- Biểu hiện của cây khi không được cung cấp đủ nước: Cây bị héo, sự sinh trưởng và phát triển của cây bị suy giảm, thậm chí có thể bị chết.

- Biểu hiện của cây khi không được cung cấp đủ chất khoáng: Cây bị còi cọc, lá có màu sắc hoặc hình dạng bất thường,… sự sinh trưởng và phát triển của cây bị suy giảm.

Thực vật cần phải hấp thụ nước vì nước có vai trò quan trọng trong các hoạt động sống của thực vật như:

- Nước là thành phần cấu tạo của tế bào; đảm bảo cho tế bào và cơ thể thực vật có một hình dạng nhất định. Nước là môi trường sống của thực vật thủy sinh.

- Nước là dung môi hòa tan và vận chuyển các muối khoáng và các chất hữu cơ trong cây.

- Nước tham gia vào các phản ứng sinh hóa, trao đổi chất trong tế bào.

- Nước có vai trò điều hòa nhiệt độ giúp cây chống nóng, bảo vệ cây không bị tổn thương ở nhiệt độ cao.

- Những biểu hiện của cây khi thiếu các nguyên tố khoáng:

+ Lá cây có màu sắc hoặc hình dạng bất thường: lá hóa vàng, lá nhỏ và xoăn, lá có màu lục đậm,…

+ Cây suy giảm sinh trưởng và phát triển: cây còi cọc, rễ chậm lớn, chồi bị thui chột, ít hoa, quả rụng,…

+ Cây suy giảm sức chống chịu: cây dễ đổ, cây dễ nhiễm bệnh,…

- Cụ thể:

- Những biểu hiện của cây khi thiếu các nguyên tố khoáng:

+ Lá cây có màu sắc hoặc hình dạng bất thường: lá hóa vàng, lá nhỏ và xoăn, lá có màu lục đậm,…

+ Cây suy giảm sinh trưởng và phát triển: cây còi cọc, rễ chậm lớn, chồi bị thui chột, ít hoa, quả rụng,…

+ Cây suy giảm sức chống chịu: cây dễ đổ, cây dễ nhiễm bệnh,…

- Cụ thể:

Quá trình trao đổi nước trong cây gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 - Hấp thụ nước ở rễ: Ở thực vật trên cạn, rễ chịu trách nhiệm chủ yếu trong việc hấp thụ nước và khoáng từ đất qua các lông hút vào mạch gỗ. Nước được lông hút của rễ hấp thụ từ đất theo cơ chế thẩm thấu. Sau khi được lông hút hấp thụ, dòng nước và muối khoáng được vận chuyển vào mạch gỗ của rễ theo 2 con đường là con đường tế bào chất và con đường gian bào.

- Giai đoạn 2 - Vận chuyển nước ở thân: Dòng mạch gỗ vận chuyển nước, khoáng và các chất hữu cơ tổng hợp từ rễ lên cung cấp cho các bộ phận khác của cây.

- Giai đoạn 3 - Thoát hơi nước ở lá: Sau khi được vận chuyển tới tế bào thịt lá, nước bốc hơi và khuếch tán để thoát ra ngoài không khí. Sự thoát hơi nước diễn ra chủ yếu ở lá theo 2 con đường là thoát hơi nước qua bề mặt lá và thoát hơi nước qua khí khổng.

Sự khác nhau giữa cơ chế hấp thụ nước và khoáng ở rễ:

- Hấp thụ nước: Rễ hấp thụ nước từ đất theo cơ chế thụ động kiểu thẩm thấu. Khi dịch trong tế bào lông hút có nồng độ chất tan cao hơn nồng độ của dung dịch đất, nước được vận chuyển thụ động từ đất vào lông hút.

- Hấp thụ khoáng: Rễ hấp thụ khoáng theo hai cơ chế thụ động và chủ động.

+ Cơ chế thụ động: Các ion khoáng khuếch tán từ môi trường đất vào rễ (từ môi trường có nồng độ cao di chuyển vào dịch bào nơi có nồng độ thấp hơn) theo cách hút bám trao đổi hoặc di chuyển theo dòng nước.

+ Cơ chế chủ động: Các ion khoáng từ môi trường đất có nồng độ thấp di chuyển vào dịch bào nơi có nồng độ cao hơn nhờ các chất vận chuyển và cần cung cấp năng lượng.

Con đường hấp thụ, vận chuyển nước và muối khoáng từ môi trường đất vào mạch gỗ của rễ theo 2 con đường:

- Con đường tế bào chất: Sau khi vào tế bào lông hút, nước và chất khoáng sẽ di chuyển từ tế bào chất của tế bào lông hút qua tế bào chất của các lớp tế bào kế tiếp của vỏ rễ thông qua các cầu sinh chất để vào mạch gỗ của rễ.

- Con đường gian bào: Nước và khoáng di chuyển qua thành của các tế bào và các khoảng gian bào để vào bên trong. Khi qua lớp nội bì có đai Caspary không thấm nước giúp điều tiết lượng nước và khoáng đi vào mạch gỗ của rễ.

Sự vận chuyển các chất trong mạch gỗ và trong mạch rây:

- Dòng mạch gỗ: Nước, các chất khoáng hòa tan và một số chất hữu cơ tổng hợp từ rễ được vận chuyển một chiều trong mạch gỗ của thân lên lá và các cơ quan ở phía trên. Động lực làm cho các chất di chuyển trong dòng mạch gỗ là: lực đẩy của rễ (do áp suất rễ), lực kéo của lá (do thoát hơi nước), lực liên kết giữa các phân tử nước và lực bám giữa phân tử nước với thành mạch dẫn.

- Dòng mạch rây: Mạch rây vận chuyển chủ yếu là đường, các vitamin, hormone, acid amin,… Các chất này có thể vận chuyển theo hai chiều: đi từ cơ quan nguồn (lá, là nơi quang hợp tạo chất hữu cơ) đến cơ quan chứa (rễ, củ, quả, hạt; là nơi tích lũy các sản phẩm dự trữ) hoặc theo chiều ngược lại từ cơ quan dự trữ đến cơ quan sử dụng (chồi non, lá non). Động lực làm cho các chất di chuyển trong dòng mạch rây là do sự chênh lệch gradient nồng độ của các chất vận chuyển.

- Ngoài ra, nước cũng có thể vận chuyển ngang từ mạch gỗ sang mạch rây và ngược lại tùy theo nhu cầu của cây.

- Sự thoát hơi nước ở lá được thực hiện theo hai con đường:

+ Thoát hơi nước qua bề mặt lá: Hơi nước được khuếch tán từ khoảng gian bào của tế bào thịt lá qua lớp cutin bao phủ các tế biểu bì bề mặt lá. Tốc độ thoát hơi nước qua bề mặt lá phụ thuộc vào độ dày của lớp cutin, lớp cutin càng dày thì tốc độ thoát hơi nước qua bề mặt lá càng nhỏ.

+ Thoát hơi nước qua khí khổng: Nước được chuyển thành dạng hơi đi vào gian bào, hơi nước từ gian bào khuếch tán qua lỗ khí vào khí quyển xung quanh bề mặt lá, sau đó hơi nước khuếch tán từ không khí quanh bề mặt lá ra không khí xa hơn. Tốc độ thoát hơi nước qua khí khổng phụ thuộc vào số lượng và sự đóng, mở của khí khổng.

- Nguyên nhân gây nên sự đóng, mở của khí khổng là do sự biến đổi sức trương nước trong các tế bào khí khổng. Khi tế bào trương nước, thành ngoài dãn nhiều hơn làm cho hai tế bào hình hạt đậu uốn cong lại và khí khổng mở ra. Ngược lại, khi tế bào mất nước, thành ngoài co lại làm cho khí khổng đóng.

Vai trò của sự thoát hơi nước đối với đời sống của cây:

- Tạo động lực đầu trên của dòng mạch gỗ, là lực kéo giúp nước và khoáng vận chuyển từ rễ lên các bộ phận của cây trên mặt đất, đến đỉnh ngọn của thân.

- Giúp hạ nhiệt độ bề mặt lá vào những ngày nắng nóng, đảm bảo cho các quá trình sinh lí trong tế bào và cơ thể thực vật xảy ra bình thường.

- Trong quá trình thoát hơi nước, khí khổng mở ra tạo điều kiện diễn ra sự trao đổi khí CO₂ và O₂ giữa cơ thể và môi trường.

- Nhận xét về sự phân bố của khí khổng ở lá cây Một lá mầm và lá cây Hai lá mầm:

+ Ở cây Một lá mầm, đa số các cây có khí khổng phân bố tương đối đều ở cả hai mặt lá.

+ Ở cây Hai lá mầm, khí khổng phân bố chủ yếu ở mặt dưới của lá.

- Sự phân bố khí khổng ở các loài thực vật này có liên quan đến môi trường sống của chúng:

+ Môi trường sống của thực vật Một lá mầm thường có cường độ ánh sáng thấp, độ ẩm cao hơn, lá thường mọc xiên nên nhận được lượng ánh sáng như nhau. Do đó, khí khổng phân bố đồng đều ở hai mặt lá.

+ Môi trường sống của thực vật Hai lá mầm thường có cường độ ánh sáng cao, độ ẩm thấp. Do đó, khí khổng của các cây này chủ yếu tập trung ở mặt dưới để hạn chế sự tiếp xúc trực tiếp của ánh sáng, nhờ đó, hạn chế được tình trạng thoát hơi nước qua khí khổng quá mức gây nguy hiểm cho cây.

Em không đồng ý với ý kiến này vì:

- Vào thời điểm buổi trưa, các tế bào khí khổng đóng lại để hạn chế thoát hơi nước quá mức. Do đó, việc tưới nước lúc này sẽ không giúp cây hấp thụ được nước tốt hơn.

- Nếu tưới nước cây vào buổi trưa, các giọt nước sẽ ứ đọng trên lá sẽ trở thành thấu kính hội tụ hấp thụ ánh sáng khiến lá cây bị đốt nóng. Điều này sẽ làm giảm khả năng quang hợp của cây và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của chúng.

- Vào thời điểm buổi trưa hè nắng nóng, nhiệt độ của đất cao. Nếu tưới nước lúc này sẽ làm nhiệt độ của đất thay đổi đột ngột đồng thời nhiệt độ xung quanh cao khiến lượng nước bốc hơi nóng dẫn đến gây hại cho cây.

Nguồn nitrogen cung cấp cho cây được tạo ra từ các hoạt động là:

- Hoạt động cố định nitrogen khí quyển của các vi sinh vật hoặc tác dụng của sấm chớp.

- Sự phân hủy xác động, thực vật và phân bón do con người cung cấp.

Con người đã ứng dụng hiện tượng cố định nitrogen khí quyển nhờ tác dụng của sấm chớp trong tự nhiên để sản xuất phân đạm. Trong tự nhiên, dưới tác động của yếu tố vật lí (sấm sét), nitrogen trong khí quyển có thể chuyển thành dạng  mà cây có thể hấp thụ được. Vì vậy, các nhà máy có thể ứng dụng hiện tượng trên bằng cách sử dụng phương pháp nhân tạo để tạo ra tia chớp lửa điện với điều kiện nhiệt độ và áp suất hợp lí để sản xuất phân đạm.

Khi được hấp thụ vào cây, các dạng nitrogen được chuyển hóa như sau:

- Dạng nitrogen oxi hóa ( ) được biến đổi thành dạng khử ( ):

- Dạng  được đồng hóa để tạo thành các amino acid và các amide (theo con đường amin hóa các keto acid và chuyển vị amin). Các con đường đồng hóa :

+ Keto acid +  → Amino acid

+ Amino acid + Keto acid → Keto acid + Amino acid

+ Amino acid +  → Amide

+ Amide + Keto acid → Amino acid + Amino acid

Nhận xét về ảnh hưởng của độ ẩm đất đến cường độ thoát hơi nước ở cây nha đam: Trong giới hạn cho phép, độ ẩm trong đất cao thì cường độ thoát hơi nước tăng; độ ẩm đất giảm thì cường độ thoát hơi nước cũng giảm theo.

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đất, nhiệt độ của không khí đến quá trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật:

- Nhiệt độ môi trường đất: Trong giới hạn nhiệt độ của cây, khi nhiệt độ thấp, độ nhớt và tính thấm của chất nguyên sinh bị giảm nên tốc độ khuếch tán các chất khoáng chậm đi và khi nhiệt độ tăng lên, sự hấp thụ các chất khoáng cũng tăng lên. Nếu nhiệt độ quá cao, hệ rễ bị tổn thương, tốc độ hút khoáng giảm dần và cây sẽ chết. Ngoài ra, khi nhiệt độ được đảm bảo sẽ thúc đẩy quá trình hô hấp ở rễ cung cấp năng lượng cho sự hút khoáng chủ động.

- Nhiệt độ của không khí: Khi nhiệt độ của không khí tăng, sự thoát hơi nước diễn ra mạnh làm cho cây không bị đốt nóng và làm tăng sự hút nước và khoáng; nếu nhiệt độ tăng quá cao, khí khổng đóng lại làm giảm thoát hơi nước. Khi nhiệt độ thấp, sự thoát hơi nước chậm lại làm giảm động lực kéo của dòng nước đi lên trong mạch dẫn.

Để tưới nước hợp lí cho cây trồng cần dựa vào các yếu tố sau:

- Loài cây: cây trên cạn được chia ra các nhóm gồm cây hạn sinh (cần rất ít nước), cây trung sinh (cần lượng nước vừa phải) và cây ẩm sinh (cần nhiều nước).

- Thời kì sinh trưởng của cây: giai đoạn đâm chồi, đẻ nhánh, ra hoa (cần nhiều nước), giai đoạn tạo quả, hạt (cần ít nước).

- Loại đất trồng: đất cát (ít giữ nước), đất sét (giữ nước),…

- Điều kiện thời tiết: khô hạn (cần tưới nước); mưa nhiều, ngập úng (cần tiêu nước).

Để bón phân hợp lí cho cây trồng cần xác định và đáp ứng đúng nhu cầu của cây, dựa vào các yếu tố như: đúng thành phần dinh dưỡng cho từng loại cây và thời kì sinh trưởng (sử dụng phối hợp phân khoáng, phân hữu cơ và phân vi sinh), đúng liều lượng, phù hợp với thành phần đất và điều kiện thời tiết, mùa vụ.