rock-phosphate mdbilization induced by the alkaline uptake pattern of legumes utilizing ...

115 Pages·2012·3.41 MB·English

ROCK-PHOSPHATE MDBILIZATION INDUCED BY THE ALKALINE UPTAKE
PATTERN OF LEGUMES UTILIZING SYMBIOTICALLY FIXED NITROGEN
CENTRALE LANDBOUWCATALOGUS [
0000 0005 6024
Promotor: dr.ir. A. van Diest, hoogleraar in de bodemvruchtbaarheid en de
bernes tings lee r
Y\V>> 6/7P& $53 (^
a. aguilar santelises
ROCK-PHOSPHATE MOBILIZATION
INDUCED BY THE ALKALINE UPTAKE
PATTERN OF LEGUMES UTILIZING
SYMBIOTICALLY FIXED NITROGEN
Proefschrift
ter verkrijging van de graad van
doctor in de landbouwwetenschappen,
op gezag van de rector magnificus,
dr. B.C. van der Plas,
hoogleraar in de organische scheikunde,
in het openbaar te verdedigen
op vrijdag 19 juni 1981
des namiddags te vier uur in de aula
van de Landbouwhogeschool te Wageningen
BIBLIOTHEEK LH.
0 1 JUNI 1981
ONTV. TUDSCHR. AtlM.
u uo$2x)\, ?5"3
PROPOSITIONS
1. The value of 0.1 to 0.2 H excreted per N assimilated by plants utilizing
'symbiotically fixed nitrogen, as estimated by Raven and Smith, was arrived
at without due consideration given to the ionic balance of nutrients absorbed
by plants and, consequently, is too low.
Raven, J.A. and F.A. Smith, 1976. Nitrogen assimilation and transport
in vascular land plants in relation to intracellular pH regulation.
New Fhytol 76: 415-431.
2. Differences in the ionic uptake patterns among plant species form one of
the most effective means of accounting for the differential "feeding power
of plants for phosphates".
Fried, M., 1953. The feeding power of plants for phosphates. Soil Set.
Soa. km. Proa. 17: 357-359.
Raij, B. van and A. van Diest, 1979. Utilization of phosphate from
different sources by six plant species. Plant Soil 51: 577-589.
3. Absence of information on whether or not symbiotic nitrogen fixation was
involved invalidates much of the work done to evaluate the feeding powers of
legumes with regard to phosphate.
4. A research program on the ionic balance of many crop species, all grown
on a range of soils differing in chemical characteristics, would yield a
great deal of information needed to raise crop productivity and to promote
a judicious use of fertilizers.
5. The presence of carboxylates in the rhizosphere of plant roots is often
too easily interpreted as an indication of the excretion of organic acids by
these roots.
6. Phosphorus toxicity in legumes occurs more frequently than is presently
recognized.
7. When advocating the growing of leguminous crops in the Netherlands,
agronomists should pay due attention to the ability of these crops to uti
lize P supplied in the form of relatively cheap rock phosphate.
8. In the curriculum of the specialization Soil Fertility of the M. Sc-
Course on Soil Science and Water Management (Agricultural University,
Wageningen), more attention should be given to Plant Physiology and Soil
Microbiology.
9. The Dutch word gezellig is not easily translated into other languages
but its meaning becomes clear when one has the opportunity to live among
the Dutch.
Proefschrift van A. Aguilar San te lises
Rock-phosphate mobilization induced by the alkaline uptake
pattern of legumes utilizing symbiotically fixed nitrogen.
Wageningen, 19 juni 1981.
WOORD VOORAF
Dit proefschrift is het resultaat van een 3-jarig gastnedewerkerschap
bij de Vakgroep Bodemkunde en Bemestingsleer.
Met grote voldoening zal ik, zoals te doen gebruikelijk, beginnen met
het uitspreken van dankbetuigingen aan degenen, die hebben bijgedragen tot
het totstandkomen van dit werk.
Hooggeleerde Van Diest, U ben ik bijzonder veel dank verschuldigd. U
was mijn leraar in het vak Soil Fertility van de M. Sc- Course on Soil
Science and Water Management en U begeleidde mijn werk verband houdende met
de thesis van het hoofdvak van deze opleiding. Met enthousiasme heeft U mij
ook gedurende de laatste drie jaren begeleid en geadviseerd zowel bij de
uitvoering van het onderzoek als bij het schrijven van dit proefschrift. Ik
beschouw U als een vriend en voorbeeld.
Vervolgens wil ik al degenen dankzeggen die mij met hun welgemeende
commentaren en raadgevingen hebben bijgestaan.
- Dr. Lie van de Vakgroep Microbiologie voor de raadgevingen op het gebied
van symbiotische stikstofbinding.
- Dr. Limonard van de Vakgroep Fytopathologie voor de adviezen in verband
met het werken met mycorrhiza.
- Dr. Keltjens voor de hulp en het toezicht in het isotopenlaboratorium.
- Ir. Verdooren van de Vakgroep Wiskunde voor de waardevolle raadgevingen
ten aanzien van de statistische aspecten van het onderzoek.
- Wim Menkveld en de heren Van Aggelen, Den Hartog en Jacobs van de "boer
derij" voor de helpende hand geboden bij het gereedmaken en het verzorgen
van de potproeven.
- De heer Houwers voor zijn hulp bij de acetyleen-reductietechniek en voor
het veelvuldig verstrekken van het rhizobium inoculum.
- Rob van der Vossen voor het altijd weer beschikbaar stellen van het
inoculum voor mycorrhiza.
- Ada Hoogendijk en haar medewerkers voor de chemische analyse van het gewas
materiaal.
- Arie van de Berg en Egbert Nab voor het analyseren van enkele grondmonsters.
- Piet Jansen voor de verzorging van het fotografische werk.
- De heer Matser en in het bijzonder Karen, Marian en Kitty voor de belang
stelling die zij steeds getoond hebben zowel voor het werk als ook voor zaken
in de persoonlijke sfeer.
- De doctoraalstudenten Bert de Boer, Lex Bouwman, Pieter Elzinga, Henk Haits-
ma, Tsjerk Hoekstra, Jan de Koning, Kees van Maaswaal, Ruud Paquay, Vincent
Vinkenvleugel en Frank Wijnands voor het uitvoeren en verwerken van proeven
die ten dele onderdeel zijn geworden van dit proefschrift. Ik heb jullie met
veel genoegen begeleid en heb het bijzonder op prijs gesteld met jullie te
mogen werken. Het is jammer dat een groot deel van de resultaten van jullie
onderzoekingen niet in dit manuscript konden worden opgenomen door tijdgebrek.
- Voorts ben ik zeer erkentelijk voor de hulp van nog velen, medewerkers en
personeel van de Vakgroep Bodemkunde en Bemestingsleer, die hier niet met name
zijn genoemd.
- Jan Vermeer voor zijn daadwerkelijke hulp.
- Ina voor de verzorging van het typewerk en de tekeningen. Zonder jou zou de
uitvoering van het onderzoek en het schrijven van dit proefschrift nauwelijks
mogelijk zijn geweest.
CONTENTS
1 Introduction 1
2 Literature 5
2.1 Ionic uptake by plants and its influence on the pH of
the rhizosphere 5
2.1.1 Introduction 5
2.1.2 Processes and terminology 6
2.1.3 Nitrogen assimilation and ionic balance in plants 10
2.1.3.1 Ammonium assimilation 13
2.1.3.2 Nitrate assimilation 14
2.1.3.3 Symbiotic nitrogen fixation 15
2.1.4 Rhizosphere pH 17
2.2 Phosphorus uptake by plants 19
2.2.1 Introduction 19
2.2.2 Theories on the differential P uptake by plant species 21
2.2.3 The influence of nitrogen on P uptake 25
2.2.3.1 Nitrate and aiimonium absorption 26
2.2.3.2 Symbiotic nitrogen fixation 28
2.3 Factors limiting symbiotic N fixation and dissolution
of rock phosphates 30
2.3.1 Symbiotic nitrogen fixation 30
2.3.2 Dissolution of rock phosphates 33
3 Materials and methods 37
4 Results and discussion 43
4.1 Experiment 1 43
4.2 Experiment 2 50
4.3 Experiment 3 57
4.4 Experiment 4 59
4.5 Experiment 5 61
4.6 Experiment 6 66
4.7 Experiment 7 69
4.8 Experiment 8 74
5 Conclusions 77
6 Summary 83
Acknowledgments 87
Samenvatting 89
Resumen 93
References 97