The impact of root growth and arbuscular mycorrhizal functional interactions for the acquisition of heterogeneous distributed nutrients in the initial stage of soil development.
Microbial Ecology and Applied Microbiology
Ecology and Biodiversity of Plants and Ecosystems
Plant Cultivation, Plant Nutrition, Agricultural Technology
Final Report Abstract
Ziel des Projektes war es, funktionale Interaktionen zwischen Wurzelwachstum und arbuskulären Mykorrhizpilzen (AMF) in Bezug auf die Akquisition heterogen verteilter Nährstoffe in der initialen Phase der Bodenentwicklung zu untersuchen. Im Rahmen des Projektes konnte klar nachgewiesen werden, dass die Mykorrhizierung die räumliche Entwicklung von Wurzeln unterschiedlich stark beeinflussen kann. Während die Wurzelentwicklung von Lotus corniculatus, und demnach auch dessen Fähigkeit nährstoffreiche Spots im Boden zu durchwurzeln, gänzlich von der Mykorrhizierung der Wurzeln abhing, war Calamagrostis epigeios mit seinem sehr extensiven Wurzelsystem auch ohne Mykorrhizierung in der Lage nährstoffreiche Spots im Boden zu durchwurzeln. Es konnte erstmalig gezeigt werden, dass mit zunehmendem Anteil an Wurzeln in den nährstoffreichen tonig-schluffigen Spots relativ zum gesamten Wurzelsystem die Sprossbiomasse beider Pflanzenarten zunahm. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass diese Art der Bodenheterogenität, bestehend aus einer sandigen Matrix mit eingebetteten tonig-schluffigen Fragmenten, zum einen die räumliche Entwicklung des Wurzelwachstums prägt, und zum anderen signifikant positive Effekte auf das Gesamtpflanzenwachstum ausübt. In diesem Projekt wurde erstmalig der Zusammenhang zwischen heterogenen Bodenbedingungen auf die Effizienz der AMF in den Wurzeln von L. corniculatus untersucht, indem die Wurzeln histochemisch angefärbt wurden um die pilzliche alkalische Phosphatase (ALP) sichtbar zu machen, die als physiologischer Marker für die Effizienz der AMF gilt. Es konnte eine signifikant erhöhte Aktivität der pilzlichen ALP in den Wurzeln von L. corniculatus in den nährstoffreichen tonig-schluffigen Bodenbereichen und in den unteren, weniger stark durchwurzelten Bereichen des Bodens nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass AMF fähig sind auf starke Bodenheterogenitäten, wie sie auf der Experimentalfläche im Tagebau Welzow-Süd (Brandenburg, Deutschland) vorzufinden sind, zu reagieren und selektiv Phosphor und auch andere Nährstoffe aus sogenannten ´nutrient hot spots´ verstärkt aufzunehmen. Die höheren Aktivitäten der ALP in den Bodenbereichen geringer Durchwurzelungsdichte sprechen dafür, dass die starke Mykorrhizierung der Wurzeln gerade in den unteren, weniger durchwurzelten Bereichen des Bodens, gezielt die Effizienz der Nährstoffaufnahme erhöht.
Publications
- 2017. Heterogeneous soil conditions influence fungal alkaline phosphatase activity in roots of Lotus corniculatus. Applied Soil Ecology 116, 55-63
Boldt-Burisch, K., Naeth, M.A.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.03.024) - 2017. Mycorrhization affects root distribution of Lotus corniculatus and Calamagrostis epigeios in a nutrient poor heterogeneous soil in a rhizotron experiment. Rhizosphere 4, 36-47
Boldt-Burisch, K., Naeth, M.A.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2017.06.003) - 2017. The influence of arbuscular mycorrhizae on root precision nutrient foraging of two pioneer plant species during early reclamation. Geophysical Research Abstracts, Vol. 19, EGU2017-12570
Boldt-Burisch, K., Naeth, M.A.
