Là bộ phận quan trọng, tiếp nhận thức ăn từ đất và vận chuyển lên các bộ phận khác của cây- bộ rễ giúp nuôi dưỡng cây và từ đó cây sinh trưởng, phát triển khỏe mạnh.
- Cấu tạo và chức năng của từng miền rễ của rễ cây
Rễ có 4 miền:Miền trưởng thành (dẫn truyền), miền hút (hấp thụ nước và muối khoáng hòa tan), miền sinh trưởng (làm cho rễ dài ra), miền chóp rễ (che chở cho đầu rễ).
1.1 Miền trưởng thành
Miền trưởng thành của rễ là phần rễ đã hoàn thiện các chức năng của mình. Khác với miền hút chuyên hấp thụ nước và muối khoáng, miền trưởng thành có nhiệm vụ chính là vận chuyển và dự trữ chất dinh dưỡng. Bên trong miền trưởng thành có hệ thống mạch gỗ và mạch rây phát triển, giúp vận chuyển nước, muối khoáng và các chất hữu cơ đi khắp cây. Nhờ đó, miền trưởng thành không chỉ đảm bảo sự sống cho cây mà còn giúp cây tích lũy chất dinh dưỡng để vượt qua những giai đoạn khó khăn. Ngoài ra, ở một số loài cây, miền trưởng thành còn có khả năng tạo ra rễ phụ, giúp tăng cường hệ thống rễ và nâng cao khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng của cây.
1.2 Miền hút
Miền hút là bộ phận quan trọng nhất của rễ, có nhiệm vụ chính là hấp thụ nước và muối khoáng từ đất. Cấu tạo của miền hút gồm hai phần chính
Vỏ biểu bì: Đây là lớp ngoài cùng của miền hút, tiếp xúc trực tiếp với đất. Đặc điểm nổi bật của vỏ biểu bì là sự có mặt của lông hút. Lông hút thực chất là những tế bào biểu bì kéo dài, có thành mỏng và chứa nhiều chất nguyên sinh. Chúng tăng diện tích tiếp xúc của rễ với đất, giúp rễ hấp thụ nước và muối khoáng hiệu quả hơn.
Trụ giữa: Nằm sâu bên trong vỏ biểu bì, trụ giữa chứa các mạch gỗ và mạch rây. Mạch gỗ có nhiệm vụ vận chuyển nước và muối khoáng từ rễ lên các bộ phận khác của cây. Còn mạch rây vận chuyển các chất hữu cơ (đường, các amino axit) từ lá xuống rễ.
Sau khi được lông hút hấp thụ, nước và muối khoáng sẽ đi qua các tế bào của vỏ biểu bì rồi vào trụ giữa. Từ đó, chúng được vận chuyển lên các bộ phận khác của cây thông qua mạch gỗ.
Quá trình hấp thụ nước và muối khoáng diễn ra nhờ sự chênh lệch nồng độ giữa dung dịch đất và dung dịch trong tế bào lông hút. Nước sẽ di chuyển từ nơi có nồng độ chất tan thấp (đất) đến nơi có nồng độ chất tan cao (tế bào lông hút) theo cơ chế thẩm thấu.
Hấp thụ thụ động: Nước và các ion khoáng hòa tan di chuyển từ nơi có nồng độ cao (đất) đến nơi có nồng độ thấp (trong tế bào lông hút) theo cơ chế khuếch tán.
Hấp thụ chủ động: Cây sử dụng năng lượng để vận chuyển các ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút, bất kể nồng độ của các ion này trong đất có thấp hơn hay cao hơn trong tế bào.
- Ảnh hưởng của các yếu tố đến sự hấp thụ nước và muối khoáng:
Độ ẩm của đất: Độ ẩm đất cao giúp tăng cường quá trình hấp thụ nước.
Nồng độ muối: Nồng độ muối trong đất quá cao có thể gây độc cho cây.
Độ pH: Độ pH của đất ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của các muối khoáng.
Nhiệt độ: Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều làm giảm hoạt động của rễ.
1.3 Miền sinh trưởng
Miền sinh trưởng là bộ phận vô cùng quan trọng của rễ, nằm ngay phía trên chóp rễ. Khác với miền hút chuyên hấp thụ nước và muối khoáng, miền sinh trưởng có nhiệm vụ chính là tăng chiều dài của rễ. Nhờ quá trình phân chia tế bào liên tục, rễ cây mới có thể ăn sâu vào lòng đất để tìm kiếm nước và chất dinh dưỡng nuôi cây, đồng thời giúp cây đứng vững trước những tác động của môi trường. Tuy nhiên, cũng chính vì cấu tạo gồm những tế bào non, chưa phân hóa hoàn toàn nên miền sinh trưởng rất dễ bị tổn thương bởi các tác nhân từ môi trường như sâu bệnh, nấm, hoặc các tác động cơ học khi trồng trọt. Để bảo vệ miền sinh trưởng, chúng ta cần chú ý chọn giống cây trồng khỏe mạnh, chuẩn bị đất trồng kỹ, tưới nước hợp lý và phòng trừ sâu bệnh kịp thời.
1.4 Miền chóp rễ
Chóp rễ là phần đầu tiên của rễ, có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình rễ đâm sâu vào lòng đất. Mặc dù thường được xem là một phần của miền sinh trưởng, nhưng chóp rễ có những đặc điểm cấu tạo và chức năng riêng biệt.
Chóp rễ được bao bọc bởi các lớp tế bào chuyên biệt, trong đó có các tế bào hóa nhầy tiết ra chất nhầy giúp giảm ma sát khi rễ đâm xuyên qua đất. Bên cạnh đó, chóp rễ còn chứa các mô phân sinh ngọn, nơi các tế bào liên tục phân chia, giúp rễ dài ra.
Ngoài việc giúp rễ đâm sâu, chóp rễ còn đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng sinh trưởng của rễ. Nhờ khả năng cảm nhận các tín hiệu từ môi trường, chóp rễ giúp rễ tìm kiếm những khu vực có độ ẩm, chất dinh dưỡng phù hợp. Tuy nhiên, hoạt động của chóp rễ cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như độ pH, nhiệt độ, hàm lượng muối trong đất.
Do đó, để rễ phát triển khỏe mạnh, chúng ta cần đảm bảo cung cấp cho cây môi trường sống thích hợp, với đất tơi xốp, giàu chất dinh dưỡng và độ ẩm phù hợp
2. Hệ thống rễ của cây có múi
Hệ thống rễ của cây có múi có những đặc điểm thích nghi đặc biệt với môi trường sống. Rễ của chúng thường phân bố nông, tập trung chủ yếu ở tầng đất mặt (từ 10-50 cm) và phát triển mạnh thành các rễ bất định. Điều này giúp cây hấp thụ tối đa lượng nước và dinh dưỡng có sẵn ở tầng đất mặt, đặc biệt là trong điều kiện đất nghèo dinh dưỡng.
Một điểm đặc biệt của rễ cây có múi là chúng không có tầng lông hút phát triển như nhiều loại cây khác. Thay vào đó, cây có múi đã hình thành một mối quan hệ cộng sinh với nấm Mycorrhiza. Nấm Mycorrhiza sống bám trên bề mặt rễ, tạo thành một mạng lưới sợi nấm dày đặc. Mạng lưới này có vai trò như những “lông hút” nhân tạo, giúp tăng diện tích tiếp xúc của rễ với đất, từ đó tăng khả năng hấp thụ nước và muối khoáng. Ngoài ra, nấm Mycorrhiza còn có khả năng phân giải các chất hữu cơ phức tạp trong đất, cung cấp cho cây những chất dinh dưỡng mà rễ cây không thể hấp thụ trực tiếp. Đổi lại, cây cung cấp cho nấm các hợp chất hữu cơ do quá trình quang hợp tạo ra.
Nhờ mối quan hệ cộng sinh với nấm Mycorrhiza, cây có múi có thể thích nghi tốt với điều kiện đất nghèo dinh dưỡng và hạn hán, đồng thời tăng cường khả năng chống chịu sâu bệnh.”
Để đảm bảo cây có múi phát triển tốt, chúng ta cần chú ý đến việc chăm sóc hệ thống rễ. Việc bón phân hữu cơ thường xuyên sẽ giúp cải thiện chất lượng đất, cung cấp nguồn dinh dưỡng dồi dào cho cây và tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nấm Mycorrhiza. Ngoài ra, việc giữ cho đất luôn tơi xốp, thoát nước tốt cũng rất quan trọng, giúp rễ cây hô hấp và hấp thụ nước dễ dàng hơn
3. Cơ chế lấy dinh dưỡng của cây trồng
3.1 Rễ cây: Cổng hấp thụ dinh dưỡng chính
- Dạng dinh dưỡng cây hấp thụ: Cây trồng chủ yếu hấp thụ dinh dưỡng dưới dạng ion hòa tan trong nước. Các ion này bao gồm:
- Đạm (N): Nitrat (NO₃⁻) hoặc amoni (NH₄⁺)
- Lân (P): H₂PO₄⁻
- Kali (K): K⁺
- Lưu huỳnh (S): SO₄²⁻
- Các nguyên tố vi lượng: Molipden (MoO₄²⁻), sắt (Fe²⁺, Fe³⁺),…
- Carbon: Chủ yếu dưới dạng CO₂ được hấp thụ qua lá trong quá trình quang hợp, nhưng một phần cũng có thể hấp thụ dưới dạng HCO₃⁻ qua rễ.
Keo đất: Người bạn đồng hành của rễ
Keo đất là gì? Keo đất là những hạt đất rất nhỏ, có khả năng giữ nước và các ion dinh dưỡng. Chúng đóng vai trò như những “mút bọt biển” nhỏ, giúp giữ lại các chất dinh dưỡng trong đất, ngăn ngừa chúng bị rửa trôi.
Quá trình trao đổi ion: Giữa rễ cây và keo đất luôn diễn ra quá trình trao đổi ion. Rễ cây sẽ tiết ra các ion H⁺ để trao đổi với các ion dinh dưỡng trên bề mặt keo đất, từ đó hấp thụ các ion dinh dưỡng vào bên trong.
Tác động của axit hữu cơ và enzyme: Rễ cây tiết ra các axit hữu cơ (như axit malic, axit xitric) và các enzyme (như amylase, protease, phosphatase, urease) để:
Phân giải chất hữu cơ: Biến các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản dễ hấp thụ.
Tăng độ chua của đất: Giúp các chất dinh dưỡng khó tan (như phốt pho) hòa tan và dễ hấp thụ hơn.
Hãy tưởng tượng rễ cây như một cây hút khổng lồ, còn keo đất như một miếng bọt biển chứa đầy các viên kẹo (các ion dinh dưỡng). Rễ cây sẽ tiết ra một loại chất lỏng đặc biệt để hòa tan các viên kẹo và hút chúng vào bên trong.
3.2 Vai trò của các chất do rễ tiết ra
Axit hữu cơ: Rễ cây tiết ra các axit hữu cơ như axit malic, axit xitric,… giúp hòa tan các chất dinh dưỡng khó tan trong đất, làm cho chúng dễ hấp thụ hơn.
Enzyme: Các enzyme như amylase, protease, phosphatase,… giúp phân giải các chất hữu cơ phức tạp trong đất thành các chất đơn giản mà cây có thể hấp thụ được.
3.3 Cơ chế hấp thụ
Hấp thụ thụ động: Dựa trên sự chênh lệch nồng độ giữa dung dịch đất và tế bào rễ. Các ion di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.
Hấp thụ chủ động: Cây tiêu tốn năng lượng để vận chuyển các ion từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao, ngược lại với gradient nồng độ.
3.4 Ý nghĩa của việc bón phân
- Bổ sung dinh dưỡng: Bón phân giúp cung cấp đủ các loại dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, đảm bảo cây sinh trưởng và phát triển tốt.
- Cải thiện tính chất đất: Một số loại phân bón có thể giúp cải thiện tính chất lý hóa của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho rễ cây phát triển.
Tóm lại, quá trình cây trồng hấp thụ dinh dưỡng là một quá trình phức tạp, liên quan đến nhiều yếu tố như đặc điểm của đất, loại cây trồng, và các yếu tố môi trường. Việc hiểu rõ cơ chế này giúp chúng ta có thể áp dụng các biện pháp canh tác phù hợp, tăng năng suất và chất lượng cây trồng.