Câu hỏi mở đầu trang 9

Đề bài: Nước và chất khoáng có vai trò gì đối với thực vật? Chúng được thực vật hấp thụ và sử dụng như thế nào?

Lời giải:

• Vai trò của nước: là thành phần cấu tạo của tế bào, là dung môi hoà tan và vận chuyển các chất, là nguyên liệu của các phản ứng sinh hoá, điều hoà nhiệt độ của cơ thể thực vật.
• Vai trò của chất khoáng: cấu tạo nên các thành phần của tế bào và điều tiết các quá trình sinh lí trong cây.
• Cách thực vật hấp thụ và sử dụng:
  • Hấp thụ nước và khoáng từ đất qua lông hút ở rễ.
  • Vận chuyển nước và khoáng lên thân, lá qua mạch gỗ.
  • Thoát hơi nước ở lá qua khí khổng và bề mặt cutin.
  • Sử dụng cho quang hợp, hô hấp và các hoạt động sống khác.

I. Vai trò của nước và chất khoáng

Câu 1 trang 15

Đề bài: Nước tham gia vào những hoạt động, quá trình sinh lí nào trong đời sống của thực vật?

Lời giải:

Nước tham gia vào các hoạt động, quá trình sinh lí sau:

• Là thành phần cấu tạo của tế bào (chiếm 70 – 90% khối lượng tươi của thực vật).
• Là dung môi hoà tan các chất và tham gia vận chuyển các chất trong cây.
• Là nguyên liệu và môi trường cho các phản ứng sinh hoá (ví dụ: nguyên liệu cho quang hợp).
• Điều hoà nhiệt độ của cơ thể thực vật thông qua quá trình thoát hơi nước.

II. Quá trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật

Câu 2 trang 15

Đề bài: Thực vật hấp thụ nước và ion khoáng theo những cơ chế nào? Làm thế nào để nhận biết được triệu chứng thiếu khoáng ở cây trồng?

Lời giải:

Cơ chế hấp thụ nước:

• Theo cơ chế thẩm thấu: nồng độ chất tan trong tế bào lông hút cao hơn dung dịch đất (ưu trương) → nước đi từ đất vào tế bào lông hút.

Cơ chế hấp thụ ion khoáng: gồm 2 cơ chế:

• Thụ động: ion khoáng khuếch tán từ đất (nồng độ cao) vào rễ (nồng độ thấp), không cần năng lượng.
• Chủ động: ion khoáng được vận chuyển từ đất vào rễ ngược chiều gradient nồng độ, nhờ các chất mang và cần năng lượng (ATP).

Nhận biết triệu chứng thiếu khoáng: quan sát các biểu hiện trên cây như biến màu hoặc biến dạng của lá, thân, quả (ví dụ: thiếu Mg → lá vàng; thiếu K → lá bị khô mép,…).

Câu 3 trang 15

Đề bài: Trình bày quá trình trao đổi nước và khoáng ở nhóm thực vật trên cạn bằng cách hoàn thành bảng mẫu sau vào vở.

Lời giải:

Câu 4 trang 15

Đề bài: Thực vật điều tiết quá trình thoát hơi nước theo cơ chế nào?

Lời giải:

Thực vật điều tiết quá trình thoát hơi nước thông qua cơ chế đóng mở khí khổng:

• Tế bào khí khổng có thành trong dày, thành ngoài mỏng.
• Khi tế bào trương nước (hút nước): thành ngoài dãn nhanh hơn thành trong → khí khổng mở.
• Khi tế bào mất nước (xẹp xuống): khí khổng đóng.

Hai tác nhân chính điều tiết hoạt động của khí khổng là ánh sáng và stress:

• Ánh sáng: thúc đẩy quang hợp → tăng đường và hoạt hoá bơm ion → tăng nồng độ K⁺, $NO_3^-$, Cl⁻ trong tế bào khí khổng → tăng áp suất thẩm thấu → tế bào hút nước → khí khổng mở.
• Stress (ví dụ hạn hán): cây tăng tổng hợp abscisic acid → bơm K⁺ ra khỏi tế bào khí khổng → tế bào mất nước → khí khổng đóng, giúp hạn chế mất nước.

III. Dinh dưỡng nitrogen

Câu 1 trang 17

Đề bài: Khi bón quá nhiều phân đạm cho một số loại cây ngũ cốc như lúa, ngô thì hiện tượng gì sẽ xảy ra? Giải thích.

Lời giải:

Khi bón quá nhiều phân đạm cho lúa, ngô sẽ xảy ra các hiện tượng sau:

• Cây phát triển thân lá mạnh nhưng cây yếu, dễ đổ ngã.
• Cây dễ mắc sâu bệnh.
• Năng suất hạt giảm (cây tập trung phát triển sinh dưỡng, hạn chế ra hoa, kết hạt).

Giải thích: Nitrogen là thành phần của protein, nucleic acid, diệp lục,… Khi thừa nitrogen, cây tổng hợp quá nhiều chất hữu cơ ở thân, lá → thân lá phát triển mạnh nhưng mô cây mềm yếu, dễ đổ và dễ bị sâu bệnh tấn công.

Câu 2 trang 17

Đề bài: Dựa vào sơ đồ Hình 2.9, kể tên các nguồn cung cấp nitrogen cho cây. Cho biết thực vật có thể sử dụng trực tiếp nitrogen tự do có trong không khí hay không?

Lời giải:

Các nguồn cung cấp nitrogen cho cây (theo Hình 2.9):

• Nitrogen tự do trong không khí (N₂): được chuyển hoá thành $NH_4^+$ và $NO_3^-$ nhờ sấm sét hoặc vi khuẩn cố định nitrogen.
• Vật chất hữu cơ (xác sinh vật): được vi khuẩn ammonium phân giải thành $NH_4^+$.
• Phân bón và khoáng vô cơ trong đất do con người bổ sung.

Trong đất, $NH_4^+$ còn được vi khuẩn nitrate hoá chuyển thành $NO_3^-$.

Thực vật KHÔNG sử dụng trực tiếp được nitrogen tự do (N₂) trong không khí, vì cây chỉ hấp thụ được nitrogen ở dạng vô cơ là $NH_4^+$ và $NO_3^-$. N₂ phải được chuyển hoá thành 2 dạng này thì cây mới hấp thụ được.

Câu 3 trang 17

Đề bài: Nitrogen vô cơ ($NH_4^+$, $NO_3^-$) cây hấp thụ vào được chuyển hoá thành nitrogen trong các hợp chất hữu cơ (amino acid, protein,…) theo những cách nào?

Lời giải:

Quá trình chuyển hoá nitrogen vô cơ thành nitrogen hữu cơ gồm 2 quá trình:

1. Quá trình khử nitrate (chuyển $NO_3^-$ thành $NH_4^+$):

$$NO_3^- \xrightarrow{\text{Nitrate reductase}} NO_2^- \xrightarrow{\text{Nitrite reductase}} NH_4^+$$

2. Quá trình đồng hoá ammonium ($NH_4^+$ thành chất hữu cơ): theo 2 cách:

• Cách 1: $NH_4^+$ kết hợp với keto acid (pyruvic, ketoglutaric, fumaric, oxaloacetic) → tạo thành amino acid.
  • Ví dụ: $NH_4^+$ + Pyruvic acid → Alanine
  • Sau đó, các amino acid tham gia tổng hợp protein và các amino acid khác.
• Cách 2: $NH_4^+$ kết hợp với amino acid dicarboxylic → tạo thành amide.
  • Ví dụ: $NH_4^+$ + Glutamic acid → Glutamine
  • Cách này giúp giải độc cho tế bào khi $NH_4^+$ tích luỹ nhiều, đồng thời là cơ chế dự trữ ammonium cho tế bào.

IV. Các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng

Câu 1 trang 18

Đề bài: Các yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động trao đổi nước và khoáng ở thực vật?

Lời giải:

Có 4 yếu tố ngoại cảnh chính ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi nước và khoáng:

1. Ánh sáng:

• Thúc đẩy khí khổng mở → tăng tốc độ thoát hơi nước → tạo động lực cho quá trình hấp thụ và vận chuyển nước, khoáng.
• Cần cho quang hợp (tạo chất hữu cơ) và hô hấp (giải phóng ATP cho hấp thụ chủ động).

2. Nhiệt độ:

• Trong giới hạn sinh thái: tốc độ hấp thụ nước và khoáng tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
• Nhiệt độ quá thấp: giảm hô hấp của rễ và giảm khuếch tán khoáng trong đất → giảm hấp thụ.
• Nhiệt độ quá cao (trên 45°C): tổn thương lông hút, biến đổi enzyme → giảm hoặc dừng hấp thụ.

3. Độ ẩm đất:

• Trong giới hạn nhất định: độ ẩm đất tỉ lệ thuận với khả năng hấp thụ nước và khoáng.
• Độ ẩm phù hợp → rễ hô hấp tốt, sinh trưởng mạnh → tăng hấp thụ.
• Độ ẩm quá cao hoặc quá thấp: ức chế hô hấp và sinh trưởng của rễ → giảm hấp thụ.

4. Độ ẩm không khí: (ảnh hưởng gián tiếp qua thoát hơi nước)

• Độ ẩm không khí cao → giảm độ mở khí khổng → giảm thoát hơi nước → giảm hút và vận chuyển nước, khoáng.
• Độ ẩm không khí thấp → tăng thoát hơi nước → thúc đẩy hấp thụ.

V. Ứng dụng quá trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật trong sản xuất nông nghiệp

Câu 1 trang 20

Đề bài: Trong hoạt động tưới nước, cần lưu ý gì để đảm bảo trạng thái cân bằng nước cho cây?

Lời giải:

Để đảm bảo trạng thái cân bằng nước cho cây (lượng nước hấp thụ vào ≥ lượng nước thoát ra), khi tưới nước cần lưu ý:

• Tưới đúng nhu cầu sinh lí của cây (đủ lượng nước cây cần, không thừa không thiếu).
• Tưới đúng thời điểm cây cần nước (ví dụ: sáng sớm, chiều mát).
• Tưới đúng phương pháp phù hợp với loại cây và giai đoạn sinh trưởng.
• Điều chỉnh lượng nước theo loài cây, giai đoạn phát triển, loại đất và điều kiện thời tiết.

Câu 2 trang 20

Đề bài: Việc bón quá ít hoặc quá nhiều phân bón sẽ ảnh hưởng như thế nào đến đất và cây trồng?

Lời giải:

Bón quá ít phân bón:

• Cây không đủ dinh dưỡng → xuất hiện triệu chứng thiếu khoáng.
• Cây còi cọc, chậm lớn → giảm năng suất cây trồng.

Bón quá nhiều phân bón:

• Dư thừa và gây độc cho cây.
• Tiêu diệt các sinh vật có lợi trong đất (như vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn phân giải chất hữu cơ).
• Ô nhiễm đất và nước ngầm.
• Tồn dư trong mô thực vật → ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và vật nuôi khi sử dụng cây làm thức ăn.

Luyện tập và vận dụng

Câu 1 trang 21

Đề bài: Trong tự nhiên, ở một số cây trồng như cà rốt, khoai tây,… chất dự trữ trong củ sẽ được vận chuyển lên các cơ quan phía trên trong giai đoạn sinh trưởng, phát triển nào của thực vật?

Lời giải:

Chất dự trữ trong củ được vận chuyển lên các cơ quan phía trên (lá non, chồi non) trong giai đoạn nảy mầm và bắt đầu sinh trưởng của cây.

Giải thích: Ở giai đoạn này, lá non, chồi non chưa có khả năng quang hợp (hoặc quang hợp yếu) → cây không tự tạo đủ chất hữu cơ để nuôi các cơ quan đang phát triển. Vì vậy, chất dự trữ trong củ (cơ quan dự trữ) được vận chuyển qua mạch rây ngược lên các cơ quan sử dụng (lá non, chồi non) để cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho cây phát triển.

Câu 2 trang 21

Đề bài: Khi rễ cây bị ngập úng trong thời gian dài, cây trồng có biểu hiện như thế nào? Giải thích.

Lời giải:

Biểu hiện: cây có triệu chứng héo, lá vàng, sinh trưởng chậm, có thể chết nếu ngập úng kéo dài.

Giải thích:

• Khi đất ngập úng → thiếu O₂ trong đất → rễ không hô hấp được → không tạo ra ATP.
• Không có ATP → rễ không thể hấp thụ khoáng theo cơ chế chủ động → giảm hấp thụ nước và khoáng.
• Đồng thời, ngập úng kéo dài làm lông hút bị tổn thương và chết → cây không hút được nước mặc dù đất rất ẩm.
• Kết quả: cây mất nước, thiếu khoáng → héo, vàng lá và có thể chết.

Câu 3 trang 21

Đề bài: Giải thích tại sao trong trồng trọt, phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh,…) thường được sử dụng để bón lót (bón vào đất trước khi gieo trồng), trong khi các loại phân vô cơ (đạm, kali) được dùng để bón thúc.

Lời giải:

Phân hữu cơ dùng để bón lót vì:

• Phân hữu cơ chứa chất dinh dưỡng ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp.
• Cây không hấp thụ trực tiếp được mà cần thời gian để vi sinh vật phân giải thành dạng vô cơ ($NH_4^+$, $NO_3^-$,…).
• Vì vậy, cần bón vào đất trước khi gieo trồng để khi cây mọc và sinh trưởng thì dinh dưỡng đã được phân giải sẵn, cây hấp thụ dần.
• Ngoài ra, phân hữu cơ còn giúp cải tạo đất, tăng độ tơi xốp và độ phì nhiêu.

Phân vô cơ (đạm, kali) dùng để bón thúc vì:

• Phân vô cơ ở dạng ion vô cơ (như $NH_4^+$, $NO_3^-$, K⁺) mà cây hấp thụ được ngay.
• Phù hợp để cung cấp dinh dưỡng nhanh, kịp thời trong các giai đoạn cây cần nhiều dinh dưỡng (đẻ nhánh, ra hoa, kết quả,…).

Cô Nguyễn Ngọc Châu

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú