Kasviekologian luennot



Samankaltaiset tiedostot
Kasviekologian luennot

Kasviekologian luennot

Veden saatavuus ja kulkeutuminen Vesi- ja ravinnetalouden merkitys. Veden absorptio Perusedellytykset: juurten vesipotentiaalin (Ψ JUURI

Mikä on kationinvaihtokapasiteetti? Iina Haikarainen ProAgria Etelä-Savo Ravinnepiian Kevätinfo

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 6. Kasvien vesi- ja ravinnetalous

Maan happamuus ja kalkitus. Ravinnepiika, kevätinfo Helena Soinne

Kasvien ravinteiden otto, sadon ravinteet ja sadon määrän arviointi

METSÄMAAN HIILEN VIRRAT VEDEN MUKANA

Luennon 3 oppimistavoitteet. Solulajit PUUSOLUT. Luennon 3 oppimistavoitteet. Puu Puun rakenne ja kemia

Miten kasvit saavat vetensä?

Miten kasvit saavat vetensä?

Ravinteet. Mansikan lannoitus ja kastelu -koulutus Raija Kumpula

Juurten kasvaessa maassa ne parantavat maata

Lämpötila. Rajat ja optimit (C ) eri kasviryhmissä

HIIDENVESI-ILTA Peltomaan rakenne ja ravinnekuormitus

Kalkituksen merkitys sokerijuurikkaalle. Sakari Malmilehto, SjT

Seokset ja liuokset. 1. Seostyypit 2. Aineen liukoisuus 3. Pitoisuuden yksiköt ja mittaaminen

Maan ravinnereservit. Ravinnerengin ravinnehuoltopäivä Tiina Hyvärinen

Puhtia kasvuun kalkituksesta, luomuhyväksytyt täydennyslannoitteet. Kaisa Pethman ProAgria Etelä-Suomi Hollola

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä

Kemiallinen tasapaino 3: Puskuriliuokset Liukoisuustulo. Luento 8 CHEM-A1250

Kotipuutarhan ravinneanalyysit

Ravinnehuuhtoumat ja niiden ehkäiseminen. Helinä Hartikainen Elintarvike- ja ympäristötieteiden laitos Helsingin yliopisto

Huittinen Pertti Riikonen ProAgria Satakunta. Humuspitoisuuden vaukutus pistearvoihin

Puusolut ja solukot. Puu Puun rakenne ja kemia 2007 Henna Sundqvist, VTT

METSÄTAIMITARHAPÄIVÄT 2016 KEKKILÄ PROFESSIONAL

ATOMIN JA IONIN KOKO

* FINAS -akkreditoitu menetelmä. Mittausepävarmuus ilmoitetaan tarvittaessa. Akkreditointi ei koske lausuntoa.

Kemian koe kurssi KE5 Reaktiot ja tasapaino koe

Humusvedet. Tummien vesien ekologiaa. Lauri Arvola. Helsingin yliopisto Lammin biologinen asema

Pellon kasvukunto ja ravinteet tehokkaasti käyttöön. Anne Kerminen Yara Suomi

2.2. Fotosynteesipotentiaalin vaihtelu

Sokerijuurikas ja ravinteet Susanna Muurinen

MAAN KASVUKUNTO. Luomupäivät Kuopiossa. Suvi Mantsinen, Humuspehtoori Oy

Juurikäävän torjunnassa käytetyn urean vaikutukset metsäkasvillisuuteen ja maaperään

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 7. Fotosynteesi tuottaa ravintoa eliökunnalle

Hydrologia. Pohjaveden esiintyminen ja käyttö

PELTOMAAN RAKENNE JA FOSFORIN KÄYTTÖKELPOISUUS

Mitä uutta maanäytteistä? Eetu Virtanen / Soilfood Oy Maan viljelyn Järkipäivä II Tuorla

Ravinteet tasapainoon lannan ravinnekoostumuksen täydentäminen kasvien tarpeita vastaaviksi

TKK, TTY, LTY, OY, TY, VY, ÅA / Insinööriosastot Valintakuulustelujen kemian koe

Ioniselektiivinen elektrodi

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 VESI

Kasvin veden ja ravinnetarve. Mansikan lannoitus ja kastelu -koulutus Raija Kumpula

Vantaanjoen valuma-alueelta peräisin olevan liuenneen orgaanisen aineksen määrä, laatu ja hajoaminen Itämeressä

POHDITTAVAKSI ENNEN TYÖTÄ

Oranki-hanke: Koeasetelma ja Maan orgaanisen aineksen vaikutus sadontuottoon

Laaja ravinnetilatutkimus: Mikrobiologinen aktiivisuus

Myös normaali sadevesi on hieman hapanta (ph n.5,6) johtuen ilman hiilidioksidista, joka liuetessaan veteen muodostaa hiilihappoa.

luku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY LUONNONVARAKESKUS VANTAA, ROVANIEMI

Kestävät viljelymenetelmät, maan rakenne ja ravinteet. Ympäristökuiskaaja , Turku Ympäristöjohtaja Liisa Pietola

LUONNONHUUHTOUMA Tietoa luonnonhuuhtoumasta tarvitaan ihmisen aiheuttaman kuormituksen arvioimiseksi Erityisesti metsätalous

Kosteikkojen puhdistustehokkuuden parantaminen sorptiomateriaaleilla

Epäpuhtaudet vesi-höyrypiirissä lähteet ja vaikutukset

Ekosysteemiekologia tutkii aineen ja energian liikettä ekosysteemeissä. Häiriö näissä liikkeissä (jotakin on jossakin liikaa tai liian vähän)

Kasviekologian luennot

Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja

Harjoitus 3: Hydrauliikka + veden laatu

Tähtäimessä viljavat vainiot? Agrimarket kevät 2010

3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Kestävät viljelymenetelmät, maan rakenne ja ravinteet

Tavoite. Projektissa tutkitaan ja prosessoidaan mineraalivarantoja ja teollisuuden sekä voimalaitosten yhteydessä syntyviä sivuvirtoja ja poisteita.

Rakennekalkki Ratkaisu savimaiden rakenneongelmiin VYR viljelijäseminaari 2018 Kjell Weppling ja Anne-Mari Aurola / Nordkalk Oy Ab

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Järki Pelto-tapaaminen Kohti täyttä satoa pellon potentiaali käyttöön! J.Knaapi

KOTONA, KOULUSSA JA KAUPUNGISSA

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Kaikenlaisia sidoksia yhdisteissä: ioni-, kovalenttiset ja metallisidokset Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka

1. Malmista metalliksi

Ravinteisuuden vaikutus kasvupotentiaaliin muuttuvassa ilmastossa Annikki Mäkelä Mikko Peltoniemi, Tuomo Kalliokoski

HENGITYSKAASUJEN VAIHTO

Määritelmät. Happo = luovuttaa protonin H + Emäs = vastaanottaa protonin

Peltobiomassojen viljelyn vaikutus ravinne- ja kasvihuonekaasupäästöihin

Käytännön esimerkkejä on lukuisia.

Ravinne ja lannoitusasiaa. Tapio Salo MTT

Kasvioppi 1. Kasvupaikka- ja kasvillisuustyypit Kasvillisuusvyöhykkeet Kasvien yleiset vaatimukset

VESI JA VESILIUOKSET

Liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 8. Solut tarvitsevat energiaa

Suolaliuoksen ph

Hermoimpulssi eli aktiopotentiaali

125,0 ml 0,040 M 75,0+125,0 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot

Jaksollinen järjestelmä ja sidokset

Kuva Kuerjoen (FS40, Kuerjoki1) ja Kivivuopionojan (FS42, FS41) tarkkailupisteet.

Lisälannoitus kasvukaudella

Liukoisuus

Peltoviljelyn hyvä ravinnetalous ja tuotantokyky

Ellinghamin diagrammit

Puun eri osat. Puusta pintaa syvemmältä. Puun eri osat. Rungon solukko huolehtii nestevirtauksesta

Eero Mäntylä. Kompostiravinteet kasvien tuotannossa Kasvinravinteita maanparannusaineista Jokioinen Vapo Oy Puutarha ja Ympäristö

GEOLOG IAN TUTKIMUSKESKUS. MAAPERAN PUSKURIKAPASITEETTI JA SEN RI IPPUVUUS GEOLOGISISTA TEKIJoISTA

Typestä jää hyödyntämättä 30 %, kun ph on 6,2 sijasta 5,8

Kunnostusojituksen aiheuttama humuskuormitus Marjo Palviainen

MITÄ PIILEE TALOUSVEDESSÄ?

MINERAALI- TUOTTEET Kierrätys ja Mineraalituotteet

Heikot sidokset voimakkuusjärjestyksessä: -Sidos poolinen, kun el.neg.ero on 0,5-1,7. -Poolisuus merkitään osittaisvarauksilla

17VV VV 01021

VILJAVUUSANALYYSIN TULKINTA JA MAANPARANNUSAINEIDEN VALINTA

Transkriptio:

1 Kasviekologian luennot 8.Hiilen allokaatio kasvissa 9. Kasvien vesitalous ja maaperän ravinteet 9.1 Vesi- ja ravinnetalouden merkitys 9.2 Symbioosin merkitys kasvien ravinnetaloudessa

Fotosynteesiin vaikuttavat sisäiset ja ulkoiset tekijtä Kasvu, säätely, resurssien allokaatio ja kasvin sisäinen organisaatio Kasvin vesi- ja ravinnetalous, symbioosin merkitys 2

9.1. Vesi- ja ravinnetalouden merkitys Ilmasto, kasvillisuus ja maaperä: Veden saatavuus Ravinteiden saatavuus ja absorptio Ravinteiden merkitys Lajienvälinen kilpailu 3

4 9.1.1. Veden saatavuus ja kulkeutuminen Kenttäkapasiteetti (field capacity): veden pidätyskyky eli se vesimäärä, minkä maa pidättää vaipumasta painovoiman vaikutuksesta syvemmälle g H 2 O/100 g maata (% kuivapainosta) pidätyskyky kasvaa jakoisuusasteen ja humuspitoisuuden kasvaessa:» hiekkamaa 19 %» humuspitoinen hiekkamaa 23 %» humuspitoinen savimaa 52 %» jäykkä savimaa 81 %» turvemaa/humuskerros 126 %

5 Veden muodot: Vapaa vesi» liikkuu painovoiman vaikutuksesta (vajo- eli gravitaatiovesi)» muodostaa pohjaveden kun kohtaa läpäisemättömän kerroksen Sidottu vesi - liikkumatonta tai liikkuu veden ja maahiukkasten välisten adheesiovoimien vaikutuksesta» kapillaarivesi huokosissa» vaippavesi sitoutunut maahiukkasten pinnalle Hiukkasvesi» kidevesi ionisidoksin sidottu yhdisteisiin

6 (1) Kasvien käytettävissä (1) gravitaatiovesi sen viipyessä ylemmissä kerroksissa (2) irroitettavissa oleva kapillaarivesi (2) Kapillaariveden saatavuus riippuu maan vesipotentiaalista!

7 Maan vesipotentiaali määräytyy ensisijaisesti siitä energiasta, millä adheesiovoimat pidättävät kapillaarivettä: mitä pienemmät huokoset, sitä suuremmat potentiaalierot tarvitaan irroittamaan kapillaarivesi mitä pienempi on maan vesipitoisuus, sitä negatiivisempi on sen vesipotentiaali ja sitä heikompi on veden saatavuus kasveille lakastumispiste (permanent wilting point, PWP): maan vesipotentiaali, joka muodostaa kasveille kuivuusrajan (kasvi ei saa vettä maasta ja lakastuu pysyvästi)

Kasvien käytössä - vajo- l. gravitaatiovesi sidottu- ja hiukkasvesi - käytettävissä oleva kapillaarivesi ei irrotettavissa oleva kapillaarivesi, vaippavesi ja hiukkasvesi Vajo- eli gravitaatiovesi

Sitä negatiivisempi vesipotentiaali, mitä kuivemmasssa pystyy kasvamaan 9 Perusedellytykset: Veden absorptio vesi kulkee kohti negatiivisempaa vesipotentiaalia (psi) juurten vesipotentiaalin ( JUURI ) on oltava negatiivisempi kuin maan vesipotentiaali ( MAA ) kuljetusvastus (transfer resistance, TR) ei saa olla liian suuri absorptiopinta-alan oltava riittävän suuri veden absorptio (W abs ) aikayksikköä kohden: W abs absorptiopinta ala MAA TR JUURI Juurten vesipotentiaali (Mpa =megapascal): hygrofyytit -1 mesofyytit -4 puut -2...-4 kserofyytit -6

juurikarva hienojuuri Hienojuuret, juurikarvat ja absorptiopinta-ala juurihuntu OBS: juurisienten rihmasto laajentaa rav.ottopinta-alaa Juuri: (1) kasvu, (2) absorptio (juurikarvavyöhyke), (3) kuljetus Ritsosfääri (rhizosphere) tila maassa, jonka sisälle kasvin juuristo on levinnyt 10

Veden kulkeutuminen kasvissa symplastisesti apoplastisesti puusolukko (ksyleemi), putkilo (trakea) soluseinä sytoplasma vakuoli Casparyn juova endodermisolujen seinissä pakottaa veden kulkemaan symplastissa (KONTROLLI) 11

12 Vesi liikkuu kohti negatiivisempaa vesipotentiaalia Haihtumisen tuloksena muodostuu vesipotentiaaligradientti, joka pitää yllä veden kulkua kasvissa!

13 ateella i juuri haihduntaa Kalliovuortenkataja Päivä Yö Eri kasvumuodoilla erilaiset vesipotentiaalit (MPa) C 3 ruoho C 4 heinä Haihtumisen vähentäminen => alh. vesipotentiaali Sukkulentit lehdet

3 MPa paine-ero voi periaatteessa nostaa ohuen vesipatsaan 100 m korkeudelle! 1) Paine-ero, joka tarvitaan kuljettamaan vettä putkessa, jonka säde 40 m, virtausnopeudella 4 mm s -1 = 0,02 MPa * (matka m) 2) Painovoimasta aiheutuva hydrostaattinen paine = 0,01 MPa * (korkeus m) Korkeus (m) 1) 2) 1) + 2) 1 m 0,02 0,01 0,03 MPa 10 m 0,2 0,1 0,3 MPa 100 m 2 1 3 MPa Taiz, L & Zeiger, E. (1991): Plant physiology. (s. 86-88)

Potentiaalierot häviävät, kun haihtuminen estetään, esim. peittämällä lehti foliolla Lehtikuusi: haihtuminen lehdistä ja virtaus rungossa vuorokauden eri aikoina 14

Trade-off: putkiloiden ja putkisolujen (trakeidien) johtokyky vs. kuivuustoleranssi Vedenjohtokyky (hydraulic conductance) kasvaa mekaaninen stabiilius ja kuivuustoleranssi kasvavat - Hajaputkiloinen: tasakokoisia putkiloita tasaisesti vuosilustossa, esim. koivu, leppä, pihlaja, haapa, vaahtera, omena; - kehäputkiloinen: kevätpuun putkilot laajempia kuin kesäpuun, esim. tammi, saarni, jalava

Mitä loivempi suora sitä parempi vedenjohtokyky. Havupuiden strategia: haihdunnan rajoittaminen! Esim. yksivuotiset ruohot (1)korvaavat haihtuneen veden nopeasti lehden vesipotentiaali laskee loivasti haihdunnan kasvaessa; lehtipuilla (4) jyrkemmin Vedenjohtamisessa tulee kuitenkin ongelmia matalassa vesipotentiaalissa eli kuivuessa: putkiloihin muodostuu ilmakuplia alentunut johtokyky kun vesipotentiaali alenee riittävästi vaahtera kataja kuivuminen haapa 16

Kavitaatio & embolia Kuivuusstressin yhteydessä putkiloon pääsee ilmaa muodostuu ilmakupla vesipilari katkeaa ja virtaus estyy ko. putkilossa kohta voidaan kiertää, mutta veden virtaus heikkenee - putkiloiden huokoisuus määrää herkkyyden Myös jäätymisen yhteydessä, kun ksyleemissä veteen liuenneena olleet kaasut eivät liukene jäähän vaan muodostavat kuplia. Kun kaasukuplat sulamisen yhteydessä laajenevat, voi veden virtaus estyä (freezing-induced cavitation). -myös putkiloiden läpimitta määrää herkkyyttä (havupuiden putkisolut kapeampia kuin lehtipuiden putkilot) -todennäköisesti myötävaikuttanut havupuiden menestykseen pohjoisessa!

Vedenjohtokyvyn kannalta korkein puu? Koch et al. (2004, Nature 428:851-854) arvioivat kavitaatioriskiä viidellä 110 m korkealla punapuulla (Sequoia sempervirens) keskipäivällä: rajana = -1,9-2 Mpa eli 122-132 m korkeudella. Korkein puu 112,7 m. Ksyleemin vesipotentiaali, Mpa) -0.6-0.8-1 -1.2 = - 0.00973 (korkeus) - 0.712 ((-0.00973*x)-0.712) -1.4-1.6 Johtokyky alkaa heiketä -1.8-2 -2.2 0 20 40 60 80 100 120 140 Korkeus (m)

Palautuminen Ruohovartisilla palautuminen emboliasta kasvukauden aikana juuripaineen kohotessa yöllä: haihdunta lakkaa, mutta ravinteiden otto ja veden virtaus maasta jatkuu hyvissä kosteusoloissa juuriston ksyleemin painepotentiaali kohoaa positiiviseksi ja nestepylväs putkiloissa alkaa kohota yleensä melko alhainen 0,05-0,50 MPa, mutta se on riittävä täyttämään kavitoituneet putkilot Puilla: kasvukaudella vettä varastoituu yöllä runkoon, josta päivällä ksyleemiin rungon läpimitta kasvaa yöllä ja pienenee päivällä keväällä uutta puusolukkoa; joillakin lehtipuilla, esim. koivulla, juuripaine kohoaa ennen silmujen puhkeamista

Nilavirtaus siiviläputkissa sokereita ym. vettä

Yhteenveto: Veden saatavuus, absorptio ja kuljetus Veden muodot (vapaa, kapillaari-, vaippa- ja hiukkasvesi) Kenttäkapasiteetti (maan pidättämä) Kasvit pääasiassa kapillaariveden varassa Lakastumispiste (permanent wilting point = PWP) Maan vesipotentiaalin merkitys Veden absorptio (pinta-ala, maan ja juuren potentiaaliero, kuljetusvastus) ja kulkeutuminen juuressa (apopl, sympl) sekä versossa (haihduntaimu, vesipotentiaaligradientti kasvissa, putkiloiden ja trakeidien johtokyky) Kuivuminen tai jäätyminen ilmakuplia alentunut johtokyky palautuminen

9.1.2. Ravinteiden saatavuus ja absorptio Humustyypit: kangashumus (kangasmetsät; happamalla kallioperällä), mullas ja multa (lehdot; kalkkimailla) Maannostumiseen vaikuttavat tekijät

Kationivaihto maahiukkasten pinnalla negatiivinen kokonaisvaraus vetää puoleensa positiivisesti varautuneita kationeja esim. Ca 2+, Mg 2+, K +, Na +

kationivaihto maahiukkasten ja maaliuoksen (soil solution) välillä, Ca 2+ voidaan vaihtaa 2 K + -ioniin mitä pienempi valenssiluku sen heikommin ionit ovat sitoutuneet maahiukkasten (humus, savi) kiinnityskohtiin ja sitä helpommin ne ovat vaihdettavissa pidättymistaipumus eli affiniteetti vaihtelee myös samanarvoisten kationien kesken: K + > NH 4 + > Na + > H + ja Ca 2+ > Mg 2+ > Mn 2+ = Fe 2+ ja Fe 3+ > Al 3+ 2 K + Ca 2+ Mg 2+ Ca 2+ Mg 2+ K + Ca 2+ Ca 2+ K + K + H + Ca 2+ K + H + Ca 2+ 25

26 Ravinteiden huuhtoutuminen metsämaasta: H + -ionin affiniteetti suhteellisen alhainen, mutta kun vetyionikonsentraatio korkea, H + -ionit voivat syrjäyttää esim. Al 3+ - ioneja (ph = -log [H + ] < 3). Vajovesi Karike ja humus Fe 2+ 3 H + Al 3+ H + H + H + H + ph ~4 H + H + H + H + H + Al 3+ Ca 2+ K + Al 3+ K + Rikastumiskerros ph ~ 6,5 Huuhtoutumiskerros Ca 2+ Al 3+ Fe 2+ Fe 3+

Podsoloituminen:

Puskurointi, EKA ja KVK Emäskationit : Ca 2+, Mg 2+, K + ja Na + - näiden oksidit ha hydoroksidit reagoivat emäksisesti liuetessaan veteen tuottamalla OH - -ioneja ; Neutralointi: H + reagoi OH - kanssa muodostaen vettä (H 2 O); ph 7 Happamat kationit : H +, Al 3+ ja Fe 3+ Puskurointi: - Al 3+ ja Fe 3+ hydratoituvat vedessä ja luovuttavat H + -ioneja alhaisessa ph:ssa - Happamuus kuvaa vetyionikonsentraatiota maassa. Se riippuu happamien kationien määrästä (maavedessä vapaina tai vaihtopaikoille pidättyneinä olevista kationeista. kyky ehkäistä H + -konsentraation muutoksia maaliuoksessa eli kyky poistaa H + -lisäys maaliuoksesta ~ emäskationien hallussa olevien vaihto-paikkojen osuus (EKA) kaikista vaihtopaikoista (KVK=kationinvaihtokyky) 28

Kationinvaihtokyky (KVK = cation exchange capacity =CEC): - Vaihtopaikkojen määrä = kyky pidättää kationeja (mol per maan massayksikkö): 1 mol H + (K +, Na + ) = ½ mol Ca 2+ (Mg 2+ ) = 1/ 3 mol Al 3+ - alkuperäinen kallioperä määrää, mutta kasvillisuus voi lisätä pidätyskyvyn 10-kertaiseksi KVK pot potentiaalinen kationinvaihtokapasiteetti, ph 7 KVK efekt efektiivinen tietyssä maan ph:ssa vaihdettavissa olevat emäskationit + Al (obs Al < ph 4,5)

Maahiukkaset Ca 2+ Mg 2+ K + Na + H + H + H + Al(OH) + 2 AlOH 2+ Al 3+ Fe 3+ Fe 2+ Emäskationit = mmol/kg (6) Muut kationit = mmol/kg (16) Emäskyllästysaste (EKA) KVK pot, mmol/kg (6+16=>22) EKA pot = 6/22 = 27 % = miten suuri osuus maahiukkasten vaihtopaikoista (KVK pot ) on emäskationien hallussa KVK efekt = 22-3= 19 EKA efekt = 6/19 ~32% Mn 2+ EKA = emäskationien hallussa olevien vaihtopaikkojen osuus - humuskerroksen efektiivinen puskurikapasiteetti EKA efekt = 15-50% kuvaa metsämaan kykyä kestää hapanlaskeumaa -vaihtopaikoilla olevat kationit toimivat varastona, josta vetyionit voivat vaihtua emäskationeihin, kun maaliuoksen H + -konsentraatio kasvaa

Anionienvaihtokyky (AVK): - kyky pidättää negatiivisesti varautuneita ioneja - esim. NO 3-, Cl -, HCO 3-, SO 4 2-, PO 4 3-,SiO 4 4- - kloridi ja nitraatti pidättyvät maahan heikosti, sulfaatti- ja fosfaattiionit vahvemmin - AVK yleensä alhainen

Ravinteiden liukoisuus (saatavuus kasveille) ph-gradientilla - N, P, K, Ca, Mg parhaiten kasvien saatavissa neutraalissa tai heikosti emäksisessä maassa - Fe, Mn, Cu, Zn saatavissa/liukoisia happamassa

(1) (6) (3) (7) (4) (2) (5)

34 Juuri ja ioninvaihto ioninvaihto juuren ja maahiukkasen välillä: vetyä (H + ) ja hiilidioksidia (CO 2 ) syntyy juurten hengityksessä vapautuneita vety- ja bikarbonaatti-ioneja (HCO 3 - ) käytetään kationien ja anionien vaihtoon

Kurkku Purjo Maissi + Fe - Fe lisääntynyt ionivaihto kun vetyioneja vapautetaan juuresta voimakkainta aktiivisissa osissa 35

36 typen muodot ja maaliuoksen ph: Nitraatti-N vallitsee lähellä neutraalia olevassa phssa, esim peltomaassa NO 3 - Kat + NH 4 + H + Ammonium-N happamassa; esim. boreaalisessa metsämaassa maaliuoksen ph kun durralle (Sorghum bicolor) annettiin eri typen muotoja nitraattilisäys ammoniumlisäys

Lannoitettu ammonium typellä Lannoitettu nitraatilla Split-root design Maissi: - H + vapautuu (ph laskee) ritsosfäärissä kun juuret absorboivat ammoniumtyppeä - OH - -ioneja vapautuu (ph nousee), kun juuret absorboivat nitraattia Crawley, s. 366, plate1

138 Ravinteiden absorptio suoraan maaliuoksesta konsentraatiot yleensä alhaisia ionivaihto mobilisoi ravinneioneja juuret voivat erittää orgaanisia yhdisteitä esim. fenoleja ja oksaalihappoa muodostavat ravinteiden kanssa liukoisia yhdisteitä ja edistävät mobilisaatiota; myös rapauttavat mineraaleja absorptio soluun passiivisesti laskevan konsentraatiogradientin mukaan aktiivisesti konsentraatiogradienttia vastaan (vaatii energiaa)

139 Kationien absorptionopeus on suhteessa myös kationien konsentraatioon maassa Eri kationien tarve vaihtelee: pääravinteet (macronutrients) hivenaineet (micronutrients, trace elements)

140 juuret kasvavat selektiivisesti kohti korkeampia ravinnekonsentraatioita: (Ohra) Peltoherne: split-root design Nitraatilla lannoitettu maakerros 1 2

kasvi reagoi selektiivisesti yksittäisten ravinteiden puutteeseen: (i) Valon ja veden puute alentavat absorptiota Riisi (i) Mistä tekijästä puute? Absorptio suhteessa kontrolliin (%) (ii) (ii) Sitä ravinnetta absorboidaan josta puutetta, esim. N-puute kohonnut nitraatin ja ammoniumin absorptio (i) 141

142 absorptio on selektiivistä kasvilajien välillä on geneettisiä eroja Selektiivisyys edellyttää, että ravinteet kulkeutuvat selektiivisen membraanin lävitse ainakin kerran! (1) Symplastinen kulkeutuminen (2) Casparyn juovan merkitys: passiivisesti, apoplastisesti kulkeutuvien ravinteiden kulku estyy ja ne joutuvat kulkeutumaan solukalvon lävitse

143 Miksi on niin tärkeää, että juuret kasvavat? ravinteiden ehtymisvyöhyke (nutrient depletion zone): Ravinnekonsentraatio maaliuoksessa etäisyys juuresta

Miksi on niin tärkeää, että juuret kasvavat? Ehtymisalueen etäisyys juuresta riippuu ravinneionin liikkuvuudesta, mikä taas riippuu siitä, kuinka voimakkaasti se on pidättynyt maahiukkasiin. Mitä liikkuvampi (mobile) ioni, sitä laajempi ehtymisvyöhyke! Esim. nitraatti 1000 kerta fosfaattia liikkuvampi.

Miksi on niin tärkeää, että juuret kasvavat? ja mitä etua mykoritsasymbioosista on kasville? Ridge: Luvut 3-4 Larcher: Luvut 3-4 Crawley: Luvut 2-3 Schulze ym.: Luvut 2.2.-2.3.

Yhteenveto: Ravinteiden saatavuus ja absorptio Kationivaihto maahiukkasten ja -liuoksen välillä Happamuuden merkitys: huuhtoutuminen ja podsoloituminen Emäskationit ja EKA Kationinvaihtokyky (KVK, potentiaalinen ja efektiivinen), Maaliuoksen koostumukseen vaikuttavat tekijät!! Kasvi: suoraan maaliuoksesta, ionivaihto ja orgaanisten yhdisteiden eritys Absorption kinetiikka: nopeus suhteessa ulkoiseen konsentraatioon; ravinteiden ehtymisvyöhyke Selektiivisyys: määrä pääravinteet vs. hivenaineet, juurten kasvu vs konsentraatio, rajoittavan ravinteen absorptio