The effect of water potential on accumulation of some essential elements in sugarbeet leaves, Beta vulgaris ssp. vulgaris

An investigation has been conducted on the effect of reduced water potential in nutrient solution on the accumulation of some essential macro- and micro nutrients in the aboveground pails of young sugarbeet plants. Plants of 8 different sugarbeet genotypes were exposed for 21 days to a nutrient solution whose water potential of 0.1 MPa was regulated by PEG. Contents of N, P, K Ca, Mg, Fe, Mn, Cu and Zn declined in all genotypes under water deficiency but the intensity of reduction varied among the genotypes. The results indicated that some harmful effects of water deficiency could be attributed to disturbances in plant mineral nutrition, especially the lack of N, P, and Mg, as well as to impaired ratios between the contents of particular elements, especially K/Ca

Session 17 Ecophysiology

n/

Effect of bicarbonate and Fe supply on Fe nutrition of grapevine

Grapevine grafts (Yi:lis vinifera L. cv. Riesling on rootstocks of Vitis sp. L. cv. 5BB) were grown hydroponically in complete nutrient solution (control), Fe-free nutrient solution and complete nutrient solution with added 10 mM HCO3-. The concentration of total chlorophyll was significantly reduced in Fe deficient plants, particularly in NCO3- supplied nutrient solution. The concentration of extracellular (extraplasmatic) root Fe decreased in the case of -Fe treatment and increased in that of HCO3- treatment, while the concentration of symplastic Fe decreased in both treatments. However, the concentration of total root Fe decreased in roots of plants grown in -Fe solution and increased in those grown in HCO3- supplied solution. Fe-deficient plants showed lowering of total Fe and "active Fe" (extractable in 1 M HCl or o-phenanthroline) concentration in leaves. These results indicate that bicarbonate in the nutrient solution may be a major inducing factor of Fe-deficiency chlorosis in grapevine presumably due to inhibited Fe acquisition by roots, but do not confirm Fe inactivation in leaves

Mikroelem-terhelés hatása a repcére karbonátos csernozjom talajon

Az MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén löszön képződött vályog mechanikai összetételű karbonátos csernozjom talajon 1991 tavaszán beállított szabadföldi kisparcellás mikroelem-terhelési kísérlet 11. évében, 2001-ben őszi repcével végzett vizsgálatok eredményeit az alábbiakban foglaljuk össze: - A 13 vizsgált mikroelemből az arzén, kadmium és szelén bizonyult toxikusnak a fiatalkorú repcére. Az aszályos érési időszak következtében szennyezetlen talajon 0,8 t/ha légszáraz mag, 2,0 t/ha beco és 6,0 t/ha szár termett. A föld feletti biomassza a maximális 810 kg/ha As-terhelés esetén 38 %-kal, míg maximális Se-terhelés-nél 92 %-kal csökkent (gyakorlatilag a gyomnövényzettel együtt kipusztult). A Cd-szennyezés negatív hatása az aratás idejére megszűnt, sőt serkentő hatásúvá vált a repcére. - Az As-, Hg- és Pb-koncentráció 0,1 mg/kg érték alatt maradt a növényi szervekben erősen szennyezett talajon is. A Cr, Cu és Ni elemek enyhén, a Sr és Zn mérsékelten dúsultak a repcében, de annak minőségét (olajnyerés, takarmány) nem veszélyeztették. A Cd-felhalmozás nagyságrendi volt, és emberi, ill. állati fogyasztásra alkalmatlan terméket eredményezett. Két nagyságrendi extrém dúsulással kitűnt a molibdén és a szelén, amelyek mobilisak maradtak a talaj-növény rendszerben és az élo szervezetek számára mérgező növényi anyagot produkáltak. - A föld feletti biomasszába épült maximális mikroelemkészlet az alábbi volt: Ni 6, Cu 25, Cr 38, Zn 137, Ba és Cd 160, Se 411, Sr 991, Mo 1350 g/ha. A fitoremediáció enyhe diffúz szennyezésnél lehet perspektiva, amennyiben megfelelő hiperakkumulátor növényfajt találunk a szennyező elemekre. Kísérleti körülményeink között a repce elméletileg pl. a Mo-szennyezést 600, Zn-szennyezést 6 ezer, a maximális 810 kg/ha Ni-szennyezést 135 ezer év alatt szüntetné meg. - Az 1 t mag + a hozzá tartozó melléktermés fajlagos elemkészlete: 109 kg N, 71 kg S, 26 kg P (60 kg P2O5), 138 kg K (166 kg K2O), 161 kg Ca (225 kg CaO), 24 kg Mg (38 kg MgO). Az emelkedett fajlagos mutatók az extrém tág melléktermés/főtermés arányból következnek és 2-4-szeresen haladják meg a hazai szaktanácsadásban javasolt irányszámokat. - Kombájn betakarításnál a felvett Ca 97, K 95, S 93, Mg 84, N 71 és a P 67 %-át a táblán maradó mellékterméssel visszaszántjuk a talajba. Ilyenkor elégséges csupán a N- és P-igényről gondoskodni trágyázással, különösen a kötöttebb, meszes termőhelyeken. - A mag olajtartalmát és az olaj zsírsavösszetételét a Bo-, Mo-, Sr- és Zn-kezelésekben vizsgáltuk. Igazolható változásokat e kezelések nem okoztak. A 43 % körüli átlagos olajtartalommal és a 0,8-1,0 t/ha magterméssel 350-430 kg/ha olajhozam járt együtt. A zsírsavösszetétel a repcére jellemző képet mutatta: az olajsav 66, linolsav 17, linolensav 10, palmitinsav 4, sztearinsav 2 %-ot tett ki átlagosan

Bioenergetic aspects of competition between nitrogen metabolism and carbohydrate synthesis in small grains

Yields of small grains have been significantly increased in recent decades primarily by breeding. No corresponding progress has been made regarding protein content in the grain. That was mostly due to a negative correlation existing between yield level and protein content. Protein synthesis requires a much larger amount of energy that that required for carbohydrate synthesis. A hypothesis explains this negative correlation by competition for energy between nitrogen metabolism and carbohydrate synthesis. The proponents of this hypothesis surmise that nitrate reduction unfolds mostly at the expense of the energy released upon oxidation of carbohydrates and organic acids (heterotrophic), and not at the expense of light energy (autotrophic). In small grains, nitrate reduction takes place mostly in leaves, i. e., it is autotrophic. Under conditions of optimum nitrogen supply, protein content and yield per unit area increase but grain yield does not decrease although it could be expected if there existed a competition for energy between nitrogen metabolism and carbohydrate synthesis. Protein content reduction in consequence to yield increase could be explained by the dilution effect, as evidenced by similar reductions of other substances in the grain, for example mineral elements. When considering the competition for energy between nitrogen metabolism and carbohydrate synthesis, it should not be overlooked that nitrogen stimulates the energy transport in plants indirectly, by stimulating the photosynthetic activity and thus the utilization of light energy by plants

Mikroelem-terhelés hatása a mákra karbonátos csernozjom talajon

Löszön képződött vályog mechanikai összetételű karbonátos csernozjom talajon, az MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén 1991 tavaszán beállított szabadföldi kisparcellás mikroelem-terhelési kísérlet 12. évében (2002) Kék Duna fajtájú mákot vetettünk. Az elvégzett vizsgálatok fobb eredményeit az alábbiakban foglaljuk össze: - Fitotoxikusnak a maximális adagú As-, Cd- és Se-kezelés bizonyult. Gyakorlatilag kipusztult az állomány az arzénnal erősen szennyezett parcellákon, a mag és tok hozama 1/4-ére zuhant a kadmiummal, illetve felére a szelénnel szennyezett kezelésben. A melléktermés/főtermés arány tágulása jelezte, hogy a toxicitás főként a generatív fázisban, az érés idején vált teljessé. - A mag olajtartalma 40 % körül ingadozott és 5-10 %-os növekedést mutatott a Se-terhelés nyomán. A zsírsavösszetétel igazolhatóan nem változott és az alábbi átlagos összetételt mutatta: linolsav 62,6, olajsav 22,3, palmitinsav 10,4, sztearinsav 2,3, linolensav 0,5, eikozánsav és arachinsav 0,2-0,2 % körül. A szennyezetlen kontrolltalajon kapott 300-370 kg/ha olajhozam a maximális Se-terhelés esetén közelítően a felére, Cd-terheléssel 1/4-ére, As-terhelés esetében 1/25-ére zuhant, követve lényegében a magtermés alakulását. - A tok morfintartalma átlagosan megkétszereződött a Se-kezelésekben, a kontrolltalajon mért 2 kg/ha morfinhozam a szelénnel közepesen szennyezett talajon 5-6 kg/ha mennyiségre emelkedett. További vizsgálatokat igényel a jelenség magyarázata és a hatásmechanizmus feltárása. Az egyéb elemek hatására igazolható változás nem történt. - Kevéssé dúsult a föld feletti növényi szervekben az arzén, higany és ólom, mely elemek koncentrációja még a szennyezett talajon is a 0,1 mg/kg kimutathatósági határ alatt maradt a magban. Mérsékelt akkumulációt jeleztek a Cr, Cu és Ni elemek, melyek mozgása szintén korlátozott a talaj-növény rendszerben. A kadmium főként a magtermésben emelkedett, a kontrolltalajon 0,1 mg/kg, míg az erősen szennyezetten 11-17 mg/kg koncentrációt mutatott, tehát két nagyságrenddel dúsult. - A stroncium átlagosan megháromszorozódott a fő- és melléktermésben szennyezett talajon, a bárium 4-5-szörösére nőtt a Ba-terheléssel minden növényi részben. A Zn-koncentráció a magban mintegy a 3-, a tokban 9-, a szárban 26-szorosára ugrott. A molibdén a magtermésben 14-szeres, a melléktermésben kereken 3000-szeres emelkedést jelzett a kontrollhoz képest. A hiperakkumulátor szelén a magban 430-szoros, a szárban 1200-szoros, a tokban 7550-szeres dúsulást mutatott a kontrollhoz viszonyítva. A molibdenát és szelenát anionformák felvehetők maradnak ezen a jól szellőzött meszes termőhelyen. - A mák magtermése humán fogyasztásra egyértelműen alkalmatlanná vált a Cd-, Mo- és Se-kezelésekben. Nagyobb terhelésnél emelkedett még a Ba-, Ni-, Sr- és Zn-koncentráció is.  - A ha-onkénti maximális mikroelem-felvétel szennyezett talajon 2,2 kg Se-, 1 kg Sr-, 400-500 g Mo- és Zn-, 25-50 g Cu-, Ni-, Cd- és Cr-, illetve 1-3 g Pb-, Hg- és As-mennyiségeket tett ki. A 810 kg/ha talajterhelés felszámolása fito-remediációval a szelén esetében elméletileg 368, a molibdénnél 800, a kadmiumnál 31 ezer, az As-szennyezésnél közel 740 ezer esztendőt igényelne hasonló körülmények között. A mák nem alkalmas az erősen szennyezett talajok tisztítására. - A mák fajlagos, azaz 1 t mag és a hozzá tartozó melléktermés elemtartalma 131 kg N-, 121 kg K2O-, 132 kg CaO-, 46 kg P2O5-, 20 kg MgO-, 16 kg S-, 1,5 kg Fe-, 0,5 kg Na- és Mn-, 340 g Sr-, 160 g B-, 40-60 g Zn-, Ba- és Cu-, 3-4 g Ni- és Se-, valamint 1-2 g Mo- és Cr-mennyiségnek adódott. Adataink iránymutatóul szolgálhatnak a szaktanácsadás számára a tervezett termés elemigényének kiszámításához

Effects of Mo, Zn, Sr and Ba loads on these elements' uptake and oil content and fatty acid composition of rapeseed

Studied in the present paper were the long-term effects of the application of high Mo, Zn, Sr and Ba rates (0, 90, 270, and 810 kg ha-1 on rapeseed oil content and oil fatty acid composition. The trace elements were applied in the spring of 1991, while the rapeseed was sown on a calcareous сhernozem soil in 2001. The trace elements differed significantly in their rates of accumulation in rapeseed plants. Relative to the control, the Mo content of the stem increased up to 1,000 times, that of the chaff over 100 times, and that of the seed around 60 times. The levels of the other trace elements increased considerably less relative to the control. The increases were typically twofold to threefold, depending on the plant part involved. The trace elements accumulated the most in the vegetative plant parts, except for Zn, a major quantity of which was found in the seed as well. The application of the high rates of Sr, Zn and, to an extent. Mo reduced the seed oil content of rapeseed. However, the differences were not statistically significant. The application of the trace elements had no significant effect on the fatty acid composition of the rapeseed oil, either. The increased levels of the trace elements found in the rapeseed plants indicate that 11 years after application significant amounts of the applied elements are still present in the soil in a form available to plants. However, the rates were not high enough to affect the synthesis of oil and its fatty acid composition