Wurzelentwicklung und Stickstoffverteilung bei Mais (Zea mays L.) in Abhängigkeit vom Licht‐ und Stickstoffangebot
Authors: Hoppenstedt A. , Geisler G. 
Published: April 2008

Root Development and Nitrogen Distribution in Maize (Zea mays L.) as Influenced by Light and Nitrogen Supply

Under greenhouse conditions in plant physiological experiments the effect of varied light intensity and the amount of nitrogen on root development and the nitrogen distribution and utilization on maize seedlings (Zea mays L. Cultivar Contessa) was tested.

The light intensity was varied by shade. Two energy intensities were chosen with 550 μmol ± 50 μmol (complete light exposure) and 180 μmol ± 30 μmol (shade). The nitrogen supply in the sand culture experiments represent the supply area of the deficiency of nitrogen (7 ppm N in the soil solution) up to the large oversupply (840 ppm N in the soil solution).

The following results were obtained:

1. The root system of completely exposed seedlings is considerably more developed than the root system of the shaded plants. Completely exposed plants react to the increasing supply of nitrogen by a reduction in the root surface. Shaded plants develop their maximum root surface with a medium supply of nitrogen.

2. A large part of the nitrogen supply in the plants comes from the endosperm nitrogen supply in the tested development stage. In both light intensities the seedlings contain a similar high amount of Kjeldahl nitrogen depending on the nitrogen supplied whereby maximum amounts are to be found in the medium nitrogen supply area. With the high nitrogen supply area the Kjeldahl nitrogen amount decreases in the whole plant with both light intensities. On the other hand the total nitrate amount in the plant increases. Depending on the amount of the nitrogen concentration offered and by varying the light intensity, distinct differences in the distribution of the nitrogen fractions between shoot and root can be seen. With completely exposed plants the total nitrate nitrogen amount in the high nitrogen supply area was concentrated mainly in the root. On the other hand shaded plants show a well balanced distribution of the nitrate nitrogen amount between shoot and root in the whole nitrogen supply area.

The total nitrate nitrogen amount in the maize seedlings is especially influenced by the amount of the external nitrogen supply, largely independent of the size of the total root surface.

In pflanzenphysiologischen Untersuchungen wurde unter Gewächshausbedingungen der Einfluß variierter Lichtintensität und der Stickstoffversorgung auf die Wurzelentwicklung und die Verwertung und Verteilung von Stickstoff bei Maiskeimpflanzen (Zea mays L. Cultivar Contessa) untersucht.

Die Lichtintensität wurde durch Beschattung variiert. Es wurden zwei Lichtstufen mit 550 μmol ± 50 μmol (vollständige Belichtung) und 180 μmol ± 30 μmol (Beschattung) gewählt. Das Stickstoffangebot in den Sandkulturversuchen repräsentierte den Versorgungsbereich des Stickstoffmangels (7 ppm N in der Bodenlösung) bis hin zur starken Stickstoffüberversorgung (840 ppm N in der Bodenlösung).

Folgende Ergebnisse sind festzuhalten:

1. Das Wurzelsystem vollständig belichteter Pflanzen ist erheblich stärker entwickelt als das Wurzelsystem beschatteter Pflanzen. Vollständig belichtete Pflanzen reagieren auf das steigende Stickstoffangebot mit einer Verminderung der Wurzeloberfläche. Beschattete Pflanzen entwickeln im mittleren Stickstoffangebotsbereich ihre maximale Wurzeloberfläche.

2. Ein großer Anteil der in den Pflanzen enthaltenen Gesamtstickstoffmenge entstammt in dem betrachteten Entwicklungstadium dem Endospermstickstoffvorrat.

In beiden Lichtstufen enthalten die Pflanzen in Abhängigkeit vom Stickstoffangebot eine ähnlich hohe Gesamt‐Kjeldahl‐Stickstoffmen‐ge, wobei maximale Mengen im mittleren Stickstoffangebotsbereich zu finden sind. Im hohen Stickstoffversorgungsbereich sinkt die Kjeldahl‐Stickstoffmenge in der Gesamtpflanze beider Lichtstufen. Die in der Pflanze enthaltene Gesamtnitratmenge erhöht sich dagegen.

Durch die Variation der Lichtintensität ergeben sich, in Abhängigkeit von der Höhe der angebotenen Stickstoffkonzentration, deutliche Unterschiede in der Verteilung der erfaßten Stickstofffraktionen zwischen Sproß und Wurzel.

Bei vollständig belichteten Pflanzen reichert sich die in der Pflanze enthaltene Gesamtnitratstickstoffmenge im hohen Stickstoffversorgungsbereich wesentlich in der Wurzel an.

Beschattete Pflanzen weisen dagegen eine ausgeglichene Verteilung der Nitratstickstoffmenge zwischen Sproß und Wurzel im gesamten Stickstoffangebotsbereich auf.

Die in der Maiskeimpflanze enthaltene Gesamtnitratstickstoffmenge wird besonders durch die Höhe des externen Stickstoffangebotes, weitgehend unabhängig von der Größe der Gesamtwurzeloberfläche, beeinflußt.