The quantitative effect of chemical phosphate mobilization by carboxylate anions on P uptake by a single root. II. The importance of soil and plant parameters for uptake of mobilized P

Model calculations were made in order to quantify the effect of carboxylate excretion on phosphate (P) uptake by a single root. The uptake of chemically mobilized P increased exponentially with increasing concentration of adsorbed citrate or oxalate in soil because of the exponential relationship between adsorbed carboxylate and the solubilizing effect of carboxylate on P. The effect of local citrate excretion compared with uniform citrate excretion along the whole root was also calculated. Local exudation increased the uptake of chemically mobilized P because the higher concentration of citrate increases the solubilization of P. Additionally the effect of citrate excretion by root clusters e.g. proteoid roots was evaluated. Uptake of chemically mobilized P by root clusters was much higher than that of single roots, especially if the ratio of P buffering to citrate buffering was high. This is often the case in P fixing soils where by definition P buffering is high and citrate buffering is low because of the short time of reaction between root excreted citrate and rhizosphere soil. The reason for the superiority of cluster roots lies in the fact that most of the mobilized P is transported away from a single root to be absorbed by neighbouring roots in the clusters. This phenomenon demonstrates the strong ecological significance of cluster roots in relation to nutrient mobilization. The calculations on the effect of oxalate excretion by sugar beet roots on the uptake of mobilized P show that under P fixing conditions the influx of mobilized P will exceed that of P transported by diffusion to the root surface by a factor of 1.5—6.0. Der quantitative Effekt einer chemischen Phosphatmobilisierung durch Carbonsaureanionen auf die P-Aufnahme durch eine Einzelwurzel. II. Die Bedeutung von Boden- und Pflanzenparametern fur die Aufnahme von mobilisiertem P Um die Bedeutung der Carboxylatausscheidung fur die Phosphataufnahme durch eine Einzelwurzel quantitativ zu erfassen, wurden Modellberechnungen durchgefuhrt. Die Aufnahme von chemisch mobilisiertem P stieg mit zunehmender Konzentration an adsorbiertem Citrat oder Oxalat im Rhizospharenboden exponentiell an. Dies ist auf die exponentielle Beziehung zwischen dem adsorbierten Carboxylat im Boden und dem Mobilisierungsfaktor von Carboxylat auf Phosphat zuruckzufuhren. Es wurde ferner der Effekt einer lokalen gegenuber einer gleichmasigen Ausscheidung von Citrat auf die Aufnahme von mobilisiertem P untersucht. Die lokale Ausscheidung erhohte die Aufnahme von mobilisiertem P aufgrund der Erhohung des Mobilisierungseffekts von Citrat auf Phosphat. Weiterhin wurde die Wirkung der Citratausscheidung von Wurzelclustern auf die Aufnahme von mobilisiertem P untersucht. Die P-Aufnahme war in den Wurzelclustern sehr viel hoher, als bei einer Einzelwurzel, besonders dann, wenn das Verhaltnis von Phosphatpufferung zu Citratpufferung hoch war. Dies ist haufig der Fall in P-fixierenden Boden, in denen definitionsgemas die Phosphatpufferung hoch und die Citratpufferung aufgrund der geringen Reaktionszeit zwischen Citrat und Rhizospharenboden gering ist. Der Grund fur die Uberlegenheit von Clusterwurzeln bezuglich der Aufnahme von mobilisiertem P liegt darin, dass das mobilisierte, von der Einzelwurzel wegdiffundierende P von benachbarten Clusterwurzeln aufgenommen wird, wahrend dies bei einer Einzelwurzel nicht der Fall ist. Diese Ergebnisse zeigen die grose okologische Bedeutung von Wurzelclustern in Bezug auf die Nahrstoffmobilisierung. Die Modellberechnungen zum Einfluss einer Oxalatausscheidung von Zuckerrubenwurzeln auf die Aufnahme von mobilisiertem P zeigen, das der Influx von mobilisiertem P um den Faktor 1,5—6,0 hoher ist als der Influx des diffusiv antransportierten P.