Rễ là cơ quan hút nước và khoáng cung cấp cho toàn bộ cơ thể thực vật. Trong quá trình sống, rễ hoạt động không mệt mỏi, không chỉ đóng vai trò là một hệ thống hút và dẫn nước, dẫn chất khoáng mà còn hết sức chủ động, tinh tế tiếp nhận, sắp xếp, chế tạo chất dinh dưỡng và gửi thông tin cho các bộ phận của cây về trạng thái hoạt động của chúng.
Trong quá trình sống, các chất tổng hợp được vận chuyển tới rễ như sacaroza, axit hữu cơ, axit amin, cung cấp cho nhu cầu sinh trưởng của rễ. Sacaroza từ lá xuống rễ thường bị phân giải thành gluco, fructoza nhờ enzym invertaza. Các đường đơn này tham gia tạo nên các hợp chất cao phân tử của vách tế bào (xenluloza, hemixenluloza, pectin), tổng hợp tinh bột dự trữ và một phần sử dụng trong hô hấp để sản sinh ATP cho quá trình hoạt động hút khoáng, hút nước của rễ.
Các axit hữu cơ chuyển tới rễ được sử dụng trong chu trình chuyển hoá của hô hấp và là chất nhận amon để tạo các axit amin. Phần nhiều axit amin được tổng hợp trong miền lông hút. Sự tổng hợp axit amin biến đổi theo tuổi của cây và đạt cực đại vào thời kỳ ra hoa. Các axit amin tạo ra ở rễ sẽ được sử dụng một phần cho tổng hợp chất hữu cơ tại rễ, phần còn lại được chuyển lên thân lá theo dòng nước. Axit H2CO3 và ion H+ đuợc tích trữ nhiều ở rễ tham gia vào quá trình trao đổi chất khoáng với môi trường. Trong rễ chứa một số vitamin (B1, B6, PP, C) và các chất điều hoà sinh trưởng (xitokinin, ABA, giberelin) và ancaloit... tham gia vào quá trình trao đổi chất ở đây, giúp rễ sinh trưởng, đồng thời chúng được vận chuyển tới thân để điều tiết quá trình trao đổi chất. Một số chất còn là tín hiệu hoá học để thông báo về trạng thái chế độ nước của hệ rễ cho các bộ phận trên mặt đất. 28. Trồng cây không cần đất Làm thế nào để biết chính xác rễ cây hút chất khoáng nào cần thiết để nuôi cây? Đem phân tích xem trong
cây có chất gì khác biệt rễ cây đã lấy vào. Phương pháp này khá chính xác, tuy nhiên có một vài chất nào đó được gọi là chất xa xỉ không cần hoặc vô ích đối với cây, nhưng sở dĩ có mặt trong cây vì chúng có sẵn trong đất đi vào cùng dòng nước vào rễ.
Chỉ có thể thừa nhận một chất nào đó là cần thiết khi thiếu nó cây không sinh trưởng và lớn lên được. Bằng cách lần lượt loại bỏ từng chất trong số các chất đã tìm thấy trong cây, ta sẽ biết chất nào nhất thiết phải có mặt, không thể thiếu trong thức ăn nuôi cây được rễ mang vào. Đó là phương pháp trồng cây nhân tạo, không cần đất, chỉ trồng trong môi trường nước, hay cát sỏi, bột đá nghiền, bi thủy tinh: trộn các chất khoáng bắt buộc cần cho cây vào môi trường trên, cây vẫn mọc tốt ra hoa, kết quả. Có thể phun các chất khoáng lên lá cây và rễ cho cây hấp phụ. Bằng phương pháp này trên diện tích nhà kính có thể treo các loại cây thành nhiều tầng, nhiều bậc, nhiều loại cây trên diện tích hẹp đó mà vẫn thu được nhiều loại rau quả cần thiết. Ta
Hình 12. Hậu quả của sự thiếu nguyên tố khoáng khi nuôi cây trong dung dịch dinh dưỡng [20]
đã tạo được một loại đất có đủ chất khoáng cần cho cây. Phương pháp trồng cây nhân tạo thật đơn giản.
Phương pháp trồng cây trong nước phổ biến cho phép trồng cây ở nhiều nơi nhiều chỗ: chỉ cần một bình, bao giấy đen (tối như trong đất) đựng nước, hòa các chất khoáng cần thiết, trên nắp có lỗ để vài hạt nảy mầm cho rễ đâm vào nước trong bình, một lỗ thông để thổi khí vào, vậy là cây lớn lên và ra hoa kết quả. Kết quả đơn giản như vậy, nhưng các nhà khoa học để tìm các dung dịch nuôi cấy phải mất nhiều năm lao động cần cù.
Một loại dung dịch nuôi cây được dùng phổ biến đó là dung dịch do Knốp đề ra gồm các chất khoáng cơ bản nhất trong 1 lít nước hòa tan vào đó:
Ca(NO3)2.4H2O pha loãng 1% chứa 8mg/lít nước KH2PO4 pha loãng 5% chứa 4mg/lít nước KNO3 pha loãng 10% chứa 2mg/lít nước MgSO4.7H2O pha loãng 1% chứa 2mg/lít nước KCl pha loãng 10% chứa 1mg/lít nước Xitrat sắt pha loãng 0,8% chứa 5mg/lít nước
Các hóa chất trên chứa N, P, K, S, Ca, Fe…có trong nước đựng vào bình hay tưới lên cây. Đơn giản cho một dung dịch dinh dưỡng Knốp bằng cách cho vào 1 lít nước: 1g Ca(NO3)2 + 0,25g KNO3 + 0,12g KCl + 0,25g KH2PO4 + 0,25g MgSO4
Trồng cây trong nước được áp dụng trong các nhà lưới, nhà kính, sân thượng, hành lang hay trong nhà. Các nhà sản xuất đã chế biến các loại phân bón cần cho cây thành các dạng viên (như các viên thuốc nén) bán ở các cửa hàng đem về chỉ hòa vào bình nước hay chậu trồng cây, trồng hoa tiện dùng và có kết quả cao.
29. Sản phẩm cuối cùng của cây - đất mầu mỡ
Mặt đất không phải ngay lúc đầu đã màu mỡ như trước đây nhiều người đã nghĩ. Đất màu mỡ được hình thành là do cây cối. Nó có vai trò tiên phong và vai trò kết thúc.
Công trình đầu tiên của cây là lúc các hệ rễ tấn công vào đá và làm vụn nhỏ chúng thành đất. Công trình kết thúc là phân giải các phần nhỏ vụn để có một đất thuần thục cho trồng cây. Suốt trong quá trình lâu dài đó, cuộc đấu tranh chinh phục với nền đất đá rắn chắc, xít chặt đó phải kể công đầu là các địa y khai phá để có đất như hiện nay, đã trải qua 1000 triệu năm.
Các rễ cây có liên quan tới công việc tạo thành đất dọc theo các rễ, có hàng loạt các loại vi khuẩn và nấm khác nhau. Khi các rễ cây bị chết là các loài giun đất ở đó bắt đầu một cuộc cày phá dưới lòng đất. Có nhiều động
vật nhỏ khác góp phần vào hiện tượng làm tan rã đất, có ích cho trồng trọt của con người. Giun đất được đánh giá cao hơn cả: chúng ăn đất và tất cả các tồn dư thực vật và động vật mới chỉ phân giải một phần.
Tất cả những thức ăn đó chứa đầy trong ống tiêu hóa của giun đất, biến thành các loại axit, muối, men, vitamin và các chất kích thích…thải loại ra ngoài đất dưới dạng các viên nhỏ.
Người ta đánh giá là có độ 1000 con giun đất làm việc trong 100 m3 đất vườn. 1000 máy xay đã nghiền nát không chỉ các hạt lúa, hạt ngô rơi rụng mà nghiền nát tất cả các thành phần khác nhau để tạo nên đất trồng. Các con đường ngầm dưới đất mà giun đất đã đào bới là các ống hô hấp của đất.
Trên mặt đất đã bị chinh phục bằng hệ thống rễ, cây xanh lại trút xuống hàng năm, vào mùa thu, một lớp lá tạo ra một lớp chăn bảo vệ đất chống lại giá rét mùa đông.
Nhờ độ ẩm và mưa, các lá bị ngâm mục, tạo thành một khối vật chất nóng và lên men, môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, nấm, vi khuẩn, rêu, ấu trùng, giun đất. Trong một giọt nước lúc nhúc những trùng cỏ; trong các chất bã bao nhiêu bào tử nảy mầm và đã chết, mang trên cơ thể chúng rất nhiều nguyên liệu quý đối với con người: Các chất kích thích sinh trưởng, các men, các vitamin…
Khi ta lấy một nắm đất khi đi dạo trong vườn, qua rừng thì ở nắm đất đó có nhiều lá cây đang phân hủy để tạo mùn. Không thể đếm hết trong lòng bàn tay đó bao nhiêu là vật sống, bao nhiêu vật chết.
Trải qua hàng trăm năm, chuẩn bị cho một lớp đất trồng với sự có mặt của rễ và lớp lá rụng hàng năm, cây xanh trở thành người chủ nhân, người quản lý tốt, hảo tâm sống trọn đời với sự hình thành đất. Sau khi chết vẫn không muốn rời khỏi mảnh đất đó.
Các thân gỗ rồi sẽ mục nát đi, các phân tử của cây và cả những chất tách chiết được từ đất nhờ các hệ rễ đã chuyển hóa thành các phân tử mới tạo nên chất nuôi dưỡng cho cây mới. Chẳng khác nào những người lính hoàn thiện nhiệm vụ của mình ngay trên nơi ở ban đầu của mình. Ngay từ khi xuất phát, bằng các chuyển hóa quan trọng, các phân tử đi từ đá và lại trở về
đất rắn chắc. Như vậy là mỗi cây xanh đã hiến dâng cả cuộc đời mình cho quả địa cầu, một phần nhỏ góp vào đất đai màu mỡ. Sự tạo thành chất mùn trên mặt đất là một bức tranh sinh động hoạt động của sinh vật và thực vật.
Đất màu mỡ không phải được hình thành một cách đơn độc mà được hình thành bởi cây cối. Đất không phải là vật thể bất động mà được cấu tạo thành một thể sống thực sự. Người ta cũng nói đất trẻ hay già, khỏe hay bệnh tật, gầy hay béo, các khái niệm này có ý nghĩa quan trọng khi nói tới các môn học có liên quan của khoa học tự nhiên.
Ta không thể quên sự sai biệt giữa các đá khoáng bất động và đất hữu cơ sống, tạo ra bằng thực vật.
Các nham thạch chảy ra từ núi lửa. Các tảng đá nổi lên trên mặt đại dương, các bãi tắm mà cát được rửa sạch bằng nước biển, chảy tuột giữa các ngón tay…đều bất động.
Nhưng đất rừng là thể hoạt động, thể sống và chúng để thoát ra mùi của các chất ở trong đất, của các phản ứng, chuyển hóa trong đất.
Mỗi khi một cục đất rơi ra ta luôn thấy các rễ cây bám vào đó, lung lay và khi bóp nát đất rễ mới bung ra, bởi rễ không muốn rời đất cũng như đất không muốn nhường bộ rễ cây. Một thể sống chung giữa đất và rễ.
Cây đã góp phần sinh ra đất và bảo vệ đất tránh sự xói mòn.
Đất trồng không được cây che phủ bị xói mòn bởi dòng nước và nước mưa, các chất dinh dưỡng trong đất cũng bị rửa trôi làm cho đất nghèo đi. Lượng nước bị bốc hơi, các sinh vật trong đất cũng ít đi và không hoạt động được. Hạn hán sẽ làm cho thu hoạch mùa màng bị giảm sút nghiêm trọng.
Gặp lúc mưa, nước mưa chảy xiết, không có cây ngăn cản, sẽ sinh lũ lụt. Rừng cây đầu nguồn làm cân bằng hệ sinh thái và ngăn nước lũ, có vai trò quan trọng trong hoạt động sống của động, thực vật.
Rừng cây và các hàng rào xanh góp phần vào chống gió cát ở các miền sa mạc và các vùng ven biển.
Các hàng cây chắn gió đã làm bớt sự mất nước của đất và của cây trồng.
Đất đai màu mỡ – độ phì nhiêu của đất – là vốn quý của năng suất và thu hoạch cây trồng. Việc cải tạo, bồi dưỡng và bảo vệ nó là việc cấp thiết và quan trọng có ý nghĩa toàn cầu. Cố gắng giữ màu xanh của cây và giữ gìn bảo vệ môi trường có vai trò quan trọng để đảm bảo cân bằng sinh thái, bảo vệ sức khỏe và cuộc sống của nhân loại.
30. Tại sao đất mặn sợ mưa phùn
Đất ở ven biển trồng trọt thường ít kết quả, người ta gọi đất đó là “đất mặn”. Thực ra, ngoài “đất mặn” còn có loại “đất phèn”: trong đất mặn có muối ăn natri clorua và natri sunphat; trong đất phèn có natri bicacbonat. Không riêng ven biển có đất mặn và đất phèn, mà ngay trong đất liền, bên bờ một số hồ cũng có nhiều đất mặn, đất phèn.
Đất mặn, đất phèn rất sợ mưa phùn. Khi trời mưa những chất muối, chất kiềm sẽ tan trong nước. Nếu mưa nhỏ thì nước muối, nước kiềm sẽ đậm đặc như vậy sức hút của nó sẽ tăng làm cho rễ cây bị mất nước, không hút được nước và chất dinh dưỡng, đi đến “chết đói”, “chết khát”. Ngoài ra, nước kiềm đặc còn làm cho rễ cây chóng thối. Cho nên hễ trời mưa nhỏ, cây trồng trên đất mặn sẽ bị khô héo rất nhiều.
Vậy có cách nào chống mặn và biến đất mặn thành ruộng tốt không?
Có, người ta thường dùng thật nhiều nước để rửa mặn, rửa phèn cho ruộng. Ở những nơi thiếu nước, người ta be bờ chung quanh đất mặn, rồi tháo nước vào, để chất muối và chất kiềm tan trong nước, rồi cùng ngấm xuống dưới đất.
Sau vài năm như vậy, và bón thêm một số phân hữu cơ thì đất mặn sẽ biến thành ruộng tốt.
31. Rễ cây gặm được đá
Nếu dùng loại đá có chứa một số nguyên tố (chất khoáng) nào đó làm chất dinh dưỡng cung cấp cho cây cối, nhất là khi cây cối không còn cách nào để có được những nguyên tố đó, thì sẽ thấy hiện tượng cây cối “gặm đá”. Khi tìm kiếm những chất dinh dưỡng cần thiết, vì không thấy nguồn cung cấp nào khác, cây dùng rễ đi bao quanh những hòn đá đó lại, phá vỡ ra để hút những thức ăn cần thiết. Như vậy bằng cách này cây “gặm” đá và đôi khi nó còn để lại vết tích của rễ trên đá.
Để chứng minh điểm này, người ta đặt một phiến đá vôi đã mài nhẵn (để dễ nhận thấy vết rễ cây phá hoại đá) lên đáy một chậu hoa, và đổ lên đó một lớp cát hoàn toàn không có màu, rồi tưới thêm nước có chứa đủ các chất dinh dưỡng cần thiết. Sau cùng, trồng một cây vào trong chậu, cho cây hút chất canxi trong phiến đá.
Sau hai ba tháng, khi cây đã lớn, lấy phiến đá đó ra, ta sẽ thấy rõ dấu vết hình lưới chằng chịt của rễ cây để lại trên mặt phiến đá.
Ngoài ra, cũng có thể dùng mica, quặng apatit và fenxpat để thí nghiệm, những nguyên tố nào đã có trong đá thì không được chứa trong nước tưới, nghĩa là trong quặng apatit có chất lân thì trong nước tưới không được chứa lân, trong đá fenxpat và mica có kali thì nước tưới không được chứa kali. Như vậy, hiện tượng rễ cây “gặm” đá càng rõ rệt hơn.
Tại sao cây cối lại có khả năng “gặm đá” như vậy? Nguyên do dịch tế bào của cây cối nói chung có tính axit, đồng thời khi hô hấp rễ cây thải ra axit cacbonic, axit này có thể hòa tan một số loại đá, nên rễ cây có khả năng ăn mòn quặng và đá, để hút những chất dinh dưỡng cần thiết.
32. Trời hạn người ta cuốc xới đất mà trời mưa cũng cuốc xới
Sau mỗi trận mưa, nước mưa thấm xuống những lớp đất sâu. Ở lớp đất trên mặt, khoảng trống giữa những hòn đất tạo thành những ống mao dẫn như trong lõi bấc. Do đó, nước ở dưới sâu không ngừng được dâng lên theo những ống mao dẫn của lớp đất trên mặt, nhất là khi trời nắng, nước bốc hơi nhanh. Chẳng bao lâu nước ở dưới đất sẽ bốc hơi hết.
Nước là nguồn sống của cây trồng, một cây ngô chẳng hạn trong một đời hút tới hơn 1.200 kg nước; so với ngô nhu cầu về nước của lúa còn nhiều hơn nữa.
Phải giữ nước lại trong đất, không để nó bốc hơi mất. Biện pháp bà con nông dân thường dùng nhất là cuốc xới đất.
Trời hạn phải cuốc xới đất, cuốc tơi lớp đất trên mặt để phá hủy những ống mao dẫn, nước dưới sâu không thể theo những ống mao dẫn mà dâng lên bốc hơi. Do đó sẽ giữ được nước. Nông dân có câu “Dưới cuốc có nước” là như vậy. Nhất là về mùa hè sau khi mưa, phải mang cuốc đi xới đất ngay. Vì mùa hè khi trời nóng bức, nếu không xới đất ngay để giữ nước, nước sẽ bay mất rất nhanh.
Khi trời mưa nhiều, cũng phải cuốc xới đất. Thế nhưng lần này xới đất không phải để giữ nước, mà ngược lại để tiêu nước trong đất: nước mưa nhiều, đất quá ẩm ướt, lớp đất trên mặt sẽ kết quánh lại, phá vỡ những ống mao dẫn. Khi xới có thể làm cho đất tơi ra, khôi phục lại những cấu trúc mao dẫn, nước nhờ đó sẽ bốc hơi rất nhanh. Cho nên nông dân lại có câu: