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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-54300
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2008/5430/


Mobilisierungspotential unterschiedlicher Pflanzen für stabile Phosphatformen im Boden

Mobilization of stabile-bound soil-P forms by various plant species

Leppin, Thomas


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Pflanzenernährung
Fachgebiet: Agrarwissenschaften und Umweltmanagement
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 11.02.2008
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 17.03.2008
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden Arbeit sollte zunächst geklärt werden, in welchem Maße stabil gebundene Phosphate wie Apatit und Phytat in einem Boden durch Routine-bodenuntersuchungsmethoden erfasst werden können. Vor dem Hintergrund einer denkbaren Aneignung dieser P-Quellen durch aneignungseffiziente Pflanzen sollte dadurch eine Bewertung der Methoden hinsichtlich ihrer Eignung zur Erfassung stabiler Phosphate ermöglicht werden. Das Hauptziel der Arbeit war, festzustellen, ob Pflanzen sich die Phosphate der stabilen P-Fraktion aneignen können. Dabei sollten Unterschiede in der Aneignungseffizienz zwischen den Pflanzenarten herausgestellt werden. Schließlich sollte die Aneignung stabiler Phosphate durch Pflanzen noch dahingehend untersucht werden, ob es sich bei der Aneignung aus dem Boden um eine echte Mobilisierungsleistung durch eine physiologische Anpassung handelt, oder ob die Aneignung im Zusammenhang mit der Wurzelmorphologie der verschiedenen Versuchspflanzen steht.


Nach Zugabe unterschiedlicher stabiler P-Formen zu einem P-armen Boden konnte nach Analyse der Bodenproben mit verschiedenen Bodenuntersuchungsverfahren (CAL, DL, Olsen, Mehlich-III, P-Wasser, EUF) festgestellt werden, dass keine der gängigen Routinebodenanalysen eine Eignung aufwies, das dem Boden zugesetzte organische Phosphat Phytat zu erfassen. Das zugegebene apatitische Phosphat zeigte eine stark variierende Erfassbarkeit in Abhängigkeit von der Untersuchungsmethode. Hingegen konnte gezeigt werden, dass die P-Fraktionierung nach Kurmies (1971) eine exakte Erfassung aller zugegebenen Phosphatformen in Höhe der jeweils gedüngten Menge erlaubte.


In Vergleichsversuchen in der Klimakammer mit verschiedenen Versuchspflanzen konnte festgestellt werden, dass Pflanzen durchaus in der Lage sind, sich Phosphate der stabilen P-Fraktion anzueignen. Insbesondere Phytat konnte von allen Pflanzen in hohem Maß genutzt werden. Andererseits konnte gezeigt werden, dass die Versuchspflanzen sich in ihrer Fähigkeit, sich die stabilen Phosphate anzueignen, deutlich unterschieden. Während Raps (Brassica napus L.), gefolgt von Zuckerrübe (Beta vulgaris L. var. altissima Döll), Weißer Lupine (Lupinus albus L.) und Phacelie (Phacelia tanacetifolia Benth.) Phosphat aus dem zugesetzten Apatit anzueignen vermochte, konnten Mais (Zea mays L.), Mexikanische Sonnenblume (Tithonia diversifolia (Hemsley) Gray) und Straucherbse (Cajanus cajan L.) keinerlei Phosphat in dieser Variante entziehen.

Um festzustellen, ob es sich bei den Unterschieden in der Aneignungsleistung verschiedener Pflanzen um physiologisch oder wurzelmorphologisch bedingte Effekte handelt, wurden Raps und Mais in einem Versuch in Großgefäßen (Containern) miteinander verglichen. Dabei ließen sich zum einen die Ergebnisse aus den Vergleichsversuchen in der Klimakammer bestätigen. Zum anderen konnte durch die Messung der Wurzellängen ein Hinweis darauf gefunden werden, dass es sich bei der erhöhten P-Aneignungsleistung durch Raps um eine physiologische Mobilisierungsleistung handelt.
Kurzfassung auf Englisch: The first aim of this thesis was to investigate whether stabile phosphates such as apatite and phytate are detectable by routine soil-testing methods. Particularly with regard to a possible acquisition of these P forms by efficient plant species, it was of interest to investigate the degree to which these stabile phosphates are detectable in soil. The objective of this work was to further quantify if plants are able to acquire P from stabile bound P sources added to a P-deficient soil. Differences in the ability of plant species to acquire P from the above-mentioned P sources were evaluated. Assuming differences among plant species it was of interest whether these differences in P-acquisition efficiency result from a physiological mobilization or are just an effect caused by variation in root morphology.


Analyses of soil samples of a P-poor soil fertilized with various forms of stabile-bound P was carried out with established methods of soil analysis (CAL, DL, Olsen, Mehlich-III, P-Wasser, EUF). It was demonstrated that phytate as an organic P form was not detected by any of the methods. The undissolved mineral phosphate apatite was partially detected, depending on the method. Better results were obtained with a fractionation method according to Kurmies (1971). With this method not only all P forms were detected, but the exact amount of P added to the soil was quantified.


In comparable experiments with various test plants in the controlled environment of a growth chamber we found that plants not only are able to acquire P from the stabile P fraction but also differ greatly in this respect. P from phytate was acquired to a high percentage by all plants. On the contrary, P from apatite was acquired in the order of rape (Brassica napus L.) > sugar beet (Beta vulgaris L. var. altissima Döll) > white lupin (Lupinus albus L.) > phacelia (Phacelia tanacetifolia Benth.), but not by maize (Zea mays L.), mexican sunflower (Tithonia diversifolia (Hemsley) Gray) and pigeon pea (Cajanus cajan L.).


Finally, the acquisition efficiency of maize and rape was compared by cultivation of these plants in a container experiment. The experimental set-up allowed to investigate whether acquisition efficiency was related to physiological mobilization or morphological changes of the root system. These results confirmed previous results of experiments in the growth chamber. In addition, the measurement of root lengths provided evidence that the P acquisition by rape originated from physiological mechanisms and not from changes in root morphology.