Root growth and N-uptake activity of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars differing in nitrogen efficiency
Nitrate‐N uptake from soil depends on root growth and uptake activity. However, under field conditions N‐uptake activity is difficult to estimate from soil‐N depletion due to different loss pathways. We modified the current mesh‐bag method to estimate nitrate‐N‐uptake activity and root growth of two...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Journal of plant nutrition and soil science 2005-02, Vol.168 (1), p.130-137 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | eng |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Volltext |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| container_end_page | 137 |
|---|---|
| container_issue | 1 |
| container_start_page | 130 |
| container_title | Journal of plant nutrition and soil science |
| container_volume | 168 |
| creator | Kamh, Mahmoud Wiesler, Franz Ulas, Abdullah Horst, Walter J. |
| description | Nitrate‐N uptake from soil depends on root growth and uptake activity. However, under field conditions N‐uptake activity is difficult to estimate from soil‐N depletion due to different loss pathways. We modified the current mesh‐bag method to estimate nitrate‐N‐uptake activity and root growth of two oilseed‐rape cultivars differing in N‐uptake efficiency. N‐efficient cultivar (cv.) ‘Apex' and N‐inefficient cv. ‘Capitol' were grown in a field experiment on a silty clayey gleyic fluvisol near Göttingen, northern Germany, and fertilized with 0 (N0) and 227 (N227) kg N ha–1.
In February 2002, PVC tubes with a diameter of 50 mm were installed between plant rows at 0–0.3 and 0–0.6 m soil depth with an angle of 45°. At the beginning of shooting, beginning of flowering, and at seed filling, the PVC tubes were substituted by PVC tubes (compartments) of the same diameter, but with an open window at the upper side either at a soil depth of 0–0.3 or 0.3–0.6 m allowing roots to grow into the tubes. Anion‐exchange resin at the bottom of the compartment allowed estimation of nitrate leaching. The compartments were then filled with root‐free soil which was amended with or without 90 mg N (kg soil)–1. The newly developed roots and nitrate‐N depletion were estimated in the compartments after the installing period (21 d at shooting stage and 16 d both at flowering and grain‐filling stages). Nitrate‐N depletion was estimated from the difference between NO$ _3^- $‐N contents of compartments containing roots and control compartments (windows closed with a membrane) containing no roots. The amount of nitrate leached from the compartments was quantified from the resin and has been taken into consideration in the calculation of the N depletion. The amount of N depleted from the compartments significantly correlated with root‐length density.
Suboptimal N application to the crop reduced total biomass and seed‐yield formation substantially (24% and 38% for ‘Apex’ and ‘Capitol’, respectively). At the shooting stage, there were no differences in root production and N depletion from the compartments by the two cultivars between N0 and N227. But at flowering and seed‐filling stages, higher root production and accordingly higher N depletion was observed at N0 compared to N227. Towards later growth stages, the newly developed roots were characterized by a reduction of root diameter and a shift towards the deeper soil layer (0.3–0.6m). At low but not at high N supply, the N‐efficient cv. ‘A |
| doi_str_mv | 10.1002/jpln.200421453 |
| format | Article |
| fullrecord | <record><control><sourceid>istex_cross</sourceid><recordid>TN_cdi_crossref_primary_10_1002_jpln_200421453</recordid><sourceformat>XML</sourceformat><sourcesystem>PC</sourcesystem><sourcerecordid>ark_67375_WNG_HNV5DD47_R</sourcerecordid><originalsourceid>FETCH-LOGICAL-c3573-ac09380aab9e513e36f53220641ab24d1c8f621b274ef10bc19b43d6ae33c77b3</originalsourceid><addsrcrecordid>eNqFkDtPwzAUhSMEEqWwMntBgiHFr9jNCJSnqoIQj9G6ceziNjiRnQL996QqKmxM9wzfd650kuSQ4AHBmJ7OmsoPKMacEp6xraRHMkpTKijf7jJnIh1KhneTvRhnuMNITntJ81jXLZqG-rN9Q-BLNEkXTQtzg0C37sO1S1RbVLsqGlOiAI1Bx-cBYnQakIdmEdF4cIL0oupoCBGVzloTnJ8i55F3bainxiNjrdPOeL3cT3YsdG0HP7efPF9dPl3cpOP769uLs3GqWSZZChrnbIgBitxkhBkmbMYoxYITKCgviR5aQUlBJTeW4EKTvOCsFGAY01IWrJ8M1r061DEGY1UT3DuEpSJYrfZSq73UZq9OOFoLDUQNlQ3gtYu_lsgEl1h2XL7mPl1llv-0qruH8eTvj3Ttutiar40LYa6EZDJTr5NrdTN5yUYjLtUj-wZEXIxF</addsrcrecordid><sourcetype>Aggregation Database</sourcetype><iscdi>true</iscdi><recordtype>article</recordtype></control><display><type>article</type><title>Root growth and N-uptake activity of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars differing in nitrogen efficiency</title><source>Access via Wiley Online Library</source><creator>Kamh, Mahmoud ; Wiesler, Franz ; Ulas, Abdullah ; Horst, Walter J.</creator><creatorcontrib>Kamh, Mahmoud ; Wiesler, Franz ; Ulas, Abdullah ; Horst, Walter J.</creatorcontrib><description>Nitrate‐N uptake from soil depends on root growth and uptake activity. However, under field conditions N‐uptake activity is difficult to estimate from soil‐N depletion due to different loss pathways. We modified the current mesh‐bag method to estimate nitrate‐N‐uptake activity and root growth of two oilseed‐rape cultivars differing in N‐uptake efficiency. N‐efficient cultivar (cv.) ‘Apex' and N‐inefficient cv. ‘Capitol' were grown in a field experiment on a silty clayey gleyic fluvisol near Göttingen, northern Germany, and fertilized with 0 (N0) and 227 (N227) kg N ha–1.
In February 2002, PVC tubes with a diameter of 50 mm were installed between plant rows at 0–0.3 and 0–0.6 m soil depth with an angle of 45°. At the beginning of shooting, beginning of flowering, and at seed filling, the PVC tubes were substituted by PVC tubes (compartments) of the same diameter, but with an open window at the upper side either at a soil depth of 0–0.3 or 0.3–0.6 m allowing roots to grow into the tubes. Anion‐exchange resin at the bottom of the compartment allowed estimation of nitrate leaching. The compartments were then filled with root‐free soil which was amended with or without 90 mg N (kg soil)–1. The newly developed roots and nitrate‐N depletion were estimated in the compartments after the installing period (21 d at shooting stage and 16 d both at flowering and grain‐filling stages). Nitrate‐N depletion was estimated from the difference between NO$ _3^- $‐N contents of compartments containing roots and control compartments (windows closed with a membrane) containing no roots. The amount of nitrate leached from the compartments was quantified from the resin and has been taken into consideration in the calculation of the N depletion. The amount of N depleted from the compartments significantly correlated with root‐length density.
Suboptimal N application to the crop reduced total biomass and seed‐yield formation substantially (24% and 38% for ‘Apex’ and ‘Capitol’, respectively). At the shooting stage, there were no differences in root production and N depletion from the compartments by the two cultivars between N0 and N227. But at flowering and seed‐filling stages, higher root production and accordingly higher N depletion was observed at N0 compared to N227. Towards later growth stages, the newly developed roots were characterized by a reduction of root diameter and a shift towards the deeper soil layer (0.3–0.6m). At low but not at high N supply, the N‐efficient cv. ‘Apex’ exhibited higher root growth and accordingly depleted nitrate‐N more effectively than the N‐inefficient cv. ‘Capitol’, especially during the reproductive growth phase. The calculated nitrate‐N‐uptake rate per unit root length was maximal at flowering (for the low N supply) but showed no difference between the two cultivars. This indicated that the higher N‐uptake efficiency of cv. ‘Apex’ was due to higher root growth rather than higher uptake per unit of root length.
Wurzelwachstum und N‐Aufnahmeaktivität von Ölraps (Brassica napus L.)‐Sorten mit unterschiedlicher Stickstoffeffizienz
Die N‐Aufnahme aus dem Boden hängt vom Wachstum und der Aufnahmeaktivität der Wurzeln ab. Unter Feldbedingungen ist es jedoch wegen verschiedener Verlustpfade schwierig, die N‐Aufnahmeaktivität aus der Verarmung des Boden‐Nmin zu berechnen. Wir modifizierten die gängige “Mesh‐bag”‐Methode, um die Nitrat‐N‐Aufnahmeaktivität und das Wurzelwachstum von zwei Ölrapssorten, die sich in ihrer N‐Aufnahmeeffizienz unterscheiden, zu messen. Die N‐effiziente Sorte ‘Apex’ und die N‐ineffiziente Sorte ‘Capitol’ wurden in einem Feldversuch auf einem schluffig‐tonigen Auengley bei Göttingen (Norddeutschland) mit den N‐Stufen 0 (N0) und 227 (N227) kg N ha–1 angebaut.
Im Februar 2002 wurden PVC‐Röhren mit einem Durchmesser von 50 mm zwischen die Pflanzenreihen in einem Winkel von 45° in 0–0.3 and 0–0.6 m Bodentiefe installiert. Zu Beginn des Schossens, der Blüte und der Samenfüllung wurden die Röhren ersetzt durch andere PVC‐Röhren (Behälter) – mit gleichem Durchmesser aber mit einem offenen Fenster auf der oberen Seite entweder in einer Bodentiefe von 0–0.3 oder 0.3–0.6 m, welches den Wurzeln erlaubte, in die Röhren hineinzuwurzeln. Ein Anionen‐Austauscher am Boden der Behälter erlaubte die Quantifizierung der Nitrat‐Auswaschung. Die Behälter wurden dann mit wurzelfreiem Boden ohne oder mit Zusatz von 90 mg N (kg Boden)–1 gefüllt.
Die hineinwachsenden Wurzeln und die Nitrat‐Verarmung in den Behältern wurden nach einer Einbauperiode von 21 d zum Schossen und jeweils 16 d zur Blüte und zur Kornfüllung quantifiziert. Die Nitrat‐Verarmung wurde aus der Differenz zwischen den Nitrat‐Gehalten von Behältern mit Wurzeln und Kontrollbehältern mit durch Membranen verschlossenen Fenstern ohne Wurzeln errechnet. Die Auswaschung von Nitrat aus den Behältern ließ sich aus dem Nitrat‐Gehalt des Anionen‐Austauschers ermitteln und wurde bei der Berechnung der Nitrat‐Verarmung berücksichtigt. Die Nitrat‐Verarmung der Behälter war mit der Wurzellängendichte signifikant positiv korreliert.
Suboptimale N‐Düngung des Bestandes reduzierte die Gesamt‐Biomassebildung und den Kornertrag (24 % für die Sorte ‘Apex’ und 38 % für ‘Capitol’). Zum Schossen bestanden in Wurzelwachstum und N‐Verarmung der beiden Sorten in den Kompartimenten keine Unterschiede zwischen N0 and N227. Zur Blüte und zur Samenfüllung waren Wurzelproduktion und entsprechend die N‐Verarmung bei N0 im Vergleich zu N227 stärker. In den späteren Entwicklungsstadien war die Bildung neuer Wurzeln in den Behältern charakterisiert durch einen geringeren Wurzeldurchmesser und eine stärkere Verschiebung zur tieferen Bodenschicht (0.3–0.6 m). Nur bei niedriger Bestands‐N‐Düngung zeigte die N‐effiziente Sorte ‘Apex’ vor allem in der reproduktiven Wachstumsphase ein größeres Wurzelwachstum und eine stärkere Nitrat‐Verarmung als die N‐ineffiziente Sorte ‘Capitol’. Die errechnete Nitrat‐Aufnahmerate pro Einheit Wurzellänge erreichte ihr Maximum zur Blüte (bei niedriger N‐Düngung), zeigte aber keine Sortenunterschiede. Dies weist darauf hin, dass die erhöhte N‐Aufnahmeeffizienz der Sorte ‘Apex’ auf einem erhöhten Wurzelwachstum und nicht auf einer erhöhten Aufnahmerate pro Einheit Wurzellänge beruht.</description><identifier>ISSN: 1436-8730</identifier><identifier>EISSN: 1522-2624</identifier><identifier>DOI: 10.1002/jpln.200421453</identifier><language>eng</language><publisher>Weinheim: WILEY-VCH Verlag</publisher><subject>Agronomy. Soil science and plant productions ; Biological and medical sciences ; cultivars ; Fundamental and applied biological sciences. Psychology ; General agronomy. Plant production ; nitrate-N uptake ; nitrogen efficiency ; oilseed rape ; root activity ; root methods ; root production ; Soil-plant relationships. Soil fertility ; Soil-plant relationships. Soil fertility. Fertilization. Amendments</subject><ispartof>Journal of plant nutrition and soil science, 2005-02, Vol.168 (1), p.130-137</ispartof><rights>Copyright © 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim</rights><rights>2005 INIST-CNRS</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed><citedby>FETCH-LOGICAL-c3573-ac09380aab9e513e36f53220641ab24d1c8f621b274ef10bc19b43d6ae33c77b3</citedby><cites>FETCH-LOGICAL-c3573-ac09380aab9e513e36f53220641ab24d1c8f621b274ef10bc19b43d6ae33c77b3</cites></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><linktohtml>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002%2Fjpln.200421453$$EHTML$$P50$$Gwiley$$H</linktohtml><link.rule.ids>314,780,784,1417,27924,27925,45575</link.rule.ids><backlink>$$Uhttp://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=16564707$$DView record in Pascal Francis$$Hfree_for_read</backlink></links><search><creatorcontrib>Kamh, Mahmoud</creatorcontrib><creatorcontrib>Wiesler, Franz</creatorcontrib><creatorcontrib>Ulas, Abdullah</creatorcontrib><creatorcontrib>Horst, Walter J.</creatorcontrib><title>Root growth and N-uptake activity of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars differing in nitrogen efficiency</title><title>Journal of plant nutrition and soil science</title><addtitle>Z. Pflanzenernähr. Bodenk</addtitle><description>Nitrate‐N uptake from soil depends on root growth and uptake activity. However, under field conditions N‐uptake activity is difficult to estimate from soil‐N depletion due to different loss pathways. We modified the current mesh‐bag method to estimate nitrate‐N‐uptake activity and root growth of two oilseed‐rape cultivars differing in N‐uptake efficiency. N‐efficient cultivar (cv.) ‘Apex' and N‐inefficient cv. ‘Capitol' were grown in a field experiment on a silty clayey gleyic fluvisol near Göttingen, northern Germany, and fertilized with 0 (N0) and 227 (N227) kg N ha–1.
In February 2002, PVC tubes with a diameter of 50 mm were installed between plant rows at 0–0.3 and 0–0.6 m soil depth with an angle of 45°. At the beginning of shooting, beginning of flowering, and at seed filling, the PVC tubes were substituted by PVC tubes (compartments) of the same diameter, but with an open window at the upper side either at a soil depth of 0–0.3 or 0.3–0.6 m allowing roots to grow into the tubes. Anion‐exchange resin at the bottom of the compartment allowed estimation of nitrate leaching. The compartments were then filled with root‐free soil which was amended with or without 90 mg N (kg soil)–1. The newly developed roots and nitrate‐N depletion were estimated in the compartments after the installing period (21 d at shooting stage and 16 d both at flowering and grain‐filling stages). Nitrate‐N depletion was estimated from the difference between NO$ _3^- $‐N contents of compartments containing roots and control compartments (windows closed with a membrane) containing no roots. The amount of nitrate leached from the compartments was quantified from the resin and has been taken into consideration in the calculation of the N depletion. The amount of N depleted from the compartments significantly correlated with root‐length density.
Suboptimal N application to the crop reduced total biomass and seed‐yield formation substantially (24% and 38% for ‘Apex’ and ‘Capitol’, respectively). At the shooting stage, there were no differences in root production and N depletion from the compartments by the two cultivars between N0 and N227. But at flowering and seed‐filling stages, higher root production and accordingly higher N depletion was observed at N0 compared to N227. Towards later growth stages, the newly developed roots were characterized by a reduction of root diameter and a shift towards the deeper soil layer (0.3–0.6m). At low but not at high N supply, the N‐efficient cv. ‘Apex’ exhibited higher root growth and accordingly depleted nitrate‐N more effectively than the N‐inefficient cv. ‘Capitol’, especially during the reproductive growth phase. The calculated nitrate‐N‐uptake rate per unit root length was maximal at flowering (for the low N supply) but showed no difference between the two cultivars. This indicated that the higher N‐uptake efficiency of cv. ‘Apex’ was due to higher root growth rather than higher uptake per unit of root length.
Wurzelwachstum und N‐Aufnahmeaktivität von Ölraps (Brassica napus L.)‐Sorten mit unterschiedlicher Stickstoffeffizienz
Die N‐Aufnahme aus dem Boden hängt vom Wachstum und der Aufnahmeaktivität der Wurzeln ab. Unter Feldbedingungen ist es jedoch wegen verschiedener Verlustpfade schwierig, die N‐Aufnahmeaktivität aus der Verarmung des Boden‐Nmin zu berechnen. Wir modifizierten die gängige “Mesh‐bag”‐Methode, um die Nitrat‐N‐Aufnahmeaktivität und das Wurzelwachstum von zwei Ölrapssorten, die sich in ihrer N‐Aufnahmeeffizienz unterscheiden, zu messen. Die N‐effiziente Sorte ‘Apex’ und die N‐ineffiziente Sorte ‘Capitol’ wurden in einem Feldversuch auf einem schluffig‐tonigen Auengley bei Göttingen (Norddeutschland) mit den N‐Stufen 0 (N0) und 227 (N227) kg N ha–1 angebaut.
Im Februar 2002 wurden PVC‐Röhren mit einem Durchmesser von 50 mm zwischen die Pflanzenreihen in einem Winkel von 45° in 0–0.3 and 0–0.6 m Bodentiefe installiert. Zu Beginn des Schossens, der Blüte und der Samenfüllung wurden die Röhren ersetzt durch andere PVC‐Röhren (Behälter) – mit gleichem Durchmesser aber mit einem offenen Fenster auf der oberen Seite entweder in einer Bodentiefe von 0–0.3 oder 0.3–0.6 m, welches den Wurzeln erlaubte, in die Röhren hineinzuwurzeln. Ein Anionen‐Austauscher am Boden der Behälter erlaubte die Quantifizierung der Nitrat‐Auswaschung. Die Behälter wurden dann mit wurzelfreiem Boden ohne oder mit Zusatz von 90 mg N (kg Boden)–1 gefüllt.
Die hineinwachsenden Wurzeln und die Nitrat‐Verarmung in den Behältern wurden nach einer Einbauperiode von 21 d zum Schossen und jeweils 16 d zur Blüte und zur Kornfüllung quantifiziert. Die Nitrat‐Verarmung wurde aus der Differenz zwischen den Nitrat‐Gehalten von Behältern mit Wurzeln und Kontrollbehältern mit durch Membranen verschlossenen Fenstern ohne Wurzeln errechnet. Die Auswaschung von Nitrat aus den Behältern ließ sich aus dem Nitrat‐Gehalt des Anionen‐Austauschers ermitteln und wurde bei der Berechnung der Nitrat‐Verarmung berücksichtigt. Die Nitrat‐Verarmung der Behälter war mit der Wurzellängendichte signifikant positiv korreliert.
Suboptimale N‐Düngung des Bestandes reduzierte die Gesamt‐Biomassebildung und den Kornertrag (24 % für die Sorte ‘Apex’ und 38 % für ‘Capitol’). Zum Schossen bestanden in Wurzelwachstum und N‐Verarmung der beiden Sorten in den Kompartimenten keine Unterschiede zwischen N0 and N227. Zur Blüte und zur Samenfüllung waren Wurzelproduktion und entsprechend die N‐Verarmung bei N0 im Vergleich zu N227 stärker. In den späteren Entwicklungsstadien war die Bildung neuer Wurzeln in den Behältern charakterisiert durch einen geringeren Wurzeldurchmesser und eine stärkere Verschiebung zur tieferen Bodenschicht (0.3–0.6 m). Nur bei niedriger Bestands‐N‐Düngung zeigte die N‐effiziente Sorte ‘Apex’ vor allem in der reproduktiven Wachstumsphase ein größeres Wurzelwachstum und eine stärkere Nitrat‐Verarmung als die N‐ineffiziente Sorte ‘Capitol’. Die errechnete Nitrat‐Aufnahmerate pro Einheit Wurzellänge erreichte ihr Maximum zur Blüte (bei niedriger N‐Düngung), zeigte aber keine Sortenunterschiede. Dies weist darauf hin, dass die erhöhte N‐Aufnahmeeffizienz der Sorte ‘Apex’ auf einem erhöhten Wurzelwachstum und nicht auf einer erhöhten Aufnahmerate pro Einheit Wurzellänge beruht.</description><subject>Agronomy. Soil science and plant productions</subject><subject>Biological and medical sciences</subject><subject>cultivars</subject><subject>Fundamental and applied biological sciences. Psychology</subject><subject>General agronomy. Plant production</subject><subject>nitrate-N uptake</subject><subject>nitrogen efficiency</subject><subject>oilseed rape</subject><subject>root activity</subject><subject>root methods</subject><subject>root production</subject><subject>Soil-plant relationships. Soil fertility</subject><subject>Soil-plant relationships. Soil fertility. Fertilization. Amendments</subject><issn>1436-8730</issn><issn>1522-2624</issn><fulltext>true</fulltext><rsrctype>article</rsrctype><creationdate>2005</creationdate><recordtype>article</recordtype><recordid>eNqFkDtPwzAUhSMEEqWwMntBgiHFr9jNCJSnqoIQj9G6ceziNjiRnQL996QqKmxM9wzfd650kuSQ4AHBmJ7OmsoPKMacEp6xraRHMkpTKijf7jJnIh1KhneTvRhnuMNITntJ81jXLZqG-rN9Q-BLNEkXTQtzg0C37sO1S1RbVLsqGlOiAI1Bx-cBYnQakIdmEdF4cIL0oupoCBGVzloTnJ8i55F3bainxiNjrdPOeL3cT3YsdG0HP7efPF9dPl3cpOP769uLs3GqWSZZChrnbIgBitxkhBkmbMYoxYITKCgviR5aQUlBJTeW4EKTvOCsFGAY01IWrJ8M1r061DEGY1UT3DuEpSJYrfZSq73UZq9OOFoLDUQNlQ3gtYu_lsgEl1h2XL7mPl1llv-0qruH8eTvj3Ttutiar40LYa6EZDJTr5NrdTN5yUYjLtUj-wZEXIxF</recordid><startdate>200502</startdate><enddate>200502</enddate><creator>Kamh, Mahmoud</creator><creator>Wiesler, Franz</creator><creator>Ulas, Abdullah</creator><creator>Horst, Walter J.</creator><general>WILEY-VCH Verlag</general><general>WILEY‐VCH Verlag</general><general>Wiley</general><scope>BSCLL</scope><scope>IQODW</scope><scope>AAYXX</scope><scope>CITATION</scope></search><sort><creationdate>200502</creationdate><title>Root growth and N-uptake activity of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars differing in nitrogen efficiency</title><author>Kamh, Mahmoud ; Wiesler, Franz ; Ulas, Abdullah ; Horst, Walter J.</author></sort><facets><frbrtype>5</frbrtype><frbrgroupid>cdi_FETCH-LOGICAL-c3573-ac09380aab9e513e36f53220641ab24d1c8f621b274ef10bc19b43d6ae33c77b3</frbrgroupid><rsrctype>articles</rsrctype><prefilter>articles</prefilter><language>eng</language><creationdate>2005</creationdate><topic>Agronomy. Soil science and plant productions</topic><topic>Biological and medical sciences</topic><topic>cultivars</topic><topic>Fundamental and applied biological sciences. Psychology</topic><topic>General agronomy. Plant production</topic><topic>nitrate-N uptake</topic><topic>nitrogen efficiency</topic><topic>oilseed rape</topic><topic>root activity</topic><topic>root methods</topic><topic>root production</topic><topic>Soil-plant relationships. Soil fertility</topic><topic>Soil-plant relationships. Soil fertility. Fertilization. Amendments</topic><toplevel>peer_reviewed</toplevel><toplevel>online_resources</toplevel><creatorcontrib>Kamh, Mahmoud</creatorcontrib><creatorcontrib>Wiesler, Franz</creatorcontrib><creatorcontrib>Ulas, Abdullah</creatorcontrib><creatorcontrib>Horst, Walter J.</creatorcontrib><collection>Istex</collection><collection>Pascal-Francis</collection><collection>CrossRef</collection><jtitle>Journal of plant nutrition and soil science</jtitle></facets><delivery><delcategory>Remote Search Resource</delcategory><fulltext>fulltext</fulltext></delivery><addata><au>Kamh, Mahmoud</au><au>Wiesler, Franz</au><au>Ulas, Abdullah</au><au>Horst, Walter J.</au><format>journal</format><genre>article</genre><ristype>JOUR</ristype><atitle>Root growth and N-uptake activity of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars differing in nitrogen efficiency</atitle><jtitle>Journal of plant nutrition and soil science</jtitle><addtitle>Z. Pflanzenernähr. Bodenk</addtitle><date>2005-02</date><risdate>2005</risdate><volume>168</volume><issue>1</issue><spage>130</spage><epage>137</epage><pages>130-137</pages><issn>1436-8730</issn><eissn>1522-2624</eissn><abstract>Nitrate‐N uptake from soil depends on root growth and uptake activity. However, under field conditions N‐uptake activity is difficult to estimate from soil‐N depletion due to different loss pathways. We modified the current mesh‐bag method to estimate nitrate‐N‐uptake activity and root growth of two oilseed‐rape cultivars differing in N‐uptake efficiency. N‐efficient cultivar (cv.) ‘Apex' and N‐inefficient cv. ‘Capitol' were grown in a field experiment on a silty clayey gleyic fluvisol near Göttingen, northern Germany, and fertilized with 0 (N0) and 227 (N227) kg N ha–1.
In February 2002, PVC tubes with a diameter of 50 mm were installed between plant rows at 0–0.3 and 0–0.6 m soil depth with an angle of 45°. At the beginning of shooting, beginning of flowering, and at seed filling, the PVC tubes were substituted by PVC tubes (compartments) of the same diameter, but with an open window at the upper side either at a soil depth of 0–0.3 or 0.3–0.6 m allowing roots to grow into the tubes. Anion‐exchange resin at the bottom of the compartment allowed estimation of nitrate leaching. The compartments were then filled with root‐free soil which was amended with or without 90 mg N (kg soil)–1. The newly developed roots and nitrate‐N depletion were estimated in the compartments after the installing period (21 d at shooting stage and 16 d both at flowering and grain‐filling stages). Nitrate‐N depletion was estimated from the difference between NO$ _3^- $‐N contents of compartments containing roots and control compartments (windows closed with a membrane) containing no roots. The amount of nitrate leached from the compartments was quantified from the resin and has been taken into consideration in the calculation of the N depletion. The amount of N depleted from the compartments significantly correlated with root‐length density.
Suboptimal N application to the crop reduced total biomass and seed‐yield formation substantially (24% and 38% for ‘Apex’ and ‘Capitol’, respectively). At the shooting stage, there were no differences in root production and N depletion from the compartments by the two cultivars between N0 and N227. But at flowering and seed‐filling stages, higher root production and accordingly higher N depletion was observed at N0 compared to N227. Towards later growth stages, the newly developed roots were characterized by a reduction of root diameter and a shift towards the deeper soil layer (0.3–0.6m). At low but not at high N supply, the N‐efficient cv. ‘Apex’ exhibited higher root growth and accordingly depleted nitrate‐N more effectively than the N‐inefficient cv. ‘Capitol’, especially during the reproductive growth phase. The calculated nitrate‐N‐uptake rate per unit root length was maximal at flowering (for the low N supply) but showed no difference between the two cultivars. This indicated that the higher N‐uptake efficiency of cv. ‘Apex’ was due to higher root growth rather than higher uptake per unit of root length.
Wurzelwachstum und N‐Aufnahmeaktivität von Ölraps (Brassica napus L.)‐Sorten mit unterschiedlicher Stickstoffeffizienz
Die N‐Aufnahme aus dem Boden hängt vom Wachstum und der Aufnahmeaktivität der Wurzeln ab. Unter Feldbedingungen ist es jedoch wegen verschiedener Verlustpfade schwierig, die N‐Aufnahmeaktivität aus der Verarmung des Boden‐Nmin zu berechnen. Wir modifizierten die gängige “Mesh‐bag”‐Methode, um die Nitrat‐N‐Aufnahmeaktivität und das Wurzelwachstum von zwei Ölrapssorten, die sich in ihrer N‐Aufnahmeeffizienz unterscheiden, zu messen. Die N‐effiziente Sorte ‘Apex’ und die N‐ineffiziente Sorte ‘Capitol’ wurden in einem Feldversuch auf einem schluffig‐tonigen Auengley bei Göttingen (Norddeutschland) mit den N‐Stufen 0 (N0) und 227 (N227) kg N ha–1 angebaut.
Im Februar 2002 wurden PVC‐Röhren mit einem Durchmesser von 50 mm zwischen die Pflanzenreihen in einem Winkel von 45° in 0–0.3 and 0–0.6 m Bodentiefe installiert. Zu Beginn des Schossens, der Blüte und der Samenfüllung wurden die Röhren ersetzt durch andere PVC‐Röhren (Behälter) – mit gleichem Durchmesser aber mit einem offenen Fenster auf der oberen Seite entweder in einer Bodentiefe von 0–0.3 oder 0.3–0.6 m, welches den Wurzeln erlaubte, in die Röhren hineinzuwurzeln. Ein Anionen‐Austauscher am Boden der Behälter erlaubte die Quantifizierung der Nitrat‐Auswaschung. Die Behälter wurden dann mit wurzelfreiem Boden ohne oder mit Zusatz von 90 mg N (kg Boden)–1 gefüllt.
Die hineinwachsenden Wurzeln und die Nitrat‐Verarmung in den Behältern wurden nach einer Einbauperiode von 21 d zum Schossen und jeweils 16 d zur Blüte und zur Kornfüllung quantifiziert. Die Nitrat‐Verarmung wurde aus der Differenz zwischen den Nitrat‐Gehalten von Behältern mit Wurzeln und Kontrollbehältern mit durch Membranen verschlossenen Fenstern ohne Wurzeln errechnet. Die Auswaschung von Nitrat aus den Behältern ließ sich aus dem Nitrat‐Gehalt des Anionen‐Austauschers ermitteln und wurde bei der Berechnung der Nitrat‐Verarmung berücksichtigt. Die Nitrat‐Verarmung der Behälter war mit der Wurzellängendichte signifikant positiv korreliert.
Suboptimale N‐Düngung des Bestandes reduzierte die Gesamt‐Biomassebildung und den Kornertrag (24 % für die Sorte ‘Apex’ und 38 % für ‘Capitol’). Zum Schossen bestanden in Wurzelwachstum und N‐Verarmung der beiden Sorten in den Kompartimenten keine Unterschiede zwischen N0 and N227. Zur Blüte und zur Samenfüllung waren Wurzelproduktion und entsprechend die N‐Verarmung bei N0 im Vergleich zu N227 stärker. In den späteren Entwicklungsstadien war die Bildung neuer Wurzeln in den Behältern charakterisiert durch einen geringeren Wurzeldurchmesser und eine stärkere Verschiebung zur tieferen Bodenschicht (0.3–0.6 m). Nur bei niedriger Bestands‐N‐Düngung zeigte die N‐effiziente Sorte ‘Apex’ vor allem in der reproduktiven Wachstumsphase ein größeres Wurzelwachstum und eine stärkere Nitrat‐Verarmung als die N‐ineffiziente Sorte ‘Capitol’. Die errechnete Nitrat‐Aufnahmerate pro Einheit Wurzellänge erreichte ihr Maximum zur Blüte (bei niedriger N‐Düngung), zeigte aber keine Sortenunterschiede. Dies weist darauf hin, dass die erhöhte N‐Aufnahmeeffizienz der Sorte ‘Apex’ auf einem erhöhten Wurzelwachstum und nicht auf einer erhöhten Aufnahmerate pro Einheit Wurzellänge beruht.</abstract><cop>Weinheim</cop><pub>WILEY-VCH Verlag</pub><doi>10.1002/jpln.200421453</doi><tpages>8</tpages></addata></record> |
| fulltext | fulltext |
| identifier | ISSN: 1436-8730 |
| ispartof | Journal of plant nutrition and soil science, 2005-02, Vol.168 (1), p.130-137 |
| issn | 1436-8730 1522-2624 |
| language | eng |
| recordid | cdi_crossref_primary_10_1002_jpln_200421453 |
| source | Access via Wiley Online Library |
| subjects | Agronomy. Soil science and plant productions Biological and medical sciences cultivars Fundamental and applied biological sciences. Psychology General agronomy. Plant production nitrate-N uptake nitrogen efficiency oilseed rape root activity root methods root production Soil-plant relationships. Soil fertility Soil-plant relationships. Soil fertility. Fertilization. Amendments |
| title | Root growth and N-uptake activity of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars differing in nitrogen efficiency |
| url | https://sfx.bib-bvb.de/sfx_tum?ctx_ver=Z39.88-2004&ctx_enc=info:ofi/enc:UTF-8&ctx_tim=2024-12-24T03%3A24%3A16IST&url_ver=Z39.88-2004&url_ctx_fmt=infofi/fmt:kev:mtx:ctx&rfr_id=info:sid/primo.exlibrisgroup.com:primo3-Article-istex_cross&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:journal&rft.genre=article&rft.atitle=Root%20growth%20and%20N-uptake%20activity%20of%20oilseed%20rape%20(Brassica%20napus%20L.)%20cultivars%20differing%20in%20nitrogen%20efficiency&rft.jtitle=Journal%20of%20plant%20nutrition%20and%20soil%20science&rft.au=Kamh,%20Mahmoud&rft.date=2005-02&rft.volume=168&rft.issue=1&rft.spage=130&rft.epage=137&rft.pages=130-137&rft.issn=1436-8730&rft.eissn=1522-2624&rft_id=info:doi/10.1002/jpln.200421453&rft_dat=%3Cistex_cross%3Eark_67375_WNG_HNV5DD47_R%3C/istex_cross%3E%3Curl%3E%3C/url%3E&disable_directlink=true&sfx.directlink=off&sfx.report_link=0&rft_id=info:oai/&rft_id=info:pmid/&rfr_iscdi=true |