(Table S1) Diatom abundance in coastal upwelling systems

Coastal upwelling systems account for approximately half of global ocean primary production and contribute disproportionately to biologically driven carbon sequestration. Diatoms, silica-precipitating microalgae, constitute the dominant phytoplankton in these productive regions, and their abundance and assemblage composition in the sedimentary record is considered one of the best proxies for primary production. The study of the sedimentary diatom abundance (SDA) and total organic carbon content (TOC) in the five most important coastal upwelling systems of the modern ocean (Iberia-Canary, Benguela, Peru-Humboldt, California and Somalia-Oman) reveals a global-scale positive relationship between diatom production and organic carbon burial. The analysis of SDA in conjunction with environmental variables of coastal upwelling systems such as upwelling strength, satellite-derived net primary production and surface water nutrient concentrations shows different relations between SDA and primary production on the regional scale. At the global-scale, SDA appears modulated by the capacity of diatoms to take up silicic acid, which ultimately sets an upper limit to global export production in these ocean regions.

Nitrogen cycling driven by organic matter export in the South Pacific oxygen minimum zone

Oxygen minimum zones are expanding globally, and at present account for around 20-40% of oceanic nitrogen loss. Heterotrophic denitrification and anammox-anaerobic ammonium oxidation with nitrite-are responsible for most nitrogen loss in these low-oxygen waters. Anammox is particularly significant in the eastern tropical South Pacific, one of the largest oxygen minimum zones globally. However, the factors that regulate anammox-driven nitrogen loss have remained unclear. Here, we present a comprehensive nitrogen budget for the eastern tropical South Pacific oxygen minimum zone, using measurements of nutrient concentrations, experimentally determined rates of nitrogen transformation and a numerical model of export production. Anammox was the dominant mode of nitrogen loss at the time of sampling. Rates of anammox, and related nitrogen transformations, were greatest in the productive shelf waters, and tailed off with distance from the coast. Within the shelf region, anammox activity peaked in both upper and bottom waters. Overall, rates of nitrogen transformation, including anammox, were strongly correlated with the export of organic matter. We suggest that the sinking of organic matter, and thus the release of ammonium into the water column, together with benthic ammonium release, fuel nitrogen loss from oxygen minimum zones.

Eficiência de fontes, dinâmica do magnésio no solo sob a cultura do café no Brasil e comparação da análise de K, Ca e Mg em solos do Arkansas-EUA seco em estufa e úmido de campo

A cultura do café no Brasil tem apresentado frequente deficiência de magnésio (Mg) limitando sua produtividade, portanto faz-se necessário o estudo de fontes que contenham Mg para essa cultura. Por outro lado, o estudo das metodologias de análise de K, Ca e Mg no solo é um outro ponto que precisa ser estudado para melhor manejo da fertilidade do solo e recomendação de adubações. Objetivou-se com o primeiro experimento avaliar a eficiência de fontes de magnésio para a cultura do café e a dinâmica deste nutriente no perfil do solo. E com o experimento desenvolvido em Arkansas-EUA, avaliar as correlações entre as concentrações de nutrientes do solo seco em estufa e úmido de campo extraídos com Mehlich-3 e 1 mol L-1 NH4OAc. Observou-se que o óxido e oxissulfato de Mg elevaram os valores de pH e CTC e diminuíram a concentração de H + Al do solo. As fontes diminuíram a disponibilidade de K e Ca, e aumentaram o Mg no solo. Na planta, óxido e sulfato de Mg proporcionaram maior concentração de Mg foliar. Apenas no segundo ano de avaliação houve aumento de produtividade do café. Os fertilizantes óxido e oxissulfato de Mg obtiveram o maior índice de eficiência agronômica em relação ao carbonato de Mg. No segundo experimento, K, Ca e Mg extraíveis com Mehlich-3 e NH4OAc foram altamente correlacionados (r2> 0,95) tanto para solo úmido de campo quanto para o seco em estufa. A relação entre as concentrações de K no solo seco em estufa e úmido de campo para Mehlich-3 e NH4OAc foram muito semelhantes e altamente correlacionados (r2 = 0,92). A secagem do solo em estufa teve efeito mínimo sobre as concentrações de Ca e reduziu a concentração de Mg tanto para Mehlich-3 quanto para NH4OAc. Entre os nutrientes estudados, a concentração de K foi a mais afetada pela secagem em estufa, necessitando de pesquisas de campo para correlacionar e calibrar novas recomendações agronômicas.

Estudo limnológico na represa Carlos Botelho (Itirapina/Brotas-SP): uma reavaliação comparativa do sistema Lobo-Broa

Os reservatórios, por serem corpos de água dinâmicos e pelos seus usos múltiplos, sofrem acelerado processo de eutrofização. Neste estudo avaliou-se a atual condição da represa do Lobo (municípios de Brotas e Itirapina, SP) em relação a algumas características físicas, químicas e biológicas em uma perspectiva temporal. As amostragens foram realizadas em duas épocas representativas das estações seca e chuvosa, compreendidas no período de setembro de 2000 e junho de 2001. Foram estabelecidos seis pontos de coleta, nos quais foram coletadas amostras de água para análises de nutrientes, clorofila, material em suspensão, zooplâncton e foram também realizadas medidas \"in situ\" de variáveis físicas e químicas, com o multisensor Horiba U10. Os resultados obtidos revelaram que ocorreram variações sazonais de moderada amplitude, caracterizando dois períodos: o seco com temperaturas menores, águas mais oxigenadas, menor condutividade elétrica e maiores concentrações de nutrientes. O zooplâncton da represa do Lobo foi numericamente dominado pelos rotíferos, seguidos pelos cladóceros e copépodos em proporções bem menores, similarmente ao reportado pelos estudos anteriores, indicando que em nível de grandes grupos não houve ainda uma mudança na estrutura desta comunidade. As variações na densidade dos principais grupos zooplanctônicos estão relacionadas às características físicas e químicas das diferentes porções da represa (com maiores densidades na porção superior, mais eutrófica) e à sazonalidade, com maior abundância de rotíferos no período chuvoso e maiores densidades de protozoários e microcrustáceos no inverno. Durante o período de estudo a condição trófica do reservatório foi mesotrófica, contudo com níveis de nutrientes e biomassa do fitoplâncton, indicada pela concentração de clorofila, superiores aos níveis reportados para a década de 1970. Concluiu-se portanto que a represa está sofrendo um processo de eutrofização.

Disponibilidade de níquel no sistema solo-planta: efeito de doses e saturações por bases

Por se tratar de um elemento essencial às plantas e um metal pesado ao mesmo tempo, o níquel requer atenção quanto aos aspectos da fisiologia de plantas e ambiental. Além disso, existe um intervalo estreito entre as exigências nutricionais e os teores tóxicos às plantas. Neste contexto, objetivou-se avaliar o efeito do Ni no sistema solo-planta, com foco no ciclo do N e a disponibilidade do elemento no solo, por meio de experimento em condições controladas, utilizando vasos distribuídos inteiramente ao acaso, utilizando-se esquema fatorial 2 x 5, com sete repetições cada tratamento. O primeiro fator foi constituído de duas saturações por base (50 e 70%) e o segundo de cinco doses de Ni (0; 0,1; 0,5; 1,0 e 10,0 mg dm-3 de solo). Os vasos foram preenchidos com 8 dm3 de terra e cultivados com soja [Glycine max (L.) Merrill] sucedida por girassol (Helianthus annuus L.). Os parâmetros qualitativos e quantitativos: altura de plantas (AP), diâmetro do caule (DC), número de nós (NN), estádio fenológico (EF), índice SPAD e, diâmetro do capítulo (DCap) (para girassol) foram avaliadas aos 30 e 60 dias após a emergência (d.a.e.) de cada cultivo. Plantas inteiras de soja, amostradas em quatro vasos de cada tratamento, foram coletadas no estádio R1. Na mesma ocasião foram coletadas amostras de solo da rizosfera. Em seguida, as plantas coletadas foram divididas em: folhas; raízes (nódulos na soja) e parte aérea. Foram determinados nas folhas utilizadas para diagnose em soja e girassol: os teores de macro e micronutrientes, as atividades da redutase do nitrato e da urease e as concentrações dos ácidos orgânicos: oxálico, malônico, succínico, málico, tartárico, fumárico, oxaloacético, cítrico e lático. Os mesmos ácidos orgânicos foram determinados em raízes secundárias de girassol e nódulos de soja. Foram realizadas avaliações ultraestruturais por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) em raízes de girassol, e estruturais e de tonalidade em nódulos de soja, por meio de microscopia de luz. No solo, foram determinadas: atividade urease, desidrogenase, Ni total e fitodisponível pelos métodos: Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA. No período de maturidade fisiológica de cada cultura foi realizada a colheita das plantas dos vasos restantes para determinação de produção de grãos, teores de Ni na planta inteira e Ni e N nos grãos. Ao final dos dois experimentos foi realizada nova coleta de solo para extração sequencial de Ni. O índice SPAD em soja aos 60 d.a.e., a produção de massa seca da parte aérea da soja e da raiz de girassol foram influenciados pela saturação por bases, doses de níquel e pela a interação destes. Foram influenciados pelas saturações por base e doses de níquel (fatores isolados): para soja: AP aos 60 d.a.e., NN aos 30 e 60 d.a.e., SPAD aos 30 d.a.e.; para girassol: AP e NN aos 30 e 60 d.a.e., DC e SPAD aos 30 d.a.e. As demais variáveis avaliadas aos 30 e 60 d.a.e. foram influenciadas apenas pela saturação por bases, ou doses de Ni separadamente. As plantas de soja e girassol apresentaram maiores teores de Ni nos diferentes tecidos avaliados (exceto grãos) quando cultivadas sob V50%. A produção de grãos de soja e girassol não foi influenciada pelos tratamentos, porém o teor de N dos grãos de soja influenciado pelas doses de Ni na V70%. A atividade da enzima urease nas folhas de soja e girassol foi responsiva positivamente ao aumento das doses de Ni. Quatro dos ácidos orgânicos avaliados e o teor de N nas folhas e nos grãos foram maiores nas plantas cultivadas sob V70% com a dose de 0,5 mg dm-3 de Ni. As doses de Ni bem com as saturações por bases influenciaram diretamente o balanço de nutrientes das plantas. Os extratores Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA apresentaram elevado coefienciente de correlação entre a fração de Ni disponível no solo e a concentração do elemento nas plantas de soja e girassol, sendo o extrator DTPA o que apresentou maior coeficiente de correlação. O Ni apresentou distribuição variável entre as diferentes frações do solo em função dos tratamentos. Os solos dos tratamentos com saturação por bases de 70% apresentaram maior concentração de Ni ligado a carbonato, comparado aos tratamentos sob saturação por bases de 50%. A distribuição do Ni entre as frações do solo seguiu a seguinte orgem: ligado a carbonato < trocável < ligado a óxidos < matéria orgânica < residual. A saturação por bases exerceu efeito diferenciado para a atividade da urease no solo em função da cultura avaliada. Por sua vez, o Ni exerceu efeito diferenciado sobre a atividade de desidrogenase em função da cultura estudada

Estado nutricional de cultivares de cana-de-açúcar em função da aplicação de calcário e gesso no solo

As áreas destinadas à cultura de cana-de-açúcar estão concentradas em áreas de Cerrado, que são solos ácidos, com elevada saturação por alumínio e baixa saturação por bases. Para correção destas características, faz-se o uso de corretivos e fertilizantes no momento da implantação da cultura. Embora a toxidez por alumínio seja uma das mais sérias limitações ao crescimento de plantas em solos ácidos, há uma carência de estudos relacionando-a com a cultura de cana-de-açúcar. Com base nisto, o objeto deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de calcário e gesso sobre o estado nutricional de quatro cultivares de cana-de-açúcar, distintas quanto à exigência nutricional, na fase de perfilhamento da cultura. Para tanto, desenvolveu-se experimento em casa de vegetação com vasos contendo 4 kg de amostra de solo, com saturação por alumínio de 29%, como substrato, com os seguintes tratamentos: 1) aplicação de calcário, 2) aplicação de gesso, e 3) controle, sem adição de calcário e gesso. Os cultivares utilizados foram: IACSP95-5000, IACSP94-2094, SP80-3280 e IAC95-3028. Após adição dos tratamentos, as amostras de solo foram incubadas por 45 dias. Para os materiais vegetais, mini-toletes de gema única das cultivares foram pré-brotados, crescidos por 90 dias e transplantados para os vasos, para os respectivos tratamentos. As plantas foram adubadas com macro e micronutrientes e cultivadas por 60 dias. Os tratamentos foram caracterizados quanto aos atributos químicos para avaliação da fertilidade após a incubação e após a coleta das plantas. Nas plantas, foram feitas avaliações de: clorofila, flavonoides, índice de balanço do nitrogênio (NBI), concentração de alumínio e dos nutrientes e produção de matéria seca de folha, colmo e raiz. Enquanto o tratamento gesso não diferiu do controle, o tratamento calcário foi efetivo para correção da reação da amostra de solo, com elevação dos valores de pH e saturação por bases, e redução da saturação por alumínio e acidez total, além do aumento nos teores de Ca e Mg. A adubação NPK+micro foi efetiva para aumentar os teores de P e K dos substratos de todos os tratamentos. Nas plantas, para todos os cultivares, os índices de clorofila, flavonoides e NBI foram mais adequados no tratamento calcário, em relação ao controle e ao gesso. A produção de matéria seca total e das partes das plantas, de modo geral, foi maior para a IACSP95-5000, intermediaria para a IACSP35-3028 e menor para a IACSP94-2094 e SP80-3280. Quanto aos tratamentos, não houve efeito do calcário e gesso sobre a produção de matéria seca de folha, contudo, houve aumento de produção de matéria seca de colmo e raiz pelo calcário, na cultivar IACSP95-5000. Independente do tratamento, as cultivares apresentaram concentração de alumínio superior a 5000 mg kg-1 nas raízes e inferiores a 360 e 160 mg kg-1 nas folhas e colmos, respectivamente, evidenciando que o Al foi acúmulo nas raízes das plantas. De modo geral, as concentrações de macro e micronutrientes variaram com os tratamentos e cultivares, porém sem valores altos e baixos extremos. Concluiu-se que a cultivar IACSP95-5000 tem maior potencial de produção em resposta à aplicação de calcário e que a saturação de alumínio de 29% não apresenta efeito negativo sobre a produção de matéria seca, exceto da cultivar IACSP95-5000, e estado nutricional das cultivares de cana-de-açúcar

Tidal and spatial variations of DI13C and aquatic chemistry in a temperate tidal basin during winter time

Here, the pelagic carbonate system and the ?13C signature of dissolved inorganic carbonate (DIC) were investigated in a tidal basin of the southern North Sea, the Jade Bay, with respect to tidal cycles and a transect towards the North Sea in winter time (January and November, 2010). Physical parameters, major and trace elements, and nutrient concentrations were considered, too. Primary production and pelagic organic matter respiration were negligible during winter time. Both, the compositional variations on the transects as well as during the tidal cycles indicate the mixing of North Sea with fresh water. The combined spatial co-variations of different parameters indicate an introduction of fresh water that was enriched in DI12C, metabolites (e.g., ammonia), protons, and dissolved redox-sensitive elements (e.g., Mn2+). During the January campaign, the discharge via the flood gates was limited due to ice cover of the hinterland drainage ditches, allowing for an observation of tidal variations without significant mixing contributions from surface water discharges. Considering a binary mixing model with North Sea and fresh water as end-members, the extrapolated fresh water end-member composition for this campaign is estimated to contain about 3.8 mmol/kg DIC , and enhanced concentrations of NH4+, Mn2+, and protons compared to North Sea water. The fast temporal response of dissolved geochemical tracers on tidal variations in the Jade Bay indicates a continuous supply of a fresh water component. The measured composition of fresh waters entering the Jade Bay via flood gates (end of October, 2010) did not match the values estimated by the binary mixing model. Therefore, the overall fresh water component likely is a mixture between sources originating from flood gates and (in January) dominating submarine groundwater discharge entering the Jade Bay. This model is consistent with the results obtained during the November campaign, when a more important contribution from flood gates is expected and a more variable fresh water end-member is estimated. The co-variations of the concentrations and the stable carbon isotope composition of DIC are applied to evaluate possible superimposed sink-source-transformation processes in the coastal waters and a general co-variation scheme is suggested.

Dinoflagellate cysts in surface sediment samples of METEOR cruises M20/2, M23/1, M34/1, M34/2, M34/3 and M34/4

To enhance the limited information available about the palaeo-ecological significance of calcareous dinoflagellates, we have studied their lateral distribution in surface sediments of the equatorial and south Atlantic between 13°N and 36°S. Calcareous dinoflagellate cysts appear to be widely distributed throughout the studied area. In the surface sediments, concentrations (cyst per gram dry sediment) of the vegetative stage Thoracosphaera heimii are generally higher than that of the (presumably) calcareous resting cysts. Distribution patterns in surface sediments of Orthopithonella granifera (Fütterer) Keupp and Versteegh, Rhabdothorax spp. Kamptner., Sphaerodinella albatrosiana (Kamptner) Keupp and Versteegh S. albatrosiana praratabulated, Sphaerodinella tuberosa var. 1 (Kamptner) Keupp and Versteegh and S. tuberosa var. 2 and the ratios between these species have been compared with temperature, salinity, density and stratification gradients in the upper water column. Rhabdothorax spp. is characteristically present in sediments of more temperate regions characterized by high seasonality. Dinoflagellates producing these cysts are able to tolerate high nutrient concentrations, and mixing of the water column. S. albatrosiana is abundant in regions characterized by high sea surface temperatures and oligotrophic surface water conditions. In contrast, the distribution of S. tuberosa var. 2 is negatively related to temperature. The other cyst species did not show a characteristic pattern in relation to the studied environmental gradients. The ratio of Sphaerodinella tuberosa var. 2 to Orthopithonella granifera can be used for reconstructing the presence of stratification in the upper 50 m of the water column, whereas the ratios of S. tuberosa var. 2 to Sphaerodinella albatrosiana and of O. granifera to Rhabdothorax spp. might be used for palaeotemperature reconstructions. Calcareous dinoflagellate cysts are abundant in oligotrophic areas and may be useful for the reconstruction of palaeoenvironmental conditions.

Silicon isotope ratios of ODP Site 177-1089 and sediment core E33-22

Reconstruction of nutrient concentrations in the deep Southern Ocean has produced conflicting results. The cadmium/calcium (Cd/Ca) data set suggests little change in nutrient concentrations during the last glacial period, whereas the carbon isotope data set suggests that nutrient concentrations were higher. We determined the silicon isotope composition of sponge spicules from the Atlantic and Pacific sectors of the Southern Ocean and found higher silicic acid concentrations in the Pacific sector during the last glacial period. We propose that this increase results from changes in the stoichiometric uptake of silicic acid relative to nitrate and phosphate by diatoms, thus facilitating a redistribution of nutrients across the Pacific and Southern Oceans. Our results are consistent with the global Cd/Ca data set and support the silicic acid leakage hypothesis.

(Table 1) Sea surface temperature reconstruction for eastern equatorial Pacific surface sediment samples

Significant uncertainties persist in the reconstruction of past sea surface temperatures in the eastern equatorial Pacific, especially regarding the amplitude of the glacial cooling and the details of the post-glacial warming. Here we present the first regional calibration of alkenone unsaturation in surface sediments versus mean annual sea surface temperatures (maSST). Based on 81 new and 48 previously published data points, it is shown that open ocean samples conform to established global regressions of Uk'37 versus maSST and that there is no systematic bias from seasonality in the production or export of alkenones, or from surface ocean nutrient concentrations or salinity. The flattening of the regression at the highest maSSTs is found to be statistically insignificant. For the near-coastal Peru upwelling zone between 11-15°S and 76-79°W, however, we corroborate earlier observations that Uk'37 SST estimates significantly over-estimate maSSTs at many sites. We posit that this is caused either by uncertainties in the determination of maSSTs in this highly dynamic environment, or by biasing of the alkenone paleothermometer toward El Niño events as postulated by Rein et al. (2005).

Dinoflagellates of multicorer surface sediments

Only very few studies focus on recent calcareous dinoflagellate cyst diversity, geographic distribution and ecology, so that information on the distribution patterns and environmental affinities of individual cyst species is extremely limited. This information is, however, essential if we want to use calcareous dinoflagellate cysts for palaeoenvironmental reconstruction. Surface sediment samples from the generally oligotrophic western equatorial Atlantic Ocean, offshore northeast Brazil, were therefore quantitatively analysed for their calcareous dinoflagellate cyst content, including the calcareous vegetative coccoid Thoracosphaera heimii. Seven calcareous dinoflagellate cyst species/morphotypes and T. heimii were encountered in high concentrations throughout the area. Substantial differences in the distribution patterns were observed. The highest concentrations of cysts are found in sediments of the more oligotrophic, oceanic regions, beyond the influence of Amazon River discharge waters. Dinoflagellates producing calcareous cysts thus appear to be capable of surviving low nutrient concentrations and produce large numbers of cysts in relatively stable and predictable environments affected by minimal seasonality. To test for the environmental affinities of individual species, distribution patterns in surface sediments were compared with temperature, salinity, density and stratification gradients within the upper water column (0-100 m) over different times of the year, using principal components analysis and redundancy analysis. T. heimii and four of the seven encountered cyst species (Sphaerodinella? albatrosiana, two morphotypes of Sphaerodinella? tuberosa and Scrippsiella regalis) relate to these parameters significantly and the variations in the cyst associations appear to be associated with the different surface water currents characterising the area. The results imply that calcareous dinoflagellate cyst distributions can potentially be used to distinguish between different open oceanic environments and they could, therefore, be useful in tracing water mass movements throughout the late Quaternary.

Modelling the effects of inflow parameters on lake water quality

A one-dimensional lake water quality model which includes water temperature, phytoplankton, phosphorus as phosphate, nitrogen as ammonia, nitrogen as nitrate and dissolved oxygen concentrations, previously calibrated for Lake Calhoun (USA) is applied to Uokiri Lake (Japan) for the year 1994. The model simulated phytoplankton and nutrient concentrations in the lake from July to November. Most of the water quality parameters are found to be the same as for Lake Calhoun. To predict probable lake water quality deterioration from algal blooming due to increased nutrient influx from river inflow, the model was run for several inflow water conditions. Effects of inflow nutrient concentration, inflow volume, inflow water temperatures are presented separately. The effect of each factor is considered in isolation although in reality more than one factor can change simultaneously. From the results it is clear that inflow nutrient concentration, inflow volume and inflow water temperature show very regular and reasonable impacts on lake water quality.

Ecophysiology of the marine cyanobacterium, Lyngbya majuscula (Oscillatoriaceae) in Moreton Bay, Australia

Large blooms of the marine cyanobacterium Lyngbya majuscula in Moreton Bay, Australia (27 degrees 05'S, 153 degrees 08'E) have been re-occurring for several years. A bloom was studied in Deception Bay (Northern Moreton Bay) in detail over the period January-March 2000. In situ data loggers and field sampling characterised various environmental parameters before and during the L. majuscula bloom. Various ecophysiological experiments were conducted on L. majuscula collected in the field and transported to the laboratory, including short-term (2h) C-14 incorporation rates and long-term (7 days) pulse amplitude modulated (PAM) fluorometry assessments of photosynthetic capacity. The effects of L. majuscula on various seagrasses in the bloom region were also assessed with repeated biomass sampling. The bloom commenced in January 2000 following usual December rainfall events, water temperatures in excess of 24 degrees C and high light conditions. This bloom expanded rapidly from 0 to a maximum extent of 8 km(2) over 55 days with an average biomass of 210 g(dw)(-1) m(-2) in late February, followed by a rapid decline in early April. Seagrass biomass, especially Syringodium isoetifolium, was found to decline in areas of dense L. majuscula accumulation. Dissolved and total nutrient concentrations did not differ significantly (P > 0.05) preceding or during the bloom. However, water samples from creeks discharging into the study region indicated elevated concentrations of total iron (2.7-80.6 mu M) and dissolved organic carbon (2.5-24.7 mg L-1), associated with low pH values (3.8-6.7). C-14 incorporation rates by L. majuscula were significantly (P < 0.05) elevated by additions of iron (5 mu M Fe), an organic chelator, ethylenediaminetetra-acetic acid (5 mu M EDTA) and phosphorus (5 mu M PO4-3). Photosynthetic capacity measured with PAM fluorometry was also stimulated by various nutrient additions, but not significantly (P > 0.05). These results suggest that the L. majuscula bloom may have been stimulated by bioavailable iron, perhaps complexed by dissolved organic carbon. The rapid bloom expansion observed may then have been sustained by additional inputs of nutrients (N and P) and iron through sediment efflux, stimulated by redox changes due to decomposing L. majuscula mats. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

The effect of copper toxicity on the growth and root morphology of Rhodes grass (Chloris gayana Knuth.) in resin buffered solution culture

A solution culture experiment was conducted to examine the effect of Cu toxicity on Rhodes grass (Chloris gayana Knuth.), a pasture species used in mine-site rehabilitation. The experiment used dilute, solution culture to achieve external nutrient concentrations, which were representative of the soil solution, and an ion exchange resin to maintain stable concentrations of Cu in solution. Copper toxicity was damaging to plant roots, with symptoms ranging from disruption of the root cuticle and reduced root hair proliferation, to severe deformation of root structure. A reduction in root growth was observed at an external Cu concentration of < 1 mu M, with damage evident from an external concentration of 0.2 mu M. Critical to the success of this experiment, in quantitatively examining the relationship between external Cu concentration and plant response, was the use of ion exchange resin to buffer the concentration of Cu in solution. After some initial difficulty with pH control, stable concentrations of Cu in solution were maintained for the major period of plant growth. The development of this technique will facilitate future investigations of the effect of heavy metals on plants.

The effect of copper toxicity on the growth and morphology of Rhodes grass (Chloris gayana) in solution culture

A solution culture experiment was conducted to examine the effect of Cu toxicity on Rhodes grass (Chloris gayana), a pasture species used in mine site rehabilitation. The experiment used dilute, solution culture to achieve external nutrient concentrations which were representative of the soil solution, and ion exchange resins to maintain stable concentrations of Cu in solution. Copper toxicity was damaged plant roots, with symptoms ranging from disruption of the root cuticle and reduced root hair proliferation, to severe deformation of root structure. A reduction in root growth was observed at an external Cu concentration of