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Carbon flows in the rhizosphere of ryegrass (Lolium perenne)

2001; Wiley; Volume: 164; Issue: 4 Linguagem: Inglês

10.1002/1522-2624(200108)164

1522-2624

Grzegorz Domański, Yakov Kuzyakov, Svetlana V. Siniakina, Karl Stahr,

Plant nutrient uptake and metabolism

This study addresses the issue of carbon (C) fluxes through below ground pools within the rhizosphere of Lolium perenne using the 14C pulse labeling. Lolium perenne was grown in plexiglas chambers on topsoil of a Haplic Luvisol under controled laboratory conditions. 14C-CO2 efflux from soil, as well as 14C content in shoots, roots, soil, dissolved organic C (DOC), and microbial biomass were monitored for 11 days after the pulsing. Lolium allocates about 48 % of the total assimilated 14C below the soil surface, and roots were the primary sink for this C. Maximum 14C content in the roots was observed 12 hours after the labeling and it amounts to 42 % of the assimilated C. Only half of the 14C amount was found in the roots at the end of the monitoring period. The remainder was lost through root respiration, root decomposition, and rhizodeposition. Six hours after the 14C pulse labeling soil accounted for 11 %, DOC for 1.1 %, and microbial biomass for 4.9 % of assimilated C. 14C in CO2 efflux from soil was detected as early as 30 minutes after labeling. The maximum 14C-CO2 emission rate (0.34 % of assimilated 14C h—1) from the soil occurred between four and twelve hours after labeling. From the 5th day onwards, only insignificant changes in carbon partitioning occurred. The partitioning of assimilated C was completed after 5 days after assimilation. Based on the 14C partitioning pattern, we calculated the amount of assimilated C during 47 days of growth at 256 g C m—2. Of this amount 122 g C m—2 were allocated to below ground, shoots retained 64 g C m—2, and 70 g C m—2 were lost from the shoots due to respiration. Roots were the main sink for below ground C and they accounted for 74 g C m—2, while 28 g C m—2 were respired and 19 g C m—2 were found as residual 14C in soil and microorganisms. Kohlenstoffflüsse in der Rhizosphäre von Weidelgras (Lolium perenne) In dieser Arbeit wurden die Kohlenstoff (C)-Flüsse in der Rhizosphäre von Lolium perenne mit Hilfe von 14C-Pulsmarkierung unter kontrollierten Laborbedingungen auf einem lehmigen Haplic Luvisol (Parabraunerde) untersucht. Über 11 Tage nach der Markierung wurde die 14C-Dynamik in Blättern, Wurzeln, Boden, gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC), CO2-Efflux aus dem Boden und mikrobieller Bodenbiomasse verfolgt. Lolium verlagerte 48 % des assimilierten 14C unter die Bodenoberfläche, wobei C primär in die Wurzeln eingebaut wurde. 12 Stunden nach der Markierung erreichte 14C in den Wurzeln ein Maximum von 42 % des assimilierten 14C. Nur die Hälfte dieser Menge wurde nach 11 Tagen in den Wurzeln wiedergefunden. Der Rest wurde durch Wurzelatmung, Wurzelabbau und Rhizodeposition verbraucht. 6 Stunden nach der Markierung wurden im Boden 11 %, im DOC 1,1 % und in der mikrobiellen Biomasse 4,9 % des assimilierten C gefunden. 14C in dem wurzelbürtigen CO2 wurde schon 30 Minuten nach der Markierung festgestellt, wobei das Maximum des wurzelbürtigen CO2-Effluxes (0,34 % des assimilierten 14C h—1) zwischen vier und zwölf Stunden nach der Markierung festgestellt wurde. Nach fünf Tagen wurden keine signifikanten Änderungen mehr in der Umverteilung des assimilierten Kohlenstoffs gemessen. Im Laufe von 47 Tagen assimilierte Lolium 256 g C m—2, davon wurden 122 g C m—2 unter die Bodenoberfläche transportiert, 64 g C m—2 wurden in den Blättern wiedergefunden und 70 g C m—2 wurden durch die Blattatmung verbraucht. In die Wurzel wurden 74 g C m—2 eingebaut, 28 g C m—2 wurden in der Rhizosphäre veratmet und 19 g C m—2 verblieben im Boden sowie in der mikrobiellen Biomasse.