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Keywords:

  • Arachis hypogaea L.;
  • crop residue;
  • intercropping;
  • phosphorus;
  • Zea mays L.

Abstract

Intercropping or rotating of P-efficient crop species which mobilize sparingly soluble P by their root exudates can have beneficial effects on growth and P uptake of P-inefficient species. We aimed at studying the effect of intercropping or incorporating of crop residues of P-efficient crops on the components of maize P-uptake, i.e. the root-system size and P influx (P-uptake rate per unit root length). This was studied in 3 pot experiments in a low-P sandy soil. In the first experiment, maize was intercropped with white lupine, sugar beet or oilseed rape, and with groundnut in the second experiment. In the third experiment, maize was grown after incorporating the crop residues of white lupine, sugar beet or oilseed rape. Maize growth and yield was strongly inhibited when intercropped with white lupine, sugar beet or oilseed rape, probably because of competition for nutrients. But with groundnut as the accompanying species, maize yield was increased by a factor of 3, mainly because of an enhanced P influx. Crop residues of oilseed rape and sugar beet increased the yield of maize by factors 2 and 1.6, respectively, because of a 3 and 2 times higher P uptake as compared to maize grown after maize without incorporation of crop residue. The reason for the higher maize P-uptake after oilseed rape was an 11 times higher P influx as compared to maize without crop residues, and after sugar beet residues because of an enhanced root growth and a 4 times higher P influx. Lupine residues did not improve maize growth, mainly because of a low P influx, which was even less than that of maize grown without crop residues. The soil solution P concentration and calcium acetate lactate-extractable P (CAL P) measured in this study did not reflect the P availability as indicated by the plants (P uptake, P influx). This indicates that other mechanisms such as P mobilization in the rhizosphere by root exudates or cell-wall components were responsible for the increased P availability. These mechanisms need further investigation.

Wachstum und Phosphataufnahme von Mais in Monokultur, in Mischkultur mit anderen Pflanzenarten oder nach Einarbeitung ihrer Ernterückstände

Der Anbau von P-effizienten Pflanzen, die schwer lösliches P durch ihre Wurzelexudate mobilisieren können, mit P-ineffizienten Pflanzen in einer Mischkultur oder Fruchtfolge kann die P-Aufnahme der ineffizienten Pflanzen erhöhen. Ziel dieser Untersuchung war es, die P- Aufnahmekomponenten, d.h. die Größe des Wurzelsystems und den P-Influx (P-Aufnahmerate pro Einheit Wurzellänge) von Mais zu bestimmen, der in Mischkultur oder nach der Einarbeitung von Pflanzenresten von P-effizienten Pflanzen kultiviert wurde. Hierzu wurden 3 Gefäßversuche mit einem P-armen sandigen Boden durchgeführt. Im ersten Experiment wurde Mais mit weißer Lupine, Zuckerrübe oder Raps in Mischkultur angebaut, im zweiten Versuch war die begleitende Pflanze Erdnuss. In einem dritten Versuch wurde Mais nach Einarbeitung von Pflanzenresten von weißer Lupine, Zuckerrübe oder Raps angebaut, um eine Fruchtfolge mit Ernterückständen zu simulieren. Wachstum und Ertrag von Mais waren bei Mischkultur mit weißer Lupine, Zuckerrübe oder Raps stark eingeschränkt, was vermutlich auf Nährstoffkonkurrenzeffekte zurückzuführen war. Im Gegensatz dazu stieg der Maisertrag um den Faktor 3 an, wenn Erdnuss die begleitende Pflanze war. Dies war vor allem in einem höheren P-Influx begründet. Ernterückstände von Raps und Zuckerrübe erhöhten den Maisertrag um den Faktor 2 bzw. 1,6. Dies beruhte auf einer drei- bzw. zweifach höheren P-Aufnahme gegenüber Mais ohne Einarbeitung von Ernterückständen. Die Ursache für die höhere P-Aufnahme nach Einarbeitung von Rapsernterückständen war ein elfmal höherer P-Influx im Vergleich zu Mais ohne Ernterückstände. Ernterückstände von Zuckerrübe führten zu einem verbesserten Wurzelwachstum und einem viermal höheren P-Influx. Ernterückstände von weißer Lupine verbesserten das Maiswachstum nicht. Der P-Influx war sogar niedriger als bei der Kontrolle ohne Ernterückstände. Weder die P-Konzentration in der Bodenlösung noch der P-CAL-Gehalt des Bodens spiegelten die veränderte P-Verfügbarkeit wider, wie sie von den Pflanzen (P-Aufnahme, P-Influx) angezeigt wurde. Dies deutet darauf hin, dass andere Mechanismen wirksam waren, wie die P-Mobilisierung durch Wurzelexudate oder Zellwandbestandteile, welche die P-Verfügbarkeit in der Rhizosphäre beeinflussen.