Selektivität
Bestimmte Mineralien werden bevorzugt aufgenommen
andere diskriminert
andere nahezu ausgeschlossen
Akkumulation
Die Konzentration der Mineralelemente kann im Zellsaft viel höher sein als in der externe Lösung.
Genotyp
Zwischen den Pflanzenarten gibt es deutlche Unterschiede in den Eigenschaften der Ionenaufnahme.
Massenfluss
Wird bestimmt durch:
Konzentration des Nährstoffs in der Bodenlösung
Transpiration
Diffusion
Diffusion wird bestimmt durch:
Konzentrationsgefälle zwischen Boden und Wurzel
Diffusionskoeffizent des Mineralstoffs
Interception
Kann nur einen kleinen Teil des Mineralstoffbedarfs decken.
Wie werden die wichtigsten Nährstoffe aufgenommen?
Wurzelanatomie
Wurzelmorphologie
Symplastischer Transport
Transport innerhalb der Zellen
apoplastischer Transport
Transport über die Zellwände
Transzellulärer Transport
Transport durch die Zellen und Zellwände
aktiver Transport
Transport eines Stoffes gegen einen elektrochemischen Gradienten.
passiver Transport
Transport eines Stoffes mit dem elektrochemischen Gradienten
Kanäle
Transmembranproteine, die als Selektive Poren fungieren
Transport ist immer passiv
Transport hängt hauptsächlich von Porengröße und elektrischer Ladung ab
Transportieren hauptsächlich Ionen oder Wasser
Kanalproteine haben gates
diese öffnen als Reaktoin auf externe Signale
Inward K+ Kanäle
öffnen nut bei negativeren Potentialen
sind auf Einwärtsdiffusion von K+ spezialisiert
einwertsgerichtet (inward)
Outward K+ Kanäle
Öffnen nur bei positiverem Potential
Sind auf Außwärtsdiffusion spezialisiert
Primärer aktiver Transport
Ist an Licht- oder Stoffwechselenergie (ATP) gekoppelt
Sekundärer aktiver Transport
nutzt die in elektrochemischen Potenzialgradienten gespeicherte Energie
Symport
Beide Stoffe werden in die gleiche Richtung transportiert
Antiport
Die Stoffe werden in entgegengesetzte Richtungen transportiert
Aufnahmerate
Influx, Inflow
aufgenommene Nährstoffmenge (mol, g)
pro Zeiteinheit (s, d)
pro Wurzeleinheit (g, cm^3, cm^2, cm)
Michaelis-Menten-Kinetik
V Transportgeschwindigkeit des gelösten Stoff
bei Konzentration S
Vmax maximale Transportgeschwindigkeit des gelösten Stoffes
Km Michaelis-Konstante
Konzentration des gelösten Stoffes, bei der die Hälfte der maximalen Transportgeschwindigkeit erreicht wird
Km-Wert zeigt affinität des Transporters für den gelösten Stoff
bei Enzymatischen Reaktionen die Affinität des Enzyms für sein Substrat
Cmin-Konzentration
niedrigste Konzentration, bei der die Wurzeln ein Ion aus dem Boden extrahieren können
Plasmodesma
Ermöglichen die Diffusion von Wasser und kleinen Molekülen von einer Zelle zur nächsten.
ca. 40nm Durchmesser
die Proteine können sich Umstrukturieren um den Durchgang größerer Moleküle zu regulieren
Einflüsse auf das Wurzelwachastum
interne Einflüsse:
Genetik (Pfalnzenart, Cultivar)
Spross-Wurzelverhältnis
Pflanzenalter
externe Einflüsse:
Wasserversorgung
Sauerstoffversorgung
Bodendichte
Einstrahlung
Temperartur
Nährstoffversorgung und Platzierung
Die Chlorose
Bleichsucht – ist ein durch Chlorophyllmangel bedingtes Krankheitssymptom (Mangelerscheinung) bei Landpflanzen,
N-Mangel
Gut retranslozierbar = Mangelsymptome an alten Blätternduch Chlorose gekennzeichnet
P-Mangel
Gut retranslozierbar = Mangelsymptome an alten BlätternAnthocyanose auf einem nicht-chlorotischen Hintergrund
K-Mangel
Gut retranslozierbar = Mangelsymptome an alten Blättern
Randnekrose:
Mg-Mangel
Gut retranslozierbar = Mangelsymptome an alten Blätterninterveinale Chlorose
=>nekrotische Flecken
S-Mangel
Schlecht retranslozierbar = Mangelsymptome an jungen Blättern
interveinale Chlorose mit Anthocyananreicherungen in den Adern
N-Mangel sieht sehr ähnlich aus, geht aber von alten Blättern aus
Ca-Mangel
während des vegetativen Stadiums wirkt sich Ca-Mangel zuerst auf die Wurzel und dann auf den Spross aus.
Wurzeln werden Braun und das Gewebe zerfällt
Auch Früchte sind ein Hauptziel für Ca-Mangel
Fe-Mangel
Bei starkem Fe-Mangel chlorotische Streifen zwischen den Blattadern
Transfer zwischen Xylem und Phloem
in den Gefäßbündeln sind Xylem und Phloem nur durch wenige Zellen getrennt
der Autausch von gelößten Stoffen zwischen den beiden Leitungssystemen ist sehr wichtig für die Regulierung des Ferntransports
Besonders wichtig, da Xylemtransport hauptsächlich zu Organen mit hoher Transpiration
Defzitbereich
DasWachstum nimmt mit zunehmender Nährstoffzufuhr zu
Adäquatbereich
das Wachstum erreicht sein Maximum und bleibt mehr oder wenigerunbeeinflusst von Änderungen der Nährstoffzufuhr
Toxizitätsbereich
Das Wachstum nimmt mit zunehmender Nährstoffzufuhr ab
Partial factor productivity
Berechnung
Fragestellung
typische Anwendung
PFP = Y/F
Wie produktiv ist dieses Anbausystem im Vergleich zu seinem Nährstoffeintrag?
Als langfristiger Indikator für Trends.
F = Menge des ausgebrachten Nährstoffs
Y = (Yield) Ertrag des geernteten Teils der Kultur mit Nährstoffausbringung
Agronomic efficency
AE = (Y-Y0)/F
Wie hoch war die Produktivitätssteigerung durch den Einsatz von Nährstoffen?
Als kurzfristiger Indikator für die Auswirkungen der ausgebrachten
Nährstoffe auf die Produktivität.
Y0 = Ertrag ohne Nährstoffausbringung
Partial nutrient balance
PNB = UH/F
Wie viel Nährstoff wird dem System im Verhältnis zur zugeführten Menge entzogen?
Als langfristiger Indikator für Trends; am nützlichsten in Verbindung mit
Informationen zur Bodenfruchtbarkeit.
UH = Nährstoffgehalt des geernteten Teils der Kultur
Apparent recovery efficiency by difference
RE = (U-U0/F)
Wie viel des ausgebrachten Nährstoffs hat die Pflanze aufgenommen?
Als Indikator für das Potenzial für Nährstoffverluste aus dem
Anbausystem und zur Ermittlung der Effizienz der
Bewirtschaftungsmethoden.
U = Gesamtnährstoffaufnahme in der oberirdischen Pflanzenbiomasse mit Nährstoffausbringung
U0 = Nährstoffaufnahme in der oberirdischen Pflanzenbiomasse ohne Nährstoffausbringung
Internal utilizytion efficency
IE = Y/U
Wie groß ist die Fähigkeit der Pflanze, die aus allen Quellen gewonnenen Nährstoffe in wirtschaftliche Erträge ( Korn usw.) umzuwandeln?
Zur Bewertung von Genotypen in Zuchtprogrammen
Physological efficency
AE = (Y-Y0)/(U-U0)
Wie groß ist die Fähigkeit der Pflanze, die aus der aufgebrachten Quelle gewonnenen Nährstoffe in wirtschaftliche Erträge
umzuwandeln?
Forschung zur Bewertung der NUE zwischen verschiedenen Sorten und
anderen Kulturpraktiken.
Effizienz
Effizienz = Output / Input
Effizienz bedeutet, dass ein angestrebtes Ergebnis mit möglichst geringen Kostenaufwand erreich wird.
Nährstoffeffizienz
Nährstoffeffizienz ist die Fähigkeit von Arten oder Genotypen, bei suboptimalen Nährstoffangebot überdurchschnitliche Erträge (Relativerträge) zu erbringen.
Aufnahmeeffizient
Hohe Aufnahme trotz geringem Angebot
Verwertungseffizienz
Hoher Ertrag trotz geringer Nährstoffaufnahme
use efficency
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