Wilhelm Römer

The quantitative effect of chemical phosphate mobilization by carboxylate anions on P uptake by a single root. I. The basic concept and determination of soil parameters

Model calculations on the uptake of inorganic nutrients by single roots and root systems do not include chemical nutrient mobilization by root exudates. In this paper, a model description of Nye (1984) was applied to the case of a single root (cylindrical case) and chemical mobilization of phosphate (P) by carboxylates. Experimental results are reported which allow the quantification of soil parameters required for the model calculations. These include the solubilizing effect of carboxylates on P. The experiments showed a strong positive correlation between carboxylate adsorption to the soil solid phase and chemical P mobilization by the carboxylate. Below a concentration of adsorbed citrate and oxalate of 10 μmol g−1 soil no mobilization occurred in the 3 soils which were investigated. Differences in pH did not affect P solubility, but did, however, affect the quantity of adsorbed carboxylate and thereby the mobilization of P. Citrate and oxalate have a greater ability to mobilize soil P as compared with oxaloacetate and malate. Model calculations which are based on these experimental results are presented in a second paper. Der quantitative Effekt einer chemischen Phosphatmobilisierung durch Carboxylate auf die P-Aufnahme durch eine Einzelwurzel. I. Theoretische Grundlagen sowie die Bestimmung der Bodenparameter Mathematische Aufnahmemodelle zur Berechnung der Aufnahme von anorganischen Nahrstoffen durch eine Einzelwurzel und durch Wurzelsysteme berucksichtigen nicht die chemische Mobilisierung durch Wurzelausscheidungen. Fur die durchzufuhrenden Aufnahmeberechnungen wird ein Modell von Nye (1984) auf den Fall einer Einzelwurzel unter Einbeziehung der chemischen Mobilisierung von Phosphat durch Carboxylate modifiziert. Zusatzlich wird uber experimentelle Ergebnisse zur Mobilisierung von P durch Citrat und Oxalat in verschiedenen Boden berichtet. Sie dienen zur Ermittlung von Parametern, die fur die Aufnahmeberechnungen in einer nachfolgenden Publikation notwendig sind. Die Untersuchungen zeigten eine positive Beziehung zwischen Carboxylatadsorption an die Bodenfestphase und chemischer P-Mobilisierung. Unterhalb einer Konzentration an adsorbiertem Citrat oder Oxalat von 10 μmol g−1 Boden wurde kein P durch Citrat mobilisiert. Unterschiede in den pH-Werten hatten keinen direkten Einflus auf die P-Loslichkeit, wirkten aber indirekt uber die Beeinflussung des Adsorptionsverhaltens der Carboxylate. Der Vergleich der Effizienz verschiedener Carbonsaureanionen bezuglich der P-Mobilisierung zeigte, dass Citrat und in abgeschwachtem Mase Oxalat sehr viel effizienter als Malat und Oxalacetat waren.

The quantitative effect of chemical phosphate mobilization by carboxylate anions on P uptake by a single root. II. The importance of soil and plant parameters for uptake of mobilized P.

Model calculations were made in order to quantify the effect of carboxylate excretion on phosphate (P) uptake by a single root. The uptake of chemically mobilized P increased exponentially with increasing concentration of adsorbed citrate or oxalate in soil because of the exponential relationship between adsorbed carboxylate and the solubilizing effect of carboxylate on P. The effect of local citrate excretion compared with uniform citrate excretion along the whole root was also calculated. Local exudation increased the uptake of chemically mobilized P because the higher concentration of citrate increases the solubilization of P. Additionally the effect of citrate excretion by root clusters e.g. proteoid roots was evaluated. Uptake of chemically mobilized P by root clusters was much higher than that of single roots, especially if the ratio of P buffering to citrate buffering was high. This is often the case in P fixing soils where by definition P buffering is high and citrate buffering is low because of the short time of reaction between root excreted citrate and rhizosphere soil. The reason for the superiority of cluster roots lies in the fact that most of the mobilized P is transported away from a single root to be absorbed by neighbouring roots in the clusters. This phenomenon demonstrates the strong ecological significance of cluster roots in relation to nutrient mobilization. The calculations on the effect of oxalate excretion by sugar beet roots on the uptake of mobilized P show that under P fixing conditions the influx of mobilized P will exceed that of P transported by diffusion to the root surface by a factor of 1.5—6.0. Der quantitative Effekt einer chemischen Phosphatmobilisierung durch Carbonsaureanionen auf die P-Aufnahme durch eine Einzelwurzel. II. Die Bedeutung von Boden- und Pflanzenparametern fur die Aufnahme von mobilisiertem P Um die Bedeutung der Carboxylatausscheidung fur die Phosphataufnahme durch eine Einzelwurzel quantitativ zu erfassen, wurden Modellberechnungen durchgefuhrt. Die Aufnahme von chemisch mobilisiertem P stieg mit zunehmender Konzentration an adsorbiertem Citrat oder Oxalat im Rhizospharenboden exponentiell an. Dies ist auf die exponentielle Beziehung zwischen dem adsorbierten Carboxylat im Boden und dem Mobilisierungsfaktor von Carboxylat auf Phosphat zuruckzufuhren. Es wurde ferner der Effekt einer lokalen gegenuber einer gleichmasigen Ausscheidung von Citrat auf die Aufnahme von mobilisiertem P untersucht. Die lokale Ausscheidung erhohte die Aufnahme von mobilisiertem P aufgrund der Erhohung des Mobilisierungseffekts von Citrat auf Phosphat. Weiterhin wurde die Wirkung der Citratausscheidung von Wurzelclustern auf die Aufnahme von mobilisiertem P untersucht. Die P-Aufnahme war in den Wurzelclustern sehr viel hoher, als bei einer Einzelwurzel, besonders dann, wenn das Verhaltnis von Phosphatpufferung zu Citratpufferung hoch war. Dies ist haufig der Fall in P-fixierenden Boden, in denen definitionsgemas die Phosphatpufferung hoch und die Citratpufferung aufgrund der geringen Reaktionszeit zwischen Citrat und Rhizospharenboden gering ist. Der Grund fur die Uberlegenheit von Clusterwurzeln bezuglich der Aufnahme von mobilisiertem P liegt darin, dass das mobilisierte, von der Einzelwurzel wegdiffundierende P von benachbarten Clusterwurzeln aufgenommen wird, wahrend dies bei einer Einzelwurzel nicht der Fall ist. Diese Ergebnisse zeigen die grose okologische Bedeutung von Wurzelclustern in Bezug auf die Nahrstoffmobilisierung. Die Modellberechnungen zum Einfluss einer Oxalatausscheidung von Zuckerrubenwurzeln auf die Aufnahme von mobilisiertem P zeigen, das der Influx von mobilisiertem P um den Faktor 1,5—6,0 hoher ist als der Influx des diffusiv antransportierten P.

Improved phosphorus efficiency of three new wheat genotypes from CIMMYT in comparison with an older Mexican variety

In a field trial in Northwest Mexico, the phosphorus efficiency of three advanced bread wheat lines (Triticum aestivum L.) from CIMMYT were compared with an older Mexican variety Curinda, under irrigation, on an alkaline clay soil (3.7 mg Olsen-P kg—1 soil) without (P-0) and with P-fertilisation (P-35; 35 kg P ha—1). Dry matter, P-content, P-uptake of above ground biomass and root growth (root length densities in different soil depths) were measured at different growth stages, and the net P-uptake rates per unit root length calculated. All four genotypes responded positively to P-fertilisation. The three new genotypes showed significantly higher grain yields compared with the old variety Curinda, on the average, 54% and 42% higher at P-0 and P-35, respectively. The higher grain yield was mainly due to a larger number of kernels per ear, higher thousand kernel weight as well as a higher harvest index. The old variety Curinda had the same (P-0) or greater (P-35) number of spikes m—2 than the new genotypes. In conclusion of this experiment, the three new genotypes could be classified as more P-efficient. The P-uptake at harvest averaged 35% and 24% more than the old variety Curinda at the P-0 and P-35 level, respectively. The improved P-efficiency was mainly due to a more efficient P-uptake. However, there were only small differences in P-utilisation efficiency (kg grain per kg P in shoots) between old and new varieties (8—11%). The differences in the root systems were more decisive in the P-0 treatment than with P-fertilisation. At low P, the improved P-uptake per ha of the advanced lines was due to a higher root length density especially after flowering, while at high P, a higher P-influx rate per unit root length played a more important role than the root length density. The superiority of the new genotypes at both P levels is obviously due to the good adaptation of their root system (root length density, uptake rate per unit root) to variable P availability in soil. Verbesserte Phosphateffizienz von drei neuen Weizengenotypen von CIMMYT im Vergleich zu einer alten mexikanischen Sorte In einem Feldversuch im Nordwesten Mexikos wurde die Phosphateffizienz dreier neuer Weizenzuchtlinien (Triticum aestivum L.) von CIMMYT mit der alteren mexikanischen Sorte Curinda verglichen. Die vier Weizengenotypen wurden unter Bewasserung, ohne (P-0) und mit P-Dungung (P-35, 35 kg P ha—1) auf einem alkalischen Tonboden (3—3,7 mg Olsen P kg—1 Boden) angebaut. Zu mehreren Vegetationsstadien wurde die Trockenmasse, P-Gehalte und P-Entzuge der oberirdischen Biomasse, sowie das Wurzelwachstum (Wurzellangendichte in mehreren Bodenschichten) bestimmt und die Netto P-Aufnahmeraten pro Wurzellange berechnet. Alle vier Weizengenotypen reagierten mit Ertragssteigerungen auf die P-Dungung. Der Kornertrag der drei neuen Genotypen war bei niedrigem wie bei hohem P-Angebot um 54% bzw. 42% hoher als bei Curinda. Bei niedrigem P-Angebot besa�en die neuen Genotypen bei gleicher Anzahl Ahren pro m2 mehr Korner pro Ahre und eine hoheres TKG als Curinda; hingegen bei hohem P-Angebot eine signifikant geringere Anzahl Ahren m—2, aber eine viel hohere Kornzahl pro Ahre und tendenziell hoheres TKG als die alte Sorte. Der Harvestindex der neuen Genotypen war gegenuber Curinda bei mit und ohne P-Dungung um 21 bzw. 28% erhoht. Die neuen Weizenlinien nahmen ohne P-Dungung 35% und mit P-Dungung 24% mehr P als Curinda auf. Die P-Verwertungseffizienz (kg Korn kg—1 P im oberirdischen Spross) der neuen Genotypen war nur leicht hoher als die von Curinda (8 bzw. 11%). Bei niedrigem P-Angebot basierte die hohere P-Aufnahme der neuen Zuchtlinien im Wesentlichen auf einer gro�eren Wurzellangendichte, insbesondere nach der Blute und bei hohem P-Angebot auf einer effizienteren Netto-P-Aufnahmerate der Wurzel. Die Uberlegenheit der neuen Genotypen sowohl bei niedrigerem als auch ausreichendem P-Angebot ist offenbar auf eine gute Anpassungsfahigkeit der Wurzelsysteme (Wurzellangendichte, P-Aufnahmerate) an wechselnde Bedingungen der P-Verfugbarkeit zuruckzufuhren.

The acquisition of cadmium by Lupinus albus L., Lupinus angustifolius L., and Lolium multiflorum Lam.

Several plant species mobilize soil phosphate and cations like Fe and Al by excreting organic acid anions and protons. We investigated the Cd acquisition of mobilizing plant species (L. albus and L. angustifolius cultivars) and Lolium multiflorum as a non-mobilizing plant species. Two contrasting soils were utilized: an acid humic podzol and a calcareous loess subsoil. The Cd uptake into the shoots was 5 — 10 times higher in Lolium multiflorum compared with the of L. albus and L. angustifolius. There are several reasons for this result: (i) The root length/shoot weight ratio was 2—3 times higher in ryegrass compared with the lupin cultivars, (ii) the translocation of Cd from the root into the shoot is higher in ryegrass compared with lupin, (iii) the Cd uptake is lower in lupin than in ryegrass in the humic podzol and at P deficiency also in the loess soil.  In the acid podzol, the Cd concentration of the soil solution under lupin was lower than the control (pots without plants), whereas in the calcareous soil, the reverse relation was found. In white and blue lupin the carboxylate efflux, mainly citrate and malate was by a factor of 10—100 higher than in ryegrass. This can lead to a high rate of complexation of Cd by citrate (˜ 85%) in the rhizosphere soil solution of lupin. These results seem to support the hypothesis that the Cd uptake of the root is restricted by the complexation of Cd by citrate.

Cu‐, Zn‐ und Cd‐Aneignungsvermögen von zwei Spinatgenotypen in Abhängigkeit von der P‐Versorgung und Wurzelexsudation

Unterschiede in den Sprossgehalten an Cu, Zn und Cd bei 11 Spinatsorten veranlassten die nahere Untersuchung der zwei Sorten Tabu und Monnopa auf Kenngrosen des Cu-, Zn- und Cd-Aneig-nungsvermogens in Abhangigkeit von der P-Ernahrung. Die Anzucht der Pflanzen hierzu erfolgte in einer P-armen Parabraunerde (pH: 6,3; Gesamtgehalte Cu: 89, Zn: 297, Cd: 2,4 mg kg—1) mit zwei P-Niveaus in Gefasen unter Freilandbedingungen. Zur Ermittlung der Nettoaufnahmeraten, Wurzellangen/Sprossmasse-Verhaltnisse und der Cu-, Zn- sowie Cd-Konzentrationen in den Boden-losungen erfolgte die Ernte 26 bzw. 40 Tage nach der Saat. In einem separaten Experiment wurde die Wurzelexsudation organischer Sauren beider Sorten nach Anzucht in Quarzsand mit variiertem P-Angebot gepruft. Beide Sorten reagierten auf die P-Dungung mit Verdoppelung der Sprossmasse. Beide Sorten zeigten bei +P (0,68—0,77% P in der TM) ahnliche SM-Gehalte der Sprosse, ahnliche Wurzellangen/Sprossmasse-Verhaltnisse (WSV) und Elementaufnahmeraten der Wurzeln sowie gleiche Elementkonzentrationen in den Bodenlosungen. Bei P-Mangel zeigte Sorte Tabu (0,52% P in der TM) im Vergleich zur Sorte Monnopa (0,48% P in der TM) erhohte Cu- und signifikant erhohte Zn- und Cd-Gehalte in den Sprossen, sowie bei kleineren WSV aber auch erhohte Nettoaufnahmeraten der Wurzeln. Letztere korrespondierten mit den unter der Sorte Tabu gemessenen hoheren Elementkonzentrationen in der Bodenlosung des wurzelnahen Bodens sowie der hoheren Exsudationsrate dieser Sorte an Oxalat, Citrat und Malat (3,9; 1,0; 0,7 nmol cm—1 h—1). Die entsprechenden Werte fur Monnopa betrugen: 1,7; 0,3; 0,4 nmol cm—1 h—1. Die hohere Cu-, Zn- und Cd-Loslichkeit, die durch die exsudierten organischen Sauren verursacht wurden, scheint fur die hohere Nettoaufnahmerate der Sorte Tabu verantwortlich zu sein. Cu, Zn, and Cd acquisition by two spinach cultivars depending on P nutrition and root exudation Within a spectrum of 11 spinach cultivars (cvs) differences in the Cu, Zn, and Cd contents of shoots had been noticed. The aim of this study was therefore to analyze in more detail the acquisition of Cu, Zn, and Cd by the most differing cultivars (Tabu and Monnopa) in dependence on P nutrition. The plants were grown in a low phosphorus Luvisol (pH 6.3; total contents Cu: 89, Zn: 297, Cd: 2.4 mg kg—1) with two phosphorus levels in pots under natural conditions. For the determination of inflow, root length/shoot weight ratio and of the Cu, Zn, and Cd concentration in the soil solution (rhizosphere) plants were harvested 26 and 40 days after sowing. Root exudation of organic acids of the two cvs was measured 35 days after growing in quartz sand with different P supply. Both cultivars responded to P fertilizer by doubling their shoot weight. With increased P supply (0.68—0.77% P in shoot-DM) both cultivars showed similar heavy metal contents in the shoot resulting from similar root length/shoot weight ratios (RSR) and net uptake rates of the three elements as well as the same element concentrations in the rhizosphere soil solution. Under P deficiency, however, cv. Tabu (0.52% P in shoot-DM) showed in comparison with cv. Monnopa (0.48% P) higher Cu, Zn, and Cd contents of shoots although its RSR was smaller than that of cv. Monnopa. However, the inflow for Cu was higher and for Zn and Cd significantly higher compared with cv. Monnopa. This result of cv. Tabu corresponded with higher concentrations of Cu, Zn, and Cd of its rhizosphere soil solution, and its higher exudation rates of oxalate, citrate, and malate (3.9; 1.0; 0.7 nmol cm—1 h—1). The corresponding values for cv. Monnopa were: 1.7; 0.3; 0.4 nmol cm—1 h—1. The mobilization of Cu, Zn, and Cd by the excreted organic acids seems to be responsible for the higher Cu, Zn, and Cd inflow of cv. Tabu.

Einfluss eisenhaltiger Klärschlämme auf Kenngrößen der P-Verfügbarkeit in Ackerböden

Es ist unklar, ob die Anwendung von Klarschlammen aus Klarwerken mit P-Fallung auf Basis von zugesetzten Fe-Salzen die P-Verfugbarkeit in Ackerboden negativ beeinflusst. Es war deshalb das Ziel der Untersuchungen, den Einfluss von zwei Klarschlammen (KS) mit niedrigen und hohen Fe-Gehalten auf die Konzentration an Orthophosphat (Pi) in der Bodenlosung und das P-Sorptionsvermogen 1, 6 bzw. 13 Monate nach der KS-Applikation in 6 Lehm- und 4 Sandboden im Gefas- bzw. im Feldversuch zu prufen. Auserdem wurden Maispflanzen in Gefasen angezogen und ihr P-Entzug bestimmt. Der KS Go enthielt 12 kg P und 65 kg Fe (t TM)—1 (P : Fe = 1 : 5,4), der KS Sh enthielt 25 kg P und 39 kg Fe (t TM)—1 (P : Fe = 1 : 1,5). Die P-Dungung basierte auf der Applikation von 5 t TM ha—1 als KS Go mit 60 kg P ha—1 bzw. 30 mg P (kg Boden)—1 im Gefasversuch. Gleiche P-Mengen wurden als KS Sh bzw. als CaHPO4 (stellvertretend fur P-Mineraldunger) angewendet. Das P-Sorptionsvermogen blieb in allen Boden nach Applikation von KS Sh (P : Fe = 1:1,5) annahernd auf gleichem Niveau wie im Boden ohne KS, aber nach KS Go (P : Fe = 1:5) stieg es im Mittel um 16% (0—59%) an. Die Pi-Konzentration stieg bei KS Sh-Gabe im Mittel der Lehmboden um 34%, die der Sandboden um 15% an, sank aber nach KS Go-Gabe um 13 bzw. 36% im Vergleich zur Kontrolle ab. Auch im Feldversuch sank die Pi-Konzentration bei mittleren Boden-P-Gehalten (50 mg P (kg Boden)—1) nach Applikation von 10 t TM KS Go (126 kg P ha—1) im Vergleich zur Triplephosphatanwendung signifikant ab. Mit steigenden Applikationen von KS Go (5, 10, 15 t TM ha—1) stieg nach 1 Monat die Konzentration des Bodens an oxalatloslichem Fe und dazu die P-Sorption linear an (r2 = 0,6 bis 0,97). Die Pflanzen nahmen nach KS Go-Anwendung weniger P auf als aus KS Sh und viel weniger als aus CaHPO4. KS mit einem P : Fe-Verhaltnis von 1:5 ist nicht fur die Landwirtschaft geeignet. Zumindest bei der Schlammkonditionierung sollte auf die Fe-Zugabe verzichtet werden. Influence of iron content in sewage sludges on parameters of phosphate availability in arable soils The use of iron salts for the P elimination in sewage plants is widely used. But it is not clear whether the P availability in arable soils is negatively influenced by iron compounds or not. The aim of the investigations was, therefore, to study the influence of two sewage sludges with a high and a low Fe content respectively on P sorption and phosphate concentration (Pi) in the soil solution after application of CaHPO4 or sewage sludge to 5 loamy and 4 sandy soils (pot experiments and 1 silty loam (field experiment)). Soils were analyzed 1, 6, and 13 months after P application. Sludge Go contained 12 kg P and 65 kg Fe (t DM)—1 (P : Fe = 1 : 5.4) and sludge Sh 25 kg P and 39 kg Fe (t DM)—1 (P : Fe = 1 : 1.5). The basic P application was 60 kg P ha—1 (= 30 mg P (kg soil)—1 in the pot experiment, as sludge or as CaHPO4). P uptake by maize was determined in a separate pot experiment with a loamy soil and the same P application rate. The P sorption capacity remained similar in all soils after application of sludge Sh (P : Fe = 1:1.5) compared with soils without sludge, however, after application of sludge Go the P sorption increased by 16% (0—59%). After application of sludge Sh the mean Pi concentration increased in loamy soils by 34% and in sandy soils by 15%. On the other hand the Pi concentration decreased after applying sludge Go by 13% and 36% as compared to the controls of the respective soils. In the field experiment the Pi concentration of plots with a high P level (50 mg lactate soluble P (kg soil)—1) was also significantly decreased after application of 10 t sludge Go (126 kg P ha—1) in comparison with triple phosphate. One month after the application of increasing amounts of sludge Go (5, 10, 15 t DM ha—1) both the concentration of oxalate-soluble Fe in the soil and the P sorption were increased. The elevated relationship between these two parameters was highly significant (r2 = 0.6 — 0.97). Plant uptake of P was less after application of sludge Go than after application of sludge Sh and much less than P uptake from CaHPO4. Sewage sludges with a P : Fe ratio of 1 : 5 should not be recommended for agricultural use, as the P availability is significantly reduced. Iron salts should not be used for conditioning of sludges.

Phosphordüngewirkung eisenhaltiger Klärschlämme

The result of waste water treatment with iron salts are sewage sludges with higher P but also Fe contents. The effect of such sludges on P availability in soils is not clear and was, therefore, compared with CaHPO 4 as a P mineral fertilizer. In experiments (Mitscherlich pots, 6 kg soil) two sandy soils (pH 4.3 and 4.9), two luvisols ( pH 6.3 and 7.2), a loess (13 % CaCO 3 ), and quartz sand all differing in their P status were treated with two sewage sludges which differed in their molar Fe:P ratios (sludge Go: 1:0.3, sludge Sh: 1:1.2). For sludge Go the P elimination had been carried out with FeSO 4 and the sludge was stabilized with FeCl 3 + Ca(OH) 2 (filter press). For sludge Sh P was eliminated by FeCl 3 in the aerobic basin. The first crop was maize (total shoot dry matter), the second red clover. In case of sludge Sh both crops took up in comparison to CaHPO 4 the same amount of P from all substrates with the exception of quartz sand. The effect of sludge Go was quite different: from the neutral luvisol soils maize was able to take up only 64-82 % P and red clover 77-82 % P only as compared to CaHPO 4 . On the sandy soils maize and red clover grew after sludge Go as good or better than after CaHPO 4 application and P uptake was quite similar (83-106 %). This result was concomitant to an increase of pH values (from 4.3 to 4.9, 4.9 to 5.6, respectively). The negative efficiency of P uptake in heavy soils after application of sludge Go resulted from an increase of P sorption and decrease of orthophosphate concentration in soil solution. This sludge contains a high proportion of iron hydroxides/oxides with free sorption sites for P. In future P elimination from waste water should be done without iron salts. At least during the process of conditioning no Fe salts should be used.

Cu-, Zn- und Cd-Aufnahme von Lupinus albus L., Lupinus angustifolius L. und Lupinus luteus L. im Vergleich zu Lolium multiflorum Lam

Under P deficiency several lupin species exude organic acids which increase the solubility of phosphate and cations. However, most monocotyledons mostly are missing this property. It was the aim of this study to investigate the Cu, Zn and especially the Cd uptake of six cultivars of Lupinus albus, Lupinus angustifolius and Lupinus luteus in comparison to that of Lolium multiflorum (one cultivar) at a moderate P supply in a pot experiment (6 kg soil/pot). We used a humic podzol with the following characteristics: 6 % clay, 11 % silt, 84 % sand, 4.9 % organic substance, þH (CaCl2): 5.4, lactate soluble P: 32 mg/kg, HNO3/HCl soluble: Cu 2.4; Zn: 10 and Cd: 0.1 mg/kg. Fourteen days before sowing, heavy metals were added per kg soil as follows: 30 mg Cu, 75 mg Zn, 0.5 mg Cd and other nutrients: 66 mg K, 13 mg Mg as well as 66 mg N for ryegrass. For lupin, the soil was inoculated with rhizobia. After 3o and 42 days the shoot dry matter, the Cu, Zn and Cd contents in the shoots and roots and the root length were measured. The inflow (net uptake rate per unit root length) based on Cd amounts of the total plants (total inflow) or based on Cd amounts of shoots only (shoot inflow) were calculated as well as the root length/shoot weight ratio.

Einfluß von Citrat auf die Mobilisierung und Aufnahme von Zn und Cu bei Weidelgras und Weißer Lupine

Als Reaktion auf ein niedriges P-Angebot fuhrt die Ausscheidung von mehrbasigen organischen Sauren bei einigen Pflanzenarten (z.B. Weise Lupine, Rotklee) zu einer erhohten P-Loslichkeit und P-Aufnahme. Dieser Mechanismus ist oft begleitet von einer hoheren Eisen- und Aluminiumloslichkeit. Auf schwermetallbelasteten Boden konnte die Ausscheidung ` von organischen Sauren auch diese Metalle mobilisieren und zur gesteigerten Aufnahme in die Pflanze fuhren. In zwei Gefasversuchen wurde der Einflus von Citrat, zum einen durch die kunstliche Zugabe von Citrat (Weidelgras), zum anderen durch den induzierten Citrat-Efflux bei P-Mangel (Weise Lupine), auf die Mobilisierung und Aufnahme von Cu und Zn untersucht.

Effect of citrate on the uptake of copper and cadmium by Lupinus albus, Lupinus luteus and Lupinus angustifolius

During P deficiency, several lupin species show an increased efflux of organic acid anions, which increases the solubility of P and metals such as Fe, Al, Zn, Cu and Cd. The effect of these organic acid anions on the uptake of Cu and Cd is not well known. To test their effect, we investigated the uptake of Cu and Cd by lupin species over 48 h from solutions in which the metals were present as free cations (1.8 μmol L−1 as nitrate) or as citrate complexes (1.8 μmol L−1 Cu or Cd nitrate plus 1 mmol citrate L-1). Afterwards, the roots were transferred to a 2 mmol Ca(NO3)2 L-1 solution for 5 h to measure the quantities of exchangeable Cu and Cd. There was a strong reduction of the Cu concentration in the Cu nitrate treatment. Within 9 h the minimum concentration was reached by all the 3 plant species. But in contrast, the Cu uptake from the Cu nitrate + citrate solution was totally inhibited over the 48 h. In the case of Cd, the concentration of the Cd nitrate solution was gradually reduced and the minimum concentration was reached after 12 h (L. albus). Compared with this result, the Cd depletion of solution with Cd citrate complexes was significantly inhibited at least during the first hour. Later on, there were no significant differences between Cd uptake rate from Cd nitrate and Cd citrate solutions. Whereas only 5 to 12 % of the absorbed Cu (from Cu nitrate of the 3 lupin species) was exchangeable by Ca nitrate, the exchange of Cd reached 36 to 63 % regardless of the form of Cd supplied.