Die Wirkung des Manganmangels auf die Farbe, die Pigmente und den Gaswechsel von Fichtennadeln (Picea abies Karst.)

Zusammenfassung

• 1. Fichtennadeln mit weniger als 20 ppm Mn leiden in der Regel unter Manganmangel. Im Bereich zwischen 12 und 20 ppm Mn äußert sich der Mangel meist nur in einer schwachen Chlorose, während Fichtennadeln mit weniger als 8 ppm Mn stark vergilbt sind (starker Mn-Mangel).

• 2. Manganmangel senkt vor allem die Chlorophyll- und Carotingehalte der Nadeln, drückt aber auch die Xanthophyllkonzentrationen. In den stark manganmangelkranken Fichtennadeln erreichten während des Sommers die Chlorophyll- und Carotingehalte nur 15 bis 30%, die Xanthophyllgehalte (Lutein, Violaxanthin und Neoxanthin) nur 60 bis 70% der Konzentrationen gesunder Nadeln. Die Quotienten$Q\frac{a}{b}$ sowie$Q\frac{{a + b}}{c}$ unterschieden sich in gesunden und kranken Nadeln nicht wesentlich voneinander.

• 3. Der stufenweise Rückgang der Manganmangelchlorose mit dem Alter der Nadeljahrgänge wird vermutlich durch eine altersbedingte Zunahme der Mangankonzentrationen verursacht. Er koinzidiert mit einer stufenweisen Zunahme der Chlorophyll-und Carotinkonzentrationen in den Nadeln. Im 3. Nadeljahrgang wurden in Herbstnadeln doppelt so hohe Chlorophyll-a-Konzentrationen und nahezu dreimal so hohe Chlorophyll-b-Konzentrationen wie im 1. Jahrgang gemessen. Die α-Carotin-Gehalte stiegen sogar auf den vierfachen Wert. In gesunden Nadeln konnte eine solche Änderung der Pigmentgehalte nicht festgestellt werden.

• 4. Schwerer Manganmangel senkt die photosynthetische Leistungsfähigkeit der Nadeln stark ab. Wir fanden, daß im Starklichtbereich stark manganmangelkranke Fichtennadeln nur halb soviel CO₂ assimilieren wie gesunde. Weniger abgesenkt ist die Atmung. Kaum ein Unterschied ergab sich bei der Transpiration.

• 5. Der altersbedingte Rückgang der Chlorose führt innerhalb der letzten Nadeljahrgänge zu einem stufenweisen Anstieg der Assimilationsraten.

Summary

• 1. Needles of Norway spruce (Picea Abies Karst.) with less than 20 ppm Mn suffered regularly from manganese deficiency. Within the range of 12 to 20 ppm Mn the deficiency appeared only as a weak chlorosis, whereas spruce needles with less than 8 ppm Mn were very chlorotic (severe manganese deficiency).

• 2. The needle concentration of chlorophyll, carotene and to a lesser extent xanthophyll was decreased by Mn-deficiency. The concentration of chlorophyll and carotene in strongly manganese deficient needles reached during the summer only 15–30 per cent values found in healthy needles, while the concentration of xanthophylls (Lutein, Violaxanthene, Neoxanthene) still reached 60–70 per cent. Only minor differences in the quotients$Q\frac{a}{b}$ and$Q\frac{{a + b}}{c}$ were found in sound and manganese deficient needles.

• 3. The chlorosis brought on by Mn-deficiency decreased stepwise with increasing age of the needles at the beginning of each growing season. This decrease coincides with a stepwise increase of the concentration of Mn as well as with the changes in concentration of chlorophyll and carotene. After the third vegetation period the concentration of chlorophyll a was twice that in first year needles, while for chlorophyll b it was nearly threetimes as great. α-carotene concentration was fourtimes higher than that in the half year old needles. In sound needles such a change in needle pigments was not found.

• 4. Mn deficiency diminished the photosynthetic productivity. In strong light severely manganese deficient needles assimilated only half as much CO₂ as sound ones. The respiration was much less influenced and almost no differences were found in transpiration.

• 5. The decrease of the chlorosis in the first three years led to increased assimilation rates, the opposite of that found in healthy needles.