S-Flüsse und räumliche Veränderungen anorganischer und organischer Schwefelfraktionen im Boden sowie deren An- und Abreicherung in der Rhizosphäre landwirtschaftlicher Kulturpflanzen unter partiellem Einsatz des Radioisotops ³⁵S

Abstract

Durch den in den letzten Jahrzehnten weltweit verstärkt auftretenden S-Mangel ergibt sich die Notwendigkeit einer angemessenen S-Versorgung der Pflanzen. Um dies zu gewährleisten, ist das Wissen über S-Flüsse im Boden bzw. über die Nachlieferung aus verschiedenen S-Bindungsformen sowie die aktive Einflussnahme der Pflanzen darauf von grundlegender Bedeutung. Die Klärung dieser Sachverhalte ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit.<br /> Unter Einsatz von radioaktiv markiertem S wurden Veränderungen organischer (Estersulfat, C-gebundener) und anorganischer (H₂O-, NaH₂PO₄- und HCl-extrahierbarer) S-Fraktionen und S-Flüsse im unbewachsenen und bewachsenen Boden untersucht. Zusätzlich wurde die räumliche und zeitliche Dynamik o. g. S-Fraktionen in unterschiedlichen Entfernungen von der Wurzeloberfläche mit nativem Boden-S untersucht.<br /> Um die organischen S-Fraktionen bestimmen zu können, wurde der Aufbau der HI-Reduktion nach Shan et al. (1992) modifiziert. Zusätzlich konnten die Bodeneinwaagen verringert und die Reaktionszeit verkürzt werden.<br /> Alle untersuchten S-Bindungsformen verändern sich - trotz ihrer sehr unterschiedlichen Stabilität - sowohl räumlich als auch zeitlich. Pflanzenbewuchs verstärkte die Nachlieferung von S auch aus organischen Fraktionen; unter Weidelgrasbewuchs wurden vorwiegend Estersulfate, unter Rapsbewuchs C-gebundener S mineralisiert. In den wurzelnächsten 5 - 7 mm fanden verstärkt (An- und) Abreicherungen in den Gehalten an H₂O-extrahierbarem, aber auch NaH₂PO₄- und HCl-extrahierbarem S sowie von Estersulfaten statt. Leichtere Einflüsse der Pflanzen auf die Höhe der unterschiedlichen S-Fraktionen konnten bis zu Entfernungen von 21 mm von der Wurzeloberfläche nachgewiesen werden. Dabei scheinen Pflanzen in der Lage zu sein, den Gehalt an H₂O-extrahierbarem S in ihrer unmittelbaren Wurzelnähe entscheidend mit zu beeinflussen.<br /> C-gebundener S wurde schneller gebildet als Estersulfate. Die Zugabe einer C-Quelle intensivierte die Immobilisierung von zugeführtem SO₄-S. Schwefel aus gemahlenen Rapsproben wurde im Vergleich zu gemahlenen Weidelgrasproben wegen eines engeren C : S-Verhältnisses schneller mineralisiert.<br /> Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass durch die Extraktion mit HCl nicht nur in Carbonate okkludierter, sondern zu einem Teil auch organisch gebundener S erfasst wurde.<br /> Insgesamt konnte gezeigt werden, dass S im Boden sehr mobil ist und alle untersuchten organischen und anorganischen S-Fraktionen für die Versorgung der Pflanze von Bedeutung sind.

<strong>S-fluxes and spatial alterations of inorganic and organic sulphur fractions in soil as well as their accumulation and depletion in the rhizosphere of agricultural crops by partial use of the radioisotope ³⁵S</nobr></strong><br /> In recent decades sulphur deficiency has become an increasing problem all over the world. To ensure the plants’ S-supply the knowledge of the existence of S-fluxes in soil and the influencing control of plants on these fluxes are of major importance. This study deals with the clarification of these facts.<br /> Different influences on alterations between organic (estersulphate, C-bonded S) and inorganic (H₂O-, NaH₂PO₄-, HCl-extractable S) S-fractions and S-fluxes in fallow and cropped soil were studied by the use of radioactive labelled S. Additionally, with native soil-S the dynamics of the aforementioned S-fractions were investigated in different distances from the root surface.<br /> To enable the determination of organic S-fractions, the construction of the HI-reducing method by Shan et al. (1992) was modified. Additionally, the net weight of soil and the reaction time were shortened.<br /> Despite their very differing stability, there are spatial as well as temporal changes of all S-fractions studied. Cropping enforced the additional delivery of S also from organic fractions; covering of ryegrass resulted in the predominant mineralisation of estersulphates, covering of rape enhanced mineralisation of C-bonded S. (Accumulation and) depletion of H₂O-extractable S, but also of NaH₂PO₄- and HCl-extractable S as well as of estersulphates were found within the area of 5 - 7 mm around the root surface. Lesser plant impacts on the level of different S-fractions were demonstrated up to a distance of 21 mm from the root surface. Plants seem to be able to essentially influence the concentration of H₂O-extractable S proximately to the roots.<br /> The creation of C-bonded S was faster compared to the creation of estersulphates. Addition of a C-source strengthened the immobilisation of applied SO₄-S. Faster mineralisation of S from ground rape samples compared to samples of ground ryegrass was explained by a narrower C : S-ratio.<br /> The results indicate that the extraction with HCl does not only detect carbonate-occluded S but also organic S in parts.<br /> In summary, it was demonstrated that S is very mobile in soil and all organic and inorganic S-fractions determined are important concerning the plants’ S supply.