Forschungsprojekt
Monitoring der Mykorrhiza an Stadtbäumen

Endomykorrhiza mit Vesikeln in Feinwurzel der Blumenesche (Fraxinus pennsylvanica)
Einschlägige Untersuchungen zeigen, dass Bäume im städtischen Bereich in weitaus geringerem Umfang mykorrhiziert sind als im natürlichen Umfeld. Angesichts der vielfältigen Beschränkungen und Stresssituationen städtischer Standorte für die Entwicklung und die Vitalität von Bäumen könnten hier Mykorrhizapilze regelrechte Antistressfaktoren sein. Im Rahmen des Projektes „Stadtgrün 2021“ werden hierzu entsprechende Untersuchungen und Erhebungen durchgeführt.

Projekt "Stadtgrün 2021"

Ekto-Mykorrhiza der Zerreiche in Nahaufnahme
Im Projekt „Stadtgrün 2021“ wurden unter dem Blickwinkel Klimawandel 20 potentielle zukünftige Stadtbaumarten ausgewählt und im Winter 2009/2010 jeweils in Würzburg, Hof und Kempten aufgepflanzt. Von jeder Art wurden acht bzw. sechs Bäume gepflanzt und jeweils die Hälfte zum Zeitpunkt der Pflanzung, je nach Mykorrhiza-Typus, mit einem Ekto- bzw. Endo-/Ekto-Mykorrhiza-Pilzpräparat nach Herstellerangaben inokuliert. Parallel zu den phänologischen Beobachtungen der inokulierten und nicht inokulierten Bäume werden im Verlauf des Projektes von 2011 bis 2015 die ekto- und endotrophe Mykorrhiza vergleichend untersucht.

Mykorrhizauntersuchungen

Aus Kapazitätsgründen können in diese Studie nur sieben Baumarten des Standortes Würzburg einbezogen werden (vgl. Tabelle 1). Nach der Adaptionsphase der Bäume wurden im Herbst 2011 die systematischen Untersuchungen zum Einfluss von Mykorrhiza-Pilzpräparaten auf die Mykorrhizierung der Bäume aufgenommen. Um die Dynamik der Mykorrhiza im Jahresverlauf zu erfassen, werden im Frühjahr zum Austrieb (Mitte April) und im Herbst (September/Oktober) die Mykorrhizen erfasst.

Verfahren und Methoden

Gewinnung der Wurzelproben

Von jedem zu untersuchenden Baum werden mittels eines Stechzylinders (durchschnittlich 10 cm x 10 cm, 800 ml) zwei Proben aus dem Oberboden entnommen, zu einer Mischprobe vereint und die Feinwurzeln ausgewaschen. Die jeweils acht Wurzelproben der Varianten „inokuliert“ und „nicht inokuliert“ werden zu einer Gesamtprobe zusammengefasst.

Bestimmung der Ektomykorrhiza

Aus den zu untersuchenden Wurzelmischproben werden vier Feinwurzelproben zu je 0,1 g Frischgewicht entnommen. Mit einem Stereomikroskop werden die Gesamtzahl der Wurzelspitzen und die Anzahl der Wurzelspitzen mit Ektomykorrhiza bestimmt. Hieraus werden die prozentuale Häufigkeit der Ektomykorrhiza und der Mittelwert aus den vier Einzelproben errechnet.

Bestimmung der Endomykorrhiza

Aus den zu untersuchenden Wurzelmischproben werden repräsentativ Feinwurzeln entnommen, nach Phillips & Hayman (1970) aufbereitet und nach Vierheilig et al. (1998) mit blauer Tinte (Lamy T 52) gefärbt. In Anlehnung an Trouvelot (1986) werden je Mischprobe 30 Feinwurzelstücke von je 1 cm Länge mikroskopisch auf die Besiedlung mit endotropher Mykorrhiza untersucht. Die Häufigkeit der Endomykorrhiza ergibt sich aus dem prozentualen Anteil der Feinwurzeln mit Strukturen von Endomykorrhiza-Pilzen. Das Ausmaß in dem diese Feinwurzeln von Endomykorrhiza-Pilzen besiedelt sind, wird als die Intensität der Endomykorrhiza in Prozent beschrieben.

Ergebnisse und Diskussion

Qualitativer Vergleich der inokulierten zu den nicht inokulierten Baumarten in TabellenformZoombild vorhanden

Vergleich inokuliert vs. okuliert

Bemerkenswert sind die Befunde, dass typische Vertreter der ektotrophen Mykorrhizierung (Q. cerris, O. carpinifolia, C. betulus) in zum Teil nicht unerheblichem Ausmaß endotrophe Mykorrhiza aufwiesen (Tabelle 1).
Aus den bisherigen Befunden kann, abgesehen von Einzelbeobachtungen, kein Einfluss der inokulierten Mykorrhiza-Pilzpräparate auf die Mykorrhizierung der Bäume erkannt werden. Es gibt kaum vergleichbare Untersuchungen an Hand derer die vorliegenden Befunde evaluiert und diskutiert werden könnten.
Darstellung der Häufigkeit und der Intensität der Mykorrhizierung der Wurzelsysteme in den Ballen der gepflanzten Bäume als AbbildungZoombild vorhanden

Mykorrhizierung der Wurzelpräparate

Wie die Voruntersuchungen belegten, waren die Bäume bereits als Baumschulware umfassend mykorrhiziert (Abb. 1). Nachdem in den Baumschulen keine Mykorrhiza-Pilzpräparate eingesetzt wurden, handelte es sich offensichtlich um native Mykorrhiza („Baumschulmykorrhiza“). Daher ergibt sich zum einen die Frage nach der Bedeutung und dem Einfluss der „Baumschulmykorrhiza“ für die Entwicklung der Mykorrhiza am endgültigen Standort. Zum anderen stellt sich die Frage, inwieweit die mit den Mykorrhiza-Pilzpräparaten hinzugekommenen Pilzspezies sich gegen diese etablieren konnten bzw. können. Mit molekularbiologischen Determinierungsverfahren wird derzeit das Artenspektrum der Mykorrhizapilze der ursprünglichen Baumschulmykorrhiza im Vergleich zu den inokulierten und nicht inokulierten Baumarten untersucht, um so Antworten auf diese Fragestellungen zu finden.

Zusammenfassung

Ekto-Mykorrhiza an Buche (Fagus sylvatica)

Ekto-Mykorrhiza an Buche (Fagus sylvatica)

Bei allen ausgewählten Baumarten des Projektes „Stadtgrün 2021“ am Standort Würzburg wurde ekto- bzw. endotrophe Mykorrhiza nachgewiesen. Die saisonalen Schwankungen waren zum Teil sehr ausgeprägt. Die Häufigkeit und insbesondere die Intensität der Endomykorrhiza bewegten sich auf einem niedrigen Niveau. Die Inokulation von Mykorrhiza-Pilzpräparaten hatte nach den bisherigen mikroskopischen Untersuchungen keine konsistenten Auswirkungen auf die Häufigkeit und Intensität der Ekto- und Endomykorrhiza. Für die Untersuchung der Auswirkungen von Mykorrhiza-Pilzpräparaten auf die standort- und baumspezifische Mykorrhiza ist es notwendig, das Spektrum der an der Mykorrhizierung beteiligten Pilzarten zu erfassen. Erst dadurch wird es möglich sein, zweckmäßige Konzepte und Verfahren für den Einsatz von Mykorrhiza-Pilzpräparaten bei Stadtbäumen zu erarbeiten.

Literatur

  • PHILLIPS, J.M., HAYMAN, D.S. 1970: Improves procedures for clairing roots and staining parasitic and vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. Trans. Br. Mycol. Soc. 50. 158-160
  • TROUVELOT, A., KOUGH, J.L., GIANINAZZI-PEARSON, V. 1986: Mesure de taux de mycorhization VA d’un systeme radiculaire. Recherche des methodes d’estimation ayant une signification fonctionnelle. In Gianinazzi-Pearson, V., Gianinazi, S. (eds.), Physiological an Genetical Aspects of Mykorrhizae. INRA Press, Paris. 217-221
  • VIERHEILIG, H., COUGHLAN, A. P., WYSS, U., PICHÉ, Y. 1998: Ink and vinegar, a simple staining technique for arbuscular-mycorrhizal fungi. Appl. Envir. Microb. 64: 5004-5007

Projektdaten

  • Projektbearbeitung: Josef V. HERRMANN
  • Laufzeit: 2011 bis 2015
  • Förderkennzeichen: KL/12/01