh dưỡng tham gia cấu tạo các hợp chất hữu cơ của cây (N, S…).

- Nhóm 2: Chất dinh dưỡng có vai trò vai trò quan trọng trong dự trữ năng lượng và toàn vẹn cấu trúc (B, P, Si…)

- Nhóm 3: Các nguyên tố dinh dưỡng tồn tại ở dạng ion (K, Na, Mg, Ca, Mn, Cl…)

- Nhóm 4: Các chất dinh dưỡng có liên quan đến vận chuyển điện tử (Fe, Cu, Zn, Mo, Ni…)

2.3 Dựa vào khả năng di động của chúng trong cây (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006).

- Các nguyên tố di động: N, K, Mg, P, Cl, Na, Zn, Mo

- Các nguyên tố không di động: Ca, S, Fe, B, Cu

3. Vai trò chung của các nguyên tố khoáng (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006).

- Vai trò cấu trúc: tham gia vào thành phần các chất hữu cơ cấu tạo nên hệ thống chất nguyên sinh, cấu trúc nên tế bào và các cơ quan

- Vai trò chức năng: tham gia vào quá trình điều chỉnh các hoạt động trao đổi chất chất, các hoạt động sinh lý, quá trình sinh trưởng và phát triển trong cây

- Vai trò chống chịu: làm tăng tính chống chịu của cây trồng đới với các điều kiện bất lợi

4. Vai trò của từng nguyên tố khoáng và triệu chứng của cây khi thiếu.

4.1 NITO (N).

4.1.1 Vai trò

- N có vai trò sinh lý đặc biệt quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất của thực vật nói chung và cây trồng nói riêng

- N có tầm quan trọng nổi bật so với các nguyên tố thiết yếu khác trong đó hợp chất nito chiếm 40 – 50% vật chất khô của nguyên sinh vật, các chất sống của tế bào thực vật Vì lý

do này N được yêu cầu với số lượng tương đối lớn liên quan với tất cả các quá trình tăng trưởng của cây trồng (Thomas Wallace, 1943)

- N là nguyên tố đặc thù của protein, mà protein lại có vai trò rất quan trọng trong mọi hoạt động sống của cây như: là thành phần chủ yếu tham gia vào cấu trúc nên hệ thống chất nguyên sinh, tham gia vào cấu tạo màng sinh học, các cơ quan trong tế bào; là thành phần bắt buột của các enzyme…

- N có trong thành phần của axit nucleic

- Là thành phần quan trọng của phân tử diệp lục, mà mỗi phân tử diệp lục có 4 N nên hàm lượng N trong lá rất cao

- N làvào thành phần của một số phytohocmon như auxin và xytokinin Đây là 2 hocmon quan trọng nhất trong quá trình phân chia và sinh trưởng của tế bào và cây

- Tham gia vào thành phần của ADP, ATP, hợp chất phytochrom (sắc tố điều chỉnh quá trình sinh trưởng, phát triển của cây có liên quan đến ánh sáng như: phản ứng quang chu

kỳ, sự nảy mầm, tính hướng quang,…)

 Vì có vai trò rất quan trọng như vậy nên N rất cần thiết cho thực vật nói chung và cây trồng nói riêng, nên nếu thiếu N sẽ gây ra các ảnh hưởng rất nghiêm trọng tới sự sinh trưởng, phát triển của thực vật cũng như năng suất cây trồng

4.1.2 Triệu chứng thiếu Nito

- Thiếu N làm cho cây sinh trưởng kém, diệp lục không hình thành, đẻ nhánh và phân cành kém, giảm sút hoạt động quang hợp và tích lũy, giảm năng suất nghiêm trọng

- Triệu chứng thiếu hụt điển hình là lá cây bị hóa vàng, đặc biệt là ở các lá già gần gốc cây

và cây sẽ có các lá màu xanh nhạt ở phía trên và vàng ở phía dưới Vì N là ngyên tố có khá năng di động nên khi cây thiếu N thì N sẽ được vận chuyển từ các lá già lên các lá non nên biểu hiện thiếu N thường bắt đầu từ các lá già

- Nếu thiếu hụt nghiêm trọng thì các lá này bị vàng úa và rụng

- Khi thiếu N thì lượng diệp lục trong lá rất ít, do vậy nên lá sẽ có màu vàng

- Ngoài ra cây có thể dư thừa lượng carbonhydrat do không sử dụng vào quá trình tổng hợp axit amin và các hợp chất chứa N khác Carbonhydrat này thường được sử dụng để tổng hợp nên các sắc tố anthocyan khiến lá, cuống và thân có thể mang màu huyết dụ

Hình ảnh 1 Lá cà chua thiếu N (Karen McCarroll,2011)

4.2 PHOTPHO (P).

4.2.1 Vai trò.

- P tham gia vào thành phần của axit nucleic và nucleoprotein: P một chất dinh dưỡng quan trọng cần thiết cho sự tổng hợp DNA và sản xuất năng lượng, phát triển rễ, khởi hoa và hạt giống hoặc phát triển quả (Larry Zibilske, Ph.D, 2012) Tham gia vào các quá trình sinh tổng hợp protein, các quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật (Vũ Văn Vụ, 2012) Do vậy giai đoạn còn non hoặc giai đoạn hoạt động sống mạnh thì hàm lượng P trong cây thường cao hơn

- P tham gia vào thành phần photpholipit: photpholipit là hợp chất quan trọng trong cấu tạo

hệ thống màng sinh học trong tế bào Các màng này có chức năng bao bọc, quyết định tính thấm và trao đổi năng lượng Chức năng của màng gắn liền với hàm lượng và thành phần của photpholipit trong chúng (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006)

- P có mặt trong hệ thống ADP, ATP, AMP: có vai trò cố định, dự trữ và chuyển hóa năng

lượng…(Vũ Văn Vụ, 2012)

- P tham gia vào nhóm hoạt động của enzym oxi hóa khử là NAD, NADP, FAD, FAD, FMN (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006)

- P có Mặt trong một nhóm các chất rất phổ biến trong quá trình trao đổi chất là ester photpho của các sản phẩm trung gian như các sản phẩm trung gian như các hexozophotphat, triozophatphat, pentozophotphat (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006)

- Khi bón đủ phân photpho (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006):

• Biểu hiện trước hết là 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 lý đặc biệt quang hợp và hô hấp….năng suất cây trồng

• P cần cho tất cả các loại cây trồng, tuy nhiên P có hiệu quả nhất đối với các cây họ đậu P rất cần cho sự sinh trưởng, phát triển của cây họ đậu và cũng rất cần cho hoạt động cố định đạm của các vi sinh vật Người ta nói “biến lân thành đạm” có nghĩa là sử dụng phân lân bón cho cây họ đậu để tăng cường cố định đạm của vi sinh vật trong nốt sần cây

họ đậu

4.2.2 Triệu chứng thiếu P:

- Lá ban đầu có màu xanh đậm có lẽ do tăng cường hút Mg, sau dần dần chuyển sang màu vàng Hiện tượng trên bắt đầu từ mép lá và từ lá phía dưới trước Cây non sinh trưởng chậm, lá biến màu xanh đậm, lá có thể bị biến dạng và có các điểm chết nhỏ trên mặt lá được gọi là các điểm hoại tử Cũng như khi bị thiếu nitơ, một số loài có thể sản sinh antocyanin quá mức làm cho lá có màu tía nhưng khác với sự thiếu hụt nitơ thì màu tía này không liên quan đến hiện tượng úa vàng của lá Trong thực tế, khi thiếu hụt P thì lá có màu tía và xanh đậm Các triệu chứng khác của sự thiếu phospho: thân mảnh, lá già bị chết , chín chậm (Karen McCarroll, 13/7/2011,)

- 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… Với ngô, khi thiếu P thì cây sinh trưởng rất chậm, lá trên

có màu lục nhạt còn lá dưới thì lục chậm rồi dần chuyển sang màu vàng hay huyết dụ (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006)

Hình ảnh 2 Lá cà chua thiếu P (Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger, 1998).

Hình ảnh 3 Lá cà chua thiếu P (K.s Phạm Công Khải, 2014)

4.3 KALI (K).

4.3.1 Vai trò

- Nhu cầu K của các loại cây trồng khác nhau phụ thuộc vào nhu cầu của cây ở mỗi giai đoạn sinh trưởng và phát triển Khi cây lớn lên, nhu cầu K của cây càng tăng đặc biệt là giai đoạn cây trồng trưởng thành và chuẩn bị ra hoa K hỗ trợ cho quá trình chuyển hóa năng lượng, đồng hóa các chất dinh dưỡng dể kiến tạo năng suất và chất lượng sản phẩm Bón đủ K sẽ tạo điều kiện cho cây có khả năng hút đạm và lân tốt hơn (Nguyễn Duy Phương, 29/11/2012)

- Ngoài ra K còn có những vai trò chính sau đây (Coordinator India, 1999):

• Hoạt hóa enzyme: kali hoạt hóa tối thiểu 60 loại enzyme khác nhau cần thiết cho sinh trưởng của cây trồng Kali cũng trung hòa nhiểu anion hữu cơ và những hợp chất khác trong cây, giúp cho pH trong cây ổn định từ 7-8, tối ưu cho các phản ứng của enzyme

• Kích hoạt khí khổng hoạt động

• Tăng cường quang hợp

• Thúc đẩy sự hấp thu nước

• Điều chỉnh sự vận chuyển chất dinh dưỡng trong thực vật

• Hỗ trợ vận chuyển cacbonhydrat và lưu trữ

• Nâng cao khả năng hấp thu N và tổng hợp protein

• Thúc đẩy sự tổng hợp tinh bột trong lá

- Kali giữ nhiều chức năng trong quá trình trao đổi chất do đó nó có vai trò tích cực trong việc tăng năng suất cây trồng (Coordinator India, 1999):

• Cải thiện khả năng chịu hạn, làm giảm sự mất nước và héo ở thực vật

• Tăng cường sức chịu đựng mùa đông, cải thiện sức đề kháng với sâu bệnh

• Tăng hàm lượng protein thực vật, hàm lượng tinh bột trong hạt và củ, vitamin C và các chất rắn hòa tan

• Cải thiện màu sắc trái cây, hương vị và kích thước của các loại trái cây và củ

• Tăng độ dày vỏ

• K cũng được biết đến để giảm tỷ lệ mắc các chứng rối loạn sinh lý trong quả cà chua mà ảnh hưởng đến chất lượng chẳng hạn như bọng, chín lốm đốm, đốm vàng…

4.3.2 Triệu chứng thiếu Kali

- Sự thiếu hụt K của cây thể hiện khá rõ ở lớp lá già, bắt đầu từ bìa lá sau đó bìa lá và đầu

lá có thể trở nên đốm vàng hoặc bạc, bìa lá chết và bị hủy hoại và lá có biểu hiện như bị rách Những lá phía dưới có màu xanh tối, lá quăn và mép lá bị cháy quăn lại Cháy từ đỉnh lá dọc theo 2 mép lá, lan rộng vào trong phiến lá, phần bị cháy tạo hình chữ V, phát triển từ ngọn lá vào trong (Nguyễn Duy Phương, 29/11/2012)

- Thiếu K làm giảm độ rắn quả và hàm lượng các chất dinh dưỡng cần để sản sinh hydratcacbon và phát triển hệ rễ, quả chín không đều do đó giảm chất lượng quả Yêu cầu

K của cà chua rất cao vì nó gắn liền với việc thúc đẩy hình thành và phát triển quả

Hình ảnh 4 Lá cà chua thiếu K (K.s Phạm Công Khải, 2014).

- Thiếu K làm chậm lại hàng loạt các quá trình hóa sinh, làm xấu đi hầu như tất cả các mặt của quá trình trao đổi chất, làm chậm quá trình trình phân bào, sự tăng trưởng và sự dài ra của tế bào, làm giảm năng suất quang hợp và trực tiếp dẫn đến giảm sản lượng mùa màng Ngược lại, sự dư thừa K cũng không tốt cho cây Dư thừa ở mức thấp gây đối kháng ion, làm cây không hút được đầy đủ các chất dinh dưỡng khác như magie, natri v.v , Dư thừa

ở mức cao có thể làm tăng áp suất thẩm thấu của môi trường đất, ngăn cản sự hút nước và dinh dưỡng nói chung, ảnh hưởng xấu đến năng suất mùa màng

- Biểu hiện về hình thái lá ngắn, hẹp, xuất hiện các chấm đỏ, lá bị khô rồi héo rũ vì mất sức trương (GS.TS Hoàng Minh Tấn, 2003)

Hình ảnh 5 Lá cà chua thiếu K (Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger, 1998).

4.4 LƯU HUỲNH (S).

4.4.1 Vai trò

- S vào cây sẽ tham gia vào hình thành một số hợp chất có ảnh hưởng lên quá trình sinh trưởng, quá trình trao đổi chất và hoạt động sinh lý của cây

- Là thành phần của 3 acid amin quan trọng trong cây là xytin, xystein và methyonyl Các acid amin này là thành phần quan trọng cấu tạo protein (Vũ Văn Vụ, 2012)

- Tham gia vào hợp chất quan trọng có ý nghĩa trong trao đổi chất và năng lượng trong tế bào là cofecment A (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006)

- Có mặt trong một số vitamin quan trọng trong quá trình trao đổi chất là biotin, thiamin (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006)

- S tham gia trong các quá trình biến đổi chất của cây như: quang hợp, hình thành đường và tinh bột

- Có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi lipit và sự hô hấp của cây

- Các chức năng khác của S trong cây như sau (TS Bùi Huy Hiền, 2014):

• Giúp tăng cường hoạt dộng của enzyme và vitamin

• Thúc đẩy hình thành nốt sần để cố định N ở các cây họ đậu

• Đối với rau ăn lá S có lợi là hạn chế sự hấp thu nitrat không gây ngộ độc cho người

• Tham gia trong một số hợp chất hữu cơ cho đặc tính riêng của cây tỏi, hành, mù tạc

4.4.2 Triệu chứng thiếu lưu huỳnh.

- Biểu hiện các triệu chứng đặc trưng rất giống với thiếu nitơ là vàng lá vì cả hai đều là thành phần của protein Tuy nhiên, bệnh vàng lá do thiếu nitơ xuất hiện ở lá trưởng thành

và lá già, còn thiếu S thì xuất hiện ở lá non trước (Karen McCarroll, 13/7/2011)

- Triệu chứng đặc trưng là lá vàng úa, gân lá vàng mà thịt lá còn xanh, sau đó lá chuyển sang vàng, cây sinh trưởng còi cọc, tích lũy nhiều antocyanin Sự tổn thương xảy ra trước tiên ở ngọn, cộng với sự xuất hiện các vết chấm đỏ ở mô chết (GS.TS Hà Minh Tuấn, 2006)

- Các đốm hoại tử thường phát triển dọc theo cuống lá, lá có xu hướng trở nên cương cứng

và thường xoắn và giòn (Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger, 1998)

Hình ảnh 6 Lá cà chua thiếu S (Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger, 1998)

4.5 CANXI (Ca)

4.5.1 Vai trò.

- Thành phần cấu trúc màng, Ca có vai trò quan trọng trong việc hình thành tế bào, hình thành các mô cơ quan của cây là thành phần quan trọng trong vách tế bào, giữ cho thành

tế bào được vững chắc

- Hoạt hóa enzyme, Ca là chất hoạt hóa của một số enzyme nhất là ATP-ase (enzyme phân cắt ATP, giải phóng năng lượng cho cơ thể)

- Hàm lượng Ca trong cây ảnh hưởng tới việc cố định đạm (J.F.Loneragan, 1958)

- Ca có tác dụng trung hòa độ chua của đất thuận lợi cho sự phát triển của rễ và hoạt động của vi sinh vật (GS.TS Hoàng Minh Tấn, 2003)

4.5.2 Triệu chứng thiếu canxi

- Khi thiếu Ca thì các mô phân sinh đỉnh thân và rễ bị hại nghiêm trọng, mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức chế, rễ ngắn hóa nhầy và chết (GS.TS Hoàng Minh Tấn, 2003)

- Triệu chứng điển hình của sự thiếu hụt Ca bao gồm: ngọn chồi lá thường bị xoắn, lá bị tua cháy bìa lá, thân cuống hoa bị gãy, cuống hoa bị thối ở quả, sinh trưởng giảm (Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger, 1998)

Hình ảnh 7 Lá cà chua thiếu Ca (Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger, 1998)

- Chấm đen lớn ở rốn cà chua (bệnh BER) là hiên tượng gây nên bởi tình trạng cà chua thiếu Ca, nguyên nhân là do đất quá khô, quá xấu cây không hấp thu được canxi, hoặc do thiếu nước cây không hấp thu được dưỡng chất này (Khắc Nam, 2010)