Showing papers in "Journal of Plant Nutrition and Soil Science in 1981"

Ökologische Gruppierung von Böden nach ihrem chemischen Bodenzustand

Abstract: Auf Grund der Loslichkeit von Kohlensaure, Calciumcarbonat sowie der oxidischen Al- und Fe-Verbindungen im Boden werden folgende Pufferbereiche definiert und durch pH-Werte in der Bodenlosung voneinander abgegrenzt: Kohlensaure/Carbonat-Pufferbereich (pH 6,2 bis 8,6), Kohlensaure/Silikat-Pufferbereich (pH 5,0 bis 6,2), Austauscher-Pufferbereich (pH 4,2 bis 5,0), Aluminium-Pufferbereich (pH 2,8 bis 4,2), Eisen-Pufferbereich (pH 2,4 bis 3,8). Es werden die Pufferkapazitaten berechnet und Literaturhinweise auf Pufferraten zusammengestellt. An einem Bodenkollektiv wird der fur jeden Pufferbereich charakteristische chemische Bodenzustand demonstriert. Mit zunehmender Bodenversauerung nimmt das Ca/Al-Molverhaltnis in Feinwurzeln von Werten > 1 auf Werte um 0,3 ab; hieraus wird auf eine Zunahme der Disposition fur Al-Toxicitat geschlossen. Es wird vorgeschlagen, die Zuordnung von Bodenhorizonten zu Pufferbereichen auf Grund von pH(H2O)-Messungen an feldfrischen Proben vorzunehmen. Die pH(Salz)-Messung wird als Mas fur die Schwingungsbreite des chemischen Bodenzustands bei H-Ionen- und Salzbelastung interpretiert. Ecological grouping of soils according to their chemical soil state On the base of the solubility of carbonic acid, calcium carbonate, as well as the oxidic compounds of Al and Fe existing in soils, the following buffer ranges are defined and separated from each other by pH values in the soil solution: Carbonic acid/Carbonate buffer range (pH 6.2 to 8.6), Carbonic acid/Silicate buffer range (pH 5.0 to 6.2), Exchanger buffer range (pH 4.2 to 5.0), Aluminium buffer range (pH 2.8 to 4.2), Iron buffer range (pH 2.4 to 3.8). The buffer capacities are calculated and literature indications regarding buffer rates are compiled. The characteristical chemical soil state is demonstrated for the various buffer ranges with aid of a soil collection. With increasing soil acidification the Ca/Al mole ratio in fine roots decreases from values > 1 to values around 0.3; this is taken as evidence for increasing disposition for Al-toxicity. It is suggested to attach soil horizons to buffer ranges on the base of pH(H2O) measurements made on field fresh samples. The measurement of pH in salt solution is taken as measure for the amplitude of the chemical soil state in case of H-ion or salt stress.

Phosphatverarmung des wurzelnahen Bodens und Phosphataufnahme von Mais und Raps

Abstract: Mais- und Rapspflanzen wurden in Flachgefasen mit einem 33P-markierten Sandboden angezogen und die Veranderung der Phosphatkonzentration in Wurzelnahe aus der Filmschwarzung von Autoradiogrammen bestimmt. Die Konzentration des isotopisch austauschbaren Phosphats im Boden sinkt an der Wurzeloberflache in zwei Tagen bei Raps um 42%, bei Mais um 50–65% ab. Die Verarmungszone ist zunachst sehr schmal. Sie dehnt sich in radialer Richtung bis zum 6. Tag bei Mais auf etwa 2 mm, bei Raps auf 2,6 mm von der Oberflache des Wurzelzylinders aus. Der Boden wird bis zur mittleren Lange der Wurzelhaare − 0,7 mm bei Mais und 1,3 mm bei Raps — gleichmasig an Phosphat verarmt. Daraus wird der Schlus gezogen, das Wurzelhaare grose Bedeutung fur die Ausnutzung des Bodenphosphats haben. Diese Folgerung wird auch dadurch gestutzt, das Raps im Boden grosere P-Aufnahmeraten pro cm Wurzel als Mais aufweist. Aus der Verteilung des isotopisch austauschbaren Phosphats wurde mit Hilfe der Phosphatdesorptionskurve festgestellt, das die Phosphatkonzentration der Bodenlosung im Wurzelhaarbereich von 0,8 auf 0,03 mg P/l, d. h. auf 4% des Ausgangswertes, absinkt. Aus der Zunahme der Phosphatverarmungszone mit der Zeit wurde die Phosphataufnahme einzelner Maiswurzelabschnitte fur verschiedene Zeitintervalle errechnet. Danach erfolgt die P-Aufnahme 3–5 Tage lang in annahernd maximaler Rate, obwohl die P-Konzentration der Bodenlosung an der Oberflache des Wurzelzylinders schon nach 2 Tagen weit abgesunken war. Die Phosphataufnahmerate pro cm Wurzellange geht erst zuruck, nachdem der Boden des gesamten Wurzelhaarzylinders ausgeschopft ist.

Theoretische Betrachtung des Ionenkreislaufs in Waldökosystemen

Abstract: Aus dem Gesetz der Erhaltung der Materie und dem Elektroneutralitatsprinzip wird fur den stationaren Zustand von Waldokosystemen abgeleitet, das Protonen-Produktion oder -Konsumtion bei der Ionenaufnahme jeweils durch entgegengesetzte Protonenumsatze bei der Mineralisierung kompensiert werden. Am Beispiel eines Buchenwald-Okosystems im Solling wird gezeigt, das den Umsetzungen des Stickstoffs hierbei eine Schlusselrolle zukommt. Zeitliche und raumliche Entkoppelungen des Ionenkreislaufs fuhren zur Ausbildung von Versauerungsschuben und Entsauerungsphasen. Es werden witterungsgesteuerte saisonale Versauerungsschube und klimagesteuerte klimatische Versauerungsschube unterschieden. Starke nachhaltige Reduktionen der Phytomasseproduktion, sei es durch Klimasturze oder menschliche Eingriffe, konnen zu instationaren Zustanden fuhren. Es werden zwei aufeinander folgende instationare Zustande unterschieden, die mit Bodenversauerung verknupft sind: Humus-Disintegration und Podsolierung. Es wird geschlossen, das in Laubwaldern und alteren Nadelholzbestanden auftretende akute Podsoligkeit keine okosysteminternen Ursachen haben kann, sondern auf den Eintrag von Saure mit dem Sauren Niederschlag zuruckzufuhren ist. Theoretical consideration of the ion cycle in forest ecosystems From the law of mass conservation and the principle of electrical neutrality it is deduced for forest ecosystems being in steady state that proton production or -consumption during ion uptake is balanced by opposite proton turnover during mineralization. With a beech (Fagus silvatica) forest ecosystem in the Solling as an example it is shown that the turnover of nitrogen plays a key role in this respect. Temporal and spatial discoupling of the ion cycle cause acidification pushes and deacidification phases. It is distinguished between seasonal acidification pushes, which are regulated by weather conditions, and climatic acidification pushes, which are regulated by climate fluctuations. Strong long lasting reductions of the phytomass production, as caused by strong changes in climate or by human interaction, can lead to instationary states. It is distinguished between two consecutive instationary states, which are connected with soil acidification: humus-disintegration and podzolization. It is concluded that an acute podzolization in its beginning stage, which appears at present in deciduous forest and older stands of spruce and pine, cannot be caused by ecosystem internal reasons, but is the consequence of acid precipitation.

Inhibition of iron‐stress reactions in sunflower by bicarbonate

Abstract: In pot culture experiments using a calcareous soil the growth rate of sunflowers was depressed by latent iron deficiency. Iron-stress reactions, reflected by enhanced uptake rate of Fe-59 after short-term supply of 59FeEDDHA were observed under these conditions. These reactions, however, were delayed and much less distinct than those observed under latent iron deficiency in water culture experiments. Addition of MgCO3 to this soil increased the iron deficiency of the plants and caused chlorosis, but prevented these iron-stress reactions. In contrast to the soil experiments, distinct iron-stress reactions could be observed with latent iron-deficiency in sand culture experiments in which varied amounts of inorganic Fe-III were supplied. These reactions were only observed, however, in absence of bicarbonate. Even 4 meq bicarbonate severely inhibited these iron-stress reactions which were almost totally inhibited at 10 meq bicarbonate. Bicarbonate depressed both short-term uptake of Fe-59 as well as total iron content of the leaves. There was no evidence for an additional “inactivation” of iron within the leaves due to bicarbonate treatment. Bicarbonate also strongly depressed the manganese content of the young leaves. The results demonstrate that the regulatory mechanism of so-called “iron-efficient” plant species like sunflower under iron-stress - increase in H+ efflux and reducing capacity of the roots and thus enhanced uptake of iron (and manganese) - is severely inhibited or even blocked by high bicarbonate concentrations. “Lime chlorosis”, caused by high bicarbonate concentrations on calcareous substrates is therefore also widespread in so-called “iron-efficient” species.

Bilanzierung jährlicher Elementflüsse in Waldökosystemen im Solling

Abstract: Basierend auf Messungen der Elementflusse werden jahrliche Vorratsanderungen in den Kompartimenten „Bestand”, „Humusauflage” und „Mineralboden” fur einen Buchen- und einen Fichtenbestand berechnet. Trotz hoher N-Depositionsraten kann besonders der Buchenbestand die fur die Blattproduktion erforderliche N-Menge nicht aus dem Boden aufnehmen. Die H+-Abpufferung durch die Bestande ist sehr begrenzt und bei Fichte groer als bei Buche. Die Akkumulation von C, N, P und Ca im Auflagehumus beider Bestande last auf weitreichende Veranderungen der Zersetzungsbedingungen durch den sauren Niederschlag schliesen. Der Mineralboden stellt eine Senke fur H und S und eine Quelle fur Ca, Mg, Mn und Al dar. Aus der Kationen-Anionen-Bilanz der Vorratsanderungen wurde die jahrliche H+-Produktion im Mineralboden errechnet. Die Summe der im Auflagehumus und im Mineralboden okosystemintern produzierten H+-Ionen ist bei Fichte groser als bei Buche; die gesamte H+-Belastung des Fichtenbestandes durch Deposition und interne Quellen ubertrifft die des Buchenbestandes um etwa das Doppelte. Balances of annual element fluxes within forest ecosystems in the Solling region Based on measurements of element fluxes the annual changes of element storage within the compartments „Stand”, „Humus layer” and „Mineral soil” are calculated for a beech and a spruce stand. In spite of high rates of N-deposition insufficient N supply especially for the beech stand is obvious. The H+ buffering capacity of the stands is very limited and is greater for the spruce than for the beech stand. The accumulation of C, N, P and Ca within the humus layer of both stands seems to be due to far reaching changes of decomposition conditions caused by acid precipitation. The mineral soil reacts as a sink for H+ and S and as a source for Ca, Mg, Mn and Al. From the cation-anion-balance for the changes of element storage the annual H+-production within the mineral soil was calculated. The sum of H+ ions produced ecosystem internal within the humus layer and the mineral soil ist greater for spruce than for beech. For the spruce stand the total H+-load from deposition and from internal sources is about twice as big as the one of the beech stand.

Die Verwendung von Antimon-Elektroden zur pH-Messung in Böden

Abstract: Glaselektroden sind fur langfristige pH-Messungen in Boden auf engstem Raum wegen ihrer Form, Grose und der Entquellung der Glasmembran ungeeignet. Mit Antimon-Elektroden ist die pH-Messung in Boden moglich, wenn deren Sauerstoffsattigung nicht sehr stark schwankt. Das mit einer Antimonelektrode gemessene pH erniedrigt sich mit steigender Saugspannung oder sinkendem Wassergehalt eines Bodens. Diese Tendenz wird durch die Farbanderung von pH-Indikatoren bekraftigt.

Erfassung der Mineralstoffverteilung im wurzelnahen Boden durch Autoradiographie

Abstract: Es wird eine Methode beschrieben, mit der die Mineralstoffkonzentration des Bodens in der Umgebung lebender Pflanzenwurzeln erfasbar ist. Dazu werden Pflanzen in Flachgefasen mit einem radioaktiv markierten Boden von 5 mm Schichtdicke herangezogen und Autoradiogramme der Wurzeln und ihrer Umgebung hergestellt. Die Filmschwarzung der Autoradiogramme wird densitometrisch ausgemessen. Die so ermittelte Schwarzungsverteilung stimmt bei Verwendung energiearmer Strahler, wie z. B. 33P, mit der Verteilung des Radionuklids im Boden befriedigend uberein. Im Falle der energiereicheren Strahler 32P und 86Rb weicht jedoch das Schwarzungsprofil wegen der groseren Reichweite der Strahlung von der Verteilung des Radionuklids im Boden erheblich ab. Um Fehlschlusse zu vermeiden, wird eine Korrekturrechnung durchgefuhrt. An Autoradiogrammen von Maiswurzeln, die in 86Rb-markiertem Sand- und Losboden gewachsen waren, wird das Resultat der Korrekturrechnung dargestellt. Die Phosphatverarmungszonen des wurzelnahen Bodens sind i. a. nicht groser als die Reichweite der Strahlung von 32P. Daher ist dieses Isotop fur solche Untersuchungen nicht oder zumindest weniger als 33P geeignet. Determination of the nutrient distribution in the soil-root interface by autoradiography A method is described to determine the nutrient concentration profile in soil in the vicinity of living plant roots. For this purpose plants are grown in flat boxes filled with radioactive labelled soil of 5 mm thickness and then autoradiographs of roots and surrounding soil are taken. The density of the x-ray film is scanned by use of a microdensitometer. The profile of the film density produced by 33P, which is a β-emitter of relatively low energy, represents the P concentration profile rather accurately. In case of 32P and 86Rb, nuclides of higher β-energy, profiles of the film density deviate markedly from concentration profiles because of cross fire. To account for the cross fire a corrective calculation is applied. The result of the corrective calculation is shown with autoradiographs of maize roots grown in either sand or loess soil labelled with 86Rb. Phosphate depletion zones around plant roots growing in soil usually do not exceed the distance of cross fire of 32P. Therefore, this nuclide is not or at least less appropriate than 33P.

Gehalte von Baumwurzeln an chemischen Elementen einschließlich Schwermetallen aus Luftverunreinigungen

Abstract: Die Gesamtgehalte an P, S, Na, K, Mg, Ca, Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd und Pb wurden an Wurzeln von Buche, Fichte, Esche, Ahorn und Bingelkraut (Mercurialis perennis) untersucht. Die Wurzelproben stammten von einem Standort mit Saurer Braunerde des Sollings und aus einem Kalkbuchenwald mit Rendzina des Gottinger Waldes. Samtliche Elemente mit Ausnahme von Mn, Zn und Pb (Saure Braunerde, Fichte) sowie Ca (Rendzina) zeigen deutlich hohere Konzentrationen in den Feinstwurzeln (< 1 mm Durchmesser) im Vergleich zu den Feinwurzeln (1 bis 2 mm Durchmesser). Bei den toxischen Schwermetallen wird dies als eine Folge der Diskriminierung bei der Wurzelaufnahme durch physiologische Prozesse oder durch organische Komplexierung, gefolgt von einer Anreicherung an der Wurzeloberflache, gedeutet. Im Vergleich zu den oberirdischen Pflanzenteilen findet in der Wurzel eine starke Akkumulation von Al, Pb, Cd und Zn statt, was auf eine gehemmte Translokation Wurzel-Spros schliesen last. Die Wurzeln des Standorts mit Saurer Braunerde zeigen im Vergleich zu denen des Kalkstandorts erhohte Gehalte an P, Mn und Pb. Die Gehalte der Wurzeln an Al und Schwermetallen werden als eine Folge der hohen Belastung der untersuchten Waldstandorte durch ferntransportierte Luftverunreinigungen (Saure Niederschlage und Schwermetalle) interpretiert. Concentrations of chemical elements in tree roots including heavy metals from air pollution Total concentrations of P, S, Na, K, Mg, Ca, Al, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd and Pb were measured in roots from beech, spruce, ash, maple and a forest herb (Mercurialis perennis). The root samples were taken from a site with an acid soil type (Saure Braunerde) and from a site with calcareous soil (Rendzina). All elements except Mn, Zn and Pb (on acid soils) and Ca (on calcareous soils) showed higher concentrations in finest roots (<1 mm diameter) compared to fine roots (1–2 mm). In the case of the toxic heavy metals, this is interpreted as a consequence of reduced root uptake due to physiological processes or to organic complexing, followed by an accumulation at the root surface. Compared with aboveground plant parts, roots show accumulation of Al, Pb, Cd and Zn, indicating reduced translocation from roots to shoots. Roots from acid soil show higher concentrations of P, Mn, and Pb than in calcareous soil. The concentrations of Al and heavy metals in the roots are considered to be a consequence of the contamination of the investigated forest sites by long-range transported air pollutants, i.e. acid precipitation and deposition of heavy metals.

Root respiration and bacterial population of roots I. Effect of nitrogen source, potassium nutrition and aeration of roots

Abstract: Spring wheat was grown in nutrient solution culture to investigate the influence of aeration, different sources of nitrogen and discontinuation of potassium supply on root respiration and on the number of root bacteria. By definition root respiration included oxygen consumption of the excised roots and their microbial colonizers. Root respiration was subject to diurnal variations. It was low towards the end of the dark period and increased within two hours during the light period. Independent of the nutrient supply the respiration rate and bacterial number were considerably higher in unaerated than in aerated nutrient solution. Root respiration was lowest when using nitrate as a source of nitrogen and highest with ammonium nutrition. Intermediate respiration rates were obtained for mixed nitrogen nutrition. Respiration corresponded to the bacterial colonization of the roots. The discontinuation of potassium supply led in plants supplied with nitrate to an insignificant increase in root respiration, whereas a marked increase in respiration was observed in plants with mixed ammonium and nitrate nutrition. In contrast, Root respiration of plants supplied with ammonium declined when potassium was discontinued. Discontinuation of potassium supply caused an increase in root respiration and bacterial numbers in both aerated and unaerated media.

Content and storage of polycyclic aromatic hydrocarbons in two forested ecosystems in northern Germany

Abstract: The content of 4 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) 3.4-benzopyrene, fluoranthene, benzo(ghi)perylene and indeno(1,2,3-cd)perylene was measured within the humus layer and the mineral soil of a spruce and a beech forest ecosystem. The results indicate high contents of PAH in the humus layer of both stands. The spruce stand showed higher contents and storages of PAH than the beech stand. Gehalt und Vorrat von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen in zwei Wald-Okosystemen in Norddeutschland In einem Buchen- und einem Fichten-Waldokosystem wurde der Gehalt der 4 polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PCA) 3.4-Benzpyren, Fluoranthene, Benzo(ghi)perylen und Indeno(1,2,3-cd)perylen in der Humusauflage und im Mineralboden bestimmt. Die Ergebnisse zeigen hohe PCA Gehalte in der Humusauflage beider Bestande. Im Fichtenbestand wurden hohere Gehalte und Vorrate an PCA gemessen als im Buchenbestand.

Rubidium‐Verarmung des wurzelnahen Bodens durch Maispflanzen

Abstract: Maispflanzen wurden in Flachgefasen mit radioaktiv markiertem Rubidium angezogen und die Veranderung der Rb-Konzentration des Bodens in Wurzelnahe aus der Filmschwarzung von Autoradiogrammen bestimmt. Die Rb-Konzentration des Bodens sank an der Wurzeloberflache schon innerhalb eines Tages erheblich ab; sie anderte sich danach an dieser Stelle nur noch wenig. Die zunachst schmale Verarmungszone dehnte sich dann in radialer Richtung aus. Die Versorgung der Pflanze hing daher in der Folgezeit vom Transport aus dem entfernteren Boden ab. Bodenart und Dungungshohe hatten erheblichen Einflus auf den Grad der Verarmung und die Ausdehnung der Verarmungszone. So sank die Konzentration an der Wurzel im Sandboden (4% Ton) um 80%, im Lehmboden (Los, 21% Ton) nur um 30% des Ausgangswertes ab. Die Verarmungszone erstreckte sich im Sandboden uber 5 mm, im Lehmboden uber 2 mm von der Oberflache des Wurzelzylinders. Dadurch trugen bei einer Wurzeldichte von 1 cm/cm3 im Lehmboden etwa 20%, im Sandboden bis zu 100% des Bodenvolumens zur Rb-Versorgung bei. Die Erhohung der Rb-Gabe begunstigte die Verfugbarkeit durch Zunahme der Konzentrationsabsenkung an der Wurzel und die Vergroserung der Verarmungszone. Die vom Boden an die Wurzel abgegebene Rb-Menge variierte zwischen 0,05 μmol im Lehmboden bei niedriger Rb-Gabe und 2,7 μmol pro cm Wurzel im Sandboden bei hoher Rb-Gabe. Von der durch Ammoniumacetat austauschbaren Rb-Menge wurden bei einer Wurzeldichte von 1 cm/cm3 aus dem Lehmboden 3–7%, aus dem Sandboden 20–30% entzogen. Die Rb-Konzentration der Bodenlosung, die durch Desorption in CaCl2-Losung bestimmt wurde, sank in Wurzelnahe auf Werte bis 2 μmol/l ab. Rubidium depletion of the soil-root interface by maize plants Maize plants were grown in flat containers with radioactive labelled rubidium. Changes of the Rb concentration in soil in the vicinity of the roots were determined by means of the film density of autoradiographs. Results were as follows: The Rb concentration of the soil at the root surface decreased markedly within one day; only small changes occured after this period. Initially, the width of the depletion zone was very small. It extended in the following days in a radial direction. Therefore, after the initial phase the Rb supply of the plants depended on transport from more remote parts of the soil. Soil texture and Rb level strongly influenced both degree and distance of Rb depletion. Thus, the Rb concentration at the root surface decreased by 80% of the initial value in a sandy soil (4% clay) and by only 30% in a silt loam soil (loess, 21% clay). The depletion zone extended to a distance of 2 mm in the silt loam soil from the surface of the root cylinder and to 5 mm in the sandy soil. Hence, in the silt loam about 20% and in the sandy soil almost 100% of the total soil volume contributed Rb to the plant, assuming a root density of 1 cm per cm3 of soil. Increased levels of Rb enhanced Rb availability by increasing both the degree of soil depletion near the root surface and the size of the depletion zone. The quantity of Rb available per cm of root varied between 0.05 μmol in the silt loam with low Rb application and 2.7 μmol in the sandy soil with high Rb application. The amount of Rb depleted from the soil, expressed as per cent of the Rb exchangeable by ammoniumacetate ranged from 3 to 7% in the silt loam and from 20 to 30% in the sandy soil, calculated on the basis of 1 cm root per cm3 of soil. The Rb concentration of the soil solution near the root surface was reduced to 2 μmolar.

Unterscheidbarkeit von Humusfraktionen in Böden bei unterschiedlicher Bewirtschaftung

Abstract: Es wurden die Eigenschaften der organischen Substanz von 62 Bodenproben aus 20 Betrieben untersucht. Die Proben entstammen 10 Paaren benachbarter Schlage, von denen jeweils einer ‘konventionell’ und sein Partner ‘biologisch-dynamisch’ bewirtschaftet wird. Die angewendeten Methoden waren: Bestimmung des organischen Gesamtkohlenstoffes, Bestimmung des ‘leichten’ Anteils der organischen Substanz (Dichte < 2 g/ml) sowie organischer C-Gehalt und Q 4/6 verschiedener Extrakte, die mittels NaF- und NaOH-Losungen unter verschiedenen Bedingungen gewonnen wurden. Die verschiedenen Verfahren zeigten mehr oder minder deutlich die unterschiedliche Bewirtschaftung der Paare an, wobei der durch Schutteln mit 0,5% NaOH extrahierbare Anteil des gesamt-organischen C'die groste Empfindlichkeit aufwies. Die Gesamtheit der Ergebnisse last die Aussage zu, das in den biologisch-dynamisch bewirtschafteten Varianten gegenuber den konventionellen ein groserer Anteil rezenter, leichter zersetzbarer Bestandteile in der organischen Substanz mit verhaltnismasig einfachen Mitteln nachweisbar ist. Differences in the properties of soil organic matter as a result of differing soil managements The organic matter of 62 soil samples from 20 farms was analyzed by the following methods: total organic C, “light” C (density < 2 g/ml) and C content and Q 4/6 of extracts obtained with NaF and NaOH solutions under different conditions. The soil samples were obtained from 10 pairs of adjacent plots; in each pair one of the plots was under “conventional”, the other under “bio-dynamic” management. The results obtained by the different laboratory methods evidenced more or less clearly the different managements. C extracted by shaking the soil with 0,5 % NaOH was most significant in that respect. The results as a whole are coherent in showing that in the soils under bio-dynamic treatment of higher content of the more easily decomposable fractions of the organic matter as compared with the soils under conventional treatment can be detected by rather simple means.

Erfassung der Mineralstoffverteilung in Wurzelnähe durch getrennte Analyse von Rhizo‐ und Restboden

Abstract: Es wird ein Verfahren beschrieben, mit dem sich der wurzelnahe vom wurzelfernen Boden trennen last. Hierzu werden die lebenden Wurzeln mit dem infolge der Wurzelhaare relativ fest haftenden sog. Rhizoboden vom Restboden separiert. Nach Antrocknung wird der Rhizoboden durch Sieben von den Wurzeln abgelost. Die chemische Analyse zeigt, das der Mineralstoffgehalt des Rhizobodens von dem des Restbodens z.T. erheblich abweicht. Die Phosphat- und Kaliumgehalte sind im wurzelnahen Boden von Mais und Weizen allgemein niedriger als im Restboden. Dabei ergibt sich durch Extraktion mit Wasser prozentual ein groserer Unterschied als bei Anwendung der Laktat- und Formiatmethode. Der Calciumgehalt des Rhizobodens von Weizen aus Feldanbau war dagegen in den meisten Fallen groser als der des Restbodens. In Sandboden erstreckt sich die Verarmungszone beim Phosphor nur wenig, beim Kalium dagegen erheblich uber die Lange der Wurzelhaare hinaus. Dies wird daraus geschlossen, das im Gefasversuch eine deutliche Verarmung des Restbodens an Kalium, jedoch nicht an Phosphat eintritt. Auf bindigerem Loslehm sind zwischen Rhizo- und Restboden nicht immer deutliche Unterschiede des Mineralstoffgehaltes festzustellen. Es wird angenommen, das die Verarmungszonen kleiner als in Sandboden sind. Auserdem last sich der Rhizoboden wegen Aggregatbildung nicht so scharf vom Restboden trennen. Auf schweren Boden fuhrt die Methode daher nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Estimation of the nutrient distribution around plant roots by separate analysis of rhizo and bulk soil A procedure is described to separate rhizo soil from bulk soil. For this purpose the living plant roots along with the strongly adhering soil are taken out of the surrounding soil. After a short period of drying, roots are separated from rhizo soil by gently sifting. Chemical analysis of the samples has shown that the nutrient content of rhizo soil usually differs markedly from bulk soil. Phosphate and potassium content of the rhizo soil of wheat and maize is lower than in bulk soil. Percentagewise, these differences are higher by using water as an extractant when compared to the slightly acid lactate or formate solutions. The water soluble calcium content of several wheat fields was in most cases higher in the rhizo than in the bulk soil. In sandy soil the depletion zone of phosphate does not exceed the length of the root hairs markedly whereas in the case of potassium it does. This is concluded from data showing that the potassium content, but not the phosphate content, was decreased in the bulk soil if compared to the uncropped soil. In heavier loess soils the nutrient concentrations of rhizo and bulk soil were not always found to be markedly different. It is assumed that the depletion zones are smaller than in sandy soils. In addition, because of aggregation, rhizo soil cannot be separated from bulk soil as neatly as in sandy soils. Therefore, in heavier soils the method does not yield satisfactory results.

Schwermetallverteilung und ‐bilanzen typischer Waldböden aus nordischem Geschiebemergel

Abstract: Die Gesamtgehalte an Cd, Cu, Fe, Mn, Pb und Zn der Horizonte von 4 industrie- und verkehrsfern gelegenen Parabraunerden und Pseudogleyen aus Wurm-Geschiebemergel unter Laubwald Ostholsteins und Danemarks wurden ermittelt, auserdem die praparativ gewonnener Tonbelage, Rost- und Bleichsektionen sowie Konkretionen. Profilbilanzen ergaben kaum Fe-Verluste, mittlere an Cu, Pb und Zn sowie starkere an Cd und Mn. Alle Elemente nahmen an der Tonverlagerung teil, was aber infolge anders gerichteter, ionarer Umlagerungen nicht immer zu Anreicherungen im Bt fuhrte. Nur Fe und Mn wurden in Rost- gegenuber Bleichflecken der Pseudogleye angereichert. Heavy metal distribution and balances of typical forest soils out of German and Danish till The total contents of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn were determined in different horizons as well as in clay coatings, mottles and concretions from 4 Orthic and Gleyic Luvisols around the Baltic Sea. Profile balances resulted in very small losses of Fe, small losses of Cu, Pb and Zn but higher losses of Cd and Mn. All elements were translocated by clay migration but corresponding enrichments in the B-horizons were covered by translocations in soluble form. Only Fe and Mn had been enriched in mottles of the water logged soils.

Sorption and Binding Mechanism of Polysaccharide Cleaving Soil Enzymes by Clay Minerals

Abstract: Analyses of the sorption of five polysaccharide cleaving soil enzymes by Na-homoionic clay minerals revealed a dependency on the cation exchange capacity of the clays: montmorillonite displayed the highest sorbing capacity, followed by palygorskite and kaolinite. Variation of the experimental conditions using cellulase and montmorillonite showed a maximum sorption at pH 4.8 and temperatures between 25°C and 45°C. Urea had no effect on the sorption, whereas humic acids and acetylation of enzymes lead to a decrease. No sorption was observed in the presence of bivalent cations. A discussion of possible binding mechanisms lead to the conclusion that interactions can be ascribed to van der Waals forces rather than to ionic reactions. It is assumed that the enzymes penetrate into the interlayers of montmorillonite, but not of palygorskite and kaolinite. Sorption und Bindungsmechanismus Polysaccharid-spaltender Bodenenzyme durch Tonminerale1) Die Analyse der Sorption von funf Polysaccharid-spaltenden Bodenenzymen an Na-homoionische Tonminerale ergab eine Beziehung zur Kationenaustauschkapazitat der Tonminerale: Montmorillonit sorbierte am besten, gefolgt von Palygorskit und Kaolinit. Der Einflus der experimentellen Bedingungen wurde unter Verwendung von Cellulase und Montmorillonit untersucht und zeigte, das die Sorption am hochsten bei pH 4.8 und Temperaturen von 25°C bis 45°C war. Harnstoff blieb ohne Effekt auf die Sorption, wohingegen Huminsaure sowie eine Acetylierung von Enzymen eine deutliche Verminderung bewirkten. In Gegenwart bivalenter Kationen wurde keine Sorption mehr beobachtet. Die Diskussion moglicher Bindungsverhaltnisse fuhrte zu der Folgerung, das die Sorption eher auf van der Waals Kraften beruht als auf einer Ionenbeziehung, wobei die Enzyme in die Zwischenschichten von Montmorillonit, nicht aber von Palygorskit und Kaolinit eindringen.

Untersuchungen über die toxische Wirkung der in Siedlungsabfällen häufigen Schwermetalle auf die Bodenmikroflora

Abstract: In mehreren Serien wurde der Einflus loslicher Salze von Cd, Cr, Zn, Cu, Ni und Hg in abgestuften Konzentrationen auf die Keimzahlentwicklung von Bakterien und Pilzen in vitro (Kulturversuche) und in situ (Bodenmodellversuche), die Veranderung der mikrobiellen Biomasse, die Aktivitat von Oxidoreduktasen und Hydrolasen sowie die Nitrifikation bei 5 Boden gepruft. Der Vergleich der Keimzahlentwicklung prokaryotischer Zellen (Bakterien) bei Anwesenheit von Schwermetallen im Kulturmedium und nach Einwirkung auf den Boden hat bei allen gepruften Elementen eine deutlich starkere Toxizitat der isolierten gegenuber den im naturlichen Bodenverband befindlichen Bodenorganismen ergeben. Abgesehen vom Hg sind die eukaryotischen Bodenpilze gegenuber Schwermetallen sowohl in vitro wie auch in situ etwa um den Faktor 10 – 50 resistenter als Bakterien. Bodenenzymatische Verfahren sind fur die Beurteilung der Schwermetallwirkung auf die mikrobielle Bodenaktivitat nur bedingt geeignet, da eine Reihe zellfreier Bodenenzyme unmittelbar entweder inaktiviert oder auch starker aktiviert werden. Die Biomasse und der Nitrifikationsumsatz im Boden wird langerfristig durch Cd, Cu und Ni bei Gehalten, die den tolerierbaren Grenzwerten entsprechen, kaum verandert. Cr, Zn und Hg fuhren dagegen zu einer mehr oder weniger starken Reduzierung dieser Eigenschaften.

Surfactant and water migration in unsaturated sand

Abstract: 1 In unsaturated coarse disperse materials such as sand, the water on the surface is continous and ‘deep’ enough to be an adequate medium for the migration of surface active substances (SAS). 2 The influence of the tangential force on water migration in unsaturated coarse disperse material is studied by compensating the capillary pressure difference caused by the surface tension gradient. 3 The influence on water migration in unsaturated disperse materials exerted by the additional pressure difference, originating from SAS migration, is comparable to that exerted by capillary pressure difference. Bewegung von oberflachenaktiven Stoffen und Wasser in ungesattigtem Sand 1 In wasserungesattigten, grobkornig-dispersen Substraten, wie z.B. Sand, ist das die Oberflachen bedeckende Wasser kontinuierlich und ausreichend ‘tief’, um als adaquates Medium fur die Ausbreitung von oberflachenaktiven Stoffen (SAS) zu dienen. 2 Der Einflus tangentialer Krafte auf die Wasserbewegung in ungesattigtem, grobkornig-dispersem Material wird untersucht durch Ausgleich der kapillaren Druckdifferenz, die durch einen Gradienten der Oberflachenspannung hervorgerufen wird. 3 Der Einflus der durch die SAS-Ausbreitung hervorgerufenen zusatzlichen Druckdifferenz auf die Wasserbewegung in ungesattigtem, grobkornig-dispersem Material ist dem durch kapillare Druckdifferenz hervorgerufenen Einflus vergleichbar.

Die Veränderung von Huminsäuren in alkalischer Lösung

Abstract: Unter den Bedingungen der konventionellen Huminstoffgewinnung mit Natronlauge werden funf naturliche Huminsauren chemisch verandert. Als Folgeprodukte konnten die drei Fraktionen “Fulvosauren”, ‘Hymatomelansauren’ und bei pH-Werten um 2 eine wasserlosliche Fraktion gewonnen werden. Ihre Bildung erfolgt unmittelbar nach Einwirkung der Natronlauge und hangt von der Einwirkungszeit, der Natronlaugenkonzentration sowie systemimmanenten Umsetzungen ab. Die abweichende, differenzierte und reproduzierbare Produktion der Umsetzungsprodukte wird durch partiell rucklaufige Reaktionen erklart. Fulvosauren und Hymatomelansauren mussen daher Anteile von ‘Artefakten’ enthalten oder solche sein, da deren Entstehung wahrend der Isolierung von Huminstoffen bei hohen bzw. hoheren ph-Werten erfolgt. Damit sollte die konventionelle Huminstoffgewinnung aus Boden, die sich im alkalischen, dann sauren pH-Bereich vollzieht, stets von Versuchen begleitet werden, die uber die Bildung von ‘Fulvosauren’ und ‘Hymatomelansauren’ als Artefakte wahrend der Gewinnungsprozedur Auskunft geben. The change of humic acids in alkaline solution Five natural humic acids were fragmented under the conditions of the conventional method of extraction of humic substances with sodium hydroxide. Fulvic acid, hymatomelanic acid and a water soluble fraction (at pH 2) could be isolated as fragmentation products. The three fractions were formed directly after the treatment with sodium hydroxide, their quantities depend on the concentration and time of treatment with sodium hydroxide and from the function of the system. The deviating, differentiating and reproducing formation of fragments is explained by partial reversible reactions. Therefore fulvic acid and hymatomelanic acid must be regarded as artefacts. existing during the procedure of isolation of humic substances at high pH-values. Therefore the conventional isolation of humic substances from soils should always be accompanied by experiments, which inform about the arteficial production of ‘fulvic acids’ and ‘hymatomelanic acids’ during the procedure of isolation.

Blei- und Cadmium-Status Berliner Böden

Abstract: Pleistozane Sedimente Berlins enthalten um 10 mg/kg Blei und um 0.1 mg/kg Cadmium in vornehmlich silikatischer Bindung, Bauschutt der Innenstadt hingegen eine etwa achtfache Pb- und 1,5-fache Cd-Menge. Anthropogene Kontaminationen bewirkten im Oberboden Bleigehalte von 50–100 mg/kg, in Strasennahe uber 200 mg/kg und Cadmiumgehalte von 0.3–0.6 mg/kg. Beide Elemente erwiesen sich als wenig azetatloslich; atmogenes Pb und Cd ist teils AEDTA-loslich, das ubrige ist in der Tonfraktion angereichert. Sorptionsversuche ergaben ein starkes Filtervermogen fur Pb, wahrend Cd besonders in humusarmen, sandigen, sauren Bodenhorizonten teilweise loslich, mithin beweglich bleibt.

Root respiration and bacterial population of roots II. Effect of nutrient deficiency

Abstract: The influence of single nutrient stress on oxygen consumption of excised roots and on the number of root bacteria of spring wheat was studied by omitting N, P, K, Mg or Fe from the nutrient solution. In potassium and iron deficiencies the respiration first increased and then declined with increasing deficiency. It remained at the level of the control (complete nutrient solution) for up to 17 days after discontinuating the K supply, while it continued to fall off below the control in the case of Fe discontinuation. In the early stages of K and Fe deficiency the number of bacteria on the roots increased in agreement with the respiration rate. When nitrogen, phosphate and magnesium supplies were interrupted, respiration declined immediately. With continuing N and P deficiency respiration declined further but in the case of Mg deficiency it recovered slowly. The number of root bacteria went almost in parallel with the respiration rates. Wurzelatmung und Bakterienpopulation der Wurzeln II. Einflus von Nahrstoffmangel Bei in Nahrlosung angezogenem Sommerweizen wurde der Einflus von Nahrstoffstres auf den Sauerstoffverbrauch abgeschnittener Wurzeln und auf die Zahl der Bakterien an den Wurzeln untersucht, indem N, P, K, Mg oder Fe aus der Nahrlosung fortgelassen wurden. Bei Kalium- und Eisenmangel stieg die Atmungsrate zunachst an und fiel dann bei fortdauerndem Nahrstoffmangel ab. Bei K-Mangel verblieb die Wurzelatmung dann bis zum siebzehnten Tag nach der Nahrstoffunterbrechung auf dem Niveau der vollstandig ernahrten Kontrollpflanzen, wahrend bei Fe-Mangel die Atmungsrate unter die der Kontrollen absank. Der anfangliche Anstieg der Atmung bei K- und Fe-Mangel war von einer Zunahme der Bakterienzahl an den Wurzeln begleitet. Wenn die Stickstoff-, Phosphat- und Magnesiumversorgung unterbrochen wurden, fiel die Wurzelatmung sofort ab. Mit fortdauerndem N- und P-Mangel nahm die Atmung weiter ab, wahrend bei Mg-Mangel vom 14. zum 17. Tag nach der Nahrstoffunterbrechung die Atmung wieder anstieg. Die Zahl der an den Wurzeln befindlichen Bakterien verhielt sich nahezu gleichsinnig.

Free radicals in electron donor-acceptor reactions between a soil humic acid and photosynthesis inhibitor herbicides

Abstract: Products obtained by interaction of a soil humic acid with a number of s-triazines and substituted ureas, well known to act as photosynthesis inhibitor herbicides, were studied by infrared (IR) and electron spin resonance (ESR) spectrometries. Analysis of spectroscopic results showed that single-electron transfer processes take place reasonably between ring or chain donor groups of the herbicide molecule and acceptor quinone units of the humic acid, thus producing additional unpairing of electrons in the resulting charge-transfer complexes. Experimental and theoretical considerations suggested the hypothesis that the investigated herbicides may react chemically with humic compounds by simulating analogous processes that take place on biological scale in chloroplasts, on the basis of similar electron donor-acceptor reactions involving free radicals. Freie Radikale bei ϵ-Donator-Akzeptor-Reaktionen zwischen Photosynthese-hemmenden Herbiziden und Bodenhuminsauren. Die durch die Wechselwirkung einer Bodenhuminsaure mit Triazinen und substituierten Harnstoffen, die als photosynthese-hemmende Herbizide bekannt sind, entstandenen Produkte wurden mit Hilfe der Infrarot- (IR) und Elektronenspin-Resonanzspektrometrie (ESR) untersucht. Die Analyse der ESR-Daten zeigt, das Ein-Elektron-Transfer-Prozesse stattfanden zwischen dem Ring oder der Kette des Herbizidmolekuls als ϵ-Donator und chinoiden Strukturteilen der Huminsaure als ϵ-Akzeptor-Komponenten. Experimente und theoretische Uberlegungen stutzen die Hypothese, das die Herbizide, die wir studiert haben, sich mit Huminsauren umsetzen konnen und so Prozesse simulieren, die in den Chloroplasten stattfinden und von ahnlichen Elektron-Donor-Akzeptor-Reaktionen ausgehend zu freien Radikalen fuhren konnen.

Reaction of EDTA, DTPA, and EDDHA Complexes of Zinc, Copper, and Manganese with a Calcareous Soil

Abstract: Solutions of Zn, Cu and Mn chelates of EDTA, DTPA and EDDHA were reacted separately with a calcareous soil for periods up to 28 days. DTPA was an effective chelate for Zn and Cu; more than 77 and 55% of the added Zn and Cu, respectively, remained soluble after 28 days of reaction with the soil. The stability of Zn-EDTA and Cu-EDTA was relatively less than those of the respective DTPA chelates, whereas Zn-EDDHA and Cu-EDDHA were highly unstable in the soil. The loss of soluble Mn from Mn-EDTA, Mn-DTPA and Mn-EDDHA additions to soil was very rapid and completed in about one week. It was found that adsorption of Zn-EDDHA, Cu-EDDHA and Mn-EDDHA molecules by the soil was the main process removing Zn, Cu and Mn from solution. Whereas, replacement of the metal in the metal-chelate molecule by Ca ion from the soil was a more serious factor affecting the stability of DTPA and EDTA chelates of Zn, Cu, and Mn.

Mineral transformations by fungi in culture and in soils

Abstract: 1 Although micro-organisms are regarded as the principal agents of mineral cycling in soils, the role of bacteria has generally been emphasized, while that of fungi has been neglected. 2 Fungi are able to transform the majority of elements in vitro but whether they play an important role in soil is as yet unknown. 3 There is sufficient circumstantial evidence from soil studies to suggest that fungi may under certain conditions nitrify and oxidize reduced forms of sulphur. Their role in denitrification and sulphate reduction process is more speculative. While they appear incapable of nitrogen fixation, fungi undoubtedly play a major role in the mineralization of organic N,P, and S in soils, in the solubilization of insoluble phosphates, and participate in oxidation of manganese. Perhaps one of their most important roles is in the dissolution of silica and rocks thus releasing ions into the soil solution during weathering. 4 The ability of fungi to oxidize elements in vitro does not compare with that of the chemoautotrophic bacteria. On the other hand in vitro activity tells us little about the activity of an organism in the soil. 5 At present our appreciation of the part played by fungi in mineral cycling in soils is limited by the techniques available, but there is little doubt that they have a major role to play in the cycling of elements other than carbon. Mineralstoffumwandlung durch Pilze in Kultur und in Boden 1. Obwohl Mikroorganismen als wichtigste Agentien der Mineralstoffkreislaufe in Boden betrachtet werden, ist nur die Rolle der Bakterien allgemein anerkannt, wahrend die der Pilze vernachlassigt wurde. 2. Pilze konnen in vitro die Umwandlung der meisten Elemente durchfuhren; ob sie eine wichtige Rolle im Boden spielen ist noch unbekannt. 3. Aus Bodenuntersuchungen liegen genugend Indizienbeweise vor, die darauf hindeuten, das Pilze unter bestimmten Bedingungen nitrifizieren und reduzierte Schwefelverbindungen oxidieren. Ihre Rolle bei der Denitrifikation und Sulfatreduktion ist weniger gesichert. Wahrend sie offensichtlich zur Stickstoff-Fixierung nicht befahigt sind, spielen sie die Hauptrolle bei der Mineralisierung von organischem N, P und S in Boden sowie bei der Loslichmachung schwerloslicher Phosphate und beteiligen sich an der Manganoxidation. Vielleicht ist eine ihrer wichtigsten Aufgaben die Auflosung von Kieselsaure und Gesteinen und die mit dieser Verwitterung verknupfte Ausschuttung von Ionen in die Bodenlosung. 4. Die Fahigkeit der Pilze, Elemente in vitro zu oxidieren, ist quantitativ mit der der chemoautotrophen Bakterien nicht vergleichbar. Aus der Aktivitat in vitro kann jedoch nicht auf die Aktivitat eines Organismus im Boden geschlossen werden. 5. Derzeit ist unsere Wurdigung der Rolle der Pilze im Mineralstoffkreislauf in Boden durch die verfugbaren Methoden begrenzt. Es ist jedoch kein Zweifel daran moglich, das sie im Kreislauf der Elemente auser Kohlenstoff eine Hauptrolle zu spielen haben.

Einfluß variierter Mg‐Ernährung auf Tausendkorngewicht und P‐Fraktionen des Gerstenkorns

Abstract: Durch Variation der Mg-Konzentration in der Nahrlosung (0,2; 0,6 bzw. 1,8 mval Mg/l) zwischen Bestockung, Schossen und Kornbildung lies sich zeigen, das durch steigendes Mg-Angebot insbesondere die Ahrenzahl/Pflanze und das Tausendkorngewicht gefordert werden. Zwischen dem TKG und dem Mg-Gehalt im Korn besteht eine positive Beziehung. Hierbei liegen in magnesiumarmen, kleinen Kornern rund 64% des Korn-P als Phytin-P und 20% als anorganischer Phosphor (Pi) vor. In groseren und Mg-reicheren Kornern hingegen waren 70% Phytin-P und nur 10% Pi zu finden. Diese Verschiebung in den P-Fraktionen des Kornes konnte fur die Regulation der Starkesynthese und somit das Kornwachstum eventuell von Bedeutung sein. Influence of varying Mg supply to barley on thousand grain weight and the P fractions of grains By variation of the Mg concentration in the nutrient solution (0.2; 0.6 and 1.8 me Mg/l respectively) during tillering, shooting and grain filling it could be shown, that increasing Mg supply to barley especially favours number of ears/plant (tillering) and grain size (thousand grain weight, TGW). A positive correlation was found between Mg content of grain and TGW. In small grains, which had a Mg content of 0.06% Mg in DM, about 64% of grain-P was present as Phytin-P and 20% as inorganic P. In bigger grains being also higher in Mg content, however, 70% was Phytin-P and only 10% Pi. This change in the pattern of P-fractions due to the Mg nutrition might be of a certain relevance to the regulation of starch synthesis within the grain and accordingly of grain growth.