Aufnahme von Calcium und Phosphat aus Hydroxylapatit durch mykorrhizierte Maispflanzen : Dissertation, Georg-August-Universität Göttingen, Fakultät für Agrarwissenschaften

Göttingen

1998

200 S.

70 Abb., zahlr. Lit. Ang.

Monographie

3-89712-107-7

132268

Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, die Auswirkung der P- und Ca-Aufnahme durch mykorrhizierte Maispflanzen (Zea mays L.) auf die Aufschließung des Hydroxylapatites (HA) zu untersuchen. Es sollte weiterhin geprüft werden, ob die schon bekannte verbesserte P-Aufnahme mykorrhizierter Pflanzen auch von einer erhöhten Ca-Aufnahme begleitet wird, und welche Rolle die Hyphen bei der Aufnahme beider Nährstoffe bzw. bei der Aufschließung dieses schwerlöslichen Calciumphosphates spielen. Unter Gewächshausbedingungen wurden hierfür drei Versuche (V1, V2, V3) durchgeführt. Die Fragestellung erforderte den Aufbau eines Untersuchungssystems, das die P- oder/und die Ca-Aufnahme der mykorrhizierten Pflanzen aus dem HA nur über die Hyphen gewährleistet. Dafür wurden spezielle Gefäße (Abb. 1, unter 3.1) angefertigt, die aus fünf (V1) bzw. drei (V2 und V3) mit befeuchtetem und sterilisiertem Boden gefüllten und voneinander durch ein feinmaschiges Netz getrennten Kompartimenten (K1, K2, K3) bestanden. Das Netz verhindert die Wurzeln, die in K3 wuchsen, und die Wurzelhaare, die nur bis in K2 wachsen konnten, in das K1, in dem der Boden mit HA gedüngt wurde, einzudringen. Für die Pilzhyphen stellte das Netz aber kein Hindernis dar. Damit hatten nur die Hyphen einen direkten Zugang zum K1. In Versuch 3 hatte ein Teil der Gefäße eine Luftlücke ("air-gap", 3 mm breit) zwischen K1 und K2, wodurch sie nicht miteinander in Berührung kamen. Die in der Arbeit angewandten Gefäße erlaubten die Differenzierung zwischen der Nährstoff-Aufnahme der Hyphen und der nicht mykorrhizierten Wurzeln. Der Einbau der Luftlücke ("air gap") zwischen den Kompartimenten K1 und K2 erwies sich als zweckmäßig um den Massenfluss zwischen den beiden Kompartimenten zu verhindern ohne die Aufnahme durch die Hyphen zu beeinträchtigen. In V1 wurden die vier HA-Stufen HAo = =; HA1 = 125; HA2 = 500 und HA3 = 2000 mg HA.kg-1, in V2 und V3 die zwei HA-Stufen HAo und HA = 1250 mg HA.kg-1 kombiniert mit der Beimpfung der Maispflanzen mit dem VA-Mykorrhizapilz Glomus manihot (M) bzw. ohne Beimpfung (Mo) verwendet. In V2 wurden die Maispflanzen zu drei Ernteterminen geerntet und bei jeder Ernte die P- bzw. Ca-Aufnahme der Maispflanzen, sowie die durch die Hyphen im Boden der Kompartimente verursachte Veränderung im Gehalt des verfügbaren P bzw. austauschbaren Ca untersucht. Als P- und Ca-armes Substrat diente ein sandiger saurer Boden (Ultisol) aus dem Nordosten Brasiliens (pH Wasser = 5,5). Die Bodenmenge betrug 120 g in K2 und K3 und 300 g in K1. In V1 bestand jedes Gefäß aus zwei K1, zwei K2 und einem K3, in dem zwei Pflanzen wuchsen. In V2 und V3 bestand jedes Gefäß aus nur einem K1, K2 bzw. K3, wobei im letztgenannten nur eine Pflanze wuchs. Eine vollständige Nährlösung sicherte über eine achtwöchige Versuchsdauer das Angebot an den Makro- und Mikronährstoffen. Dabei wurde berücksichtigt, dass die P- und Ca-Konzentration in der Lösung gering blieb. In V1 und V2 wurden 0,1375 mmol P und 0,0688 mmol Ca und im dritten Versuch 0,05 mmol P und 0,025 mmol Ca (als KH2PO4 und Ca(NO3)2.4H2O) den Pflanzen angeboten. Ab der zweiten Woche wurde eine P-freie Nährlösung verwendet. Den Pflanzen standen 2,5 l Nährlösung (pH 5,5+/- 0,2) zur Verfügung, die während der ersten zwei Wochen an jedem zweiten Tag und danach zwei mal (V1 und V2) bzw. ein mal wöchentlich (V3) ausgewechselt wurde. Die Maispflanzen der Landsorte EPACE M-21, bezogen von der Genbank der Bundesuniversität von Ceara, Brasilien, wurden eine Woche lang in Nährlösung angezogen und danach in K3 umgepflanzt. Als Maß für die HA-Aufschließung diente die Veränderung des Gehaltes am austauschbaren Calcium im Boden (Delta-Ca-Wert). Zur Bodenuntersuchung auf das pflanzenverfügbare Phosphat wurde das anorganische Phosphat nach der OLSEN- und BRAY1-Methode bestimmt. Bezugswerte für die gemessenen Bodenparameter wurden aus mit HA (IkbHA) bzw. ohne HA (IkbHAo) inkubiertem Boden gewonnen. Außerdem wurde die Ca- und P-Aufnahme der Pflanzen bestimmt. Zur Prüfung der Mykorrhizainfektion in den Maiswurzeln wurden die infizierten sowie die nicht infizierten Wurzelproben in Trypanblau-Gylzerin angefärbt und unter dem Mikroskop untersucht. Alle Versuche wurden in einer vollständig randomizierten Anlage, mit drei (V1) bzw. vier Wiederholungen (V2), durchgeführt. In V3 variierte die Anzahl der Wiederholungen am Ende des Versuches wegen des Absterbens einiger Pflanzen von zwei bis acht. Die statistische Auswertung erfolgte mit einer zwei- (V1) bzw. dreifaktoriellen Varianzanalyse (V2). Die Überprüfung der einzelnen Behandlungen auf signifikante Abweichungen erfolgte nach Tukey (HSD 5%). In V3 wurde wegen der resultierten ungleichmäßigen Anzahl der Wiederholungen keine Varianzanalyse durchgeführt.