Bài học

Hấp thụ chất khoáng và ứng dụng bón phân hợp lí

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em giải thích được vì sao hấp thụ chất khoáng ở lông hút cần năng lượng, khác với việc hút nước bằng thẩm thấu, và vận dụng được điều đó để giải thích cách tưới nước, bón phân hợp lí cho cây.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã biết lông hút hút nước bằng thẩm thấu, một quá trình thụ động không cần năng lượng riêng (same-grade bridge). Chất khoáng hoà tan trong đất — như đạm, lân, kali — cũng đi vào cây qua chính những tế bào lông hút đó, nhưng theo một cách khác hẳn, là nội dung chính của bài này.

Khởi động

Nếu chỉ cần tưới thật nhiều nước là đủ, vì sao người ta vẫn phải bón thêm phân cho cây dù đất đã ẩm sẵn? Và vì sao bón quá nhiều phân cùng một lúc, ngay sát gốc, lại khiến cây yếu đi thay vì tốt hơn?

Kiến thức trọng tâm

Nồng độ chất khoáng hoà tan trong nước đất thường thấp hơn nồng độ các chất đó bên trong tế bào lông hút — ngược hẳn với nước, vốn di chuyển từ nơi loãng sang nơi đặc. Muốn đưa chất khoáng từ nơi loãng (đất) vào nơi đặc hơn (tế bào), cây phải chủ động 'kéo' chúng ngược chiều chênh lệch nồng độ, và việc kéo ngược chiều này đòi hỏi tế bào tiêu tốn năng lượng, lấy từ quá trình hô hấp tế bào.

Vì hấp thụ khoáng chất cần năng lượng từ hô hấp, mà hô hấp tế bào lại cần oxygen, rễ cây cũng cần một lượng oxygen nhất định trong đất mới hấp thụ khoáng chất hiệu quả. Đây là lý do đất bị nén chặt hoặc ngập úng lâu ngày — dù vẫn đủ nước — lại khiến cây thiếu khoáng chất: không phải vì đất thiếu khoáng, mà vì rễ thiếu oxygen để tạo năng lượng hấp thụ.

Hiểu đúng cơ chế này giúp giải thích cách bón phân hợp lí. Bón một lượng phân quá lớn cùng lúc, ngay sát gốc, làm nồng độ chất tan trong đất tăng vọt lên cao hơn cả nồng độ trong tế bào lông hút — lúc đó, hướng chênh lệch nồng độ nước bị đảo ngược, nước bị kéo ra khỏi tế bào lông hút thay vì vào, khiến rễ mất nước dù đất không hề khô. Bón phân đúng cách nghĩa là chia thành nhiều lần với lượng vừa phải, bón cách gốc một khoảng, và tưới nước sau khi bón để pha loãng nồng độ.

Cả hai quá trình đều diễn ra ở lông hút, nhưng khác nhau về chiều di chuyển so với nồng độ và về nhu cầu năng lượng.

Ví dụ

Vì sao hấp thụ khoáng chất cần năng lượng

1
Giải thích vì sao nồng độ chất khoáng hoà tan trong đất thường thấp hơn trong tế bào lông hút, nhưng cây vẫn đưa được khoáng chất vào bên trong.
2
Chất khoáng cần di chuyển từ nơi có nồng độ thấp (đất) sang nơi có nồng độ cao hơn (tế bào lông hút) — ngược chiều với cách nước di chuyển.
3
Di chuyển ngược chiều chênh lệch nồng độ không thể diễn ra một cách tự nhiên như thẩm thấu; tế bào phải chủ động bơm chất khoáng vào, tiêu tốn năng lượng lấy từ hô hấp tế bào.
4
Vì cần năng lượng, quá trình này gọi là hấp thụ chủ động — khác hẳn với hấp thụ nước thụ động không cần tiêu tốn năng lượng riêng.
5
Vậy chất khoáng vào được tế bào lông hút nhờ hấp thụ chủ động, sử dụng năng lượng từ hô hấp tế bào để đưa chúng ngược chiều nồng độ.

Ví dụ

Giải thích hiện tượng cháy rễ khi bón phân sai cách (dạng đề kiểm tra)

1
Một người trồng bón một lượng phân đạm rất lớn ngay sát gốc một cây con mới trồng, mong cây lớn nhanh. Vài ngày sau, các lá non héo rũ và mép lá cháy xém dù đất vẫn ẩm. Giải thích nguyên nhân và đề xuất cách bón phân hợp lí hơn.
2
Lượng phân quá lớn làm nồng độ chất tan trong dung dịch đất quanh gốc tăng vọt, có thể vượt qua cả nồng độ chất tan bên trong tế bào lông hút.
3
Khi nồng độ ngoài đất cao hơn trong tế bào, chiều di chuyển của nước bị đảo ngược theo đúng quy luật thẩm thấu — nước bị kéo từ trong tế bào lông hút ra ngoài, thay vì đi vào như bình thường.
4
Mất nước từ chính tế bào rễ, dù đất không hề khô, giải thích vì sao lá non héo rũ và mép lá cháy xém — đây là dấu hiệu 'cháy phân', khác hẳn với héo do thiếu nước trong đất.
5
Vậy nguyên nhân là bón phân quá liều, quá gần gốc, làm đảo ngược chiều thẩm thấu; nên bón lượng vừa phải, chia nhiều lần, cách gốc một khoảng, và tưới nước ngay sau khi bón để pha loãng nồng độ.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn phổ biến là nghĩ bón càng nhiều phân, cây càng lớn nhanh — thực ra lượng phân vượt quá mức cần thiết có thể làm hại cây theo đúng cơ chế thẩm thấu ngược đã học. Một nhầm lẫn khác là nghĩ hấp thụ khoáng chất diễn ra hoàn toàn giống hấp thụ nước, cùng thụ động như nhau; thực ra khoáng chất thường phải hấp thụ chủ động, cần năng lượng, còn nước là thẩm thấu thụ động.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Chất khoáng vào lông hút bằng hấp thụ chủ động, cần năng lượng từ hô hấp tế bào, khác với hấp thụ nước thụ động. Đất tơi xốp, đủ oxygen giúp rễ hấp thụ khoáng chất tốt; bón phân hợp lí là chia lượng vừa phải, nhiều lần, tránh làm đảo ngược chiều thẩm thấu và gây hại cho rễ.

Nước và khoáng chất đã vào được rễ. Bài tiếp theo theo dõi hành trình của nước đi tiếp lên cao, qua hệ thống ống dẫn mạch gỗ.