Einfluss der Kaliumdüngung auf das Wachstum und die Wassernutzungseffizienz von Ackerbohne (Vicia faba), Sommerweizen (Triticum aestivum) und Tomate (Solanum lycopersicum) unter Kontroll-, Trockenstress- bzw. Salinitätsbedingungen
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Zusammenfassung
Ziel dieser Arbeit war es, den speziellen Einfluss einer Kalium-(K)-Düngungauf das Pflanzenwachstum herauszustellen. Es wurde untersucht, ob derWasserhaushalt der Pflanzen durch Kalium verbessert und inwiefern dieWassernutzungseffizienz (WUE) verändert wird. Dabei wurde auch nachspeziellen Wirkungen von K auf die Verbesserung der WUE unter Trockenstress-und Salinitätsbedingungen geforscht. Die Verbesserung der WUEkönnte auf eine Verringerung des Wasserverbrauches und / oder auf die gesteigerteTrockenmassebildung (TM) zurückzuführen sein.Für die Untersuchung der Hypothesen wurden Ackerbohnen (Vicia faba L.),Sommerweizen (Triticum aestivum L.) und Tomaten (Solanum lycopersicumL.) unter verschiedenen Kalium- und Wasserversorgungsstufen angebaut.Kalium wurde vorrangig als K2SO4 in optimaler und in unzureichender Mengeangeboten. Der Wasserstress wurde bei allen Pflanzen durch Dürre, bei denAckerbohnen zusätzlich auch über saline Bodenverhältnisse induziert. AlsKontrolle wurden die Varianten bei optimaler Bodenfeuchte angezogen. Durchdie salinen Bodenbedingungen wurde in den Pflanzen ein Stress ausgelöst,der zu einem geringeren Wachstum führte. Eine Ionentoxizität war an denBlättern der Ackerbohne nicht zu erkennen. Für die Versuche mit Ackerbohnenund Sommerweizen wurden Container (0,9 · 0,4 · 0,4 m, 120 L) verwendet.Damit war es möglich in einer Vegetationshalle unter kontrolliertenUmwelteinflüssen (kein Niederschlag) Bedingungen wie in einem Feldversuch(Bestandesdichte, Düngung) zu simulieren. In den Containern stand denPflanzen ein großes Bodenvolumen zur Verfügung, das gezielt gedüngt undbewässert wurde. Die Tomaten wuchsen in Mitscherlichgefäßen in einerKlimakammer.Da die Anlieferung von K durch Diffusion an die Wurzeln bei Dürrestress erschwertist, bot sich als weitere Möglichkeit die flüssige Applikation von K2SO4auf die Blätter an. Dies wurde einmalig mit einer 5%-Lösung bei den Ackerbohnenund den Tomaten durchgeführt.Alle Pflanzen erzielten durch eine bessere K-Versorgung einen höheren KEntzugund damit eine höhere intrazelluläre K-Konzentration. Das Wachstumwurde auch bei Wasserstress (Dürre und Salinität) maßgeblich durch dasbessere K-Angebot gesteigert. In den Pflanzen, die im salinen Substrat miteiner optimalen K-Versorgung aufwuchsen, konnte aufgrund desIonenantagonismus zwischen K+ und Na+ die Konzentration von Na signifikantverringert werden. Dabei wurde das K+ : Na+-Verhältnis erhöht.Die WUE konnte ebenfalls sowohl unter optimal feuchten Bodenverhältnissenals auch bei Dürrestress und Salinität durch eine höhere K-Versorgung verbessertwerden. Stand den Pflanzen mehr Kalium zur Verfügung, stieg derenabsoluter Wasserverbrauch an. Eine bessere K-Versorgung der Pflanzenresultierte nicht in einem verminderten Wasserverbrauch, die Transpirationbezogen auf die Blattfläche blieb unverändert. Allerdings bildeten die Pflanzendurchweg zwischen 5 und 25% in Spitzen bis zu 75% mehr TM.Die flüssige Applikation von K2SO4 auf die Blätter hatte einen positiven Effektauf die WUE. Bei den Tomaten war der Effekt bei Dürrestress sogar signifikantstärker ausgeprägt als bei optimaler Bodenfeuchte. Diese Beziehungkonnte auch bei der TM-Bildung belegt werden. Die Ackerbohnen profitiertenbis zum Zeitpunkt der Blüte davon. Die einmalige Applikation hatte jedoch nureinen kurzen Effekt. So verlor sich der besondere Einfluss bei den Tomatenbereits zum zweiten Erntetermin. Die Applikation zeigte im Ertrag der Ackerbohnekeinen besonderen Einfluss mehr.Der durch die bessere K-Versorgung hervorgerufene Anstieg der TMProduktionkönnte mit einer gesteigerten Effizienz der H+-ATPase begründetwerden. Damit könnte der Apoplast stärker angesäuert werden, was nach derSäure-Wachstums-Theorie zu einem besseren Wachstum führen sollte.Außerdem würde somit das optimale Milieu für die zellwandaufweichendenExpansine hergestellt. Die Zellwandextensibilität könnte bei unverändertemTurgor erhöht werden und somit zum Streckungswachstum beitragen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2011