Lebensgemeinschaft in der Baumgrube Mykorrhiza bei Bäumen

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1 Lebensgemeinschaft in der Baumgrube Mykorrhiza bei Bäumen Dr. Philipp Schönfeld Zusammenfassung In einem Tastversuch wurde getestet, wie Jungpflanzen der Baumarten Acer platanoides, Tilia cordata, Quercus robur, Platanus x acerifolia sowie Fraxinus excelsior auf eine Impfung mit einem Mykorrhiza-Präparat in fünf unterschiedlichen Substraten im Vergleich zu einer Variante ohne Mykorrhiza reagieren. Es ist klar erkennbar, dass sich in den Varianten mit Mykorrhiza die Vitalität verbesserte sowie der Einfluss der Substrate auf das Wachstum verringerte. Die Blattgröße und -länge war bei allen Baumarten in den geimpften Varianten größer. Bild 1: Blick auf die Versuchspflanzen. Im Vordergrund stehen die Mykorrhiza beimpften Varianten. Problemstellung Fast alle höheren Pflanzen (im Sinne der Systematik) sind an ihren Wurzeln mit einer bestimmten Gruppe von Pilzen, den sogenannten Mykorrhizapilzen, vergesellschaftet. Die von diesen Pilzen besiedelten Wurzeln nennt man Mykorrhizen. Der Begriff setzt sich aus den griechischen Worten mykes = Pilz und rhiza = Wurzel zusammen. Die Pflanzen sind in unterschiedlichem Maße auf die Lebensgemeinschaft mit Mykorrhizapilzen angewiesen. Einige Arten können unter keinen Umständen auf dieses Symbiose verzichten (obligate Mykothrophie). An anderen Arten hingegen wurde in der Natur nie eine Mykorrhizabildung beobachtet. Die Mehrzahl der Pflanzen befindet sich zwischen diesen Extremen. In Abhängigkeit von den äußeren Lebensumständen greifen sie auf die Symbiose zurück, insbesondere bei ungünstigen Bedingungen und Stress (fakultative Mykothrophie). Untersuchungen an Arten der bedecktsamigen Pflanzen zeigten, dass 70% regelmäßig eine Mykorrhiza ausbilden, 13% nur gelegentlich und lediglich 17% als nicht-mykorrhiziert beobachtet wurden. Die Bedeutung dieser Lebensgemeinschaft wurde bereits in den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts erkannt und ist seitdem Gegenstand der Forschung. Der Berliner Professor für Forstkrankheiten A. B. Frank hat diese Lebensgemeinschaft zwischen den Feinwurzeln höherer Pflanzen und bestimmten Pilzarten 1885 in seiner Veröffentlichung "Ueber die auf Wurzelsymbiose beruhende Ernährung gewisser Bäume durch unterirdische Pilze " (Ber. d. dtsch. bot. Ges. 3, ) beschrieben. Je nach den beteiligten Pilz- und Pflanzenarten werden verschiedene Mykorrhizaformen unterschieden. Die beiden wichtigsten sind: Versiculär-arbuskuläre Mykorrhizen (VAM) oder Endomykorrhiza Charakteristisch für die endotrophe Mykorrhiza ist das Wachstum der Pilzhyphen im Wirt. Die Hyphen dringen in den Wirt ein (daher "endo") und bilden in der Wirtspflanze große bläschenartige Vesikeln (Speicherorgane des Mykorrhiza-Pilzes), verzweigte, bäumchenähnliche Arbuskeln (Organe zum Stoffwechselaustausch) und Pilzmycel. VAM-Pilze sind Generalisten. Sie können mit Tausenden verschiedener Wirtspflanzen vergesellschaftet sein. Der Nachweis von VAM-Pilzen ist schwierig, da sie keine Fruchtkörper ausbilden, sondern nur mikroskopisch kleine Sporen. Veitshöchheimer Berichte 89 (06) 15

2 Ektomykorrhizen (EM) Hier bildet der Pilz einen Hyphenmantel um die keulig angeschwollenen Wurzelenden und dringt lediglich interzellulär in die Wurzelrinde (daher "ekto"), und nicht in das Wurzelgewebe, ein. Ektomykorrhizapilze sind vorwiegend wirtsspezifisch und besiedeln nur bestimmte Baumarten. Sie bilden häufig auffällige Fruchtkörper aus und sind dann leicht nachweisbar. Bekannte Vertreter sind z.b. Kartoffelbovist, Steinpilz, Trüffel, Pfifferling und Kahler Krempling Die in den Boden ausstrahlenden Hyphen (fadenförmige Gebilde aus Pilzzellen) der Mykorrhizapilze vergrößern im Vergleich mit einer Wurzel ohne Pilze, die resorbierende Oberfläche um das 100- bis fache. Die Hyphen erschließen selbst kleinste Bodenzwischenräume, da ihre Durchmesser nur ein Zehntel so stark sind wie die Wurzelhaare der Pflanzen. Dadurch verbessert sich die Aufnahme von Wasser, Stickstoff, Phosphor und Spurenelementen, denn die Pilze übernehmen für die Pflanzen die Aufnahme und Speicherung von Nährsalzen, die Wasseraufnahme sowie den Schutz der Wurzeln vor krankheitserregenden Bodenorganismen mittels antibiotisch wirksamer Substanzen. Im Gegenzug liefert die Pflanze dem Pilz Kohlenhydrate und andere organische Verbindungen, welche dieser zur Fruchtkörperbildung benötigt. Im Bereich der Baumwurzeln laufen etwa 90% der Stoffwechselvorgänge über die Pilze ab. Des weiteren beeinflusst Mykorrhiza die Bodenstruktur, da das Mycel die Bodenpartikel stabilisiert. Dadurch verbessert sich die Bodendurchlüftung, die Wasserdurchlässigkeit sowie die Aggregation. In den vergangenen Jahrzehnten sind in einer ganzen Reihe von gartenbaulichen Bereichen die nutzbaren Effekte der Mykorrhizierung genutzt worden: Produktionssteigerung Pflanzenschutz Besiedlung extremer Standorte (toxische, nährstoffarme oder trockene Böden) Die erfolgreiche Anwendung der Methoden in der Forstwirtschaft und den Baumschulen soll nun auf die Baumpflege bei Park- und Straßenbäumen übertragen werden. Erste Versuche dazu begannen ca Seit 1992 werden zunehmend Mykorrhizapilze in der Baumpflege eingesetzt. Eine Anwendung kann sowohl bei der Pflanzung von Jungbäumen erfolgen als auch bei der Sanierung von Altbaum-Standorten sowie der Großbaumverpflanzung. Bei Altbäumen werden Mykorrhiza-Präparate häufig in Zusammenhang mit einer Standortverbesserung (Bodenlockerung, Bodenaustausch) eingebracht. Folgende Baumarten eigenen sich besonders für den Einsatz von Endo-Mykorrhiza: Acer, Aesculus, Fraxinus, Malus, Platanus, Prunus, Thuja und Tilia. Die Anwendung von Ekto-Mykorrhiza ist bei folgenden Baumarten besonders vielversprechend: Abies, Betula, Carpinus, Castanea, Fagus, Larix, Picea, Pinus, Ostrya, Pseudotsuga, Quercus und Tilia. Manche Baumarten, wie z. B. die Linde, besitzen sowohl Ekto- als auch Endomykorrhiza. Impfung Bei der Neupflanzung von Bäumen gibt man ca. ein Drittel des Impfstoffes in das Pflanzloch, der Rest wird auf den Ballen gestrichen. Sofern Baumarten sowohl Ekto- als auch Endomykorrhiza benötigen, so wird diese an verschiedenen Stellen des Ballens aufgetragen. Für eine Impfung im Zuge einer Standortsanierung wird die Mykorrhiza mit Hilfe von Spateneinstichen im Feinwurzelbereich eingebracht. Qualität Neben der Auswahl von richtigen Pilzarten für die vorgesehenen Pflanzen spielt die Qualität der Mykorrhiza-Präparate eine wichtige Rolle für den Erfolg. In Deutschland gelten sie nach dem Düngemittelgesetz als Bodenhilfsstoffe und unterliegen damit praktisch keiner Gütesicherungspflicht. Seit 1997 haben sich die deutschen Inokulumsproduzenten auf eine Qualitätskontrolle geeinigt, deren Anwendung und Deklaration jedoch freiwillig ist. In den "Empfehlungen für Baumpflanzungen" der FLL sind unabhängig davon eigene Qualitätskriterien genannt. 16

3 Lösungsansätze und Empfehlungen In den letzten Jahren werden vermehrt Mykorrhiza- Präparate zur Verbesserung des Pflanzenwachstums bei Gehölzen angeboten. Es gibt auch eine ganze Reihe von positiven Erfahrungsberichten dazu. Jedoch fehlen im deutschsprachigen Raum bisher weitgehend experimentell abgesicherte Erkenntnisse über die Wirksamkeit solcher Präparate. Der hier beschriebene Tastversuch sollte erste Anhaltspunkte dafür liefern, ob mit Mykorrhiza geimpfte Baumarten ein besseres Wachstum zeigen (insbesondere unter Stress z. B. Wasser- oder Nährstoffmangel), als die nicht geimpfte Kontrollgruppe. Außerdem sollte untersucht werden, ob die unterschiedlichen Substrate einen Einfluss sowohl auf die Entwicklung der Baumarten als auch der Mykorrhiza haben. Der Versuch wird in zwei Stufen durchgeführt: In der ersten Stufe, über die hier berichtet wird, wurden die Gehölze in 10 L Containern kultiviert. In der zweiten Stufe werden die Gehölze dann auf einer ehemaligen Ackerfläche am Rande der Ortschaft Güntersleben ausgepflanzt. Für den Versuch wurden fünf typische Straßenbaumarten (in der Qualität Jungpflanzen, Höhe cm, ohne Ballen) ausgewählt: Acer platanoides, Fraxinus excelsior, Platanus x acerifolia, Quercus robur, Tilia cordata. Als Versuchssubstrate dienten neben einem ortstypischen, gesiebten Oberboden und dem Patzer- Baumschulsubstrat noch folgende Substrate: Gelsenrot-Baumsubstrat der Fa. Gelsenrot (Messel); Münchner Baumsubstrat, Sieblinie A (entsprechend den Bestimmungen der ZTV-Vegtra-Mü) sowie eine Patzer-Sondermischung, die in ihren Eigenschaften weitgehend den Bestimmungen der FLL-Empfehlungen für Baumpflanzungen, Teil 2, entsprach. Die Analysedaten der einzelnen Substrate sind in Tab. 1 verzeichnet. Die Pflanzung erfolgte in der 13. KW 05. Jede Variante umfasste jeweils sieben Pflanzen einer Art. Bis zur 19. KW wurden die Pflanzen im kühlen Gewächshaus kultiviert und danach im Freiland aufgestellt. Das Versuchsprogramm umfasste folgende Messungen und Bonituren: Austriebsbeginn; Messung der Pflanzenhöhe und - breite vor dem Austrieb bei Versuchsbeginn und in der 36. KW; Vitalität, fünf Mal zwischen der 19. und 36.KW; Blattgröße an jeweils drei ausgewählten Blättern; Besiedlung mit Mykorrhiza. Die Vitalität wurde nach der folgenden 5-stufigen Skala bewertet: 1 = Pflanze kümmert, starke Mängel 3 = geringes Wachstum und Mangelerscheinungen 5 = normales Wachstum, leichte Mängel 7 = normales Wachstum, keine Mängel 9 = optimales Wachstum, keine Mängel Impfstoff Für den Versuch wurde das Produkt "MycorTree Root Dip" der Fa. Plant Health Care (USA) zur Verfügung verwendet. Es ist eine Mischung aus Ekto- und Endo- Mykorrhizapilzen und Bakterien, die im Boden Stickstoff fixieren und Phosphor mobilisieren können, sowie Hilfsstoffen: Ektomykorrhiza Pisolithus tinctorius 95 Million spores/lb VA Endomykorrhiza 50,800 spores/lb Glomus clarum 12,700 spores/lb (28 spores/g) Glomus etunicatum 12,700 spores/lb (28 spores/g) Glomus intraradices 12,700 spores/lb (28 spores/g) Entrophospora colombiana 12,700 spores/lb (28 spores/g) Bakterien der Rhizosphäre 2,67 Billionen cfu/lb Bacillus licheniformis 445 Million cfu/lb (980,000 cfu/g) Bacillus megaterium 445 Million cfu/lb (980,000 cfu/g) Bacillus polymyxa 445 Million cfu/lb (980,000 cfu/g) Bacillus subtilis 445 Million cfu/lb (980,000 cfu/g) Bacillus thuringiensis 445 Million cfu/lb (980,000 cfu/g) Paenibacillus azotofixans 445 Million cfu/lb (980,000 cfu/g) Eine genaue Zusammensetzung ist, bisher nur in Englisch, unter folgendem Link zu finden: Tab. 1: Ergebnisse der Substratanalyse Analysennummer V Bezeichnung Vol.- Gewicht C t Humus g/l Substrat % g/l mg/l Substrat 90 1 Patzer-Baumsubstrat 3 34,10 58,8 6,1 1, ph-wert 91 2 Patzer-Tonsubstrat 905 3,82 6,6 7,2 1, Oberboden ,95 1,6 7,3 0, Gelsenrot-Baumsubstrat ,40 0,7 7,4 3, Münchner-Baumsubstrat A ,55 2,7 7,5 0, Salzgehalt NH 4 -N NO 3 -N lösl. N P 2 O 5 (CAL) K 2 O (CAL) Mg (CaCl 2 ) Veitshöchheimer Berichte 89 (06) 17

4 Die Mengenangaben sind deshalb auch nur in englischen Einheiten angegeben. Es handelt sich hierbei lt. Herstellerinformation um eine "Universalmischung", welche so ausgelegt ist, dass damit eine große Zahl von Gehölzarten in einem weiten ph-bereich von 3 bis 9 besiedelt werden kann. Das Pulver wird mit der angegebenen Menge Wasser angerührt und ergibt eine zäh fließende Flüssigkeit, vergleichbar mit Tapetenkleister. Die Wurzeln der Pflanzen werden unmittelbar vor dem Pflanzen in diese Flüssigkeit getaucht und danach wie gewohnt gepflanzt. Ergebnisse Vitalität Die Vitalität der Versuchspflanzen wurde zwischen der 19. und 36. KW fünf Mal bonitiert. Die Ergebnisse sind in den Abb. 1 und 2 dargestellt. Zur Vereinfachung sind die Boniturnoten 1 bis 3 (starke bis mäßige Mängel) sowie 5 bis 9 (befriedigend bis sehr gut entwickelt) zu jeweils einer Klasse zusammengefasst worden. Die Vitalität ist in der Variante mit Mykorrhiza besser und die Einflüsse der Substrate auf die Entwicklung sind deutlich geringer. Die einzige Ausnahme stellt Fraxinus dar, die in allen Substraten und beiden Varianten ein normales Wachstum zeigt. Alle anderen Arten weisen in den unterschiedlichen Substraten zu einem gewissen Prozentsatz eine verringerte Vitalität auf. Die stark verringerte Vitalität von Platanus beruht wahrscheinlich zum größten Teil auf der schlechten Pflanzenqualität der gelieferten Jungpflanzen. Betrachtet man die prozentualen Anteile der Boniturnoten 1 bis 3 (starke bis mäßige Mängel) in den verschiedenen Substraten bei allen Baumarten ohne Mykorrhiza kann man erkennen, dass sich die Gehölze im Oberboden am besten entwickelt haben, dicht gefolgt von dem Münchner Baumsubstrat (siehe Abb. 3). Mit großem Abstand folgen dann das Patzer-Baumschulsubstrat sowie das Substrat der Fa. Gelsenrot und die Patzer-Sondermischung. In der Variante mit Mykorrhiza zeigt sich an Hand der deutlich kleineren Zahlen, dass der Einfluss der Substrate auf die Vitalität immer noch erkennbar ist, allerdings hat sich die Vitalität deutlich verbessert. Die Reihenfolge hat sich hingegen nicht geändert. Die Pflanzen weisen nach wie vor im Oberboden sowie dem Münchner Substrat den geringsten Anteil an Boniturnoten zwischen 1 und 3 auf. Bild 2: Größenvergleich Platanenblatt, Variante ohne Mykorrhiza. Bild 3: Größenvergleich Platanenblatt, Variante mit Mykorrhiza. 18

5 Anteil der Boniturnoten 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% % 10% 0% Ahorn Tilia Quercus Platanus Fraxinus starke bis mäßige Mängel befriedigend bis sehr gut entwickelt Abb. 1: Vitalität: Anteil der Boniturnoten 1 bis 3 (starke bis mäßige Mängel) und 5 bis 9 (befriedigend bis sehr gut entwickelt) in Abhängigkeit von Baumart und Substrat; Variante ohne Mykorrhiza. Anteil der Boniturnoten 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% % 10% 0% Ahorn Tilia Quercus Platanus Fraxinus starke bis mäßige Mängel befriedigend bis sehr gut entwickelt Abb. 2: Vitalität: Anteil der Boniturnoten 1 bis 3 (starke bis mäßige Mängel) und 5 bis 9 (befriedigend bis sehr gut entwickelt) in Abhängigkeit von Baumart und Substrat; Variante mit Mykorrhiza. Veitshöchheimer Berichte 89 (06) 19

6 ohne Mykorrhiza mit Mykorriza Acer Tilia Quercus Platanus Fraxinus Abb. 3: Vitalität: Anteil der Boniturwerte 1-3 für alle Arten in Abhängigkeit vom Substrat. Blattlänge/-breite [cm] Ahorn Tilia Quercus Platanus Fraxinus Länge [cm] Breite [cm] Abb. 4: Blattlänge und -breite in Abhängigkeit von Baumart und Substrat; Variante ohne Mykorrhiza.

7 Blattlänge/-breite [cm] Ahorn Tilia Quercus Platanus Fraxinus Länge [cm] Breite [cm] Abb. 5: Blattlänge und -breite in Abhängigkeit von Baumart und Substrat; Variante mit Mykorrhiza ohne Mykorrhiza mit Mykorriza Acer Tilia Quercus Platanus Fraxinus Abb. 6: Blattlänge und -breite der einzelnen Arten über alle Substrate. Veitshöchheimer Berichte 89 (06) 21

8 Ergebnisse Blattgröße In der 27. KW wurden von jeder Versuchspflanze an drei Blättern (jeweils ein kleines, mittleres und großes Blatt) die Blattlänge und -breite gemessen (siehe Abb. 4 und 5). Die Schwankungen der Blattgröße bei den einzelnen Arten zwischen den unterschiedlichen Substraten sind relativ gering. Lediglich bei Platanus sind größere Unterschiede zu bemerken. Bei Quercus sind in der Patzer-Sondermischung die Blätter ungewöhnlich klein und bei Platanus in dem Substrat der Fa. Gelsenrot. Beim Vergleich der addierten Blattbreite und -länge der einzelnen Baumarten, zeigt sich, ohne Berücksichtigung der einzelnen Substrate, dass alle Arten in der Variante mit Mykorrhiza größere Blätter aufweisen als ohne Mykorrhiza (siehe Abb. 6). Danksagung Ich bedanke mich bei der Gärtnermeisterin Frau Antje Werner und dem Gärtnermeister Rainer Trunk sowie der Mannschaft des Versuchsbetriebes für ihre tatkräftige Unterstützung bei der Vorbereitung und Durchführung des Versuchs. Ich danke Herrn Dr. Helmut Blaschke von der TU-München für seine fachliche Unterstützung sowie für die Bonitur der Mykorrhizierung der Wurzelproben. Die Firmen Patzer-Substrate, Gelsenrot, Schernthaner und European Turf Management (Herr Yves Kessler) stellten freundlicherweise die benötigten Materialien kostenlos zur Verfügung. Literatur Busch, E. (01): Gezielte Beimpfung Deutscher Gartenbau 34/01, Egli, S. (ohne Jahr): Mykorrhiza - Biologische Grundlagen und Möglichkeiten der Anwendung in der Baumpflege Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL (Birmensdorf, Schweiz) Kritische Anmerkungen Die Ergebnisse des hier vorgestellten Tastversuchs liefern erste Hinweise auf einen positiven Einfluss des eingesetzten Mykorrhiza-Präparates bei den untersuchten Baumarten. Für eine abschließende Bewertung ist es allerdings zu früh. Aus versuchstechnischen Gründen fehlen noch einige Daten, so dass die hier vorgestellten Ergebnisse bis zur Auswertung aller Daten unter Vorbehalt betrachtet werden müssen. Das Produkt "MycorTree Root Dip" ist ein Mischprodukt. Es ist an Hand der Ergebnisse nicht festzustellen, in welchem Maße die Mykorrhiza und/oder die Hilfsstoffe für die positiven Wirkungen verantwortlich waren. Dr. Philipp Schönfeld LWG Veitshöchheim Feldmann, F. (1998): Arbusculäre Mykorrhiza im Gartenbau Thalacker Medien (Braunschweig), 80 S. Empfehlungen für Baumpflanzungen, Teil 2: Standortvorbereitungen für Neupflanzungen; Pflanzgruben und Wurzelraumerweiterung, Bauweisen und Substrate - 04 Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.v. Reidel, P. (05): Qualität auf Rindenbasis Neue Landschaft 7/05, Schmidt, T. (05): Die Verwendung von Mykorrhiza in der Dachbegrünung Tagungsband 3. EFB-FBB-Gründachsymposium, Springer, P. (1998): Mykorrhiza in der Baumpflege Deutscher Gartenbau 4/98, Wantoch-Rekowski, R. (01): Die Symbiose hält ein Pflanzenleben Deutscher Gartenbau 26/01, Wantoch-Rekowski, R. (01): Pilze erschließen Wasserund Nährstoffquellen Deutscher Gartenbau 32/01, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Vegetationstragschichten, München Hrsg.: Landeshauptstadt München Internet