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Plant and Soil

, Volume 95, Issue 2, pp 233–243 | Cite as

Potassium availability in relation to soil moisture

II. Calculations by means of a mathematical simulation model
  • R. Kuchenbuch
  • N. Claassen
  • A. Jungk
Article

Summary

In order to study the influence of soil moisture on the availability of potassium a simulation model was used. The model is designed to describe the transport of a nutrient from the soil to plant roots and its distribution around a root. From a pot experiment, the measured K uptake of onion plants, grown in soil under different moisture levels, agreed satisfactorily with the calculated K uptake. The model is therefore regarded as a valid means of quantifying the dynamics of K in the soil around plant roots.

Calculations from a loess soil have shown that decreasing water content resulted in
  • - a strong decrease of K transport from the soil to the root,

  • - a faster decrease of the K concentration at the root surface and therefore

  • - increasingly steep gradients of the K concentration around the root

With the root density found in this experiment the K concentration of the moist soil (θ∼ 0.4) decreased almost equally in the total soil volume whereas in the dry soil (θ ∼ 0.1) not much change occurred in the middle between two roots.

Therefore, the rate of K uptake per unit of root decreased much faster in the dry than in the moist soil. Calculations for sandy and loess soils, which have different water tension curves, have shown that the availability of K in the sandy soil is much more sensitive to changes in water tension than in the loess soil.

The simulation technique can thus be used to analyzed the influence of single factors on the availability of K and to estimate the extent of this influence.

Key words

Mathematical modelling Potassium diffusion Soil moisture 

Kaliumverfügbarkeit in Beziehung zur Bodenfeuchte

II. Rechnungen mit einem Simulationsmodell

Zusammenfassung

Um den Einfluss des Wassergehaltes des Bodens auf die Verfügbarkeit von Kalium zu untersuchen, wurde ein Rechenmodell angewendet, das den Transport eines Nährstoffs vom Boden zur Wurzel und dessen Verteilung in der Umgebung der Wurzel beschreiben soll. An einem Gefässversuch mit Zwiebelpflanzen bei unterschiedlicher Bodenfeuchte ergab die Rechnung eine befriedigende Übereinstimmung mit der gemessenen K-Aufnahme der Pflanzen. Daraus wird geschlossen dass das Modell realistisch genug ist, um auch die K-Dynamik im wurzelnahen Boden zu quantifizieren

Solche Rechnungen haben an einem Lössboden gezeigt, dass abnehmendem Wassergehalt
  • - der K-Transport aus dem Boden zur Wurzel stark abnimmt,

  • - dei K-Konzentration an der Wurzeloberfläche rascher sinkt, und daher

  • - zunehmend steilere K-Konzentrations-Gradienten in Wurzelnähe enstehen.

Bei der gegebenen Wurzeldichte sinkt die K-Konzentration des feuchten Bodens im gesamten Volumen nahezu gleichmässig ab, während sie im trockenen Boden in der Mitte zwischen zwei Wurzeln nur wenig abnimmt. Die K-Aufnahmerate pro Einheit Wurzel sinkt daher in trockenem Boden viel rascher als in feuchtem Boden ab. Rechnungen an Sand- und Lössböden, die sich durch ihre Wasserspannungskurve deutlich unterscheiden, zeigen sinngemäss, dass ein Sandboden in seiner K-Verfügbarkeit auf Änderungen der Wasserspannung viel empfindlicher als ein Lössboden reagiert.

Die Modellrechnung ermöglicht es demnach, die Wirkung einzelner Faktoren der K-Verfügbarkeit zu erkennen und in ihrem Ausmass abzuschätzen.

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Copyright information

© Martinus Nijhoff Publishers 1986

Authors and Affiliations

  • R. Kuchenbuch
    • 1
  • N. Claassen
    • 1
  • A. Jungk
    • 1
  1. 1.Institut für Agrikulturchemie der Georg-August-UniversitätGottingenFRG

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