BÀI 5 -6: DINH DƯỠNG NITƠ Ở THỰC VẬT Show
PHẦN I. KIẾN THỨCI.Vai trò sinh lí của nguyên tố nitơ-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:
Nitơ có vai trò quyết định đến toàn bộ các quá trình sinh lý của cây trồng - Ví dụ: cây thiếu Nitơ II. Quá trình đồng hóa Nitơ ở thực vật- Rễ cây hấp thụ nitơ ở dạng NH4+ (dạng khử) và NO3- (dạng oxi hóa) từ đất nhưng nitơ trong các hợp chất hữu cơ cấu trúc nên mô, tế bào thì chỉ tồn tại ở dạng khử. Vì vậy, sự đồng hóa nitơ trong mô thực vật gồm 2 quá trình: khử nitrat và đồng hóa amôn. 1.Quá trình khử nitrat -Là quá trình chuyển hoá NO3-thành NH4+,có sự tham gia của Mo và Fe (hoạt hóa các enzim tham gia vào quá trình khử). - Được thực hiện ở mô rễ và mô lá theo sơ đồ: NO3-(nitrat)NO2-(nitrit)NH4+(amoni) - Các bước khử có sự tham gia của các enzim khử -reductaza NO3- + NAD(P)H + H+ +2e- NO2- + NAD(P)+ + H2O NO2- + 6 Feredoxin khử + 8H+ + 6e- NH4+ + 2H2O - Điều kiện cho quá trình khử nitrat:
- Ý nghĩa: Hạn chế tích lũy nitrat trong mô thực vật. 2.Quá trình đồng hoá NH4+ trong mô thực vật: - Quá trình đồng hóa NH4+ diễn ra theo 3 con đường: Amin hoá trực tiếp các axit xêtô:
Chuyển vị amin:
Hình thành amit: là con đường liên kết phân tử NH3với axit amin đicacboxilic.
- Ý nghĩa của sự hình thành amit: Sự hình thành amit có ý nghĩa sinh học quan trọng
III. Nguồn cung cấp Nitơ tự nhiên cho cây
IV. Quá trình chuyển hóa Nitơ trong đất và cố định Nitơ1. Quá trình chuyển hóa nitơ trong đất - Con đường chuyển hóa nitơ hữu (trong xác sinh vật) trong đất thành dạng nitơ khoáng (NO3- và NH4+) gồm 2 giai đoạn: *Quá trình amôn hóa: Các axit amin nằm trong các hợp chất mùn, trong xác bã động vật, thực vật sẽ bị vi sinh vật (Vi khuẩn amôn hóa) trong đất phân giải tạo thành NH4+ theo sơ đồ: - Quá trình amôn hóa diễn ra như sau:
*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 theo sơ đồ: - Quá trình nitrat hóa diễn ra như sau:
* 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: => Hậu quả: 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. *Con đường vật lý hóa học: xảy ra trong điều kiện có sấm sét, tia lửa điện,... *Con đường sinh học: - Là con đương cố định nitơ phân tử nhờ các vi sinh vật thực hiện. - Vi sinh vật cố định nitơ gồm 2 nhóm:
- 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+. - Quá trình cố định nitơ phân tử có thể tóm tắt: - Cơ sở khoa học: Vi khuẩn cố định nitơ có khả năng tuyệt vời như vậy là do trong cơ thể chúng có chứa 1 loại enzim đọc nhất vô nhị là Nitrogenaza. Enzim nay có khả năng bẻ gẫy ba liên kết cộng hóa trị giữa 2 nguyên tử nitơ để liên kết với H2 tạo thành NH3, trong môi trường nước NH3 chuyển thành NH4+ - Điều kiện để quá trình cố định nitơ diễn ra:
- 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 trồng và môi trường1.Bón phân hợp lí và năng suất cây trồng - Để cây trồng có năng suất cao cần phải bón phân hợp lí bằng cách:
2.Các phương pháp bón phân -Bón phân qua rễ (bón vào đất):
-Bón phân qua lá (phun lên lá):
3.Phân bón và môi trường -Bón phân hợp lí sẽ tăng năng suất cây trồng và không gây ô nhiễm môi trường. - Khi lượng phân bón bón cho cây vượt quá mức tối ưu, cây sẽ không hấp thụ hết. Lượng phân bón dư thừa sẽ gây ra các ảnh hưởng xấu như thay đổi tính chất lí hóa của đất, ô nhiễm nông sản, ô nhiễm môi trường. PHẦN II - HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOACâu 1.Vì sao thiếu nitơ trong môi trường dinh dưỡng, cây lúa không thể sống được? Hướng dẫn: - Vì nitơlà một trong các nguyên tố khoáng dinh dưỡng thiết yếu trong cây, nó tham gia vào hình thành các đại phân tử hữu cơ quan trọng cấu thành nên tế bào và cơ quan như axit nucleic, axit amin,, do đó khi trong môi trường dinh dưỡng thiếu nito thì cây không thể sống được. Câu 2.Vì sao trong mô thực vật phải diễn ra quá trình khử nitrat? Hướng dẫn: - 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 vật nitơ chỉ tồn tại ở dạng khử NH4+. Do đó, nitrat cần được khử thành amôniac để tiếp tục được đồng hóa thành axit amin, amit và prôtêin. Câu 3.Thực vật đã có đặc điểm thích nghi như thế nào trong việc bảo vệ tế bào khỏi bị dư lượngNH4+đầu độc? Hướng dẫn: - Khác với NO3-, NH4+ tích lũy nhiều trong cây sẽ gây ngộ độc amon cho tế bào, vì vậy để tránh vấn đề này, thực vật phải đồng hóa tiếp tục NH4+ bằng các con đường chuyển hóa nó vào các chất hữu cơ như axit amin, protein,.. . và chủ yếu là chuyển chúng thành dạng amit. Amit nhằm khử độc cho tế bào và dự trữ nhóm amin cần cho sự tổng hợp axít amin và prôtêin khi cơ thể có nhu cầu. Câu 4.Nêu các dạng nitơ có trong đất và các dạng nitơ mà cây hấp thụ được. Hướng dẫn: - 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-. Câu 5.Trình bày vai trò của quá trình cố định nitơ phân tử bằng con đường sinh học đối với sự dinh dưỡng nitơ của thực vật. Hướng dẫn: - Vai trò của quá trình cố định nitơ phân tử bằng con đường sinh học đối với sự dinh dưỡng nitơ của thực vật là:
Câu 6.Thế nào là bón phân hợp lí, vai trò của biện pháp đó đối với năng suất cây trồng và môi trường? Hướng dẫn: - Bón phân hợp lí là: bón đúng nhu cầu của cây theo đặc điểm di truyền của giống, loài cây, theo pha sinh trưởng và phát triển, theo đặc điểm địa lí, họattính 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 ô nhiễm nông phẩm, môi trường, đe dọa sức khỏe của con người. PHẦN III - HỆ THỐNG CÂU HỎI MỞ RỘNG (TỰ GIẢI)Câu 1. Trình bày vai trò của nitơ đối với đời sống thực vật Câu 2.Để sử dụng nitơ phân tử (N2) và nitơ từ xác sinh vật, cây xanh phải nhờ quá trình nào? Câu 3.Dựa vào kiến thức đã học hãy giải thích ý nghĩa hoá - sinh học của câu ca dao sau:Lúa Chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên Câu 4.Vì sao nói cây xanh tắm mình trong biển khí nitơ nhưng cây vẫn có thể thiếu đạm? Điều kiện nào để sinh vật có thể cố định được nitơ không khí? Câu 5.Điều kiện để quá trình cố định nitơ khí quyển có thể xảy ra? Viết sơ đồ tóm tắt quá trình nitrat hóa trong đất từ amoni thành nitrit và từ nitrit thành nitrat. Câu 6.Vì sao nói thực vật tắm mình trong biển nitơ mà vẫn thiếu nitơ? Làm thế nào để nitơ trong không khí trở thành dạng nitơ mà vây có thể sử dụng được? Nêu cơ chế và điều kiện thực hiện quá trình này? Câu 7.Cây xanh sử dụng nguồn nitơ trong không khí và trong đất bằng phương thức nào? Câu 8.Nhóm VSV nào có khả năng cố định N2 khí quyển? Cho biết điều kiện để mỗi nhóm thực hiện được quá trình cố định đạm? Câu 9.Trong quá trình cố định đạm, nguyên tử H trong NH3 có nguồn gốc từ chất nào? Giải thích? Câu 10: Tại sao thiếu nito lá cây lại có màu vàng? Có khi nào cây thừa nito không? Nếu thừa sẽ có biểu hiện như thế nào? Câu 11.Thực vật đã có đặc điểm thích nghi như thế nào trong việc bảo vệ tế bào khỏi bị dư lượng NH4+đầu độc? Sự hình thành các amit có vai trò gì đối với cơ thể thực vật? Câu 12.Vì sao việc bón phân cho cây hợp lý phải tùy thuộc vào loại đất, loại phân bón, thời kì phát triển của cây, giống và loại cây trồng. Cho các ví dụ minh họa? Câu 13: Khi nào môi trường dinh dưỡng trong đất bị mất nitơ dinh dưỡng? Nguyên nhân do đâu? Và trong sản xuất cần làm gì để ngăn chặn hiện tượng trên? Câu 14: Hãy tính lượng phân bón nitơ cho một thu hoạch 15 tấn chất khô/ha. Biết rằng nhu cầu dinh dưỡng của cây này đối với nitơ là 8g/kg chất khô và hệ số sử dụng phân bón là 60%, khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất bằng 0. |