Effect of Manganese Nutrition on Content of Nutrient and Yield of Lettuce (Lactuca Sativa L.) in Hydroponic/Wpływ Żywienia Manganem Na Zawartość Składników I Plonowanie Sałaty (Lactuca Sativa L.) W Hydroponice

• Authors: Tomasz Kleiber
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

The aim of conducted studies was estimation of increase manganese nutrition on content of nutrient and yielding of lettuce (Lactuca sativa L.) in hydroponic cultivation. Plants were grown in rockwool using closed system fertigation with recirculation of nutrient solution. In experiment were used nutrient solution with following nutrient contents [mg·dm-3]: N-NH4 < 10, N-NO3 150, P-PO4 50, K 150, Ca 150, Mg 50, Fe 3.00, Zn 0.44, Cu 0.03, B 0.011, pH 5.50, EC 1.8 mS·cm-1. It was studied the following manganese concentrations in nutrient solution (in [mg・dm-3]): 0.5, 4.8, 9.6, 19.2 (described as Mn-I, Mn-II, Mn-III and Mn-IV). It was found a significant influence of increasing manganese concentration applied in fertigation on the content of: N, K (for Mn-IV); P, Fe, Cu (for Mn-III and Mn-IV); Mg, Zn (for Mn-II to Mn-IV) in aboveground parts of lettuce. It was no differences in case of calcium and sodium content. Increasing concentration of manganese used to fertigation significantly influenced the content of Mn in plants. Manganese also affected on the SPAD measurement (decreasing at Mn-IV) and yielding of the plants (decreasing for Mn-II to Mn-IV comparing with Mn-I).

PL

Celem przeprowadzonych badań była ocena wpływu wzrastającego żywienia manganem na zawartość składników pokarmowych i plonowanie sałaty (Lactuca sativa L.) w uprawie hydroponicznej. Rośliny uprawiano w wełnie mineralnej z zastosowaniem układu zamkniętego z recyrkulacją pożywki. W doświadczeniach stosowano pożywkę o następującej zawartości składników pokarmowych [mg·dm-3]: N-NH4 < 10, N-NO3 150, P-PO4 50, K 150, Ca 150, Mg 50, Fe 3,00, Zn 0,44, Cu 0,03, B 0,011, pH 5,50, EC 1,8 mS·cm-1. Badano następujące poziomy żywienia manganem w pożywce [mg・dm-3]: 0,5, 4,8, 9,6, 19,2 (opisane jako Mn-I, Mn-II, Mn-III i Mn-IV). Wykazano istotny wpływ wzrastających stężeń manganu stosowanego w fertygacji na zawartość w częściach nadziemnych sałaty: N, K (dla Mn-IV); P, Fe, Cu (dla Mn-III i Mn-IV); Mg, Zn (dla Mn-II do Mn-IV). Nie stwierdzono różnic w przypadku zawartości wapnia i sodu. Wzrastające stężenia manganu stosowanego w formie fertygacji silnie wpływały na zawartość tego składnika w roślinach. Mangan oddziaływał także na odczyt SPAD (obniżenie dla Mn-IV) i plonowanie roślin (obniżenie dla Mn-II - Mn-IV w porównaniu z Mn-I).

Keywords

EN

lettuce; manganese; macroelements; microelements

PL

sałata; mangan; makroskładniki; mikroskładniki

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2014
• Volume: 21
• Issue: 3
• Pages: 529-537

Dates

published

1 - 10 - 2014

online

10 - 10 - 2014

Contributors

author

Tomasz Kleiber

• Department of Plants Nutrition, Poznań University of Life Sciences, ul. Zgorzelecka 4, 60-198, Poznań, Poland, phone [phone], fax [phone]

References

• [1] Breś W, Kleiber T, Trelka T. Quality of water used for drip irrigation and fertigation of horticultural plants. Folia Hort. 2010;22(2):67-74. DOI: 10.2478/fhort-2013-0161.[Crossref]
• [2] Kowalczyk W, Dyśko J, Felczyńska A. Tendencje zmian zawartości wybranych składników mineralnych w wodach stosowanych do fertygacji warzyw uprawianych pod osłonami. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. 2013;2(I):167-175.
• [3] Górski J. Kształtowanie się jakości wód podziemnych utworów czwartorzędowych w warunkach naturalnych oraz wymuszonych eksploatacją. Warszawa: IKŚ; 1981.
• [4] Sawiniak W. Badania nad zastosowaniem wodorotlenku żelazowego do usuwania dużych ilości żelaza i manganu z wód podziemnych. Zesz Nauk Polit Śląskiej 1053, Gliwice 1990.
• [5] Breś W. Estimation of nutrient losses from open fertigation systems to soil during horticultural plant cultivation. Polish J Environ Stud. 2009;18(3):341-345.
• [6] Kleiber T. Pollution of the natural environment in intensive cultures under greenhouses. Arch Environ Prot. 2012;38(2):45-53.[WoS]
• [7] Abou-Hadid AF, Abd-Elmoniem EM, El-Shinawy MZ, Abou-Elsound M. Electrical conductivity effect on growth and mineral composition of lettuce plants in hydroponic system. Acta Hortic. 1996;434:59-66
• [8] Samarakoon UC, Weerasinghe PA, Weerakkody WAP. Effect of electrical conductivity [EC] of the nutrient solution on nutrient uptake, growth and yield of leaf lettuce (Lactuca sativa L.) in stationary culture. Trop Agric Res. 2006;18:13-21.
• [9] Kleiber T, Markiewicz B. Tolerancja sałaty (Lactuca sativa L.) na zasolenie. Część III. Zawartość mikroelementów metalicznych i sodu w roślinach. Nauka Przyr Technol. 2010;4(4):48.
• [10] Markiewicz B, Kleiber T. Tolerancja sałaty (Lactuca sativa L.) na zasolenie. Część II. Wzrost, rozwój, plonowanie i zawartość składników pokarmowych w częściach nadziemnych roślin. Nauka Przyr Technol. 2010;4(4):47.
• [11] Scuderi D, Giuffrida F, Noto G. Effects of salinity and plant density on quality of lettuce grown in floating system for fresh-cut. Acta Hort. 2010;843:219-225.
• [12] Tesi R, Lenzi A, Lombardi P. Effect of salinity and oxygen level on lettuce grown in a floating system. Acta Hort. 2003;609:383-387.
• [13] Millaleo R, Reyes-Díaz M, Ivanov AG, Mora ML, Alberdi M. Manganese as essential and toxic element for plants: transport, accumulation and resistance mechanisms. J Soil Sci Plant Nutr. 2010;10(4):470-481. DOI: http://dx.doi.org/10.4067/S071895162010000200008.[WoS][Crossref]
• [14] Kazda M, Znacek L. Aluminum and manganese and their relation to calcium in soil solution and needle in three Norway spruce (Picea abies L. Karst.) stands of upper Australia. Plant Soil. 1989;114: 257-267.
• [15] Kasraei R, Rogríguez-Barrueco C, Arroyo MI. The effect of Al and Mn on growth and mineral composition of Casuarina equisetifolia Forst. Fertilizers and Environ. 1996; 25-29:75-81. DOI: 10.1007/978-94-009-1586-2_15.[Crossref]
• [16] Shenker M, Plessner OE, Tel-Or E. Manganese nutrition effects on tomato growth, chlorophyll concentration, and superoxide dismutase activity. J. Plant Physiol. 2004; 161:197-202. DOI: http://dx.doi.org/10.1078/0176-1617-00931.[Crossref]
• [17] Ducic T, Polle A. Transport and detoxification of manganese and copper in plants. Braz J Plant Physiol. 2005;17:103-112. DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S1677-0420200500010 0009.[Crossref]
• [18] Lei Y, Korpelainen H, Li C. Physiological and biochemical responses to high Mn concentrations in two contrasting Populus cathayana populations. Chemosphere. 2007;68:686-694. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2007.01.066.[WoS][PubMed][Crossref]
• [19] Savvas D, Papastavrou D, Ntatsi G, Ropokis A, Olympios C. Interactive effects of grafting and manganese supply on growth, yield, and nutrient uptake by tomato. Hort Sci. 2009;44(7):1978-1982.
• [20] Lee TJ, Luitel BP, Kang WH. Growth and physiological response to manganese toxicity in Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. campestris) Hort. Environ Biotechnol. 2011;52(3):252-258. DOI: 10.1007/s13580-011-0224-3.[Crossref]
• [21] IUNG. Analytical Methods in Agricultural-Chemistry Stations, Part II. Plant Analyses. Puławy: IUNG; 1972:25-83.
• [22] Gül A, Eroğul D, Öztan F, Tepecik M. Effect of growing media on plant growth and nutrient status of crisp-head lettuce. Acta Hort. 2007;729:367-371.
• [23] Karimaei MS, Massiha S, Mogaddam M. Comparison of two nutrient solutions effect on growth and nutrient levels of lettuce (Lactuca sativa L.) cultivars. Acta Hort. 2004;644:69-74.
• [24] Kleiber T, Starzyk J, Bosiacki M. Effect of nutrient solution, Effective Microorganisms (EM-a), and assimilation illumination of plants on the induction of the growth of lettuce (Lactuca sativa L.) in hydroponic cultivation. Acta Agrobot. 2013;66(1):27-38. DOI: 10.5586/aa.2013.004.[Crossref]
• [25] Jarosz Z, Dzida K. Wpływ zróżnicowanego nawożenia azotowo-potasowego na plonowanie i skład chemiczny sałaty. Acta Agrophys. 2006;7(3):591-597.
• [26] Matraszek R, Szymańska M, Wróblewska M. Effect of nickel on yielding and mineral composition of the selected vegetables. Acta Sci Pol Hort Cultus. 2002;1(1):13-22. [ 2 7 ] Kirkby EA, Pilbeam DJ. Calcium as a plant nutrient. Plant Cell Environ. 1984;7:97-405. DOI: 10.1111/j.1365-3040.1984.tb01429.x.[Crossref]
• [28] Brumm I, Schenk M. Influence of nitrogen supply on the occurrence of calcium deficiency in field grown lettuce. Acta Hort. 1993;339:125-136.
• [29] Michałojć Z. Wpływ nawożenia azotem i potasem oraz terminu uprawy na plonowanie i skład chemiczny sałaty, rzodkiewki oraz szpinaku. Rozpr. Hab. Lublin: AR Lublin; 2000:238.
• [30] Kozłowska M, Bandurska H, Floryszak-Wieczorek J, Politycka B. Fizjologia roślin. Poznań: PWRiL; 2007.
• [31] Kozik E, Tyksiński W, Komosa A. Effect of chelated and mineral forms of micronutrients on their content in leaves and the yield of lettuce. Part II. Copper. Acta Sci Pol Hort Cultus. 2008;7(3):25-31.
• [32] Kozik E, Tyksiński W, Komosa A. Effect of chelated and mineral forms of micronutrients on their content in leaves and the yield of lettuce. Part I. Manganese. Acta Sci Pol Hortorum Cultus. 2008;7(1):73-82
• [33] Winsor G, Adams P. Diagnosis of mineral disorders in plants. Glasshouse Crops. 1987;3:119-125.
• [34] Hakerlerler H, Anac D, Gul A, Saatci N. Topraksız yetiştirme ortamlarının sera koşullarında yetiştirilen marulun azot fraksiyonlarına ve besin maddeleri miktarına etkileri. J. Ege Univ Fac Agricult. 1992;29(2-3):87-94.
• [35] Rezende Fontes PC, Ronchi CP. Critical values of nitrogen indices in tomato plants grown in soil and nutrient solution determined by different statistical procedures. Pesq. agropec. bras. Brasília. 2002;37(10):1421-1429; DOI: 10.1590/S0100-204X2002001000010.[Crossref]
• [36] Guimarães TG, Fontes PCR, Pereira PRG, Alvarez VHV, Monnerat PH. Teores de clorofila determinados por medidor portátil e sua relação com formas de nitrogênio em folhas de tomateiro cultivados em dois tipos de solo. Bragantia. 1999;58(1):209-216, DOI: http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87051999000100020.[Crossref]
• [37] Samsone I, Andersone U, Vikmane M, Ieviņa B, Pakarna G, Ievinsh G. Nondestructive methods in plant biology: an accurate measurement of chlorophyll content by a chlorophyll meter. Acta Universitatis Latviensis. 2007;723:145-154.
• [38] León A, Viña S, Frezza D, Chaves A, Chiesa A. Estimation of chlorophyll contents by correlations between SPAD-502 meter and chroma meter in butterhead lettuce. Commun Soil Sci Plant Anal. 2007;38(19-20):2877-2885. DOI: 10.1080/00103620 701663115.[WoS]
• [39] Wang Q, Chen J, Stamps RH, Y Li. Correlation of visual quality grading and SPAD reading of green-leaved foliage plants. J Plant Nutr. 2005;28:1215-1225.[Crossref]
• [40] Fukuda N, Suzuki V, Ikeda H. Effects of supplemental lighting from 23:00 to 7:00 on growth of vegetables cultured by NFT. J Japan Soc Hort Sci. 2000;69:76-83.
• [41] Kleiber T, Golcz A, Krzesiński W. The effect of magnesium nutrition on onion (Allium cepa L.). Part I. Yielding and nutrient status. Ecol Chem Eng S. 2012;19(1):97-105. DOI: 10.2478/v10216-011-0010-2.[WoS][Crossref]
• [42] Fukuda N, Nishimura S, Fumiki Y. Effect of supplemental lighting during the period from middle of night to morning on photosynthesis and leaf thickness of lettuce (Lactuca sativa L.) and tsukena (Brassica campestris L.). Acta Hort. 2004;633:237-244.
• [43] Olszewska M. Reakcja koniczyny białej uprawianej na dwóch typach gleb na stres wodny. Acta Sci Pol Agricult. 2004;3(2):203-213.
• [44] Marschner H. Mineral Nutrition of Higher Plants. 2nd edition. London: Academic Press. Harcourt Brace & Company, Publishers; 1998:3-680.
• [45] Clark RB. Plant response to mineral element toxicity and deficiency. In: Christiansen MN, Lewis CF, editors. Breeding Plants for Less Favorable Environments. New York: John Wiley & Sons; 1982:71-142.
• [46] Galvez L, Clark RB, Gourley LM, Maranville JW. Effect of silicon on mineral composition of sorghum growth with excess manganese. J Plant Nutr. 1989;12:547- 561. DOI:10.1080/01904168909363973. [Crossref]

Identifiers

DOI

10.2478/eces-2014-0039