Effect of K supply and relative humidity on ion uptake and distribution on two grapevine rootstock varieties

Abstract

The effect of K supply and relative humidity on K uptake was studied in two grapevine rootstock varietes (Freedom, 140 Ruggeri) in an attempt to characterize the mechanism(s) responsible for the different K uptake of these varieties. When K supply was low (0.5 mmol/l), K contents in laminae and petioles of both varieties were similar, but with high K supply (5 mmol/l) K contents in laminae and petioles of Freedom exceeded those of 140R. The total K uptake per vine during the trial period confirmed these results, with significantly higher K uptake in Freedom vines only when K supply was high (5 mmol/l). When K supply was low, the potential relative contribution of nutrient flow in the transpiration stream to total K uptake ranged from 30 to 60 %, but when K supply was high nutrient flow in the transpiration stream exceeded K uptake by 232-479 %. A dual uptake mechanism is proposed for these grapevine rootstocks with system I, operating up to about 0.5 mmol/l K and based on an active carrier system, and system II, operating from about 1 mmol/l K upwards, which may be passive and possibly driven by the water movement of the transpiration stream. System I seems to be identical in the two varieties, but not system II. The existence of such a dual uptake mechanism with two independent systems should permit the breeding and evaluation of rootstock varieties, which restrict K uptake in the high K supply range without losing K efficiency in the low K supply range. Der Einflus von K-Versorgung und relativer Luftfeuchtigkeit auf die Ionenaufnahme und -verteilung in zwei Unterlagsrebsorten An zwei Unterlagsrebsorten (Freedom, 140 Ruggeri) wurde der Einflus unterschiedlicher K-Versorgung und Luftfeuchtigkeit auf die K-Aufnahme untersucht, um den Mechanismus, der fur die unterschiedliche K-Aufnahme dieser Sorten verantwortlich ist, naher zu charakterisieren. Bei niedrigem K-Angebot (0,5 mmol/l) waren die K-Gehalte in den Blattspreiten und -stielen der beiden Sorten ahnlich, doch bei hoher K-Versorgung (5 mmol/l) uberstiegen die K-Gehalte in den Blattspreiten und -stielen von Freedom deutlich diejenigen von 140R. Die Gesamt-K-Aufnahme wahrend des Versuchs bestatigte dieses Ergebnis mit signifikant hoherer K-Aufnahme von Freedom-Reben im Falle hoher K-Versorgung. Bei niedriger K-Versorgung liesen sich 30-60 % der Gesamt-K-Aufnahme mit dem theoretischen Eintrag von K im Transpirationsstrom erklaren. Bei hoher K-Versorgung dagegen uberstieg der theoretische K-Transport im Transpirationsstrom die tatsachliche K-Aufnahme um 232-479 %. Die sortentypische K-Aufnahme konnte durch einen zweiphasigen K-Aufnahmemechanismus erklart werden: System I, welches von 0 bis etwa 0.5 mmol/l K arbeitet, scheint auf aktivem Transport zu beruhen, System II, welches ab etwa 1 mmol einsetzt, scheint dagegen passiv zu sein und konnte an die Wasserbewegung des Transpirationsstroms gebunden sein. System I durfte in beiden Sorten identisch sein, nicht dagegen System II. Die Existenz eines solchen zweiphasigen K-Aufnahmemechanismus mit zwei voneinander unabhangigen Systemen wurde die Zuchtung und Auslese von Unterlagssorten erlauben, die die K-Aufnahme im Falle hohen K-Angebots begrenzen, ohne dabei ihre Effizienz im niedrigen K-Versorgungsbereich einzubusen.