Einbindung der Mykorrhizatechnologie in die Heil- und Zierpflanzenproduktion

Feldmann, F.*, Hutter, I.*, Niemann, P.+, Weritz, J. #, Grotkass, C.*& Boyle, C.**

*Fa. Institut für Pflanzenkultur Solkau; + Fa. Chr. Eggers, Bad Bevensen-Almstorf;
# Fa. Symbionta, Gifhorn; **Institut für Mikrobiologie der TU Braunschweig

Einbindung der Mykorrhizatechnologie in die Heil- und Zierpflanzenproduktion sowie den Endverkauf

Integration of the mycorrhizal technology into plant production process of medicinal and ornamental plants as well as commercialisation

Abstract

An integration of mycorrhizal technology into the production and commercialisation of medicinal and ornamental plants requires experiments to demonstrate the applicability of this technology for plant production. Experiments were conducted under practical conditions of culture and encompassed the details of the practical steps from producer to consumer necessary for employment of this technology. Several ornamental plant cultivars and the medicinal plant Baptisia tinctoria were selected as hosts to exemplify the versified areas in which mycorrhization can benefit commercial plant cultivation. Production and quality control are demonstrated as well as different areas for the employment of arbuscular mycorrhizal inoculum. Possible advantages of the mycorrhizal technology for the ecological balance as well as the economical advantages for the participating companies are discussed.

1 Einführung

Die zukünftige Einbindung der Mykorrhizatechnologie in die Pflanzenproduktion erfordert Demonstrationsversuche, die die praktischen Abläufe auf dem Weg der Nutzpflanzen vom Produzenten bis zum Bestimmungsort beim Endverbraucher im Detail berücksichtigen. Sie stellen den ersten Schritt bei der Prüfung der Umsetzbarkeit der innovativen Technologie in der Praxis dar und sind die Basis für ihre spätere Einführung in großem Maßstab. Vorteile einer pflanzenbaulichen Nutzung von Mykorrhizasymbiosen werden auf ökologischer und ökonomischer Ebene gesehen (Wood und Cummings, 1992). So kommt besonderes Interesse der Verminderung von Abfall und Emissionen zu, erzielt durch eine mykorrhizabedingte Erhöhung der Pflanzenvitalität und Reduzierung von Standzeiten der Zielpflanzen unter Glas (3.000 Hektar in Deutschland 1995). Die energieaufwendige Methode des Unterglasanbaus führt in Deutschland bei einem Wärmeverbrauch von 1,5 Mrd. Liter Heizöl zu einem jährlichen CO₂-Ausstoß von 4,5 Mio. Tonnen pro Jahr. Eine Verringerung der Standzeiten im gesamten Unterglasanbau in Deutschland um nur einen Tag würde die CO₂-Emission um mindestens 12.000 Tonnen pro Tag vermindern. Zur Entwicklung umweltschonender Pflanzenproduktionsverfahren gehört weiterhin der Versuch, mit reduzierten Mengen oder ohne Mineraldünger und Pflanzenschutzmitteln in der Pflanzenproduktion auszukommen.

Eine derart umweltschonende Pflanzenanzucht ist zur Zeit im konventionellen Gartenbau faktisch nicht gegeben. Das zunehmende Umweltbewußtsein der Verbraucher unterstreicht aber den steigenden Bedarf an umweltgerecht produzierten Verbrauchsgütern. Diesem vermehrten Umweltbewußtsein trägt auch der Richtlinienentwurf "Kontrollierter Umweltgerechter Zierpflanzenbau" (KUZ) des Bundesverbandes Zierpflanzen im Zentralverband Gartenbau e.V. Rechnung, der "...in der öffentlichen Diskussion glaubwürdig und aktiv seine Leistungen im verantwortungsbewußten Umgang mit der Umwelt darstellen..." möchte. Um die gängigen Produktionsbedingungen nachhaltig umweltschonender zu gestalten, müssen Wege beschritten werden, die alle biologischen Potentiale ausschöpfen. Dazu müssen alle Kulturmaßnahmen erprobt werden, die bei geringerem Energieeinsatz zu einem optimalen Wachstum der Kulturpflanzen führen und die Pflanzen in der Anzuchtphase toleranter gegen abiotischen und biotischen Stress machen.

Vor diesem Hintergrund analysieren wir seit 1998 in einer Machbarkeitsstudie, die von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (Az 11842) finanziell unterstützt wird, die Möglichkeiten der Einbindung von Mykorrhizasymbiosen in zwei exemplarisch ausgewählten Feldern der Pflanzenproduktion:

1. An in vitro vermehrten und für den Feldanbau bestimmten Pflanzen (Baptisia tinctoria)

2. An Sämlingen bzw. Stecklingen von Zierpflanzen für den Endverkauf im Hobbybereich

In vitro vermehrte Pflanzen

In Deutschland werden jährlich über 20 Millionen Pflanzen (davon allein über 13 Millionen Pflanzen von nur 6 Pflanzenarten) biotechnisch über die in vitro Vermehrung produziert. Dabei werden unter sterilen Bedingungen Pflanzen vermehrt, auf künstlichen Nährmedien in Klimakammern kultiviert und erst dann an das Erdsubstrat gewöhnt. Diese abschließende Akklimatisierung der Pflanzen aus in vitro Kulturen ist für die kommerziellen Vermehrungsbetriebe eine der schwierigsten Phasen und oft mit hohen Ausfällen des wertvollen Pflanzenmaterials verbunden. Während in den Kulturgefäßen der Pflanze in vitro eine gleichbleibend optimale Temperatur- und Lichtversorgung herrscht, ein funktioneller Verdunstungsschutz von den Pflanzen nicht ausgebildet werden muß und phytopathogene Krankheitserreger nicht in das abgeschlossene System eindringen können, sind die sehr empfindlichen Pflanzen im Erdsubstrat vielfältigen Stressoren ausgesetzt. Zur Zeit muß die Akklimatisierung mit energieaufwendigen Maßnahmen erreicht werden, um die Verluste auf ein ökonomisch und ökologisch vertretbares Maß zu beschränken. Einige Pflanzenarten mit großer wirtschaftlicher Bedeutung sind allein deshalb nicht kommerziell in vitro vermehrbar, weil in der Akklimatisierungsphase der in vitro Kultur die Verluste an Pflanzenmaterial zu hoch sind (z.B. Cyclamen persicum). Arbuskuläre Mykorrhizapilze konnten im Labormaßstab bei einer Reihe von in vitro vermehrten Pflanzen zu Verbesserung dieser Situation beitragen (Lovato et al.,1995).

In der am Projekt beteiligten Fa. Institut für Pflanzenkultur treten bei der noch in der Domestikation befindlichen, in vitro vermehrten Medizinalpflanze Baptisia tinctoria Verluste an wertvollem Pflanzenmaterial sowohl in der Akklimatisierungsphase als auch später bei der Ausbringung ins Feld auf. 1995 stützte sich die Massenvermehrung noch auf vier Klone, von denen zwei trotz hervorragender Eignung für die Inhaltsstoffgewinnung in der in vitro Kultur nur deshalb nicht mehr weiter vermehrt wurden, weil die Ausfälle während der Akklimatisierung im Gewächshaus bis zu 84 % betrugen. Damit verbunden war ein kostenintensives, hohes Aufkommen an Plastikmüll (ca. 8-10.000 Töpfe pro Jahr) und gebrauchtem Substrat (ca. 2,5 Tonnen pro Jahr) sowie eine hoher Wärmebedarf von über 21.000 –24.000 KWh, die jährlich durch die Pflanzenausfälle verloren gingen.

Zur Zeit wird intensiv an einer Neuselektion von Klonen gearbeitet, wobei nicht nur die in vitro Eignung, sondern vor allem auch die Eigenschaften in der Akklimatisierung im Vordergrund stehen. Der Einsatz von arbuskulären Mykorrhizapilzen (AMP) als natürliche Symbionten vieler Kulturpflanzen erschien für die Lösung der Probleme bei der Herstellung von Baptisia tinctoria als ein begehbarer Weg mit einem hohen Maß an ökologischem, umwelthygienischem und ökonomischem Potential. Die Erprobung von AMP an Baptisia tinctoria hatte in Vorversuchen große ökonomische und ökologische Einsparpotentiale aufgezeigt (Keller et al., 1997; Feldmann, 1999), die sich in den Bereichen Minimierung der Ausfallraten (auf nur noch 4‑10 %), Kräftigung der Pflanzen (höhere Biomasse um bis zu 17 %) und Verkürzung der Standzeiten unter Gewächshausbedingungen (bis zu 14 Tagen) kumulieren. Problematisch war das noch nicht vorhersehbare Zusammenspiel zwischen Faktoren der Pflanzenernährung und den Ansprüchen der AMP (z.B. Stickstoff- und Phosphatgehalt des Substrates) und klonspezifische Wechselwirkungen der Zielpflanze und der eingesetzten AMP.

In diesem Teilprojekt des Demonstrationsvorhabens wurde zum einen eine Überprüfung bisheriger Erfahrungen an neuen, aktuell verwendeten Pflanzenklonen geplant, d.h. die Prüfung der Wirksamkeit eines Inokulums auf in vitro nicht bewurzelte und bewurzelte Jungpflanzen in der Akklimatisierungsphase. Es wurden ferner verschiedene Düngungsvarianten getestet und Veränderungen im Verfahrensablauf zur Erleichterung der Etablierung der Symbiosen, z.B. Variation des Inokulationszeitpunktes erprobt. Sehr wichtig war die Messung der Variabilität des Inokulationserfolges bei einer Verzehnfachung der Menge an inokulierten Pflanzen des bisher im Labormaßstab erprobten Einsatzes auf etwa 10 % der Jahresproduktion an Jungpflanzen. Im nachfolgenden Jahr ist dann nach Durchführung notwendiger Anpassungen im Verfahren eine weitere Verzehnfachung des Umfanges geplant.

Zierpflanzen für den Endverkauf

Im Jahr 1995 wurde im Zierpflanzenbau mit 35.000 vollbeschäftigten Arbeitskräften ein Produktionswert von 2,5 Milliarden DM erwirtschaftet (davon 75 % Topf- sowie Beet- und Balkonpflanzen, 25 % Schnittpflanzen). 1,35 Mrd. Zierpflanzen, davon allein 125 Mio. Geranien, wurden produziert (Zentralverband Gartenbau, mündl. Mitteilung 1997). Aufgrund des europäischen - vor allem des holländischen - Wettbewerbs im Gartenbau steht die Verkürzung der Standzeiten im Mittelpunkt einer ökonomischen Produktion der Zierpflanzen. Der Faktor Ausfallraten konnte bislang durch Einsatz von Pflanzenschutzmitteln reduziert werden, während die Verkürzung der Standzeiten insbesondere durch Hochleistungssorten, starke Düngung und hohen Energieeinsatz erreicht wird. Im Zuge der Einführung einer umweltschonenden Pflanzenproduktion sind hier erhebliche Schwierigkeiten vorprogrammiert, wenn nicht frühzeitig Pflanzenbaumaßnahmen wie die Mykorrhizatechnologie so in den Verfahrensablauf eingebunden werden, daß sie unproblematisch für jeden Produzenten zur Verfügung stehen.

Bei der Vermarktung von Zierpflanzen im Endverkaufsbetrieb sind zwei Parameter von besonderer Bedeutung: Kostenreduktion durch Einsparung bei der Kultur und Pflege von Rohware, die vom Jungpflanzenhersteller nicht verkaufsreif geliefert wird und Verbesserung der Kundenzufriedenheit durch Lieferung von Pflanzenmaterial hoher „innerer Qualität“, d.h. hohem Blühvermögen und hoher Streßtoleranz. Problematisch bei der Umsetzung der praktischen Einbindung der Mykorrhiza ist insbesondere der Faktor „Zeit“ zwischen Inokulation und Auftreten einer Wirkung und die Einsetzbarkeit eines einzigen Inokulums an einer ganzen Reihe von Pflanzenarten, d.h. das Auftreten von Wirkungsspezifitäten.

Der am Projekt beteiligte Endverkaufsbetrieb bestellt die Pflanzen für das Frühjahrsgeschäft im Dezember bzw. Januar bei dem beteiligten Jungpflanzenhersteller, bekommt sie als Rohware im März und April geliefert und bietet die Pflanzen je nach Entwicklungszustand mit bis zu sechswöchiger Verzögerung zum Verkauf an. Weitere Arten werden als Fertigware geliefert und sofort zum Verkauf angeboten. Je nach Witterungslage muß der Endverkaufsbetrieb während der Standzeit der Roh- und Fertigware in seinem Gewächshaus zusätzlich heizen oder Zusatzlicht vorsehen.

Die mehrere Wochen lange Dauer der Entwicklung einer wirksamen Symbiose prädestiniert den Jungpflanzenhersteller als denjenigen, der die Inokulation der Jungpflanzen durchzuführen hat. Dagegen sprechen Erfahrungen von negativen Auswirkungen durch das Besiedelungsverhalten von AMP gerade bei sehr jungen Pflanzen (s. z.B. Bethlenfalvay et al., 1983; Feldmann et al., 1998). Die Beteiligung eines Jungpflanzenherstellers in diesem Demonstrationsprojekt erlaubte beispielhaft die Darstellung der Arbeitsteilung bei der Einbindung der Mykorrhizatechnologie in die Jungpflanzenproduktion von Zierpflanzen.

Inokulumbereitstellung

Beide skizzierte Einsatzbereiche können nur erfolgreich sein, wenn exakt beschriebenes Inokulum arbuskulärer Mykorrhizapilze (AMP) zum Einsatz kommen kann. Erst dann ist es möglich, den Einfluß beider Partner der Symbiose auf den erwarteten Effekt einschätzen zu können. Verwendet wurde deshalb eine AMP-Art (Glomus etunicatum), die sich in vorangegangenen Inokulumvergleichen als sehr vielseitig in ihren Auswirkungen erwiesen hatte (Feldmann, 1998b; vergl. Dodd und Thomson, 1994). Der Methode der Produktion von AMP-Inokulum kommt zentrale Bedeutung für die Stabilität der Pilzcharakteristika zu (Feldmann, 1997a). Die Verwendung von kommerziellem AMP-Inokulum schied von vornherein aus, weil unbekannte Pilzherkünfte und ungerichtete Produktionverfahren keine prinzipiellen Aussagen über die Nachhaltigkeit der Maßnahme und die Stabilität der Wirkungen erlaubt hätten.

Beim hier angewandten AMP-Produktionsverfahren wurde zunächst geprüft, ob alle Zielpflanzenarten durch den ausgewählten AMP Glomus etunicatum besiedelbar waren (vergl. Weissenhorn und Feldmann, 1999; Feldmann et al., 1999 in diesem Band). Daraufhin wurde das Inokulum unter den Verhältnissen produziert, unter dem der spätere Einsatz stattfinden sollte. Ganz entscheidend kam hinzu, daß eine regelmäßige und abschließende Qualitätskontrolle unerwünschten Nebeneffekte – wie die Verbreitung von Schaderregern auszuschließen hatte. Selbstverständlich erlaubte die eigene Herstellung des AMP-Inokulums bereits in dieser Vorkette des Mykorrhizaeinsatzes umweltschonende Maßnahmen wie Abfallvermeidung und Verzicht auf Pflanzenschutzmittel sowie eine schrittweise Rückführung der Menge an chemischen Düngemitteln.

Material und Methode

Allgemeine Mykorrhizaanalytik

Zur Quantifizierung der Symbiosen in Wurzeln wurde eine Klärung eines repräsentativen Ausschnittes aus dem Wurzelsystems (30 Stücke je 1cm Länge) in 10 % KOH für 45 min bei 90 °C vorgenommen. Danach wurde in 0,1 N HCl gewaschen, in 0,05 % Trypanblaulösung in Glycerin/Milchsäure/Wasser (2:2:1 V/V/V) für 40 min gefärbt und über Nacht in Glycerin/Milchsäure-Gemisch (1:1) entfärbt. Der prozentuale Anteil der besiedelten Wurzelstücke wurde als Wurzelsystembesiedelungsgrad bezeichnet.

Die qualitative Entwicklung der Symbiose wurde in Abständen von einer Woche, nach Färbung der Wurzeln, mikroskopisch bei 400facher Vergrößerung im Durchlichtverfahren beschrieben. Sporen der arbuskulären Mykorrhizapilze wurden mittels Naßsiebung in einer Siebanalysemaschine der Firma Retsch von Substratpartikeln getrennt (Siebe der Maschenweite 250 µm, 100 µm, 75 µm und 45 µm), durch Saccharose (40 %)-Zentrifugation konzentriert und im Durchlichtverfahren bei 400facher Vergrößerung gezählt. Die Schätzung der wahrscheinlichsten Zahl der Infektionseinheiten arbuskulärer Mykorrhizapilze wurde wie von Feldmann und Idczak (1994) beschrieben ermittelt.

Die Wirksamkeit der Mykorrhizasymbiosen wurde durch den Mykorrhizawirksamkeitsindex (MWI) nach Bagyaraj (1994) beschrieben;

MWI: Fg_inokuliert – Fg_{nicht-inokuliert} / Fg_inokuliert x 100, mit Fg als Frischgewicht.

Inokulumproduktion

Als obligat biotrophe Mikroorganismen können AMP nur in den Wurzeln lebender Pflanzen vermehrt werden. Bereits vorhandenes Inokulum (Substrat, das AMP-Sporen enthält) wird unter normales Anzuchtsubstrat gemischt, in das Wirtspflanzen gepflanzt werden. In den Wurzeln vermehren sich die AMP. Nach mehreren Monaten Anzuchtdauer wird die Wirtspflanze entfernt und das Substrat (jetzt Pilzinokulum) je nach vorgesehenem Einsatz weiter behandelt. Das in den Handel gelangende Pilzinokulum, mit dem dann weitere Pflanzen inokuliert werden, besteht infolgedessen immer aus dem Pflanzsubstrat dieser ersten Vermehrungspflanzen sowie einem Teil der Wurzeln und beinhaltet neben Teilen des nützlichen AM-Pilzes (Sporen, Mycelstückchen) auch eine Vielzahl anderer Rhizosphärenmikroorganismen.

In allen Versuchen wurde der arbuskuläre Mykorrhizapilz Glomus etunicatum eingesetzt. Das Ursprungsinokulum stammte aus den Untersuchungen von Feldmann (1998a) und war deshalb in seiner Zusammensetzung in Bezug auf seine Wirksamkeit genau bekannt. Es wurde in zwei Schritten vermehrt. 1997 wurde im ersten Schritt aus ca. 1000 Sporen der Linie 12, charakterisiert als überwiegend positiv wirksam (Feldmann 1998a), in 4 l-Töpfen eine Menge von 100 l Inokulum mit 28.000 infektiösen Einheiten pro Liter Inokulum (bestimmt mit Zea mays cv. Blizzard) hergestellt. 1998 wurde dieses Inokulum dann im zweiten Schritt erneut vermehrt (auf 25.000l mit 92.000 infektiösen Einheiten pro Liter Inokulum). Die Kulturführung war in beiden Fällen bis auf die verwendeten Pflanzbehälter identisch. 1998 wurden parallele Inokulumsvermehrungen in 8 l Töpfen und in Grundbeeten durchgeführt.

Als Substrat diente eine P₀-Einheitserde, gedüngt mit 0,5 kg Nährstoffen (12:0:18)/m³. Das Versuchsdesign sah 50 Pflanzen pro Behandlung in einem Grundbeet und 12 parallele Wiederholungen vor, die in einem Folientunnel zufällig verteilt aufgebaut wurden. Als Varianten wurden ausgelegt: Produktion des Inokulums auf Tagetes erecta cv. „Gelber Stein“, Zea mays cv. „Blizzard“ und ein Gemisch aus beiden. Als Kontrolle dienten nicht-inokulierte Grundbeete mit derselben Bepflanzung. In den Töpfen befanden sich eine Pflanze der genannten Arten oder zwei verschiedener Arten.

Die Inokulummassenproduktion wurde vom 24.06.1998 bis zum 01.09.98 ohne Zusatzbeleuchtung oder Schattierung durchgeführt. Die Beleuchtung war über alle Versuchsparzellen hin in engen Grenzen identisch (Abweichung < 5%); minimal wurden an bedeckten Tagen innerhalb des Folientunnels 240 µmol/m^2
. s gemessen, an sonnigen Tagen maximal 960 µmol/m^{2 .} s. Die Temperaturen fielen nachts nicht unter 15 °C, waren im Mittel 22 °C und erreichten an heißen Sonnentagen 45 °C, ohne die Pflanzen zu schädigen. Gegossen wurde in dem nach unten geschlossenem System stets unterhalb der Feldkapazität. Einmal pro Woche wurde mit 50 ml/ Pflanze einer Nährlösung gedüngt (Flory 2, NPK 15:5:25). Zum ersten Mal wurde 14 Tage nach Pflanzung mit einer Konzentration von 1 g/l gegossen, zwei Wochen später wurde die Dosis auf 2 g/l gesteigert und schließlich nach einer weiteren Woche bis zum Ende des Versuches auf 3 g/l eingestellt. Das Düngungsregime erlaubte ein Wachstum der Pflanzen ohne Mangelsymptome, jedoch verblieb Phosphat als limitierender Faktor. Nach Ablauf von zehn Wochen wurde das Gießen eingestellt und die Pflanzen geerntet.

Chemische Pflanzenschutzmittel wurden zu keinem Zeitpunkt eingesetzt.

Qualitätskontrolle

Täglich wurden die Vermehrungspflanzen nach makroskopisch erkennbaren Schäden und Krankheiten untersucht. Auftretende Schnecken und Insekten wurden abgesammelt bzw. mit Gelbtafeln reduziert. In regelmäßigen Abständen von 14 Tagen wurden einzelne Bodenproben nach dem Plattengußverfahren auf Schadpilze analysiert. Zum Ende der Inokulumproduktion, nach Trocknung des Substrates, wurde eine umfangreiche Analyse jeder einzelnen Parzelle bzw. jeder einzelnen Variante vorgenommen.

Faunistische und botanische Analyse

Bei Trocknung des Substrates ziehen sich zahlreiche Komponenten des Edaphons aus dem Substrat zurück. Es wurde eine faunistische Analyse des Substrates vorgenommen, die sicherstellen sollte, daß keine phytophagen Organismen mit dem Inokulum verbreitet werden konnten. Zur Analyse wurde 1 l Substrat in einem Topf mittels einer Lichtquelle nochmals langsam getrocknet und die unteren 100 ml auf Zweiflüglerlarven, Käfer, Springschwänze, Milben, Fadenwürmer, Schnecken und sonstige (Hundertfüßer, Doppelfüßer, Asseln, Enchytraeiden, Regenwürmer etc.) untersucht. Da alle untersuchten Gruppen der Meso- bzw. Makrofauna zum serpenten oder fodenten Edaphon gehören, wurde basierend auf dieser Analyse ihre Konzentration pro Liter Boden angegeben.

Im Gegensatz zur faunistischen Analyse wurde das Vorkommen von Algen in einer Schwemmprobe von 50 ml Volumen bestimmt (Diatomeae, Cyanophyceae, Chlorophyceae).

Das Auftreten von Moosen, Farnen und Samenpflanzen wurde während der Inokulumproduktion regelmäßig kontrolliert und Pflanzen ggf. manuell entfernt. Durch einen Keimungstest (drei Wochen in der Wuchskammer bei 25 °C, 10 h Beleuchtung mit Weißlichtlampen) wurde eine eventuelle Kontamination des Substrates mit Begleitflora überprüft. Mit dieser Analyse sollte insbesondere die Verbreitung von Unkrautsamen unterbunden werden (z.B. von Atriplex patula, Stellaria media, Aegopodium podagraria, Polygonum aviculare, Taraxacum officinale, Cirsium arvense, Agropyron repens, Senecio vulgaris, Poa annua, Cardamine pratensis, Convolvulus arvensis, Galingsoga parviflora).

Keimhemmtest

Parallel zur faunistischen und botanischen Analyse wurde getestet, ob sich die Eigenschaften des Substrates einschließlich der darin befindlichen Organismen keimungshemmend auf Saatgut verschiedener Nutzpflanzenarten auswirkten. Als Testpflanzen wurden Lepidium sativum, Lactuca sativa, Phaseolus vulgaris cv. Saxa und Lolium perenne eingesetzt. Die Samen wurden in jeweils drei Petrischalen auf Inokulum-Substrat ausgelegt und in Klimakammern mit 25 °C und 100 % relativer Luftfeuchte Keimungsbedingungen geschaffen. Dieser Versuch wurde dreimal wiederholt. Als Kontrolle dienten Samen, die auf Filterpapier zum Auskeimen ausgelegt wurden.

Plattengußverfahren

100 g Substrat wurden mit 200 ml Leitungswasser vermischt, zwei Stunden gerührt und anschließend mit einem Haushaltssieb abgeseit. Aus dem Überstand wurde mit einer Pipette 1 ml Flüssigkeit auf ein Nährmedium übertragen und mit einem Drigalskispatel verteilt. Drei Nährmedien wurden verwendet: a) Wasseragar aus 10 g Agar/l Wasser, 50 mg/l Tetracyclin HCl, 60 mg/l Benzyl-Penicillin-K-Salz, 80 mg/l Streptomycinsulfat, b) Biomalz-Agar aus 15 g Agar/l Wasser, 50 g Biomalz/l, 50 mg/l Tetracyclin HCl, 60 mg/l Benzyl-Penicillin-K-Salz, 80 mg/l Streptomycinsulfat, c) Kartoffel-Glukose-Agar (250 g Kartoffeln, Sorte Hansa, in 0,5 l Wasser gekocht, durch Mullwindel gepresst, Flüssigkeit auf 1 l aufgefüllt und mit 20 g D‑Glucose und 20 g Agar versetzt) Alle Nährmedien auf pH-Wert 5,6 eingestellt. Die Petrischalen mit den Bodenausstrichen wurden bei 25 °C bebrütet und die Entwicklung von Mikroorganismus-Kolonien registriert. Mikroorganismen, überwiegend Pilze, wurden vereinzelt und bis zur Gattung bestimmt. Der Versuch wurde jeweils dreimal wiederholt. Die Gesamtkeimbestimmung wurde nach Alef (1991) durchgeführt. Bei der Identifizierung von Mikroorganismen wurde auf potentiell schaderregende Pilze fokussiert.

Ermittlung von Schadschwellen

Von den im Inokulum vorkommenden, potentiell schaderregenden bzw. dominanten Pilzen wurden Reinkulturen angelegt und Pilzmaterial für die Ermittlung von Schadschwellen hergestellt. Jeweils zehn Pflanzen der Zielpflanzenart (Baptisia tinctoria) und der Pflanzenart, auf der das Mykorrhizapilzinokulum hergestellt wurde (Tagetes erecta) wurden mit verschiedenen Konzentrationen der Isolate über das Gießwasser kontaminiert. Die geringste Konzentration war die im Inokulum ermittelte, vier weitere jeweils um die zehnfache Menge erhöht. Auftretende Schäden, z.B. Läsionen, Minderwuchs etc. wurden im Verhältnis zu nicht inokulierten Pflanzen registriert.

AMP-Einsatz an Baptisia tinctoria

Insgesamt wurde der Einsatz von Inokulum an ca. 10000 Pflanzen in vier Klonen von Baptisia tinctoria (BM8, BM9, BK36, BK37) getestet. Die Versuche fanden vom 15.02.99-25.05.99 in Folientunneln der Firma Institut für Pflanzenkultur statt (T = 22 °C + 4 °C; keine Zusatzbeleuchtung; rel. Luftfeuchte >40 %. Gedüngt wurde wöchentlich, erstmals nach 3 Wochen (NPK 15:5:25, 10 g/l, 1 x wöchentlich 10 ml pro Pflanze). Es wurden drei Versuchsvarianten angelegt:

Variante 1: jeweils 500 unbewurzelte Mikrostecklinge pro Klon wurden in Pikierkisten gepflanzt. Im Substrat herrschte P-Mangel (P₀-Erde mit 4 ppm P). Inokuliert wurde mit 92 Infektiösen Einheiten (IE) des AMP pro cm³ Substrat, gemessen mit Zea mays cv. „Blizzard“, wurden inokuliert; die Inokulation erfolgte direkt beim Umsetzen in die Akklimatisationsphase.

Variante 2: jeweils 1000 bewurzelte Mikrostecklinge pro Klon wurden in einzelne Töpfe pikiert (Substrat mit P-Mangel, wie oben), 200 IE des AMP pro 200 ml-Topf inokuliert und die Inokulation direkt beim Umsetzen in die Akklimatisationsphase vorgenommen.

Variante 3: 400 bewurzelte Mikrostecklinge wurden in normal gedüngtes Substrat (1,5 kg/m³ Nährsalz NPK 14:16:18, d.h. 140 ppm P) pikiert, 100 IE des AMP pro 200 ml-Topf inokuliert und die Inokulation vier Wochen nach Umsetzen in die Akklimatisationsphase durchgeführt.

Die Mangelbedingungen in den ersten beiden Varianten hatten sich in Vorversuchen als günstig erwiesen (Keller et al., 1997). Die dritte Variante wäre für die Pflanzenentwicklung im normalen, nicht umgestellten Verfahrensablauf wünschenswert.

AMP-Einsatz an Zierpflanzen

Insgesamt wurden 13 Zierpflanzensorten aus 10 Gattungen mit Glomus etunicatum beimpft: Heliotropium arborescens cv. „Marine“, Bidens ferulifolia cv. „Goldmarie“, Brachycome iberidifolia, Chrysanthemum cv. „Maja Bofinger“, Lobelia erinus cv. „Cobalt Blue“, Lantana camara cv. „Feston Rose“, Sutera cordata cv. „Snowflake“, Sanvitalia procumbens cv. „Gold Braid“, Pelargonium „Butterfly“, P. „Leuchtkaskade“, P. „Grand Prix“, Verbena x hybrida „Imagination“ V. „Romance“. Zwei Sorten, Heliotrop „Marine“ und Bidens „Goldmarie“, wurden bereits frühzeitig beim Jungpflanzenhersteller inokuliert (6. Kalenderwoche 1999), weitere 10 Sorten als Rohware an den Endverkaufsbetrieb geliefert und dann dort beimpft (14. Kalenderwoche 1999). Pelargonium „Grand Prix“ wurde in Vorversuchen zu drei Entwicklungsstadien der Pflanzen inokuliert (19. KW 1997, 26. KW. 1997, 29. KW 1997). Inokuliert wurde jeweils mit 2 infektiösen Einheiten pro cm³ Substrat.

Die Pflanzenkultur entsprach den für jede Pflanzensorte üblichen Bedingungen. Anpassungen an die Bedürnisse der Mykorrhizapilze, etwa geringere Düngung als üblich, wurden nicht durchgeführt. Die Inokulation erfolgte durch Beimischung beim Topfen (Heliotrop und Bidens, sowie punktuelle Gabe in drei 5cm tiefe Bohrlöcher pro Topf (alle übrigen).

Statistische Auswertung

Es fand ein separater Varianz t-Test Anwendung, der davon ausgeht, daß die Standardabweichungen zweier Datenmengen unterschiedlich sind. Die resultierende t-Statistik basiert auf einer Zahl von Freiheitsgraden, die entsprechend der Unterschiede in der Varianz der Daten reduziert wird (Unistat, 1995). Wurden mehrere Mittelwerte miteinander verglichen, kam die One-Way-Analysis of Variance (ANOVA) zum Einsatz, da die Proben ähnliche Verteilungen hatten und unabhängig voneinander waren. Die multiplen Vergleiche wurden gemäß eines Tukey-HSD-Test auf der Basis gemittelter Ränge durchgeführt (UNISTAT, 1995).

Ergebnisse

Qualitätskontrolle des AMP-Inokulums

Wirksamkeit des Inokulums während der Inokulumsvermehrung

Im Startinokulum von Glomus etunicatum (Linie 12, Feldmann, 1998a) befanden sich überwiegend (92 %) auf Petroselinum crispum positiv wirksame Sporen. Der Rest der Sporen war nicht wirksam. In der ersten Vermehrungsstufe 1997 wurde die Inokulumsmenge ca. 8.000fach vermehrt (von 1.000 Sporen auf 7,9 x 10⁷ infektiösen Einheiten), in der zweiten Vermehrungsstufe 1998 wurde die Menge des Inokulums erneut ca. 200fach vermehrt (von 7,9 x 10⁷auf 1,55 x 10⁹ infektiöse Einheiten). Unter dem Einfluß der Mykorrhizierung nahm die phänotypische Variation der Individuen innerhalb der Vermehrungspflanzenpopulation von Zea mays cv „Blizzard“ im ersten Vermehrungszyklus zu (Tab. 1). Es traten Individuen mit höherer Biomasse auf, als bei der nicht-inokulierten Variante festgestellt wurden. In der Mykorrhizapilz-inokulierten Varianten war die Häufigkeit der Individuen mit einer Biomasse, die oberhalb des Mittelwertes von Kontrollpflanzen lag, größer, wodurch in der Variante mit Mykorrhizapilz-Inokulation ein höherer Mittelwert für das Frischgewicht zustandekam.

Im zweiten Vermehrungszyklus war die Variation der mykorrhizierten Mais-Pflanzen innerhalb der überwiegenden Mehrheit der Parzellen kleiner als bei Kontrollpflanzen. Nur in einem Fall lagen die individuellen Meßwerte außerhalb denen der Kontrollpflanzen (Abb.1a).

Tab. 1: Phänotypische Variation der Wirtspflanzen nach dem ersten Vermehrungsschritt des Mykorrhizapilzes (AMP) Glomus etunicatum (Frischgewicht [g pro Pflanze]; 30 Pflanzen/Variante, 3 Wiederholungen)

Variante	Leichteste Pflanze	Schwerste Pflanze	Mittelwert der Population	Standard-abweichung
Mit AMP	47,2	122,9	93,3	19,7
Ohne AMP	45,7	110,6	81,0	18,1

Ebenso verhielt es sich mit der phänotypischen Variation der Vermehrungspflanzen Tagetes erecta „Gelber Stein“ (Abb. 1b). Eine wachstumsfördernde Wirkung der vermehrten AMP wurde bei beiden Vermehrungspflanzenarten im zweiten Vermehrungszyklus beobachtet und führte zu unterschiedlich ertragreichen Parzellen (Abb. 2). Es wird deutlich, daß die Mittelwerte der Erträge von Parzellen mit nicht-inokulierten Pflanzen nur geringe Schwankungen aufweisen, während die Unterschiede in der inokulierten Variante erheblich sind.

Die Variabilität der Wirksamkeit der AMP-Populationen in den verschiedenen Parzellen ging nicht auf unterschiedliche Wurzelsystembesiedelungsgrade der Pflanzen in den verschiedenen Parzellen zurück (Tab. 2). Allerdings fiel eine negative Korrelation (Spearman-Korrelation von -0,72 bei 95 % Vertrauensbereich) zwischen Wirksamkeit und Vesikelzahl des AMP in

Abb. 1a: Variabilität des Frischgewichtes der Produktionspflanze Zea mays nach der Herstellung von Masseninokulum (2. Zyklus) in 300l-Parzellen. Dargestellt ist der Wert des kleinsten (Min), größten (Max) und mittleren (Med) Individuums. „Wirksamkeit“ wurde dann angenommen, wenn die Mittelwerte (Med) zwischen Parzellen signifikant von den Mittelwerten der Kontrollparzellen ohne Mykorrhizierung unterschiedlich waren (t-Test; 95 % Konfidenz).

den Wirtswurzeln auf. Die außerhalb der Wurzeln produzierte Sporenzahl war ebenfalls schwach negativ mit der Wirksamkeit korreliert (Spearman-Korrelation von -0,67 bei 95 % Vertrauensbereich). Alle diese Ergebnisse belegen, daß bei der Massenvermehrung unterschiedlich zu charakterisierende Sub-Populationen der eingesetzten AMP-Population entstanden waren, deren unterschiedliche Wirksamkeit sich in der Biomassebildung ihrer Wirtspflanzen zeigten.

Im Falle der Mischkultur von Zea mays und Tagetes erecta kommt es zusätzlich zu Konkurrenzphänomenen zwischen den Pflanzenarten, bei denen Mais einseitig von der Symbiose mit den AMP der betreffenden Parzelle profitiert (Abb.2). Wegen der beobachteten Unterschiede zwischen dem Inokulum der einzelnen Parzellen wurden für die weiteren Experimente eine Mischung des Inokulums aller Parzellen hergestellt. Dieses Vorgehen erschien notwendig, da das Mischen zwar große (genetische) Heterogenität innerhalb des Inokulums bedeutete, jedoch alle weiteren Experimente mit einem (in seiner Heterogenität) sehr ähnlichen Inokulum durchgeführt werden konnten.

Abb. 1b: Variabilität des Frischgewichtes der Produktionspflanze Tagetes erecta nach der Herstellung von Masseninokulum (2. Zyklus) in 300l-Parzellen. Dargestellt ist der Wert des kleinsten (Min), größten (Max) und mittleren (Med) Individuums.

Abb. 2: Biomasseertrag der oberirdischen Pflanzenteile bei der Massenproduktion von AMP-Inokulum. Die Box/Whisker Darstellung wurde auf der Basis des Gesamtertrages pro Parzelle berechnet und gibt die Variabilität der Einzelmessungen (12 Wiederholungen) wieder. „T“ Tagetes, „Z“ Mais, „T/Z“ Mischkultur. „T, resp. Z(T/Z)“ Tagetes oder Mais aus Mischkultur.

Charakterisierung des Inokulums

Düngergehalt und pH-Wert des Inokulums entsprachen dem des eingesetzten, P-armen Substrates, so daß eine düngende Wirkung des Substrates als Auslöser für Effekte nach einer Inokulation ausgeschlossen werden konnten. Die wahrscheinlichste Keimzahl an Infektionseinheiten (MPN) war von Parzelle zu Parzelle ebenso unterschiedlich wie die Sporenzahl in diesen Parzellen (Tab. 2). Da die Sporenzahl in der Regel weit geringer war als die MPN kann davon ausgegangen werden, daß die Infektiosität des Inokulums zum größten Teil auf Mycelabschnitte und besiedelte Wurzelteile zurückging. Die MPN erwies sich als außerordentlich unterschiedlich, wenn eine Probe mit verschiedenen Fangpflanzenarten bestimmt wurde (Tab. 3). Dies bedeutet, daß bestimmte Pflanzenarten in der Lage sind, viel mehr infektiöse Einheiten der AMP zu detektieren als andere. Dieser Sachverhalt war bereits bekannt; die enorme Spanne, die zwischen Lolium perenne und Plantago lanceolata lag, war absolut erstaunlich. Da die MPN als Ausgangswert für die Verdünnbarkeit des Inokulums beim Einsatz wesentlich ist, birgt die Auswahl der Pflanzenart für ihre Bestimmung das Risiko, den zu inokulierenden Wert falsch zu schätzen. Da wir auch früher schon Zea mays cv. „Blizzard“ als Fangpflanze zur MPN-Bestimmung eingesetzt hatten und beim Umgang mit der von „Blizzard“ ermittelten „mittleren“ MPN gute Erfahrungen gemacht hatten, entschlossen wir uns, für unsere weiteren Versuche die zu inokulierende Aufwandmenge über Zea mays cv. „Blizzard“ zu schätzen.

Die Bestimmung der Wirksamkeit des Inokulums kann an sich nur in einem Test mit der Zielpflanze selbst sicher ermittelt werden. Wir führten dennoch Tests mit Standardpflanzen unter Standardbedingungen durch, die belegen können, daß die getestete Pilzlinie prinzipiell in der Lage ist, die Biomassebildung eines Wirtes zu fördern. Es zeigte sich, daß die drei inokulierten Pflanzenarten in spezifisch unterschiedlicher Weise von dem Inokulum im Wachstum gefördert wurden (Tab. 4).

Tab. 2: Parzellen-Ertrag und Parameter der Symbioseentwicklung nach der Massenvermehrung von Glomus etunicatum (MPN: wahrscheinlichste Zahl infektiöser Einheiten der Mykorrhizapilze; WBG: Wurzelsystembesiedelungs-grad)

Parzelle	Ertrag [g/Parzelle]	MPN [n/cm³]	WBG [%]	Vesikelzahl [n/cm]	Sporenzahl [n/cm³]
45	6430	1700	48	120	126
41	7730	330	60	224	78
52	8150	92	67	334	77
14	8700	210	75	178	84
27	8995	700	92	45	143
24	9920	330	90	65	85
9	13520	47	80	98	49

Tab. 3: Wahrscheinlichste Zahl infektiöser Einheiten im Inokulum von Glomus etunicatum in Abhängigkeit von der Testpflanzenart

	Testpflanzenart
	Lolium perenne	Tagetes erecta	Zea mays	Plantago lanceolata
MPN	22	220	240	700

Tab. 4: Mykorrhizawirkungsindex nach Bagyaraj (1994) von Glomus etunicatum in Abhängigkeit von der Testpflanzenart unter Standardbedingungen (getestete Wirkung: oberirdisches Frischgewicht nach vier Wochen Kultur; 10 Pflanzen in drei Wiederholungen)

	Testpflanzenart
	Tagetes erecta	Zea mays	Phaseolus vulgaris
MWI	35 ± 3	47 ± 5	26 ± 3

Tab. 5: Qualitätsmerkmale des Inokulums von Glomus etunicatum nach der Massenvermehrung

Ermittelter Parameter
pH-Wert	6,6
Düngergehalt des Substrates [mg/l] Salzgehalt (KCl) Stickstoff (N) Phosphat (P2O5) Kalium (K2O) Magnesium (Mg)	912 27 7 29 87
Mykorrhizapilz	Glomus etunicatum IFP99
Wahrscheinlichste Zahl aktuell besiedelnder Mykorrhizaeinheiten auf Mais cv. „Blizzard“ [n/cm³]	92 ± 34
Wirksamkeit (Zea, Tagetes, Phaseolus) [MWI]	36 ± 8
Keimungshemmung (Lactuca, Lolium, Phaseolus, Lepidium)	Keine
Pilzliche Kontaminanten
Potentielle Phytophatogene	Cladosporium spec., Fusarium spec., Alternaria spec.
Hyperparasitische Pilze	Trichoderma harzianum
Sonstige, saprophytische Pilze	Mucor spec., Penicillium spec., Epicococcum spec. Aureobasidium spec., Paecillamyces spec.
Potentiell phytophage faunistische Kontaminanten
Zweiflüglerlarven	Keine
Käfer, -larven	Keine
Springschwänze	Keine
Milben	Keine
Fadenwürmer	Keine
Schnecken	Keine
Botanische Kontaminanten
Algen (Diatomeen, Cyanophyceen, Chlorophyceen)	Vorhanden
„Unkräuter“	Keine

Kontaminationen

Nach der Inokulumproduktion wurde die Identität des eingesetzten AMP lichtmikroskopisch überprüft und festgestellt, daß nach wie vor ein reines Inokulum von Glomus etunicatum ohne andere Mykorrhizapilzkontaminanten vorlag. Das Inokulum hatte keine keimungshemmende Wirkung auf verschiedene Pflanzenarten (Tab. 5). Ebenso gab es keine phytophagen faunistischen Kontaminanten oder Unkräuter. Potentiell phytopathogene Pilze wurden im Inokulum nur wenig gefunden. Allgemein verbreitet waren geringen Mengen an Cladosporium spec. Dieser wurde auch in der Substratprobe vor der Inokulumsvermehrung nachgewiesen und stammte ganz offensichtlich aus dem verwendeten Substrat. Er wurde durch das Wachstum der Pflanzen während der Inokulumsvermehrung um das 10fache vermehrt. In einer Parzelle wurde Fusarium spec. und Alternaria spec. isoliert, ohne daß die Pflanzen dieser Parzelle Schäden aufgewiesen hätten. Diese drei Pilzisolate und zwei weitere häufig auftretende Pilze wurden nach Isolierung massenvermehrt und ihre pathogenen Eigenschaften an Jungpflanzen der Zielpflanze des Mykorrhizaeinsatzes, Baptisia tinctoria, ebenso erprobt, wie an der Pflanzenart, auf der die Vermehrung der potentiellen Schadpilze durchgeführt worden war, Tagetes erecta. Weder bei Baptisia tinctoria noch bei Tagetes erecta konnten irgendwelche durch die Kontaminanten hervorgerufenen Schäden oder Wachstumsdepressionen beobachtet werden. Dies traf auch in Varianten zu, die mit der ca. hundertausendfachen Menge an Pilzsporen beimpft wurden, die im Inokulum gefunden worden war.

Mykorrhizaeinsatz an Baptisia tinctoria

Die Auswirkungen der Mykorrhizainokulation waren in den beiden Versuchsvarianten sehr unterschiedlich und es zeigten sich erhebliche, klonspezifische Besonderheiten. Unbewurzelte Pflanzen, die gewöhnlich vor dem Ausbringen in die Akklimatisierungsphase verworfen werden, wurden bei drei Klonen durch die Mykorrhizainokulation nachteilig beeinflußt, in einem Fall gefördert (BM8). Überlebende Pflanzen waren bei drei Klonen besser bewurzelt, wenn sie mykorrhiziert waren (Tab.6). Sofort inokulierte, bewurzelte Jungpflanzen von Baptisia tinctoria, die unter Mangelbedingungen gehalten wurden, wurden durch die Gegenwart der Mykorrhizapilze in ihrer Vitalität nicht gefördert, sondern in einem Fall (Klon BK 36) sogar benachteiligt. Die Ausfallrate lag unter den Umständen der Versuchsvariante 1 bei 24-45 % ohne Mykorrhiza und mit Inokulation zwischen 34 und 54 %. Von den vitalen Pflanzen, die Mykorrhiza gebildet hatten, waren bei der Qualitätsbewertung (gut: für die Pflanzung ins Feld geeignet; schlecht: ungeeignet) allerdings bis zu 16 % besser bewertet als die nicht-mykorrhizierten (Tab. 6).

Ein ganz anderes Bild zeigte sich in der Versuchsvariante 3 (starke Düngung und späte Inokulation). Die starke Düngung führte bei zwei Klonen (BM8 und BM9) dazu, daß eine größere Pflanzenzahl die Akklimatisationsphase überlebte. Bei den anderen Klonen war die Ausfallrate gleich hoch wie unter Mangelbedingungen. Durch die Mykorrhizapilzinokulation wurde in der Variante 3 die Ausfallrate um 16-30 % reduziert. Gerade solche Klone, die bis zu 40 % Ausfälle hatten, wurden von der Mykorrhiza am besten gefördert. Die Förderung betraf nicht nur die Vitalität der Pflanzen, sondern auch ihre allgemeine oberirdische Biomasseentwicklung: hier schnitten bei der Bewertung die mykorrhizierten Pflanzen durchweg besser ab als nicht-inokulierte Kontrollpflanzen (Tab. 6).

Tab. 6: Vitalität und Qualität unbewurzelter und bewurzelter Stecklinge von Baptisia tinctoria in der Akklimatisationsphase unter dem Einfluß von Glomus etunicatum
Variante 1: unbewurzelte Mikrostecklinge in Pikierkisten, Substrat mit P-Mangel, 92 Infektiöse Einheiten des AMP/cm³, Inokulation direkt beim Umsetzen in die Akklimatisationsphase; Variante 2: bewurzelte Mikrostecklinge in einzelnen Töpfen, Substrat mit P-Mangel, 200 Infektiöse Einheiten des AMP/200 ml-Topf, Inokulation direkt beim Umsetzen in die Akklimatisationsphase; Variante 3: bewurzelte Mikrostecklinge, normal gedüngtes Substrat (140 ppm P), 100 Infektiöse Einheiten des AMP/200 ml-Topf, Inokulation vier Wochen nach Umsetzen in die Akklimatisationsphase. Gute Qualität: für das Auspflanzen ins Feld geeignet. Grau: Positive Mykorrhiza-Wirkung. M+ mit Mykorrhiza, M- ohne Mykorrhiza.

Klon	BM8		BM 9		BK 36		BK 37
mit/ohne AMP	M-	M+	M-	M+	M-	M+	M-	M+
Variante 1
Vitalität [%]	63	73	89	70	85	34	60	42
Bewurzelt [%]	86	95	91	95	63	66	98	97
Variante 2
Vitalität [%]	59	62	76	66	55	46	65	62
Gute Qualität [%]	14	20	21	15	1	2	12	28
Variante 3
Vitalität [%]	94	90	80	96	62	92	60	90
Gute Qualität [%]	68	74	70	86	50	72	36	60

Mykorrhizaeinsatz an Zierpflanzen für den Endverkauf

Für den geplanten Einsatz des Inokulums an Zierpflanzen mußte vorab die Aufwandmenge an Inokulum bestimmt werden, bevor die Inokulation der Zierjungpflanzen in den beteiligten Betrieben erfolgen konnte.

Aufwandmenge an Inokulum

Die Inokulation von Jungpflanzen (Tagetes erecta) mit unterschiedlichen Mengen des Mykorrhizapilz-Inokulums ergab eine negative Korrelation zwischen Biomasseentwicklung und Aufwandmenge in einem Bereich zwischen 1 und 100 infektiösen Einheiten/cm³ Substrat (Abb. 3). Geringe Mengen von Inokulum führten nicht zu einer signifikanten, negativen Beeinträchtigung der Testpflanzen. Zwischen Aufwandmenge und Wurzelsystembesiedelung (WBG) lag eine Spearman-Korrelation von 0,76 (95 % Vertrauensbereich) vor. Bei der geringsten Aufwandmenge wurde ein maximaler WBG von 22 % erreicht, bei der höchsten Aufwandmenge ein maximaler WBG von 57 %. Für die geplanten Versuche wurden deshalb Aufwandmengen von maximal 4 infektiösen Einheiten eingesetzt.

Abb. 3: Frischgewichtentwicklung von drei Wochen alten Tagetes erecta-Sämlingen nach Applikation verschiedener Aufwandmengen eines Inokulums von Glomus etunicatum (n=10, 5 Wiederholungen).

Abb. 4: Inokulationszeitpunkt, Wurzelsystembesiedelung und Wirkung eines AMP Inokulums von Glomus etunicatum an Zierpflanzen unter Praxisbedingungen „Besiedelung“ bedeutet Wurzelsystembesiedelungsgrad >25 %; Als „Wirkung“ ist die sog. „verkaufsfördernde Wirkung“ dargestellt, ein Multifaktorenkomplex, der anhand des Käuferverhaltens bestimmt wurde. Die Experimente endeten mit dem Verkauf der Pflanzen. Ausgenommen davon sind die Versuche mit den Pelargonien „Grand Prix“, die als Vorversuche in Balkonkästen dreier Endverbraucher stattfanden. Die Wirkungen waren hier Blütenzahl und Blühdauer, die Versuche endeten mit dem Tod der Pflanzen. Von jeder eingesetzten Pflanzensorte wurden 40 Pflanzen inokuliert, von Pelargonium „Grand Prix“ vier Pflanzen pro Variante mit drei Wiederholungen.

Symbioseentwicklung und Wirksamkeit der AMP

Alle Zierpflanzen-Sorten waren nach spätestens drei Wochen zu mindestens 25 % WBG besiedelt (Abb. 4). Der eingesetzte Mykorrhizapilz besiedelte die verschiedenen Sorten unterschiedlich schnell (innerhalb von 1-3 Wochen). Eine sogenannte „verkaufsfördernde Wirkung“ (verstärkte Blütenbildung, ggf. höhere Biomasse) stellte sich nicht bei allen Sorten ein. Die Dauer bis zum Eintreten dieser Wirkung lag sehr variabel zwischen 2 und 5 Wochen. Der Großteil der zum Verkauf angebotenen Pflanzen wurden im Endverkaufsbetrieb innerhalb von fünf Wochen nach Lieferung vom Jungpflanzenhersteller verkauft. Ausnahmen bilden die Pelargoniensorte „Butterfly“ und Chrysanthemum „Maja Bofinger“, die bei Versuchsende noch nicht vollständig verkaufsreif waren.

Die in Vorversuchen bereits getestete Pelargoniensorte „Grand Prix“ wurde unabhängig vom Pflanzenalter innerhalb von 1-2 Wochen zu mehr als 25 % WBG besiedelt, je älter die Pflanze war, umso länger dauerte es, eine Symbiosewirkung (Blütenzahl bzw. Biomasse) zu beobachten. Bei sehr spät in der 28. Woche des Kalenderjahres beimpften Pflanzen blieb die Wirkung aus. Diese Pflanzen wurden von früher inokulierten vier Wochen überdauert und starben erst bei den ersten Frösten ab.

Die verkaufsfördernde Wirkung der AM-Symbiose

Die in diese unter Praxisbedingungen ablaufenden Experimente integrierten Kunden des Endverkaufsbetriebes bewerteten die Qualität der angebotenen Pflanzen multifaktoriell. Im Fall von Heliotrop wurden z.B. nicht die höchsten Pflanzen, sondern die am besten verzweigten mit möglichst zahlreichen erkennbaren Knospen gewählt. Pflanzen, die schon vereinzelt blühten, aber wenig Knospen hatten, wurden nicht gewählt. Blühte jedoch eine Pflanze mit zahlreichen Knospen und starker Verzweigung, so wurde diese eindeutig bevorzugt. Diese Unterschiede in der morphologischen Entwicklung sind in der Abb. 5 in drei Entwicklungsklassen der Testpflanzen wiedergegeben. Ein großer Teil der mykorrhizierten Pflanzen war nach diesen Kriterien acht Wochen nach Inokulation und damit zum Zeitpunkt der Lieferung vom Jungpflanzenhersteller besser entwickelt als die Kontrollpflanzen. Die lange Dauer zwischen Inokulation und verkaufsfördernder Wirkung bei Heliotrop hätte vermutlich bei späterer Inokulation im Endverkaufsbetrieb zu einem Ausbleiben der Wirkung bis zum Verkauf geführt.

Wie differenziert die Bewertung des Mykorrhizaeinsatzes erfolgen mußte, zeigte das Beispiel von Bidens „Goldmarie“. Hier wurde kein verkaufsfördernder Effekt der Symbiose festgestellt, die mykorrhizierten Pflanzen vom Endverkaufsbetrieb aber als höherwertig eingestuft. So bestockten die Pflanzen besser als nicht-mykorrhizierte, bildeten gleichzeitig zu diesem frühen Zeitpunkt aber weniger lange Blütentriebe. Diese wurden von zahlreichen Käufern als Kaufkriterium verwendet, so daß gleichviel qualitativ hochwertigere, mykorrhizierte Pflanzen verkauft wurden wie minderwertigere, nicht-mykorrhizierte Pflanzen.

Abb. 5: Biomassebildung von Heliotrop cv.„Marine“ im Jungpflanzenbetrieb bis zum Zeitpunkt der Lieferung als Rohware an den Endverkaufsbetrieb (Klasse 1: nicht verkaufsreif; Klasse 2 verkaufsreif, gut entwickelt; Klasse 3 verkaufsreif, sehr gut entwickelt (s. Text)

Abb. 6: Entwicklung der Blüte von Sanvitalien-Jungpflanzen im Endverkaufsbetrieb nach Beimpfung mit Glomus etunicatum

Während bei Heliotrop und Bidens im wesentlichen die Sproßverzweigung und die oberirdische Biomasse symbiosebedingt gefördert wurde, sind die getesteten Sanvitalien ein Beispiel für eine rasche Blühinduktion durch die AM-Symbiose (Abb. 6). Sanvitalien waren bereits nach einer Woche besiedelt und zeigten nach einer weiteren Woche bereits eine verkaufsfördernde Wirkung. Sie blühten fünf Tage früher, wenn sie mykorrhiziert waren, und bildeten auch später eine größere Blütenzahl pro Pflanze aus. Die Zahl der Knospen war jedoch im Beobachtungszeitraum nicht verändert; es handelte sich also offenbar nur um eine Vorverlegung der Blüte.

Abb. 7: Endverkauf inokulierter (M+) und nicht-inokulierter (M-) Zierpflanzen verschiedener Arten und Sorten in der Frühjahrssaison 1999

Vergleicht man die Summen aller mykorrhizierten und nicht-mykorrhizierten Pflanzen aller Sorten im Zuge des Verkaufs an den Endverbraucher (Abb. 7), so zeigt sich eine positive Verkaufsbilanz zugunsten der mykorrhizierten Pflanzen bereits drei Wochen nach der Lieferung der Rohware vom Jungpflanzenhersteller. In der vierten Woche nach Lieferung waren bereits über 80 % der mykorrhizierten Pflanzen verkauft, während noch 34 % der nicht-mykorrhizerten zurückblieben. Nach einer weiteren Woche waren nur 7 % mykorrhizierte, nicht verkaufsreife Pflanzen von Chrysanthemum „Maja Bofinger“ und Pelargonium „Butterfly“ übrig, während bei den nicht-mykorrhizierten Varianten noch 20 % der Pflanzen nicht verkauft waren.

Je drei in gleicher Weise entwickelte mykorrhizierte und nicht-mykorrhizierte Individuen einiger Pflanzenarten wurden nach dem simulierten Verkauf in Balkonkästen gepflanzt und dort unter den Bedingungen eines Südbalkons in ihrer weiteren Entwicklung verfolgt. Drei Wochen nach Auspflanzen zeigte sich bei einem Teil der Pflanzen eine wesentlich stärkere Blüte, wenn die Pflanzen mykorrhiziert waren. Dies traf im besonderen für Bidens zu, an der bislang kein deutlicher Effekt beobachtet worden war (Abb. 8).

Abb. 8: Blütenzahl von Zierpflanzen drei Wochen nach ihrem simulierten Verkauf und Wachstum im Balkonkasten (jeweils ein Individuum der angegebenen Pflanzen pro Balkonkasten, drei Wiederholungen; Ausnahme Bidens, die separat in Einzeltöpfen kultiviert wurde)

4 Diskussion

Im ersten Jahr der Durchführung des Projektes konnte durch Gute Gartenbauliche Praxis ohne Einsatz von Pflanzenschutzmitteln qualitativ hochwertiges Inokulum umweltschonend hergestellt werden. Die gleichzeitig erarbeitete Qualitätskontrolle war geeignet, sowohl die Wirksamkeit des Inokulums auf Standardpflanzen zu überprüfen, als auch seine Freiheit von phytopathogenen Begleitorganismen abzusichern. Durch den anschließenden Einsatz des Inokulums an 10 % der Jahresproduktion der in vitro vermehrten Heilpflanze Baptisia tinctoria konnten erhebliche Steigerungen der Vitalität der Mikrosteckling (bis zu 30 %) erzielt und damit die Voraussetzung geschaffen werden, im folgenden Jahr den anvisierten Vorteil in der Ökobilanz des Betriebes zu erreichen.

Alle bisherigen Ergebnisse lassen eine positive Prognose im Hinblick auf die erwarteten Ziele des Projektes zu. Im zweiten Jahr des Projektes soll die Wiederholung der Experimente bei gleichzeitiger Vergrößerung des Umfanges sowohl der Inokulumsproduktion als auch des Einsatzes die Grundlagen für eine nachhaltige Etablierung der Mykorrhizatechnologie in den beteiligten Betrieben legen.

Qualitätskontrolle im Rahmen der Inokulumsproduktion

Die Qualitätskontrolle bezieht sich auf zwei Bereiche der Eigenschaften eines Inokulums: a) Menge und Wirksamkeit der im Inokulum enthaltenen AMP sowie b) im Inokulum enthaltene Kontaminanten.

Wirksamkeit des Inokulums

Das experimentell oder unter Praxisbedingungen eingesetzte Inokulum arbuskulärer Mykorrhizapilze hat entscheidenden Anteil am Erfolg seines Einsatzes. Die Charakteristika des Inokulums werden durch den Genpool der im Inokulum befindlichen AMP bestimmt. Die Häufigkeit - im Sinne des Einsetzenden - „wirksamer“ Genotypen ist bedeutsam für die Wirksicherheit eines Inokulums. Pflanzenbaumaßnahmen bzw. Umweltbedingungen und die differenziert ausgeprägte „Abhängigkeit“ der Zielpflanzen von den pilzlichen Symbionten modifizieren die Wirksamkeit der zustandekommenden Symbiosen. Inokulumproduktion, besonders die Herstellung von Masseninokulum ermöglicht den vermehrten Pilzen die Linien-inhärente Variabilität seines Genpools auszuprägen. Die Folge können Subpopulationen sein, die im hier gezeigten Experiment große Unterschiede im Parzellenertrag der Vermehrungspflanzen mit sich bringen. Es ist möglich, daß sich in der Massenproduktion im großen Maßstab die Verteilung der Phänotypen wiederspiegelt, wie das bei der verwendeten Linie 12 im Experimentalansatz auf Petroselinum crispum im Einzelsporenmaßstab gefunden wurde (Feldmann, 1998a). Wir wissen zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht, ob die Befunde der Wirksamkeit des Inokulums auf die Vermehrungspflanzen direkt übertragbar sind auf die Zielpflanzen. Studien zu diesem Zusammenhang werden derzeit durchgeführt. Voraussichtlich wird sich aber kein Zusammenhang zwischen der Wirksamkeit bei der Inokulumsproduktion und beim späteren Einsatz herstellen lassen, da vorausgegangene Untersuchungen in anderen Fällen diesen Zusammenhang nicht verifizieren konnten (Feldmann, 1998b).

Aufgrund dieser Vorerfahrungen wurde in allen hier dargestellten Untersuchungen ein Gemisch aus Inokulum aller Parzellen eingesetzt, um ein möglichst heterogenes, aber in soweit dann standardisiertes Inokulum für die Versuche zu verwenden. Im Rahmen der Qualitätskontrolle durchgeführte Wirksamkeitstests belegten wie der später erfolgte Einsatz die Bedeutung des Pflanzengenotyps für die zustandekommende Wirksamkeit der Symbiose: spezifische Wechselwirkungen zwischen Standardinokulum und inokulierter Zielpflanze (vergl. hierzu auch Varma und Schuepp, 1994; Dhillion, 1992; Azcon und Ocampo, 1981). Wegen der Spezifitätsphänomene kann der Sinn von Wirksamkeitstests innerhalb einer Qualitätskontrolle angezweifelt werden. Allerdings sind Tests mit Standardpflanzen für den Inokulumproduzenten unabdingbar, um sein Inokulum über mehrere Vermehrungszyklen hin selbst einschätzen zu können. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Zielpflanzen bleibt in der Tat derzeit gering.

Der Zusammenhang zwischen der Wirksamkeit der Symbiosen auf die Pflanzen einerseits und den Pilzpartner andererseits soll hier nicht ausführlich diskutiert werden. Allerdings drängt sich der – statistisch bislang nicht deutlich absicherbare – Verdacht einer umgekehrt proportionalen Verhältnisses auf: macht sich die Pflanze „den Pilz nutzbar“, so verhindert sie eine übermäßige Bildung von pilzlichen Speicherorganen, kommt es zur Ausbildung von großen Mengen an Pilz, so entsteht die andere Seite des Kommensalismus, d.h. Wirkungslosigkeit bei der Pflanze. Der Pilz als obligat biotropher Organismus steht aber in einer Kosten-Nutzen-Analyse der Symbiose in jedem hier beobachteten Fall auf der positiven (Nutzen-) Seite.

Kontaminanten

Kontaminanten im Inokulum gehörten wie schon in früheren Analysen von Inokulum (Feldmann und Boyle, 1997) zur Gruppe der Bakterien, Pilze und Algen. Insbesondere in der Gruppe der Pilze finden sich Isolate aus potentiell phytopathogene Gattungen. Durch gute gartenbauliche Praxis, d.h. insbesondere ausreichende aber nicht zu starke Bewässerung, gezielte Düngung usw. läßt sich das Auftreten und die Einschleppung von Schaderregern in das Substrat in weiten Grenzen vermeiden. Selbst das Auftreten von potentiellen Phytopathogenen muß nicht bedeuten, daß von diesen Organismen eine Gefahr für die Zielpflanzen ausgeht: alle getesteten Organismen erwiesen sich hier auf die Zielpflanzen und die Vermehrungspflanzen als unschädlich. In einem Fall (Cladosporium spec.) konnte sogar nachgewiesen werden, daß der Pilz aus dem eingesetzten Torfsubstrat selbst stammte und nur unwesentlich durch die Inokulumsproduktion vermehrt wurde.

Insgesamt erwiesen sich die Tests, die hier in der Qualitätskontrolle zusammengefaßt worden waren als wirksame Methode, einen umfassenden Schutz der verschiedensten Jungpflanzenkulturen vor abträglichen Kontaminationen sicherzustellen. Der Aufwand, der hier getrieben wurde, wird unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten wahrscheinlich eine Vereinfachung erzwingen, sodaß vermutlich insbesondere die Zahl der Bioassays reduziert werden wird.

Einbindung der AMP in die Produktion von Baptisia tinctoria

In Vorversuchen mit dem Klon BM2 hatten Keller et al. (1997) gezeigt, daß Baptisia tinctoria unter Phosphatmangel besser in der Lage ist zu bewurzeln, wodurch die Ausfallrate unter diesen Bedingungen geringer war, als wenn höhere Phosphatgaben appliziert wurden. Der Versuch der Übertragung dieser Ergebnisse auf die im Institut für Pflanzenkultur verwendeten Klone BM8, BM9, BK36 und BK37 erwies sich als fatal. Z.T. mehr als die Hälfte der Pflanzen fielen in der Akklimatisationsphase aus, wenn Phosphat-mangelbedingungen herrschten. An diesem Umstand konnte auch die Gegenwart der Mykorrhiza nichts ändern. Vielmehr kam es hier zu einer nur geringen Besiedlung, während diese unter normalen Düngungsverhältnissen höher war.

Phosphat-betonte Düngung führte beim Klon BM8 zu einer wesentlich geringeren Ausfallrate; bei den übrigen Klonen wiederholte sich jedoch das Ergebnis der Versuche unter Mangelbedingungen. Bei diesen Klonen führte die Mykorrhizierung zu entscheidenden Reduktionen der Ausfallrate um bis zu 30 %. Gleichzeitig verbesserte sich die Qualität der überlebenden Pflanzen. Die Wirkung der Mykorrhiza mag in der Verbesserung der jungen Wurzeln der drei Klone liegen, Phosphat zu akquirieren (Jakobsen, 1995). Eine bessere Bewurzelung der überlebenden Pflanzen wurde hier nicht festgestellt und kommt als Ursache für die Verlustreduktion nicht in Frage. Eine Verbesserung der Bewurzelung kommt auch in der Variante 1 (unbewurzelte Stecklinge) nicht vor. Die Ergebnisse bedeuten für den weiteren Betriebsablauf, daß die aufgrund ihrer Inhaltsstoffe wertvollen Klone BK36 und BK37 in der Zukunft mit Mykorrhiza angebaut werden könnten, was ohne diese biologische Maßnahme aus finanziellen Gründen nicht möglich gewesen wäre.

Die erhoffte Standzeitverkürzung trat im Frühjahr 1999 nicht ein. Die Wetterlage, die für die weiter unten dargestellte Situation der Zierpflanzen sehr günstig war, stellte durch starke Sonneneinstrahlung und Wärme offenbar für die Mikrostecklinge einen zusätzlichen Streß dar. Eine Streßminderung durch die Wirkungen der Mykorrhizierung (Wasseraufnahme, Nährstoffaufnahme, Varma und Hock, 1995) war hier offenbar nur bei ausreichender Pflanzenernährung möglich. Im kommenden Jahr werden die Experimente mit den hochgedüngten Varianten wiederholt werden.

Einbindung der AMP in die Zierpflanzenproduktion

Die gängige Praxis bei der Vermarktung von Zierpflanzen bringt für die Integration der Mykorrhizatechnologie verschiedene Schwierigkeiten mit sich. Die Dauer der Entwicklung einer funktionsfähigen Symbiose von in der Regel zwei bis drei Wochen (Bowen, 1987) geht gewöhnlich einher mit einem Ausbleiben eines förderlichen Effektes der Symbiose oder sogar mit einer vorübergehenden negativen Beeinträchtigung von Jungpflanzen durch die Kohlenhydratansprüche der AMP (Hamp und Schaeffer, 1995). Erst danach kann sich eine positive Wirkung der AM-Symbiose einstellen. Für die gartenbauliche Praxis bedeutet dieser Umstand, daß in den kurzen Zeiträumen der Produktion der Jungpflanzen überhaupt nur sehr schwer beobachtbare Wirkungen erzielbar sein können, wenn nicht die Charakteristika des Inokulums auf die gekennzeichneten Belange ausgerichtet werden.

Ein Inokulumhersteller muß versuchen, ein rasch besiedelndes Inokulum herzustellen, was eine möglichst kurzfristige Entwicklung der Symbiose bewerkstelligt. Ein Inokulum mit dieser Eigenschaft bringt es aber offenbar mit sich, daß schwerwiegende Nachteile für die Pflanze entstehen können, wenn sich eine Symbiose gleichzeitig aus zu zahlreichen infektiösen Einheiten des AMP aufbauen soll (vergl. Abb. 3). Der Inokulumhersteller gibt deshalb einen Verdünnungsfaktor für das Inokulum an, der zu einer raschen, aber nicht zu massiven Besiedelung der Wirtswurzeln verhilft, die vor allem keinen negativen Einfluß zeigt. Es bleibt bei diesem Dilemma bislang unvorhersehbar, ob bei der variablen Verweildauer der Pflanzen in den verschiedenen Betrieben (Jungpflanzenhersteller und Endverkaufsbetrieb) entscheidende, d.h. für die Ökobilanz des jeweiligen Betriebes günstige Wirkungen erzielt werden. In den Untersuchungen trat bei den zwei beim Jungpflanzenhersteller inokulierten Sorten in einem Fall (Heliotrop) eine günstigere Pflanzenentwicklung ein, die dem Betrieb erlaubt hätte, die im Wachstum geförderte Subpopulation der Pflanzen vor dem vereinbarten Termin an den Endverkaufsbetrieb zu liefern. Dem Endverkaufsbetrieb hätte diese vorzeitige Lieferung allerdings nichts genutzt, da dadurch bei ihm längere Standzeiten entstanden wären: die nicht frost-resistenten Pflanzen können nicht wesentlich früher als hier durchgeführt verkauft werden, da ein frühes Auspflanzen vom Wetter abhängig und damit riskant ist. Also besteht bei ausreichender Wirksicherheit die Möglichkeit für den Jungpflanzenhersteller, die gesamte Produktionskette einige Tage nach hinten zu verschieben, was Enegieeinsparungen im Winter mit sich bringen könnte. Die Grundlage für die Bewertung dieser Möglichkeit soll im laufenden und kommenden Jahr durch die Übertragung der Experimente auf eine größere Pflanzensortenzahl erweitert werden.

Es ist ein Pflanzen- und Pilzspezifikum, welcher Schwellenwert der Wurzelbesiedelung überschritten werden muß, damit eine Wirkung zu beobachten ist (vergl. Feldmann, 1998a,b). Das Ausbleiben einer raschen und verkaufsfördernden Wirkung (sichtbar mehr Biomasse oder Blütenzahl) bei manchen Sorten der Studie (Abb. 4) kann also durchaus auf eine noch zu geringe Besiedelung durch den AMP zuzuführen sein. Andererseits muß darauf hingewiesen werden, daß die „verkaufsfördernde Wirkung“ als multifaktorieller Komplex nicht signifikante Ergebnisse zeigen kann, während biometrisch durchaus absicherbare Unterschiede in der Entwicklung mykorrhizierter und nicht-mykorrhizierter Pflanzen aufzuzeigen wären (z.B. bei Bidens). Sicher ist weiterhin, daß das eingesetzte Inokulum spezifische Wechselwirkungen mit den verschiedenen Pflanzensorten eingeht, wie die unterschiedlichen Besiedelungsperioden und Zeiträume bis zum Auftreten von Wirkungen belegen. An dieser Stelle setzt auch die Überlegung an, in der Zukunft Pilzmischungen zu entwickeln, deren einzelne Komponenten spezifisch bestimmte Wirtskreise zuverlässig fördern und so in ihrer Gesamtheit eine höhere Wirksicherheit mit sich bringen. Hier ist die Kenntnis von den Wechselwirkungen innerhalb eines Inokulums aber noch so gering, daß von einer Praxisreife eines Mischinokulums noch nicht gesprochen werden kann (vergl. Feldmann, 1998b).

Als eine weitere Schwierigkeit in der Praxis erwies sich, daß beim Jungpflanzenhersteller wegen der auftretenden Variabilität des Pflanzenmaterials keine so deutlichen Unterschiede zwischen den inokulierten und nicht-inokulierten Varianten auftraten, daß sie diesem ohne Detailauswertung aufgefallen wären. Dieser Umstand fördert beim Jungpflanzenhersteller nicht die Akzeptanz der neuen Technologie. Ein äußerst schwieriges Problem, da gerade die sehr frühe Inokulation zu deutlichen Ergebnissen geführt hat (s. Heliotrop, Bidens). Bislang geht demnach der Impuls für den Einsatz der Mykorrhizatechnologie im Jungpflanzenbetrieb von der Zufriedenheit des Endverkaufsbetriebes aus. Nur weil dieser den Einsatz der AMP verlangt, wird er beim Jungpflanzenhersteller durchgeführt. Entsprechendes gilt, wenn erst gelieferte Rohware inokuliert wird. Die fehlende Beobachtung einer Wirkung des Mykorrhizaeinsatzes während der Standzeit beim Endverkaufsbetrieb kann auch hier den Eindruck erwecken, der Einsatz der AMP sei in vielen Kulturen unnötig. Erst die Kundenzufriedenheit durch längere Kulturdauer der Pflanzen (vergl. Pelargonium „Grand Prix“), verbesserte Blüte oder erhöhte Stresstoleranz mag auch hier den Bedarf wecken, der an den Endverkaufsbetrieb herangetragen wird. Allerdings bedarf es in diesem Zusammenhang im Interesse der pflanzenproduzierenden und –verkaufenden Betriebe einer angemessenen Aufklärung und Information der Verbraucher, wenn ein ursächlicher Zusammenhang zwischen der Mykorrhizatechnologie und verbesserter Pflanzenqualität zu einem positiven Rückkopplungseffekt führen soll.

Die Problematik des notwendigen Zeitraumes zwischen Inokulation und Wirkung ist auch für den noch später erfolgenden Einsatz der AMP durch den Endverbraucher an noch nicht inokulierten Pflanzen gegeben. Wegen der vorangeschrittenen Pflanzenentwicklung kann aber mit erhöhten AMP-Dosen gearbeitet und durchaus auch dann noch eine Wirkung erzielt werden (Feldmann, 1997b). Dieser Aspekt wird aber im vorliegenden Projekt ebensowenig bearbeitet wie landwirtschaftliche Aspekte des Mykorrhizaeinsatzes (z.B. Feldmann und Boyle, 1999).

Im hier studierten Fall entsteht dem Endverkaufsbetrieb der größte beobachtete Nutzen. Er kann mykorrhizierte Pflanzen in kürzerer Zeit verkaufen als nicht-mykorrhizierte. Dies bedeutet eine Standzeitenverkürzung von 5-7 Tagen (vergl. Abb. 7). Theoretisch hätte dies auf die beabsichtigte Reduzierung der schädlichen Umwelteinflüsse positive Auswirkungen. In der Praxis zeigte sich jedoch, daß der Endverkaufsbetrieb die „vorzeitig“ verkauften Pflanzen durch Nachbestellungen ersetzte, so daß keine Energieeinsparungen durch frei werdende Gewächshauskapazitäten eintraten. Hinzu kam, daß die günstige Witterung im Frühjahr 1999 einen weitgehenden Verzicht zusätzlicher Heizung ermöglichte. Ob also dem ökonomischen Vorteil des Einsatzes der Mykorrhiza ein ökologischer folgen kann, muß die Überprüfung der Wiederholbarkeit oder Steigerungsfähigkeit der Ergebnisse im Fortgang der Experimente zeigen. Hierzu gehört auch die Beurteilung, inwieweit umweltschonende Einsparungen beim Jungpflanzenhersteller erzielbar sind. Die Klärung dieser Frage bleibt einer Analyse im kommenden Jahr vorbehalten, in dem ein umfangreicheres Spektrum von Pflanzen bereits dort inokuliert werden wird.

Vorläufige Ökobilanz

Für den Einsatz des AMP-Inokulums an Zierpflanzen liegen zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch zu wenige Daten vor, um bereits Ansätze einer Ökobilanz erarbeiten zu können. Die Erfahrungen und Analysen im Rahmen der Produktion der Heilpflanze Baptisia tinctoria erlaubt es jedoch, eine vorläufige Bilanzierung des ökologischen Nutzens der durchgeführten Pflanzenbaumaßnahme zu erstellen (vergl. Feldmann, 1999). Ausgehend von der durchschnittlichen Verlustrate an Mikrostecklingen von 20 % läßt sich nach Kalkulation der Kosten für die Bereitstellung des Inokulums, der Kosten für die Qualitätskontrolle und die Applikationskosten (insgesamt ca. 1,5 Euro pro Liter Inokulum) ein Rentabilitätsschwellenwert von 5 % Reduktion der Ausfallrate errechnen. Dieser geringe Wert kommt durch die Vermeidung von Energie und Abfall und die Einsparung von Arbeitskraft zustande (Tab. 6).

Tab. 6: Mykorrhizabedingte Ersparnisse bei der Bereitstellung von 100.000 pflanzreifen Stecklingen von Baptisia tinctoria (Rentabilitätsschwelle grau)

	Ohne AMP	Mit AMP
Überlebensrate	80 %	85 %	90 %	96 %
Pflanzenanzahl in vitro	0	7400	13800	20800
Töpfe	0	7400	13800	20800
Substrat [l]	0	1480	2760	4160
Personalaufwand [AKh]	0	74	138	208
Heizöl [l]	0	216	404	606
Emission [t CO₂]	0	0,63	1,2	1,8
Gewächshausfläche [m²]	0	45	84	126
Strom [KWh]	0	1963	3672	5516

Die Reduktionen der Verlustraten von Baptisia tinctoria, die in unseren Versuchen unter Praxisbedingungen klonabhängig bis zu 30 % erreichen konnten, überstiegen damit den Rentabilitätsschwellenwert um ein Vielfaches. Wenn sich diese Ergebnisse in den kommenden Jahren sicher reproduzieren lassen, wird die Mykorrhizatechnologie in der Pflanzenproduktion der Heilpflanze nachhaltig Berücksichtigung finden.

Es bleibt zu hoffen, daß entsprechendes für die Zierpflanzenproduktion ermöglicht werden kann, um die Mykorrhizasymbiosen als biologische Pflanzenbaumaßnahmen in einem möglichst breiten Spektrum von Pflanzen einführen zu können.

5 Zusammenfassung

Im ersten Jahr der Durchführung des Projektes konnte durch Gute Gartenbauliche Praxis ohne Einsatz von Pflanzenschutzmitteln qualitativ hochwertiges Inokulum umweltschonend hergestellt werden. Die gleichzeitig erarbeitete Qualitätskontrolle war geeignet, sowohl die Wirksamkeit des Inokulums auf Standardpflanzen zu überprüfen, als auch seine Freiheit von phytopathogenen Begleitorganismen abzusichern. Durch den anschließenden Einsatz des Inokulums an 10 % der Jahresproduktion der in vitro vermehrten Heilpflanze Baptisia tinctoria konnten erhebliche Steigerungen der Vitalität der Mikrostecklinge (bis zu 30 %) erzielt und damit die Voraussetzung geschaffen werden, im folgenden Jahr den anvisierten Vorteil in der Ökobilanz des Betriebes zu erreichen.

Der Einsatz des Inokulums an fünfzehn Zierpflanzensorten bei einem Jungpflanzenhersteller und einem Endverkaufsbetrieb führte zur Verkürzung der Standzeiten der Zierpflanzen bis zu ihrem Verkauf. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Inokulation der Pflanzen bereits beim Jungpflanzenhersteller als Lieferanten des Endverkaufbetriebes stattfand. Alle bisherigen Ergebnisse lassen eine positive Prognose im Hinblick auf die erwarteten Ziele des Projektes zu. Im zweiten Jahr des Projektes soll die Wiederholung der Experimente bei gleichzeitiger Vergrößerung des Umfanges sowohl der Inokulumsproduktion als auch des Einsatzes die Grundlagen für eine nachhaltige Etablierung der Mykorrhizatechnologie in den beteiligten Betrieben legen.

6 Danksagungen

Das Vorhaben wird gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (Az 11842). Wir danken zudem Herrn Horst Lichtenberg, Frau I. Olms und Frau M. Heidemann für ihre zuverlässige Hilfe bei der Durchführung der zahlreichen Routinen, die diese Studien mit sich brachten.

7 Literaturverzeichnis

Alef, K., 1991: Methodenhandbuch Bodenmikrobiologie. Ecomed-Verlag, Landsberg.

Azcon, R., Ocampo, J.A. 1981. Factors affecting the vesicular arbuscular infection and mycorrhizal dependency of thirteen wheat cultivars. New Phytologist 87, 677-685.

Bagyaraj, D.J., 1994: Vesicular-arbuscular Mycorrhiza: Application in Agriculture. In: Norris, J.R.; Read, D.J., Varma, A.K.. (eds.) :Techniques for mycorrhizal research, Academic Press, San Diego, 819-834.

Bethlenfalvay, G.J., Bayne, H.G., Pacovski, R.S., 1983: parasitic and mutualistic associations between a mycorrhizal fungus and soybean: the effect of phosphorus on host plant-endophyte interactions. Physiol. Plant. 57, 543-548.

Bowen, G.D., 1987: The biology and physiology of infection and its development. In: G.R. Safir (ed).: Ecophysiology of VA Mycorrhizal Plants., CRC Press, Boca Raton, FL, USA, 27-58.

Dhillion, S.S. 1992. Evidence for host-mycorrhizal preference in native grassland species. Mycological Research 96, 359-362.

Dodd, J.C., Thomson, B.D. 1994. The screening and selection of inoculant arbuscular- mycorrhizal and ectomycorrhizal fungi. In: Robson, A.D., Abbott, L.K., Malajczuk, N., (eds): Management of Mycorrhizas in Agriculture, Horticulture and Forestry. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 149-158.

Feldmann, F. , Boyle, C., 1999: Weed mediated stability of arbuscular mycorrhizal effectiveness in maize monocultures. Angewandte Botanik 73 (1/2), 1-5

Feldmann, F. und Boyle, C., 1997: Qualitätskontrolle von kommerziellem Inokulum arbuskulärer Mykorrhizapilze. In: Backhaus, G. F., Feldmann, F. (Hrsg.): Anwendungen arbuskulärer Mykorrhizapilze im Pflanzenbau, Mitteilungen der Biologischen Bundesanstalt 332, Parey, Berlin, 66-81

Feldmann, F., 1997a: Stabilität der Wirksamkeit von Inokulum arbuskulärer Mykorrhizapilze.In: Backhaus, G. F., Feldmann, F. (Hrsg.): Anwendungen arbuskulärer Mykorrhizapilze im Pflanzenbau, Mitteilungen der Biologischen Bundesanstalt 332, Parey, Berlin, 54-65.

Feldmann, F., 1997b: Charakterisierung des Vorkommens von arbuskulären Mykorrhiza- symbiosen in Pflanzennutzungssystemen des Braunschweiger Raumes. Braunschw. Naturkdl. Schr. 5 (2), 491-503.

Feldmann, F., 1998a: The strain - inherent variability of arbuscular mycorrhizal effectiveness: II. Effectiveness of single spores. Symbiosis, 25, 131-143.

Feldmann, F., 1998b: Symbiontentechnologie in der Praxis: Arbuskuläre Mykorrhiza im Gartenbau. Thalacker Medien, Braunschweig.

Feldmann, F., 1998c: Qualität von Inokulum arbuskulärer Mykorrhizapilze. Deutscher Gartenbau 24, 34-36

Feldmann, F., 1999: Mykorrhizaeinsatz im Pflanzenbau. Deutscher Gartenbau 17, 24-26

Feldmann, F., Idczak, E. , 1994: Inoculum production of VA-mycorrhizal fungi. In: Norris, J.R.; Read, D.J., Varma, A.K.. (eds.) :Techniques for mycorrhizal research, Academic Press, San Diego, S. 799-817

Feldmann, F., Kruse, W., Boyle, C. and Lieberei, R., 1998: The strain - inherent variability of arbuscular mycorrhizal effectiveness: I. Development of a Test System Using Petroselinum crispum as Host. Symbiosis 25, 115-129.

Feldmann, F., Silva Jr., J.P. und A.V.R. Jayaratne, 1999: Nutzung der arbuskulären Mykorrhiza in Baumschulen der Tropen am Beispiel des Kautschukbaumes Hevea spp. In diesem Band.

Hamp, R. und Schaeffer, C., 1995: Mycorrhiza – Carbohydrate and Energy Metaboilsm. In: Varma A. und Hock, B.(eds): Mycorrhiza. Springer, Berlin, 267-296.

Jakobsen, I., 1995: Transport of Phosphorus and Carbon in VA Mycorrhizas. In: Varma A. und Hock, B.(eds): Mycorrhiza. Springer, Berlin, 297-324.

Keller, M., Barros, F.C.F., Feldmann, F., 1997: Growth response of in vitro micropropagated Baptisia tinctoria plantlets to microbial inoculation. In: Lieberei, R., Hagen, J. (eds.): Baptisia tinctoria, Angewandte Botanik Berichte 6, Universität Hamburg, 140-151

Lovato, P.E., Schüepp, H. Trouvelot, A. und Gianinazzi, S., 1995: Application of AMF in Orchard and Ornamental Plants. In: Varma A. und Hock, B.(eds): Mycorrhiza. Springer, Berlin, 443-468.

Unistat Ltd., 1995: User´s Guide for Version 4 for windows. Madia Vale, UK, 376-604.

Varma A. und Hock, B.(eds), 1995: Mycorrhiza. Springer, Berlin

Varma, A., Schuepp, H. 1994. Infectivity and effectiveness of Glomus intraradices on micropropagated plants. Mycorrhiza 5, 29-37.

Weissenhorn, I. und Feldmann, F., 1999: Perspektiven der Nutzung der arbuskulären Mykorrhiza im niederländischen Gartenbau unter Glas. In diesem Band.

Wood, T., Cummings, B. 1992. Biotechnology and the future of VAM commercialization. In: M. J. Allen (ed): Mycorrhizal Functioning. Chapman & Hall, New York, 468-487.