I. Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion khoáng

1. Hình thái của hệ rễ:

- Tuỳ từng loại môi trường, rễ cây có những hình thái khác nhau để thích nghi với chức năng hấp thụ nước và muối khoáng

2. Rễ cây phát triển nhanh bề mặt hấp thụ:

- Rễ cây phát triển đâm sâu, lan toả hướng đến nguồn nước trong đất.

- Rễ sinh trưởng liên tục hình thành nên số lượng khổng lồ các lông hút, làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất giúp rễ cây hấp thụ ion khoáng và nước đạt hiệu quả cao nhất.

Ví dụ, cây lúa sau khi cấy 4 tuần đã có hệ rễ với tổng chiều dài gần 625km và tổng diện tích bề mặt xấp xỉ 285m2 , chủ yếu do tăng số lượng lông hút.

- Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút.

- Lông hút rất dễ gãy và tiêu biến ở môi trường quá ưu trương, quá axit hay thiếu oxi.

II. Cơ chế hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây

1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút:

a. Hấp thụ nước

- Sự xâm nhập của nước từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): nước di chuyển từ môi trường nhược trương (ít ion khoáng, nhiều nước) sang môi trường ưu trương (nhiều ion khoáng, ít nước)

- Dịch của tế bào rễ là ưu trương so với dung dịch đất là do 2 nguyên nhân:

+ Quá trình thoát hơi nước ở lá đóng vai trò như cái bơm hút

+ Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất

b. Hấp thụ ion khoáng

- Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo 2 cơ chế:

+ Cơ chế thụ động: một số ion khoáng đi từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (đi từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp)

+ Cơ chế chủ động: một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (ion kali) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng.

2. Dòng nước và ion khoáng đi từ đất vào mạch gỗ của rễ:

- Theo 2 con đường:gian bào và tế bào chất.

+ Con đường gian bào: đi theo không gian giữa các tế bào và các bó sợi xenlulôzơ bên trong thành tề bào. Con đường này đi đến nội bì đai Caspari (đai này điều chỉnh dòng vận chuyển vào trung trụ)

+ Con đường tế bào chất: đi xuyên qua tế bào chất của các tế bào

III. Ảnh hưởng của các tác nhân môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây

- Các yếu tố ngoại cảnh như: áp suất thẩm thấu của dung dịch đất, độ pH, độ thoáng của đất …ảnh hưởng đến sự hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ.

- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi nhiệt độ giảm thì sự hút nước của rễ giảm. Về mùa lạnh, khi nhiệt độ thấp, cây bị héo vì rễ không hút được nước

- Ảnh hưởng của ôxi: Khi nồng độ ôxi trong đất giảm thì sự hút nước giảm.

- Ảnh hưởng của độ pH của dung dịch đất. Độ pH ảnh hưởng đến nồng độ của các chất trong dung dịch đất và khi sự chênh lệch giữa nồng độ dung dịch đất và dịch tế bào thấp thì sự hút nước sẽ yếu.