Proton release by N2-fixing plant roots: A possible contribution to phytoremediation of calcareous sodic soils

2003

S. 14-22

22 Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

200099738

Bei einem weltweiten Vorkommen auf etwa 560 Millionen Hektar sind Natriumböden durch einen Überschuss an Natrium (Na*) gekennzeichnet, der das Wachstum und den Ertrag von Kulturpflanzenbeständen nachteilig beeinflussen kann. Die Melioration solcher Böden erfordert Calcium (Ca¬+), um überschüssige Na+ von Kationen-Austauscherplätzen zu verdrängen. Außerdem spielt Ca¬+ eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der strukturellen und funktionellen Integrität pflanzlicher Zellwände und Mebranen. Als kostengünstige und umweltfreundliche Strategie hat die Phytomelioration von Natriumböden - eine auf Pflanzen beruhende Melioration - in den letzten Jahren zunehmendes Interesse bei Wissenschaftlern und Landwirten gefunden. Ein erhöhter CO2-Partialdruck (PCO2) in der Rhizosphäre wird als hauptsächlicher Mechanismus angesehen, der zur Phytomelioration von Natriumböden beiträgt. In Wasser gelöst, erzeugt CO2 Protonen (H+) und Bikarbonate (HCO3®). Anschließend reagiert H+ mit nativem Calcit (CaCO3), wobei sich Ca¬+ löst und Na+ von Austauscherplätzen verdrängt. Eine weitere H+-Quelle könnte die H+-Abgabe von Wurzeln N2-fixierender Pflanzen sein, da diese in der Lage sind, H+ in die Rhizosphäre abzugeben. In einem Lysimeterversuch mit einem kalkreichen Natriumboden (pHs = 7,4: ECe = 3,1 dS m®Ü; SAR = 28,4: ESP = 27,6; CaCO3 = 50 g kg®Ü) wurde die Möglichkeit einer Phytomelioration mit N2-fixierender Luzerne (Medicago sativa L.) im Vergleich zu einer mit mineralischem N ernährten Luzerne (NH4NO3) untersucht. In weiteren Varianten (Applikation von Gips bzw. Schwefelsäure) wurde die chemische Melioration einer nicht behandelten Kontrolle gegenübergestellt. Beide Ernährungsformen führten zu statistisch ähnlicher Wurzel- und Sprossmasse der Luzerne. Nach zweimonatigem Pflanzenwachstum erfolgte alle 241 h eine Drängung der Lysimeter durch Zugabe einer Wassermenge von 130 % der maximalen Wasserkapzität zum Boden. Hinsichtlich der Effizienz, Na+ über Auswaschung aus dem Boden zu entfernen, zeigte sich folgende Reihenfolge: Schwefelsäure > Gips = N2-fixierende Luzerne > NH4NO3-ernährte Luzerne > Kontrolle. Wir führen das bessere Meliorationsergebnis in der Variante der N2-fixierenden Luzerne auf eine zusätzliche H+-Quelle in der Rhizosphäre zurück, die zur Lösung von zusätzlichem CaCO3 beitrug.