Rhizosphere acidification of faba bean, soybean and maize

Resumo

A facilitação interespecífica na absorção de fósforo foi observada em estudos anteriores no sistemas de consórcio de fava/ milho. No entanto, o mecanismo por trás disso permaneceu desconhecido. Sob fornecimento de nitrato, a diferença no potencial de acidificação da rizosfera foi estudada medindo diretamente o pH da solução e visualizando e quantificando o efluxo de prótons das raízes entre fava (Vicia faba L. cv. Lincan No.5), soja (Glycine max L. cv. Zhonghuang No. 17) e milho (Zea mays L. cv. Zhongdan No.2) em monocultura e consórcio, fornecidos sem ou com 0,2 mmol L−1 de P como KH2PO4. O pH da solução nutritiva cultivada com fava foi menor que o pH inicial de 6,0 do dia 1 ao dia 22 sob deficiência de P, enquanto o pH da solução com milho diminuiu a partir do dia 13 após o tratamento. O cultivo de soja aumentou o pH da solução independentemente do fornecimento de P. Sob deficiência de P, o efluxo de prótons da fava, tanto total (315,25 nmol h−1 planta−1) quanto específico (0,47 nmol h−1 cm−1), foi maior do que o da soja (21,80 nmol h−1 planta−1 e 0,05 nmol h−1 cm−1, respectivamente). A fava teve uma capacidade muito maior de acidificação da rizosfera do que a soja e o milho. O resultado pode explicar parcialmente por que a fava utiliza P pouco solúvel de forma mais eficaz do que a soja e o milho, e tem uma implicação importante na compreensão do mecanismo por trás da facilitação interespecífica na absorção de P por espécies consorciadas.

Abstract

Interspecific facilitation on phosphorus uptake was observed in faba bean/maize intercropping systems in previous studies. The mechanism behind this, however, remained unknown. Under nitrate supply, the difference in rhizosphere acidification potential was studied by directly measuring pH of the solution and by visualizing and quantifying proton efflux of roots between faba bean (Vicia faba L. cv. Lincan No.5), soybean (Glycine max L. cv. Zhonghuang No. 17) and maize (Zea mays L. cv. Zhongdan No.2) in monoculture and intercrop, supplied without or with 0.2 mmol L− 1 P as KH2PO4. The pH of the nutrient solution grown faba bean was lower than initial pH of 6.0 from day 1 to day 22 under P deficiency, whereas the pH of the solution with maize was declined from day 13 after treatment. Growing soybean increased solution pH irrespective of P supply. Under P deficiency, the proton efflux of faba bean both total (315.25 nmol h− 1 plant− 1) and specific proton efflux (0.47 nmol h− 1 cm− 1) was greater than that those of soybean (21.80 nmol h− 1 plant− 1 and 0.05 nmol h− 1 cm− 1, respectively). Faba bean had much more ability of rhizosphere acidification than soybean and maize. The result can explain partly why faba bean utilizes sparingly soluble P more effectively than soybean and maize do, and has an important implication in understanding the mechanism behind interspecific facilitation on P uptake by intercropped species.