Jahn, Mareile: Untersuchungen zum Einfluß selektierter arbuskulärer Mykorrhizapilze (AMP) und assoziativer Rhizosphärenbakterien einzeln und kombiniert auf das Wachstum und den Zierwert von Zierpflanzen für den urbanen Bereich

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Kapitel 5. Zusammenfassung

Ziel der Untersuchungen war es, das Wachstum und den Zierwert von Zierpflanzen auf urbanen Standorten, bei geringer Umweltbelastung mit Düngemitteln, durch Nutzung natürlicher Ressourcen wie z.B. phytoeffektiver Rhizosphärenmikroorganismen zu verbessern.

In Gefäß- und Freilandversuchen wurden auf unterschiedlichen urbanen Standorten mit anlehmigem Sand bei Tagetes, Gladiolen und Miscanthus inokulierte arbuskuläre Mykorrhizapilze (Glomus ssp. VAM3, Glomus intraradices Isolat 49) und assoziative Rhizosphärenbakterien (Pseudomonas fluorescens PsIA12, Agrobacterium rhizogenes A1A4, Rhizobium trifolii R39, Stenotrophomas maltophilia PsIB2 bzw. PsI2), die das Wachstum landwirtschaftlicher Kulturpflanzen auf Ackerstandorten förderten, getestet.

Mit dem Ziel, mikrobielle Inokulationseffekte zu verbessern, wurden Kombinationswirkungen von unterschiedlichen Mikroorganismen, pflanzenart- und sortenspezifische Unterschiede sowie Kombinationen von organischer oder mineralischer Düngung und Mikroorganismen geprüft. Zur Aufklärung von Wirkungsursachen für die mikrobielle Stimulierung von Wachstum und Zierwert wurden die Stoffwechselleistungen der Bakterien in Reinkultur charakterisiert und das Besiedlungsverhalten der Mikroorganismen in der Rhizosphäre während der Vegetationsperiode und an einer nicht inokulierten Folgekultur ermittelt.

Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:

  1. Untersuchungen zur Inokulumform und zum Inokulationstermin ergaben, daß bei Bakterien Präparate mit Torf als Träger auf urbanen Standorten geeignet waren. Bakteriensuspensionen als Inokulum zeichneten sich als nicht effektiv ab. Für arbuskuläre Mykorrhizapilze erwiesen sich Torf-Bentonit-Gemische und der anorganische Inokulumträger Blähton als wirksam. Bei Tagetes haben sich frühestmögliche Inokulationen zur Aussaat bewährt. Dadurch wurden wiederholt die Anzucht- bzw. Kultivierungszeiten verkürzt und Pflanzenausfälle im Gewächshaus reduziert.
  2. Inokulationen zum Pflanztermin waren bei Tagetes nicht effektiv. Bei Miscanthus war eine Inokulation zur Pflanzung in das Freiland mit unterschiedlichen Inokulumformen (Torfpräparate, Blähton) wirksam. Bei Gladiolen war die Knolleninokulation im Freiland nicht wirksam. Der Inokulationsaufwand war bei den geprüften Zierpflanzen unter praxisrelevanten Anbaumethoden relativ gering. Da von Pflanzen auf Ackerstandorten isolierte Bakterien auch auf urbanen Standorten wirksam waren, zeichnete sich keine Notwendigkeit ab, standortspezifische Isolate zu gewinnen.

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  3. In zweijährigen Inokulationsversuchen auf urbanen Standorten mit nährstoffarmen anlehmigen Sandböden (Berlin-Köpenick) bewirkten sowohl arbuskuläre Mykorrhizapilze (VAM3, Isolat 49) als auch assoziative Rhizosphärenbakterien unterschiedlicher Gattungen wie Pseudomonas fluorescens (PsIA12), Agrobacterium rhizogenes (A1A4), Rhizobium trifolii (R39) und Stenotrophomas maltophilia (PsIB2, PsI2) Wachstumsstimulierungen bei Tagetes-Erecta-Hybriden der Sorte ‘Hawaii’. Ein ungleichmäßiges Wachstum von Tagetes auf urbanen Standorten konnte wiederholt durch Inokulation verbessert werden. Bei Tagetes und Miscanthus wurden durch inokulierte Mikroorganismen besonders die Wurzellänge bzw. -trockenmasse stimuliert. Bei Gladiolen und Miscanthus wurden mit Einzelinokulationen dieser Mikroorganismen nur positive Trends, aber keine wiederholten signifikanten Wachstumsstimulierungen erzielt.
  4. Durch kombinierte Inokulation von arbuskulären Mykorrhizapilzen (VAM3) mit assoziativen Rhizosphärenbakterien bzw. von unterschiedlichen Bakterienkombinationen wurden die Wirkungen der Einzelmikroorganismen bei Tagetes und Gladiolen wiederholt nicht verbessert. Bei Miscanthus zeichneten sich positive Kombinationswirkungen von arbuskulären Mykorrhizapilzen (VAM3) mit Pseudomonas fluorescens (PsIA12) bzw. mit Rhizobium trifolii (R39) ab. Aber auch die Bakterienkombinationen Rhizobium trifolii (R39) mit Stenotrophomas maltophilia (PsIB2), R39 mit PsIA12, Agrobacterium rhizogenes (A1A4) mit PsIA12 und A1A4 mit PsIB2 waren bei Miscanthus wiederholt effektiver als die Einzelmikroorganismen. Die Wirkung hielt bei Miscanthus in den drei geprüften Wachstumsjahren an.
  5. Die mikrobielle Wachstumsförderung wirkte sich auch positiv auf den Zierwert aus. Bei Tagetes wurde die Knospenanzahl pro Pflanze wiederholt bereits im Jungpflanzenstadium gefördert. Die positiven Wirkungen hielten teilweise bis zum Spätsommer an. Innerhalb einer Pflanzenart traten sortenspezifische Unterschiede auf. Bei der Tagetessorte ‘Yellow Supreme’ waren die Mikroorganismen meist effektiver als bei der Sorte ‘Hawaii’. Auch bei Gladiolen wurde z.T. die Anzahl der Knospen pro Pflanze und die Anzahl der farbezeigenden Blütenknospen pro Gladiolenrispe stimuliert.
  6. Auch auf einer extrem belasteten Verkehrsinsel (Trockenheit, Abgase, Krankheitsbefall, Bodenverdichtungen) stimulierten arbuskuläre Mykorrhizapilze (Glomus ssp. VAM3, Glomus intraradices Isolat 49) die Knospenanzahl pro Pflanze und die Wurzellänge von Tagetes-Erecta-Hybriden der Sorte ‘Hawaii’.
  7. Der Düngungseffekt von Tonmudde-Torf-Gemisch (6 kg/m²) konnte bei Tagetes auch durch Inokulation von Glomus ssp. (VAM3) mit Pseudomonas fluorescens (PsIA12) erreicht werden. Den besten wachstumsstimulierenden Effekt brachte die Kombination von organischer Düngung mit den Mikroorganismen. Bei Miscanthus bewirkte ein Humussubstrat-Lehm-Gemisch (0,7 l/Gefäß) keine eindeutige Stimulierung der Sproßlänge und der Triebanzahl pro Pflanze. Inokulationen von VAM3 mit PsIA12 waren sowohl ohne als auch mit organischer Düngung in drei Jahren auf urbanem anlehmigem Sandboden im Freiland wirksam.

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  8. Bei Tagetes wurde die Sproßtrockenmasse sowohl durch mineralische NPK-Düngungsgabe als auch durch Inokulation von Glomus ssp. (VAM3) mit Pseudomonas fluorescens (PsIA12) auf anlehmigem Sand im Freiland gefördert. Es wurden aber nicht gleichwertige Wirkungen wie bei der Mineraldüngung erreicht. Die Wirkung von NPK-Langzeitdüngern wie Floranid, Osmocote, Plantacote und einer NPK-Grunddüngung auf die Sproßtrockenmasse und die Blütenanzahl pro Pflanze bei Tagetes wurde durch VAM3 mit PsIA12 verbessert.
  9. In Sommertrockenperioden war der positive Inokulationseffekt von arbuskulären Mykorrhizapilzen (Glomus ssp. VAM3) und/oder Pseudomonas fluorescens (PsIA12), Agrobacterium rhizogenes (A1A4), Rhizobium trifolii (R39), Stenotrophomas maltophilia (PsIB2, PsI2) auf die Sproßlängenzunahme von Tagetes-Erecta-Hybriden ‘Hawaii’ deutlicher als in Feuchtperioden. Inokulierte Tagetes konnten sich besser an ungünstige Umweltbedingungen wie Sommertrockenheit anpassen.
  10. Zur Vorkultur inokulierte arbuskuläre Mykorrhizapilze (Glomus ssp. VAM3) und/oder Pseudomonas fluorescens (PsIA12), Agrobacterium rhizogenes (A1A4), Rhizobium trifolii (R39) konnten auf anlehmigem Sand auch die nicht inokulierte Folgekultur Tagetes mykorrhizieren. Es wurden jedoch keine eindeutigen Wachstumsstimulierungen an der Folgekultur nachgewiesen. Bei den mehrjährigen Miscanthus war die zur Pflanzung durchgeführte Inokulation in den drei geprüften Wachstumsjahren wirksam.
  11. Mögliche Wirkungsursachen für die mikrobielle Stimulierung von Wachstum und Zierwert sind die unterschiedlichen Stoffwechselleistungen der Bakterien. In Reinkultur waren alle geprüften Bakterien fähig, Auxine und z.T. Cytokinine zu bilden. Antagonistische Wirkungen der Bakterien gegenüber Wurzelschaderregern z.B. Gaeumanomyces graminis wiesen auf ihre Konkurrenzfähigkeit gegenüber anderen Mikroorganismen hin. Keine eindeutige Beziehung zu Wachstumsstimulierungen zeichneten sich bei Nitrogenaseaktivität, Nitratreduktase, Phosphor-Mobilisierung, Pektinase und Zellulase ab. Alle geprüften Bakterien verfügten über eine relativ hohe Osmotoleranz.
  12. Zwischen Phytohormonbildung und Wurzelwachstum zeichneten sich positive Wechselbeziehungen ab. Die Vergrößerung der nährstofferschließenden Wurzeloberfläche ist wahrscheinlich eine wichtige Voraussetzung für erhöhte direkte oder indirekte Nährstoffaufnahme aus dem Boden, für positive Wachstumsstimulierungseffekte und für die Verbesserung des Zierwertes bei Tagetes und Gladiolen.
  13. Niedrigere Prolingehalte in Tagetes sind ein Indikator dafür, daß arbuskuläre Mykorrhizapilze (Glomus ssp., VAM3, Glomus intraradices Isolat 49) indirekt die Trockenstreßtoleranz erhöhten.

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  14. Die auf den urbanen Standorten geringe autochthone Mykorrhizierung der Pflanzen wurde auf beiden schlecht nährstoffversorgten urbanen anlehmigen Sandböden (Versuchsfelder, Verkehrsinsel) durch Inokulation unterschiedlicher arbuskulärer Mykorrhizapilze (Glomus ssp., VAM3 bzw. Isolat 49) wiederholt verbessert. Auch inokulierte phytoeffektive Bakterien stimulierten die Mykorrhizierung der Wirtspflanzen durch die im Boden natürlich vorhandene autochthone Pilzflora.
  15. Untersuchungen zum Besiedlungsverhalten der Bakterien zeigten, daß antibiotikaresistente Mutanten von Pseudomonas fluorescens (PsIA12), Agrobacterium rhizogenes (A1A4), Stenotrophomas maltophilia (PsIB2) und Rhizobium trifolii (R39) während der Vegetationsperiode an unterschiedlichen Wurzelabschnitten von Tagetes und Gladiolen überlebten Nach einjähriger Trockenlagerung des Bodens von inokulierten Tagetes besiedelten die im Boden überlebenden PsIA12- und PsIB2-Bakterien auch die Rhizosphäre der nichtinokulierten Folgekultur-Tagetes.
  16. Möglichkeiten für eine Nutzung von Rhizosphärenmikroorganismen zur Verbesserung von Wachstum und Zierwert von Zierpflanzen für den urbanen Bereich unter gemäßigten Klima- und praxisrelevanten Freiland-Bedingungen und zeichneten sich insbesondere bei Tagetes ab. Mit Miscanthus und Gladiolen sind weitere Effektivitätsuntersuchungen notwendig. Als Mikroorganismen waren sowohl Bakterien als auch arbuskuläre Mykorrhizapilze wirksam. Optimale Kulturführung und Pflanzenhygiene sind Voraussetzungen für das positive Wirken von inokulierten Mikroorganismen.
  17. Eine gezielte Nutzung von Rhizosphärenmikroorganismen zur Verbesserung von Wachstum und Zierwert im urbanen Bereich erfordert weitere Forschungsarbeit zur Aufklärung von Wirkungsursachen bei Beachtung von:

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