Sinh 11 - Bài 5+6 DINH DƯỠNG NITƠ Ở THỰC VẬT

A. Lý Thuyết 

I. VAI TRÒ SINH LÍ CỦA NGUYÊN TỐ NITƠ ĐỐI VỚI THỰC VẬT

1. Vai trò sinh lí của nitơ đối với thực vật

- Nitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu của thực vật. Nitơ được rễ cây hấp thụ từ môi trường ở dạng NH₄⁺ và NO₃^-. Trong cây NO₃^- được khử thành NH₄⁺.

- Nitơ có vai trò quan trọng đối với đời sống của thực vật:

• Vai trò chung: Đảm bảo cho cây sinh trưởng và phát triển tốt
• Vai trò cấu trúc: Tham gia cấu tạo nên các phân tử protein, enzim, coenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP… Nitơ có trong các chất điều hòa sinh trưởng → Dấu hiệu khi cây thiếu Nitơ là cây sinh trưởng kém, xuất hiện màu vàng nhạt trên lá; thừa N, cây phát triển quá nhanh, dễ lốp, đổ.
• Vai trò điều tiết: Tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất và trạng thái ngậm nước của tế bào và ảnh hưởng đến mức độ hoạt động của tế bào.

→ Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lý của cây trồng

2. Nguồn cung cấp nitơ cho cây

II. QUÁ TRÌNH ĐỒNG HOÁ NITƠ Ở THỰC VẬT (Giảm tải)

III. NGUỒN CUNG CẤP NITƠ TỰ NHIÊN CHO CÂY

1. Nitơ trong không khí

- Nitơ phân tử (N₂) – cây không hấp thụ được, nhờ VSV có định thành NH₃- cây hấp thụ.

- Nitơ ở dạng NO, NO₂ gây đọc cho cây.

2. Nitơ trong đất :

Nitơ trong đất tồn tại ở 2 dạng:

     + Nitơ khoáng(NO₃^- và NH₄⁺) - cây hấp thụ trực tiếp.

     + Nitơ hữu cơ (xác sinh vật) - cây không hấp thụ trực tiếp được, nhờ VSV đất khoáng hóa thành NO₃^- và NH₄⁺.

IV. QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG ĐẤT VÀ CỐ ĐỊNH NITƠ.

1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất.

- Con đường chuyển hóa nitơ hữu cơ (trong xác sinh vật) trong đất thành dạng nitơ khoáng (NO₃^- và NH₄⁺) gồm 2 giai đoạn:

a. Quá trình amôn hóa: Các axit amin nằm trong các hợp chất mùn, xác động vật, thực vật sẽ bị vi sinh vật (Vi khuẩn amôn hóa) trong đất phân giải tạo thành NH₄⁺. Quá trình amôn hóa diễn ra như sau:

• Chất hữu cơ trong đất → RNH₂ + CO₂ + phụ phẩm
• RNH₂ + H₂O → NH₃ + ROH
• NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-

b. Quá trình nitrat hóa:

Khí NH₃ được tạo thành do vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ bị vi khuẩn hiếu khí (vi khuẩn nitrat hóa) như Nitrosomonas oxy hóa thành HNO₂ và Nitrosobacter tiếp tục oxi hóa HNO₂ thành HNO₃:

- Quá trình nitrat hóa diễn ra như sau:

• 2NH₃+ 3O₂ → 2 HNO₂ + H₂O
• 2 HNO₂+ O₂ → 2 HNO₃

* Lưu ý: Trong điều kiện môi trường đất kị khí, xảy ra quá trình chuyển hóa nitrat thành nitơ phân tử (NO₃^- → N₂) gọi là quá trình phản nitrat hóa được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn phản nitrat hóa → gây mất mát nitơ dinh dưỡng trong đất.

2. Quá trình cố định nitơ phân tử.

- Khái niệm: Quá trình cố định nitơ là quá trình liên kết N₂ với H₂ thành NH₃.

- Ý nghĩa: có vai trò quan trọng trong việc bù đắp lượng nitơ mất đi do cây trồng sử dụng trong quá trình sinh trưởng và phát triển.

- Cố định nitơ phân tử diễn ra theo 2 con đường: Con đường vật lý – hóa học và con đường sinh học.

a. Con đường vật lý hóa học

Xảy ra trong điều kiện có sấm sét, tia lửa điện,...

b. Con đường sinh học:

Là con đường cố định nitơ phân tử nhờ các vi sinh vật thực hiện.

- Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm:

• Nhóm vi sinh vật sống tự do: vi khuẩn lam, Azotobacter, Clotridium, Anabeana, Nostoc,...
• Nhóm vi sinh vật sống cộng sinh với thực vật: Các vi khuẩn thuộc chi Rhizobium trong nốt sần rễ cây họ Đậu, Anabeana azollae trong bèo hoa dâu,...

- Các VSV cố định nitơ có enzim nitrogenaza có khả năng bẻ gẫy 3 liên kết trong phân tử N₂ để N liên kết với H tạo ra NH₃. Trong môi trường nước, NH₃ chuyển thành NH₄⁺.

- Điều kiện để quá trình cố định nitơ diễn ra:

• Có các lực khử mạnh với thế năng khử cao (NAD, FADP).
• Được cung cấp năng lượng ATP
• Có sự tham gia của enzim Nitrogenaza
• Thực hiện trong điều kiện kị khí

- Ý nghĩa: có tầm quan trọng trong cải tạo đất nghèo dinh dưỡng, hàng năm các loại vi sinh vật cố định nitơ có khả năng tổng hợp khoảng 100-400 kg nitơ/ha.

V. PHÂN BÓN VỚI NĂNG SUẤT CÂY TRÒNG VÀ MÔI TRƯỜNG.

1. Bón phân hợp lí và năng suất cây trồng.

     Bón phân: Đúng loại, đủ lượng. đúng nhu cầu của giống, đúng thời điểm, đúng cách.

2. Các phương pháp bón phân:

- Bón qua rễ: Bón lót, bón thúc.

- Bón qua lá.

3. Phân bón và môi trường: Lượng phân bón dư thừa, từ đó làm thay đổi tính chất lí hóa của đất, ô nhiễm nông phẩm, ô nhiễm môi trường.

VIDEO BÀI GIẢNG  

 B. TRẢ LỜI CÂU HỎI SGK

Bài 1.  Vì sao thiếu nitơ trong môi trường dinh dưỡng, cây lúa không thể sống được ?

 Trả lời:

Vì Nitơ là mộl nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu.

Bài 2.  Vì sao trong mô thực vật diễn ra quá trình khử Nitrat?

Trả lời:

Vì trong hai dạng nitơ cây hấp thụ từ môi trường bên ngoài có dạng NO3 là dạng ôxi hóa, nhưng trong cơ thể thực vậi nitơ chỉ tồn tại ở dạng khử. Do đó, nitrat cần được khử thành amôniac để tiếp tục được đồng hóa thành axit amin, amit và prôtêin.

Bài 3. Thực vật đã thích nghi như thế nào để bảo vệ tế bào khỏi bị dư lượng NH3 đầu độc?

Trả lời:

Để bảo vệ tế bào khỏi bị dư lượng NH3 đầu độc, thực vật đã hình thành amit.

Bài 1,2,3 trang 31 SGK Sinh 11

bài 1.    Nêu các dạng ni tơ có trong đất và các dạng nitơ mà cây hấp thụ được.

Trả lời:

Các dạng nitơ có trong đất là nitơ vô cơ trong các muối khoáng và nitơ hữu cơ trong xác sinh vật (vi sinh vật, thực vật, động vật). Dạng nitơ cây hấp thụ được: dạng nitơ khoáng NH4+và NO3-.

Bài 2.    Trình bày vai trò của quá trình cố định nitơ phân tử bằng con đường sinh học đối với sự dinh dưỡng của thực vật.

Trả lời:

Biến nitơ phân tử (N₂) sẵn có trong khí quyển nhưng thực vật không hấp thụ được thành dạng nitơ khoáng NH3 (NH4+ trong môi trường nước) cây dễ dàng hấp thụ. Nhờ có quá trình cố định nitơ phân tử bằng con đường sinh học xảy ra ở điều kiện bình thường hầu khắp mọi nơi trên Trái Đất mà lượng nitơ bị mất hàng năm do cây lấy đi luôn được bù đắp lại đảm bảo nguồn cung câp dinh dưỡng nitơ bình thường của cây.

Bài 3.    Thế nào là bón phân hợp lí và tác dụng của biện pháp đó đối với năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường?

Trả lời:

Bón đúng nhu cầu của cây theo đặc điểm di truyền của giống, loài cây, theo pha sinh trưởng và phái triển, theo đặc điểm địa lí, hóa lính của đất và theo điều kiện thời tiết. Phân bón phải đúng loại, đủ số lượng và tỉ lệ các thành phần dinh dưỡng.

Bón phân không đúng, năng suất sẽ thấp, hiệu quả kinh tế thấp. Bón phân vượt quá liều lượng cần thiết sẽ làm giảm năng suất. Chi phí phân bón cao dẫn tới hiệu quả kinh tế thấp và gây ồ nhiễm nông phẩm, môi trường, đe dọa sức khỏe của con người.