Rizosfera procesi, ki vplivajo na razopložljivost mineralnih hranil. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Σχετικά έγγραφα
Tretja vaja iz matematike 1

TEŽKE KOVINE IN RASTLINE

PONOVITEV SNOVI ZA 4. TEST

6. ΤΕΛΙΚΗ ΙΑΘΕΣΗ ΤΑΦΗ Γενικά

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci

Funkcijske vrste. Matematika 2. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 2. april Gregor Dolinar Matematika 2

Delovna točka in napajalna vezja bipolarnih tranzistorjev

ΑΡΗΣΟΣΔΛΔΗΟ ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ ΥΟΛΖ ΓΔΧΠΟΝΗΑ ΣΟΜΔΑ ΔΓΓΔΗΧΝ ΒΔΛΣΗΧΔΧΝ, ΔΓΑΦΟΛΟΓΗΑ ΚΑΗ ΓΔΧΡΓΗΚΖ ΜΖΥΑΝΗΚΖ ΔΡΓΑΣΖΡΗΟ ΔΓΑΦΟΛΟΓΗΑ

ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΕΚΤΟΣ ΕΔΑΦΟΥΣ ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ

TRANSPORT RAZTOPIN. Agronomija - UNI

TRANSPORT RAZTOPIN. Agronomija - UNI 2005/06

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 5. december Gregor Dolinar Matematika 1

p 1 ENTROPIJSKI ZAKON

Υ ΑΤΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΟΜΕΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ Κ. Π. ΧΑΛΒΑ ΑΚΗΣ ΜΥΤΙΛΗΝΗ Καθηγητής Περ.

matrike A = [a ij ] m,n αa 11 αa 12 αa 1n αa 21 αa 22 αa 2n αa m1 αa m2 αa mn se števanje po komponentah (matriki morata biti enakih dimenzij):

Integralni račun. Nedoločeni integral in integracijske metrode. 1. Izračunaj naslednje nedoločene integrale: (a) dx. (b) x 3 +3+x 2 dx, (c) (d)

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΥΝΑΤΟΤΗΤΑΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΟΥ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΕ ΙΟΥ ΘΕΡΜΩΝ ΝΙΓΡΙΤΑΣ (Ν. ΣΕΡΡΩΝ)

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 21. november Gregor Dolinar Matematika 1

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 14. november Gregor Dolinar Matematika 1

Zakaj proučevati tla?

Državni izpitni center SPOMLADANSKI IZPITNI ROK *M * NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Sreda, 3. junij 2015 SPLOŠNA MATURA

ΓΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΝ. Εικόνα 1. Φωτογραφία του γαλαξία μας (από αρχείο της NASA)

CO2 + H2O sladkor + O2

Osnovni ekološki principi

Katedra za farmacevtsko kemijo. Sinteza mimetika encima SOD 2. stopnja: Mn 3+ ali Cu 2+ salen kompleks. 25/11/2010 Vaje iz Farmacevtske kemije 3 1

αριθμός δοχείου #1# control (-)

Estimation of grain boundary segregation enthalpy and its role in stable nanocrystalline alloy design

SKUPNE PORAZDELITVE VEČ SLUČAJNIH SPREMENLJIVK

Gimnazija Krˇsko. vektorji - naloge

Επιβάρυνση των εδαφών από τη διάθεση αποβλήτων ελαιοτριβείων. Αποτελέσματα από τον πιλοτικό Δήμο του έργου PROSODOL.

Jure Stojan 2. predavanje termodinamične osnove, encimske katalize encimska kataliza časovni potek encimske reakcije začetna hitrost

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ Μ.Ε. ΣΥΜΒΟΛΟ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΙΣ

ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΜΕ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΣΕ ΥΔΡΟΞΥ-ΟΞΕΙΔΙΑ ΣΙΔΗΡΟΥ ΑΠO ΤΗΝ ΕΚΡΟΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ. Κυριακή Καλαϊτζίδου MSc Χημικός Μηχανικός

ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ

Σύνθεση θρεπτικού διαλύματος. Υπολογισμός μακροστοιχείων

Talna kemija. Kaj je potrebno poznati:

panagiotisathanasopoulos.gr

Osnove elektrotehnike uvod

Appendix B Table of Radionuclides Γ Container 1 Posting Level cm per (mci) mci

Zaporedja. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 22. oktober Gregor Dolinar Matematika 1

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 1 Ο ( 1 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ)

Το άτομο του Υδρογόνου

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΗ

3. Υπολογίστε το μήκος κύματος de Broglie (σε μέτρα) ενός αντικειμένου μάζας 1,00kg που κινείται με ταχύτητα1 km/h.

1. Trikotniki hitrosti

Poglavje 7. Poglavje 7. Poglavje 7. Regulacijski sistemi. Regulacijski sistemi. Slika 7. 1: Normirana blokovna shema regulacije EM

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ Α ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΧΗΜΕΙΑ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Νόµοςπεριοδικότητας του Moseley:Η χηµική συµπεριφορά (οι ιδιότητες) των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.

Booleova algebra. Izjave in Booleove spremenljivke

Αλληλεπίδραση ακτίνων-χ με την ύλη

Izr. prof. dr. Dominik Vodnik, Katedra za aplikativno botaniko, ekologijo in fiziologijo rastlin govorilne ure: torek od 10 h -12 h

ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΕΚΤΟΣ ΕΔΑΦΟΥΣ ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ

Ποιότητα αρδευτικών πόρων της καλλιέργειας ελιάς (περίπτωση ΠΕΖΩΝ & ΜΕΡΑΜΒΕΛΛΟΥ, 2011 και 2013)

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ (Δ.Π.Μ.Σ.) «ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ»

Glukoneogeneza. Glukoneogeneza. Glukoneogeneza. poteka v jetrih in ledvični skorji, v citoplazmi in delno v mitohondrijih.

VODA IN RASTLINSKA CELICA

8. Diskretni LTI sistemi

Termodinamika vlažnega zraka. stanja in spremembe

Καλλιέργειες Εκτός Εδάφους

vaja Kvan*ta*vno določanje proteinov. 6. vaja Kvan*ta*vno določanje proteinov. 6. vaja Kvan*ta*vno določanje proteinov

Τεχνολογίες Γεωπληροφορικής για την Διαχρονική Παρακολούθηση της Ρύπανσης των Εδαφών και την Προστασία του Περιβάλλοντος. Άγγελος Χλιαουτάκης

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ÄÉÁÍüÇÓÇ

ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ ΕΚΤΟΣ ΕΔΑΦΟΥΣ ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

2 η ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ. Ημερομηνία: Σάββατο 4 Μαΐου 2019 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

1. TVORBA ŠIBKEGA (SIGMATNEGA) AORISTA: Največ grških glagolov ima tako imenovani šibki (sigmatni) aorist. Osnova se tvori s. γραψ

IZPIT IZ ANALIZE II Maribor,

Heterogene ravnoteže taloženje i otapanje. u vodi u prisustvu zajedničkog iona u prisustvu kompleksirajućegreagensa pri različitim ph vrijednostima

Logatherm WPL 14 AR T A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013

ΠΡΙΤΣΙΝΑΔΟΡΟΣ ΛΑΔΙΟΥ ΑΕΡΟΣ ΓΙΑ ΠΡΙΤΣΙΝΙΑ M4/M12 ΟΔΗΓΙΕΣ ΧΡΗΣΗΣ - ΑΝΤΑΛΛΑΚΤΙΚΑ

Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Συντήρησης Αρχαιοτήτων και Έργων Τέχνης Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής - ΣΑΕΤ

SUPPLEMENTAL INFORMATION. Fully Automated Total Metals and Chromium Speciation Single Platform Introduction System for ICP-MS

NEPARAMETRIČNI TESTI. pregledovanje tabel hi-kvadrat test. as. dr. Nino RODE

FOTOSINTEZA Wan Hill primerjal rastlinsko fotosintezo s fotosintezo BAKTERIJ

ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟ ΙΚΟΤΗΤΑΣ : Οι ιδιότητες των χηµικών στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΗ ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Kontrolne karte uporabljamo za sprotno spremljanje kakovosti izdelka, ki ga izdelujemo v proizvodnem procesu.

Φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού (UV-Vis)

Osnovne stehiometrijske veličine

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ηµεροµηνία: Τετάρτη 18 Απριλίου 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΞΕΙΔΩΣΗΣ - ΓΡΑΦΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΤΥΠΩΝ- ΟΝΟΜΑΤΟΛΟΓΙΑ

ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2010 Πειράματα Χημείας Χημικές αντιδράσεις και ποιοτική ανάλυση ιόντων

Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ. Παππάς Χρήστος Επίκουρος Καθηγητής

προσλαμβάνουν από το έδαφος

ΧΗΜΕΙΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

Ca +2 K + Mg +2 H + Al +3 Na + Zn +2 S -2 NO 3. ΑΣΚΗΣΗ 1-Συμπληρώστε κατάλληλα, τα κενά του πίνακα με τα ονόματα και τους χημικούς τύπους των ενώσεων.

Državni izpitni center SPOMLADANSKI IZPITNI ROK *M * FIZIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Petek, 10. junij 2016 SPLOŠNA MATURA

Θέματα Ανόργανης Χημείας Γεωπονικής ΓΟΜΗ ΑΣΟΜΩΝ

ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Παράδειγµα κριτηρίου σύντοµης διάρκειας

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ V. Πρότυπα δυναμικά αναγωγής ( ) ΠΡΟΤΥΠΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ΣΤΟΥΣ 25 o C. Ημιαντιδράσεις αναγωγής , V. Antimony. Bromine. Arsenic.

PROCESIRANJE SIGNALOV

ΘΡΕΨΗ ΛΙΠΑΝΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ

Encimi v tleh. k 1 E + S ES E + P. k 3. k 2

ΓΕΝΙΚΗ ΛΑΧΑΝΟΚΟΜΙΑ. Εργαστήριο. Ενότητα 10 η : Θρεπτικά Διαλύματα Για Καλλιέργειες Εκτός Εδάφους ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Δ. ΣΑΒΒΑΣ, Χ.

2.1. MOLEKULARNA ABSORPCIJSKA SPEKTROMETRIJA

Aleš Mrhar. kinetični ni vidiki. Izraženo s hitrostjo in maso, dx/dt očistkom

Transcript:

Rizosfera procesi, ki vplivajo na razopložljivost mineralnih hranil Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Literatura Marschner H. (1995) Mineral nutrition of higher plants. Poglavje 15: The soil-root interface in relation to mineral nutrition. Academic Press, London 889s. Neumann G, Römheld V (2002) Root-induced changes in the availability of nutrients in the rhizosphere. V knjigi: Waisel, Y, Eshel, A., Kafkafi, U. Plant Roots - the Hidden Half, Marcel Dekker, New York, 617-649. Jones, D. L., Hodge, A., Kuzyakov, Y. (2004) Plant and mycorrhizal regulation of rhizodeposition. New Phytologist 163 (3), 459-480. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Hopkins, 1999

Razpoložljivost mineralnih hranil kemijski dejavniki: kemijska oblika, vezava mineralnega hranila na druge ione ali na matriks tal, koncentracija miner. hranila prostorski dejavniki: razporeditev v tleh, mobilnost Določanje razpoložljivosti mineralnih hranil v tleh na najbolj direkten način razpoložljivost hranil določimo s spremljanjem rasti rastlin kemijska analiza tal (uporaba različno močnih ekstrakcijskih sredstev: šibke kisline, helatorji, razt. soli, voda) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

ekstrakcijsko sredstvo lahko topni fosfor (mg 100g -1 zračno suhih tal) nevtralen NH 4 F (ph 7.0) 14.8 kisel NH 4 F (ph < 2.0) 7.4 H 2 SO 4 + (NH 4 ) 2 SO 4 (ph 3.0) 3.6 ocetna kislina (ph 2.6) 2.5 bikarbonat, NaHCO 3 (ph 8.5) 2.4 Ca-laktat (ph 3.8) 1.2

razdalja (m) amonij nitrat skupni N razdalja (m) Klironomos et al., Applied Soil Ecology, 12, (1999)

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06 razpoložljiva hranila

Prostorsko povečana razpoložljivost hranil stimulacija rasti korenin podaljševanje in večanje št. koreninskih laskov pospešena tvorba finih korenin pospešena mikorizna infekcija razpoložljiva hranila

razpoložljiva hranila Prostorsko povečana razpoložljivost hranil stimulacija rasti korenin podaljševanje in večanje št. koreninskih laskov pospešena tvorba finih korenin pospešena mikorizna infekcija rizosfera Kemijsko povečana razpoložljivost hranil spremembe kemizma rizosfere: ph, redoks potencial, sproščanje organskih molekul, npr. helatorji, encimi modifikacije kinetike sprejema

Rizosfera termin rizosfera je uvedel Hiltner (1904) pri opisu fenomena povečanja mikrobne biomase ob koreninah Hinsinger (1998): rizosfera je volumen tal, ki je pod vplivom aktivnosti korenin

tla rizosfera

bulk soil juvenilna rizosfera razvijajoča rizosfera razvita rizosfera odmirajoča rizosfera reliktna rizosfera talni delec sluz eksudacija C influks C mikorizne hife rastoča korenina korenina s koreninskimi laski Jones et al. 2004. New Phytologist 163:459-480

Čeprav so kemijske lastnosti tal (t.i. bulk soil; npr. ph) zelo pomembne za rast korenin in razpoložljivost mineralnih hranil, pa igrajo odločilno vlogo pri sprejemu mineralnih hranil, posebej mikroelementov, razmere v rizosferi in obseg, v katerem lahko korenine modulirajo te razmere. Razmere v rizosferi so pomembne tudi pri odgovoru rastlin na neugodne talne razmere (npr. rast v kislih tleh) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Procesi v rizosferi izčrpanje količine posameznih elementov ali njihovo kopičenje sproščanje H + ali HCO 3- (in CO 2 ) iz korenin ΔpH korenine sproščajo ali porabljajo O 2 Δredksi potenciala sproščanje koreninskih izločkov (eksudatov) z majhno molekulsko maso - mobilizacija mineralnih hranil Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Gradienti: koncentracije min. hranil ph redoksi potencial eksudacija mikrobna aktivnost: - neinfektivni mikroorganizmi - infektivni mikroorganizmi npr. mikoriza Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

I. Koncentracija ionov v rizosferi Dejavniki koncentracija ionov v talni raztopini hitrost transporta ionov k površini korenin hitrost sprejema ionov v korenine razmerje med sprejemom vode in sprejemom ionov mineralnih hranil Izčrpanje določenih mineralnih hranil v rizosferi fosfor, kalij Kopičenje mineralnih hranil v rizosferi kalcij, magnezij Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Difuzija ionov mineralnih hranil v tleh efektivni difuzijski koeficient J s (gostota toka) = -D s (δc s /δx) [mol m -2 s -1 ] Efektivni difuzijski koeficient D s = D l Θ f dc l /dc s D l difuzijski koeficient v vodi (m 2 s -1 ) Θ volumetrična vsebnost vode v tleh (m 3 m -3 ) f upornost (omejitev mobilnosti iona glede na vodo) dc l /dc s recipročna vrednost pufrske sposobnosti tal za določen ion; Cl je količina iona v talni raztopini Cs je vsota količine iona v talni razopini in količine izstega iona, ki jo je moč sprostiti iz trdne faze tal Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Difuzijski koeficient ionov mineralnih hranil v tleh Difuzijski koeficient povprečni D s Transport z Ion voda ( D l ) tla (D s ) za tla difuzijo (mm dan -1 ) NO 3-1.9 x 10-9 10-10 -10-11 5 x 10-11 3.0 K + 2.0 x 10-9 10-11 -10-12 5 x 10-12 0.9 H 2 PO 4-0.9 x 10-9 10-12 -10-15 1 x 10-13 0.13 Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

4 days 6 days 9 days Razvoj območja izčrpanja (depletion zone) pri koruzi avtoradiogram; korenine koruze se rasle na tankem sloju agarja, kateremu je bil dodan radioizotop 32 P. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Konc. Rb (μmol g -1 soil) oddaljenost od korenine (mm) Razvoj območja izčrpanja za rubidij, profil okoli korenin koruze po 1, 2 oz. 4 dnevih; peščen substrat.

izotopsko določen izmenljivi P (mol m -3 ) začetna koncentracija izotop. izmenlj. povprečna dolžina koreninskih laskov talna raztopina koncentracija P v talni raztopini (mmol m -3 ) oddaljenost od korenine (mm) Izčrpanje dveh frakcij fosforja v rizosferi korenin koruze; čas poskusa 3 dni; peščen substrat

Odstotek glede na začetno koncentracijo oddaljenost od korenine (mm) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Proteoidne korenine Koreninski sistem belega volčjega boba (Lupinus albus) ob pomanjkanju P (levo) in zadostni preskrbljenosti s P (desno) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

nemikorizna korenina endomikoriza ektomikoriza Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

mikorizni učinek oddaljenost od korenine (mm) Vpliv arbuskularne mikorize na izčrpanje fosforja. Rastline paprike Capsicum annuum L. so bile inokulirane z AM glivo Glomus macrocarpum (+M) ali pa neinokulirane (kontrola; -M). Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ektomikoriza Pinus sp. in Amanita muscaria mikorizosfera Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

razpoložljiva hranila Prostorsko povečana razpoložljivost hranil stimulacija rasti korenin podaljševanje in večanje št. koreninskih laskov pospešena tvorba finih korenin pospešena mikorizna infekcija rizosfera Kemijsko povečana razpoložljivost hranil spremembe kemizma rizosfere: ph, redoks potencial, sproščanje organskih molekul, npr. helatorji, encimi modifikacije kinetike sprejema

razpoložljiva hranila Prostorsko povečana razpoložljivost hranil stimulacija rasti korenin podaljševanje in večanje št. koreninskih laskov pospešena tvorba finih korenin pospešena mikorizna infekcija rizosfera Kemijsko povečana razpoložljivost hranil spremembe kemizma rizosfere: ph, redoks potencial, sproščanje organskih molekul, npr. helatorji, encimi modifikacije kinetike sprejema

Kopičenje ionov v rizosferi masni tok h koreninam : hitrost sprejema v korenine kopičenje kalcija in magnezija pri zadosti velikih koncentracijah Ca 2+ in SO 4 2- v talni raztopini, lahko pride do precepitacije CaSO 4. tvorba trdnih ovojev okoli korenin (pedotubuli) precepitacija CaCO 3, kalcitni elementi ohranjajo strukturo celic koreninske skorje Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Kopičenje natrija ter klora okoli korenin koruze je odvisno od transpiracijskega toka. Če je slednji velik, sprejem ionov v korenine zaostaja za sprejemom vode in koncentracija ionov v bližini korenin se poveča. bulk = bulk soil loose = loosely adhering soil (rizosferna tla) close = closely adhering soil (tla rizoplana)

Kopičenje kalcija in magnezija v rizosferi 2-mesečnih rastlin ječmena topni Ca (mm) topni Mg (mm) oddaljenost od korenine (mm) Youssef and Chino, 1987 Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Interakcije med ioni mineralnih hranil Kompeticija Tekmovanje za iste transportne mehanizme K + / Rb +, SO 2-4 / MoO 2-4, SO 2-4 / SeO 2-4, HPO 2-4 / AsO 2-4, Cl - / NO - 3 Razmerje kation/anioni: NH + 4 K + Vezava v apoplastu K +, Ca 2+, Mn 2+ Mg... NH 4+ NO - 3 Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Časovni potek sprejema magnezija v ljulko (Lolium perenne L.) v odvisnosti od sprememb koncentracije kalija v rizosferni talni raztopini K +, Ca 2+, Mn 2+ Mg Izčrpanje kalija iz rizosfere poveča hitrost sprejema Mg Seggewiss and Jungk, 1988 Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

II. Sprembe rizosfernega ph, ki jih inducirajo korenine 1) Neravnovesje v sprejemu kationov/anionov Razlike v sproščanju H + in HCO 3- (ali OH - ) 2) Ekskrecija organskih kislin Δ ph 3) organski C v koreninskem eksudatu Rizosferni mikroorganizmi Ekskrecija organskih kislin 4) CO 2,ki ga sprošča rastlina mikrobni CO 2 raztapljanje CO 2 v talni raztopini (H +, HCO 3 - ) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Protonska črpalka

Učinki oblike sprejetega dušika na ph rizosfere Spremembe v razmerju med sprejetimi anioni in kationi vplivajo na ph rizosfere Dušik na voljo tako v kationski (NH 4+ ) kot tudi v anionski obliki (NO 3- ), ki lahko, zaradi velikih potreb po tem elementu, predstavljata do 80% celotnega sprejema ionov. Zato je razmerje med sprejetimi kationi in anioni v veliki meri regulirano z obliko, v kateri je rastlini na voljo dušik. NO 3 - NH 4 + N 2 (simbiotska fiksacija)

Asimilatorna redukcija nitrata Denitrifikacija Organski N Nitrifikacija Nebiološka oksidacija Deaminacija Asimilacija amonija Biološka fiksacija

Klironomos et al., Applied Soil Ecology, 12, (1999) a) amonij b) nitrat c) skupni N

Učinki oblike sprejetega dušika na ph rizosfere preferečni sprejem NO 3 - je značilen kadar rastline rastejo v dobro prezračenih tleh, predstavlja povečan sprejem anionov v primerjavi s kationi in posledično porast ph v rizosferi. poleg tega je asimilacija nitrata (NO 3 - ) povezana z nastankom OH - (3 NO 3-2 OH - ), ki se med redukcijo nitrata sprošča iz korenin preferenčni sprejem NH 4 + je značilen za razmere, kjer je upočasnjena ali zavrta nitrifikacija, posebno v močvirnih, kislih tleh in tled arktične tundre. Značilen je tudi za obdobje v kratkem času po aplikaciji NH 4 + gnojil in organskih gnojil presežek sprejetih kationov napram anionom, ki je posledica preferenčnega sprejema NH 4 +, poleg tega pa še nastajanje H + med asimilacijo NH 4 + v koreninah (3 NH 4 + 2 H + ) vodita v zmanjšanje ph rizosfere.

Učinki porasta ph v rizosferi, ki je nastopil zaradi aktivnosti korenin v odgovoru na gnojenje z nitratnim (NO 3- ) gnojilom, na razpoložljivost hranil (P, Ca, Mg) in toksičnega aluminija (Al) pri travi Pennisetum glaucum; kisla tla (Bagayoko et al. 2000).

Oblika dodanega dušika, ph rizosfere in vsebnost mineralnih hranil v nadzemnih delih fižola (Phaseolus vulgaris), ph tal = 6.8 nitrogen supply rhizosp. ph P K Fe Mn Zn Cu Ca(NO 3 ) 2 6.6 815 2026 68 23 11 2.7 (NH 4 ) 2 SO 4 + inhibitor of nitrification 4.5 1818 1756 184 37 21 3.7 V nevtralnih in bazičnih tleh lahko zakisanje rizosfere, ki nastopi zaradi preferenčnega sprejema amonija, pospeši mobilizacijo P iz anorganskih fosfatov in tako pospeši njegov sprejem v rastlino. Hkrati je povečan tudi sprejem hranil (predvsem mikrohranil), ki so vezana v fosfatih (B, Fe, Mn, Zn, ) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Gradienti: koncentracije min. hranil ph redoksi potencial eksudacija mikrobna aktivnost: - neinfektivni mikroorganizmi - infektivni mikroorganizmi npr. mikoriza Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Vpliv oblike dodanega dušika na ph rizoplana vzdolž korenine 4-letne sadike smreke (Picea abies); luvisol ph 4.5 (Lesien et al. 1990) ph je povečan na apikalnem delu korenine in zmanjšan n asubapikalnem delu (cona podaljševanja) in sicer ne glede na obliko dušika v z dodanim NO 3- narašča ph na bolj bazalnem delu korenine ph pada tudi kadar je poleg nitrata (NO 3- ) dodan NH 4+ v zadostni koncentraciji (0.5 mm; preferenčni sprejem NH 4+ )

Triticum aestivum Cicer arietinum Lupinus albus Fagopyrum Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Prehrana z dušikom, ph rizosfere in sprejem Cd pri ljulki (Lolium perenne) nitrogen form rhizosphere ph Cd content in the shoots (mg kg -1 DW) NO 3-6.8 4.2 NH 4 NO 3 6.2 8.0 NH 4 + 5.5 12.2 Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

SIMBIOTSKA FIKSACIJA DUŠIKA OGLJIKOVI HIDRATI fiksirani N

Za mnoge metuljnice s simbiotsko fiksacijo dušika je značilno zakisanje rizosfere, ki ima za posledico prej omenjene spremembe v razpoložljivosti hranil. Zakisanje je rezultat sproščanja H + ob procesu fiksacije Učinek različnih oblik dodanega dušika oz. fiksacije zračnega N 2 na ph rizosfere in sproščanje fosfatov pri lucerni.

Prehranjenost rastline in ph rizosfere spremembe ph rizosfere, ki jih inducirajo korenine so povezane s prehrambenim statusom rastline pomanjkanje Zn (npr. bombaž) pomanjkanje Fe (večina rastlin razen trav) zakisanje rizosfere Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Zakisanje rizosfere ob pomanjkanju fosforja je razširjen fenomen Časovni prikaz porasta suhe snovi, sprememb koncentracije P in ph rizosfere in sprejema ionov pri navadni ogrščici (Brassica napus L.), ki je rasla v tleh z nezadostno količino fosforja Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Redoksi potencial rizosfere Rastline, ki so prilagojene na rast v tleh z veliko količino vode ali na poplavljena tla (npr. riž) ohranjajo velik redoksi potencial rizosfere s transportom kisika akozi nadzemne dele. Po aerenhimih se O 2 transportira do korenin in sprošča v okolico korenin, ki jo oksigenira. 1-4 mm dobava kisika poraba kisika redoksi pufrska kapaciteta tal Korenine riža v poplavljenih tleh. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Nizek redoksi potencial tal in razpoložljivost mineralnih hranil majhna topnost (Mn 2+, Fe 2+ ) kopičenje in izražanje toksičnih učinkov) izgube dušika (N 2, N 2 O zaradi denitrifikacije ali/oz. nepopolne nitrifikacije) vezava NH 4+ in K + redukcije Fe 3+ sproščanje (emisije) metana na glinene minerale kot posledica kopičenje fitotoksičnih nizkomolekularnih monokarboksilnih kislin zaradi vezave na amorfne Fe hidrokside se lahko zmanjša razpoložljivost Zn 2+ in P Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Rizodepozicija, koreninska eksudacija velik delež fotosintetsko vezanega ogljika (30-60%) se translocira v koreninski sistem od te količine ogljika se lahko precejšen delež (do 40% pri enoletnicah in do 70% pri gozdnih drevesnih vrstah) sprosti v okolico korenin sestava in aktivnost mikrobnih populacij razpoložljivost mineralnih hranil topnost potencialno toksičnih elementov v rizosferi Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Rizodepozicija Najpomembnejši mehanizmi rizodepozicije model (Marschner, 1995). LMW = nizkomolekularne org. spojine Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

bulk soil juvenilna rizosfera razvijajoča rizosfera razvita rizosfera odmirajoča rizosfera reliktna rizosfera talni delec sluz eksudacija C influks C mikorizne hife rastoča korenina korenina s koreninskimi laski Jones et al. 2004. New Phytologist 163:459-480 Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Nizkomolekularne spojine koreninskega eksudata sladkorji aminokisline karboksilatni ioni fitosiderofori fenoli vitamini hormoni reducrajoče lastnosti in/ali sposobnost tvorbe stabilnih kompleksov s kovinskimi ioni (kationi) direkten vpliv na razpoložljivost mineralnih hranil in na toksičnost ionov v rizosferi Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Mineralna hranila Organski ogljik glukoza citrat aminokisline Shematski prikaz razporeditve mineralnih hranil (območja izčrpanja za N, P in K) ter koncentracijski profili za tri vrste organskih spojin (citrat, glukoza in aminokisline), sproščenih z eksudacijo. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Pri navadni ogrščici (Brassica napus L.) je sproščanje organskih kislin (jabolčna, citronska kislina) pospešeno ob pomanjkanju P (Marschner, 1995) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

ph in vsebnost citrata ter mikrohranil v tleh in rizosferi belega volčjega boba (Lupinus albus L.) ob pomanjkanju fosforja. 1g na rastlino, 23% neto fotosinteze! (Marschner, 1995) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Model sprejema Fe pri dvokaličnicah in enokaličnicah brez trav (ob pomanjkanju Fe) Mehanizem vključuje inducibilno Fe-reduktazo, ki reducira Fe(III) helate v rizosferi in pri tem sprošča Fe 2+. Tega preko plazmaleme koreninske celice transportira transportni protein z veliko afiniteto do Fe 2+.

+Fe -Fe Vizualizcija redukcije Fe(III) vzdolž primarne stranske korenine graha. Rastlini sta bili stari 14 dni in bodisi zadostno preskrbljeni (+Fe) ali pa nezadostno preskrbljeni (-Fe) z železom. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Model sprejema Fe (ob njegovem pomanjkanju) pri travah V citoplazmi koreninskih celic se iz metionina sintetizirajo fitosiderofore (PS), ki se sproščajo v rizosfero z inducibilnim PS transporterjem (2). Drug inducibilni transportni protein prepoznava kompleks Fe-PS in ga intaktnega prenaša v citoplazmo.

Fitosiderofore mugineinska kislina Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Visokomolekularne organske spojine koreninskega eksudata polisaharidi sluzi ektoencimi (npr. kisle fosfataze, fitaze, peroksidaze, fenoloksidaze) Hidrolizo P org uravnavajo kisla fosfataza koreninskega izvora, glivina kisla ali bazična fosfataza in bakterijska bazična fosfataza. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Prikaz aktivnost kisle fosfataze sproščene iz korenin pri različnih vrstah Aktivnost kisle fosfataze ogrščica pšenica detelja aktivnost kisle fosfataze v tleh (bulk soil) oddaljenost od korenine (mm) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Gradienti: koncentracije min. hranil ph redoksi potencial eksudacija mikrobna aktivnost: - neinfektivni mikroorganizmi - infektivni mikroorganizmi npr. mikoriza Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Neinfektivni rizosferni mikroorganizmi gostota populacije mikroorganizmov, še posebej bakterij, je v rizosferi glede na ostala tla znatno povečana (faktor = 5-50) kvalitativne spremembe mikrobnih populacij v rizosferi (producenti rastlinskih hormonov, N 2 fiksatorji, patogeni, antagonisti) Neinfektivni rizosferni mikroorganizmi lahko vplivajo na mineralno prehrano rastline preko učinkov na: rast, morfologijo in fiziologijo korenin rast in razvoj rastline razpoložljivost mineralnih hranil mehanizme sprejema mineralnih hranil v rastlino Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Tri glavne strategije biološke fiksacije dušika: fiksatorji dušika so lahko simbiotski, prostoživeči, v kontekstu poglavja o rizosferi pa nas zanimajo tisti, ki živijo v vplivnem območju korenin in se hranijo s koreninskim eksudatom.

Potencialna vloga nekaterih nizkomolekularnih komponent koreninskega eksudata, kot signalov ali prekurzorjev za tvorbo rastlinskih hormonov v rizosferi

Najpomembnejši mehanizmi, s pomočjo katerih je povečana mobilnost posameznih kem. elememntov v rizosferi ph redoksi poten. kompleksacija biotsko morfologija koren. mikoriza + malo pomemben mehanizem ++ pomemben mehanizem +++ zelo pomemben mehanizem puščice označujejo, kakšna mora biti sprememba parametra, da je dosežena večja razpoložljivost hranila Jones et al. 2004. New Phytologist 163:459-480 Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Zagotavljanje zadostne količine mineralnih hranil z modifikacijami transportnih procesov, ki sodelujejo pri sprejemu Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Hitrost privzema saharoze (nmol na 10 6 celic na uro) Saharoza (mm) prenašalec z majhno afiniteto prenašalec z veliko afiniteto Saharoza (mm) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

- prenašalci - Michaelis-Menten-ova kinetika (V max, K m ) Modifikacije povečanje V max zmanjšanje K m povečana ekspresija za transportne proteine ali nihova pospešena sinteza direktni učinki ionov na transportne proteine Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

hitrost privzema K + (µmol g -1 h -1 ) koncentracija KCl (mm)

Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Fiziološke prilagoditve - modifikacije sprejema Diferencialno izražanje genov za različne transportne sisteme HATS = high-affinity transport systems (transportni sistemi z veliko afiniteto) LATS = low-affinity transport systems (transportni sistemi z majhno afiniteto) (pogostokrat nesaturirani) Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

transporter nitrata privzem NO 3- udeleženi so trije transportni sistemi ihats - velika afiniteta in velika kapaciteta, inducibilen chats - velika afiniteta in majhna kapaciteta, konstitutiven oba transportna sistema sta saturirana pri < 100μM NO - 3 LATS - majhna afiniteta, se ne saturira, začne delovati pri koncentracijah 0.5 mm. Ekofiziologija in mineralna prehrana rastlin 2005/06

Transporter za Pi z veliko afiniteto (strukturni model)