D- H+ A→ H A
2. Đất là nguồn cung cấp nước cho cây
2.1.Các dạng nước trong đất
Trong đất nước tồn tại dưới 3 trạng thái: rắn, lỏng và hơi, trong đó có 2 trạng thái lỏng và hơi có ý nghĩa đối với thực vật.
-Trạng thái rắn: Là H2O kết tinh hay H2O đá, cây không dùng được.
-Trạng thái hơi: là dạng nước chứa đầy trong các lỗ trống của đất, chuyển động chủ động liên tục theo quy luật khiến tàn hoặc bị động theo dòng không khí. Dạng nước này cây sử dụng được và có ý nghĩa trong quá trình hô hấp của rễ.
- Trạng thái lỏng là dạng nước chủ yếu của đất và gồm các dạng sau:
+ Nước ngậm: trên hạt đất, các phân tử H2O có liên kết hóa học bền vững với các thành phần vô cơ và hữu cơ của đấ như: Fe2O3.3H2O, CaSO4.2H2O. Ở trạng thái này, nước có tính linh động rất thấp, cây không hút được dạng này.
+ Nước màng: là dạng H2O liên kết lỏng lẻo được giữ trên bế mặt các hạt đất bằng lực hấp dẫn phân tử hay hút bám. Lớp nước bên trong sát với hạt đất có lực liên kết lớn gần như nước ngâm, còn lớp nước xa trung tâm hạt đất bị hấp dẫn bởi lực yếu hơn nên khá linh động và cây có thể sử dụng được.
+ Nước trọng lực: một phần nước lấp đầy các khe hở của các hạt đất và ở trạng thái linh động tạo nên dạng nước trọng lực. Nước trọng lực chảy từ lớp đất phía trên xuống dưới theo tác dụng của trọng lực. Khi nó chảy qua vùng rễ, có thể bị hấp thụ một phần còn phần khác chảy xuống sâu hơn.
+ Nước mao quản: chứa đầy trong các mao quản của đất, được giữ bởi sức căng bề mặt lâu và không bị chảy xuống dưới do tác dụng của trọng lực. Đây là dòng nước có thể sử dụng dễ dàng nhất. Đường kính mao quản càng bé, nước mao dẫn dày lên
càng cao. Dưới tác dụng của lực mao dẫn, dạng nước này chuyển động trong đất theo mọi hướng. Dạng nước này có ý nghĩa đối với cây.
Như vậy rễ cây có thể sử dụng một phần nước trọng lực, toàn bộ nước mao quản và một phần nước màng. Dạng nước trong đất mà cây không sử dụng được hoàn toàn là nước ngậm.
Sự phân chia các dạng nước trên chỉ là tương đối, vì giữa chúng không có một giới hạn rõ ràng. Căn cứ vào tác dụng sinh thái khác nhau, người ta chia nước dùng được và nước không dùng được. Đất cát: nước chiếm 17,3% trong đó, nước dùng được chiếm 17%; đất sét có hàm lượng nước 64,1% trong đó 53,2% là nước dùng được.
Lượng nước bão hoà hoàn toàn của đất là khả năng chứa nước của đất (ẩm dung), được tính bằng % so với đất khô tuyệt đối. Các loại đất khác nhau có ẩm dung khác nhau. Đất sét có ẩm dung cao nhất, đất cát có ẩm dung thấp nhất.
Lượng nước trong đất mà cây không sử dụng được có liên quan với đặc tính giữ nước của đất, được biểu thị bằng hệ số héo (q). Đó là lượng nước dự trữ “chết”, biểu thị bằng % đất khô lúc lá cây mọc trên đất đó có dấu hiệu héo. Hệ số héo của cát thô là 0,9%; cát mịn: 2,6%, sét nặng: 16,2%. Khi nước trong đất giảm đến hệ số héo, cây phải chịu hạn sinh lý. Hiện tượng này thường gặp trong đất nhiễm mặn, đất sét và đất bón nhiều phân.
2.2.Thế nước trong đất
Nước ở trong đất không phải ở trạng thái nguyên chất và hoàn toàn ở trạng thái tự do. Do đó, không phải tất cả nước trong đất được cây hút mà khả năng sử dụng nước được của cây phụ thuộc vào tính linh động của nước, tức là phụ thuộc vào lực liên kết của đất đối với nước có khả năng giữ lại nước trong đất. Đó chính là thế nước của đất.
Thế nước của đất là tổng hợp tất cả các lực giữ nước trong đất. Ở điều kiện đất bảo hòa nước, thế nước của đất hầu như bằng không (psi: ψ = 0) và các phân tử nước linh động nên rất dễ xâm nhập vào rễ cây. Khi độ ẩm của đất giảm thì lực liên kết giữa đất và nước tăng lên, độ linh động giảm tức là thế nước giảm xuống. Nếu thế nước của đất nhỏ hơn thế nước của rễ cây thì rễ cây không thể hút được nước.
2.3. Sự trao đổi nước ở thực vật
Trao đổi nước ở thực vật là một quá trình liên tục: nước trong môi trường đất được rễ hút và đẩy lên các bộ phận trên mặt đất (thân, lá) qua hệ mạch dẫn và thoát ra ngoài môi trường không khí (dạng hơi) qua khe khí khổng. Như vậy, sự trao đổi nước ở thực vật gồm 3 hoạt động đặc trưng: hút nước, vận chuyển nước và thoát hơi nước.
3.Sự trao đổi nước ở thực vật
3.1.Sự hấp thụ nước ở rễ
Rễ hút được nước là nhờ hệ thống lông hút, số lượng lông hút rất lớn, cấu tạo của lông hút thích nghi có màng mỏng không thấm cutin, không bào lớn, nhân nằm sát màng …
- Khả năng đâm sâu và lan rộng của hệ rễ. Các cây họ lúa có hệ rễ ăn sâu 1- 2 mét và lan rất rộng. Thí nghiệm của Dilmen: một cây lúa mạch mùa đông cho thấy trong điều kiện thuận lợi 1cây có 143 rễ cấp 1 (rễ chính), 35000 rễ cấp 2, 2 triệu ba trăm nghìn rễ cấp 3, trên 11 triệu rễ cấp 4, chiều dài tổng cộng của hệ rễ là 60Km2, diện tích chung là 225 m2.
Trên hệ rễ này có khoảng 15 tỷ lông hút, dài khoảng 1.000 km. Bề mặt và độ dài của bộ rễ nhiều gấp nhiều lần so với thân. Tuy nhiên, không phải tất cả bộ rễ có lông hút mà chỉ có vùng hấp phụ mới có. Kích thướt bộ rễ phụ thuộc vào các loài cây và điều kiện sống khác nhau. Đất khô rễ thường ít phân nhánh mà ăn sâu xuống lớp đất phía dưới. Cây thuỷ sinh có bộ rễ ít phát triển.
Ngoài bộ rễ cây còn có thể lấy nước từ thân và lá.