The root-borne C- and N-flux in the plant/soil system was studied by determining the ¹⁴C- or ¹⁵N-balances in pot trials with soil as a substrate (¹⁴CO₂- or ¹⁵NH₃-application to the shoots, comparison of sterile and nonsterile treatments for quantification of root-borne substances).

The following results were obtained:

1. The amount of (primary) root-borne carbon compounds released into soil was (besides root respiration) 11—20% of net-CO₂-assimilation or 13—32% of the ¹⁴C incorporated into the plants (= 1 t C · ha^—1). 5—6% of ¹⁵N assimilated by the plants were released as root-borne N compounds (= 15 kg N · ha^—1).

2. A considerable portion of the root-borne C (about 6% = 600 kg C · ha^—1) was found in the rooted soil zone at the end of the experiments (rhizodeposition).

3. (Primary) root-borne C and N compounds found in immediate vicinity of the roots (about 60—80%) were mainly water soluble, whereas most of the C and N compounds found in a greater distance were water insoluble. The water soluble exudates consisted mainly of neutral (carbohydrates) and acid fractions (organic acids). The basic fraction (amino acids) made up a small portion only.

4. The root-borne C and N compounds influenced the nutrient balance of soil and plant directly and/or indirectly via microbes (depending on species, variety and nutritional status of plants).

5. Microbes stimulated the release of C- and N-compounds, but rapidly respired 65—85% of the root-borne C-compounds, thereby putting a burden on the C-budget of the “host” plant.

6. It could be shown by the example of hup⁺Rhizobium meliloti strains (tested by ³H₂-incorporation) and the wheat-Serratia-association, that energy efficient microbenplant systems can improve plant performance.

Freisetzung von C- und N-Verbindungen durch Pflanzenwurzeln und ihre mögliche ökologische Bedeutung

Mit Hilfe von ¹⁴C- bzw. ¹⁵N-Bilanzierungsmethoden (¹⁴CO₂- bzw. ¹⁵NH₃-Sproßbegasung, Steril/Nichtsterilvergleich zur direkten Quantifizierung wurzelbürtiger C-Verbindungen) wurde in Gefäßversuchen mit Boden die C- und N-Verteilung im System Pflanze/Boden untersucht.

Folgende Resultate sind erzielt worden:

1. Die Menge der freigesetzten (primär) wurzelbärtigen C-Verbindungen betrug (ohne die Wurzelatmung) 11—20% der Netto-CO₂-Assimilation bzw. 13—32% des ¹⁴C-Einbaus in die Pflanze (= 1 t C · ha^—1), die der (primär) wurzelbürtigen N-Verbindungen 5—6% des ¹⁵N-Einbaus in die Pflanze (= 15 kg N · ha^—1).

2. Beträchtliche Anteile des wurzelbürtigen C (ca. 6% = 600 kg

C · ha^—1) konnten am Ende der Versuchszeit in der Wurzelumgebung aufgefunden werden (Rhizodeposition).

3. Die in Wurzelnähe vorliegenden (primär) wurzelbürtigen C- und N-Verbindungen (etwa 60—80%) lagen vornehmlich in H₂O-löslicher Form vor. Die wurzelfernen C-Verbindungen waren im wesentlichen wasserunlöslich. Die wasserlöslichen Exsudate enthielten vor allem neutrale (Zucker) und saure Fraktionen (organische Säuren). Die basischen Fraktionen (Aminosäuren) hatten nur einen geringen Mengenanteil.

4. Die wurzelbürtigen C- und N-Verbindungen beeinflußten direkt oder indirekt (über Mikroben) den Nährstoffhaushalt von Boden und Pflanze (Abhängigkeit von Art, Sorte und Ernährungsstatus).

5. Mikroben regten die C- und N-Freisetzung der Pflanzen an, veratmeten aber sehr schnell 65—85% der wurzelbürtigen C-Verbindungen und „belasteten” somit den C-Haushalt der „Wirts-pflanze”.

6. Am Beispiel hup-positiver Rhizobium-meliloti-Stämme (Nachweis durch ³H₂-Einbau) und der Weizen-Serratia-Assoziation ließ sich nachweisen, daß energieeffektive Mikroben-Pflanzen-Systeme zur Leistungssteigerung von Pflanzen beitragen können.