Pflanzliche Stoffaufnahme und mikrobielle Wechselwirkungen in der Rhizosphare: 6. Borkheider Seminar zur Okophysiologie des Wurzelraumes. Wissenschaftliche Arbeitstagung in Schmerwitz/Brandenburg vom 25. bis 27. September 1995 PDF
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6. Borkheider Seminar zur Okophysiologie des Wurzelraumes W. Merbach (Hrsg.) Pflanzliche Stoffaufnahme und mikrobielle Wechselwirkungen in der Rhizosphiire Borkheider Seminare zur Okophysiologie des Wurzelraumes Der Pflanzenbewuchs, das dazugehorige Wurzelsystem und der durchwurzelte Boden raum nehmen eine SchlOsselsteliung in terrestrischen Okosystemen ein. Hier vollziehen sich komplizierte Wechselwirkungen zwischen Pflanzenstoffwechsel und Umweltfakto ren einerseits und (angetrieben durch die C-Lieferung der Pflanzen) zwischen Pflan zenwurzeln, Mikroben, Bodentieren, organischen C- und N-Verbindungen sowie mine ralischen Bodenbestandteilen andererseits. Diese haben entscheidende Bedeutung fOr die Pflanzen- und Bodenentwicklung, die Nettostoff- und NettoenergieflOsse sowie fOr die Belastungstoleranz von Pflanzen und Okosystemen. Ihr Verstandnis ist daher eine Voraussetzung fOr die Prognose, Abpufferung und Indikation von Umweltbelastungen, die Berechnung von StoffflOssen sowie fOr okologisch ausgerichtete Regulationsinstru mentarien. Trotz vieler Einzelkenntnisse sind aber derzeit WirkungsgefOge und Regula tionsmechanismen im Pflanze-Boden-Kontaktraum nur ungenOgend bekannt, da in den meisten bisherigen Forschungsansatzen der Mikrobereich als "Nebeneinander" von Einzelelementen (z. B. von Strukturelementen, NettostoffflOssen zwischen Grenz flachen, Biozonosepartnern) betrachtet wurde und kaum als Netzwerk funktionaler Kom partimente wechselnder Zusammensetzung. Abhilfe kann hier nur eine systemare Betrachtungsweise der Pflanze-Boden-Wechselbeziehungen auf der Basis einer lang fristig und interdisziplinar angelegten 6kophysiologischen Forschung schaffen, die auf die Aufklarung der mikrobiologischen, physiologischen, (bio)chemischen und geneti schen Interaktionen im System Pflanze-Wurzel-Boden in Abhangigkeit von natOrlichen und anthropogenen EinfluBfaktoren ausgerichtet ist. Die 1990 von der Deutschen Landakademie Borkheide (Krs. Potsdam-Mittel mark) und dem heutigen Institut fOr Rhizospharenforschung und Pflanzenernahrung des Zentrums fOr Agrarlandschafts-und Landnutzungsforschung (ZALF) MOncheberg ins Leben geru fenen Borkheider Seminare zur Okophysiologie des Wurzelraumes wollen daher Wis senschaftler unterschiedlicher Fachgebiete mit dem Ziel zusammenfOhren, experimen telle Ergebnisse ohne Zeitdruck zu diskutieren und die Forschung enger zu verflechten. Das jahrlich zunehmende Interesse an der Tagungsreihe - sie hat 1995 bereits zum 6. Mal stattgefunden - spricht fOr sich. Nachdem die ersten vier Tagungsbande (1990 bis 1993) im Selbstverlag herausgegeben wurden, hat seit dem 5. Band (Mikrookologi sche Prozesse im System Pflanze-Boden) die B. G. Teubner Verlagsgesellschaft in Leipzig diese Aufgabe Obernommen. DafOr gebOhrt ihr der Dank des Herausgebers. Wolfgang Merbach Pflanzliche Stoffaufnahme und mikrobielle Wechselwirkungen in der Rhizosphare 6. Borkheider Seminar zur Okophysiologie des Wurzelraumes Wissenschaftliche Arbeitstagung in SchmerwitziBrandenburg vom 25. bis 27. September 1995 Herausgegeben von Prof. Dr. Wolfgang Merbach Leiter des Instituts fOr Rhizospharenforschung und Pflanzenernahrung im ZALF Muncheberg 2. Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft fOr Pflanzenernahrung B. G. Teubner Verlagsgesellschaft Stuttgart . Leipzig 1996 Die Beitrage dieses Bandes wurden von Mitgliedem der Deutschen Gesellschaft fOr Pflanzen emahrung sowie von der Kommission IV der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft begut achtet. Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier. Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Pflanzliche Stoffaufnahme und mlkroblelle Wechselwirkungen in der Rhizosphire : wissenschaftliche Arbeitstagung in Schmerwitz/Brandenburg vom 25. bis 27. September 19951 6. Borkheider Seminar zur Okophysiologie des Wurzelraumes. Hrsg. von Wolfgang Merbach. - Stuttgart; Leipzig: Teubner, 1996 ISBN-13: 978-3-8154-3528-1 e-ISBN-13: 978-3-322-81041-0 001: 10.1007/978-3-322-81041-0 NE: Merbach, Wolfgang [Hrsg.]; Borkheider Seminar zur Okophysiologie des Wurzelraumes <6, 1995> Das Werk einschlieBlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschiitzt. Jede Verwertung auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulassig und strafbar. Das gilt besonders fUr Vervielfaltigungen, Obersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. © B. G. Teubner Verlagsgesellschaft Leipzig 1996 Satz: Druckhaus .Thomas Miintzer" GmbH, Bad Langensalza Umschlaggestaltung: E. Kretschmer, Leipzig Vorwort Voraussetzung fur die Beriicksichtigung okologischer Zusarnmenhiinge bei der Einfiihrung neuer Technologien, Verfahren bzw. Produkte sowie fur jede okologisch orientierte Lang zeitstrategie mit dem Ziel der Vermeidung bzw. Minimierung von Umweltschliden ist das Ver stiindnis der Funktionsweise von Okosystemen und ihrer Kompartimente. Hierzu geM ren insbesondere Kenntnisse fiber die kausalen naturwissenschaftlichen Zusarnmenhiinge durch AutkIlirung der ProzeBabliiufe, der Stoffinnsatze und der Wechselwirkungen zwischen bioti schen und abiotischen Komponenten einschlieBlich ihrer Regulation und Vernetzung sowie ihrer Reaktion auf natiirliche bzw. anthropogene EinfluBfaktoren. Dies gilt uneingeschriinkt auch fur das mikrookologische und okophysiologische Wirkungsgefiige im System PtlanzeIBoden. Das Verstiindnis dieser Zusarnmenhiinge konnte einerseits mittel- und langfii stig dazu beitragen, iikologisch ausgerichtete Regulationsinstrumentarien z. B. zur Schad stoffeliminierung, Verminderung von Stoffaustragen, NiihrstofferschlieBung, Phytopathogen-, Unkraut- und Schiidlingskontrolle, Bodenstrukturverbesserung sowie zur Abpufferung von Belastungen zu entwickeln. Zum anderen waren entsprechende Kenntnisse eine Voraussetzung fur die bessere Prognose von StoffilOssen und Umweltbelastungen, die Entwicklung von Bio indikatoren oder die Erstellung von Simulations- und Prognosemodellen von Okosyste men und ihrer Teile. International gewinnen daher in der ptlanzenphysiologischen und boden kundlichen Forschung mikrookologische, okophysiologische und okobiochemische Fragestel lungen im System Ptlanze-Boden deutlich an Interesse, und es wurden beachtliche Einzeler gebnisse erzielt. Von einem umfassenden Verstandnis der Rhizospharenphiinomene, ihrer In teraktionen und Mechanismen und ihrer Bedeutung fur die durchwurzelte Bodenzone ist man aber noch immer weit entfernt. Abhilfe kann hierbei nur eine langfiistig und interdisziplinar angelegte mikrookologische Erforschung des Wurzelraumes bringen. Allerdings waren bisher in der terrestrischen Okologie entsprechende Ansatze oft unterreprasentiert. Dies mag an me thodischen Schwierigkeiten liegen, die solche Forschungen mit narurlichem Boden und unter Einbeziehung des pflanzlichen StotTwechsels mit sich bringen. Die im vorliegenden Band enthaltenen Arbeiten sollen die Diskussion Ober dieses Problem for dern helfen. Sie sind die gekOrzten Niederschriften von 23 Vortragen, die aufdem 6. Borkhei der Seminar zur Okophysiologie des Wurzelraumes in Schmerwitz (Krs. Potsdam-Mittel mark, Land Brandenburg) vom 25. bis 27. September 1995 gehalten wurden. Ihr Inhalt kon zentriert sich auffolgende Schwerpunkte: 1. EinfluB natOrlicher und anthropogener Faktoren auf mikrobielle Leistungen und Stoffum- satze im Wurzelraum, 2. Mikroben-Ptlanzen-Wechselwirkungen und ihr EinfluB auf das Ptlanzenwachstum, 3. Exsudation organischer Substanzen durch Wurzeln und 4. Stoffaufuahme und Stoffumsatz durch Ptlanzenwurzeln. Neben international ausgewiesenen Fachleuten nahmen auch 1995 wiederum viele junge Wis senschaftlerlinnen an der Tagung tei!. Damit wurde eine gute Tradition der vorangegangenen Syrnposien fortgesetzt. 1m Mittelpunkt stand die Vorstellung experimenteller Befunde. Dies geschah aus der Sicht unterschiedlicher Disziplinen. 1m einzelnen wurden Beitrage aus den Fachgebieten Biochemie, Okophysiologie, Ptlanzenerniihrung, Okotoxikologie, Mikrobenge netik, Mikrobiologie, Bodenbiologie, Bodenschutz, Phytopathologie, Acker-und Pflanzenbau, GemOse- und Zierpflanzenbau sowie Wald- und Forstokologie dargeboten. Dies ermoglichte eine multi-und interdisziplinare Diskussion im Sinne einer Einordnung der Einzelergebnisse in das okosystemare Zusammenspiel im Pflanze-Wurzel-Boden-Kontaktraum. 6 Trager des Symposiums waren die Deutsche Landakademie "Thomas Miintzer" Borkheide (Krs. Potsdam-Mittelmark) und das Institut rur Rhizosphiirenforschung und Pflanzenemlihrung im Zentrum rur Agrarlandschafts- und Landnutzungsforschung (ZALF) Miincheberg (Krs. Miirkisch-Oderland, Brandenburg) in Verbindung mit der Deutschen Gesellschaft rur Pflanzen erniihrung und der Kommission IV der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft. Als Gastgeber fungierte das Seminar- und Tagungszentrum in Schmerwitz, das die Tagungs raume, Unterbringung und Verpflegung zur Verfiigung stellte. In diesem Zusammenhang sind wir besonders Frau K. Schmidt und Frau M. Schmidt rur die gute organisatorische Ab stimmung zu Dank verpflichtet. Ferner danken wir Frau E. Mirus, Frau B. Snelinski und Frau L. Wascher rur die Ubernahme von Organisations-, Schreib-bzw. Korrekturarbeiten. MiinchebergIBorkheideIBad Lauchstadt, Januar 1996 W. Merbach S. Gerlach M. Korschens Inhalt 1 EintluB natiirlicber und anthropogener Faktoren auf mikrobielle Leistungen und StotTumsiitze im Wurzelraum FISCHER, Th. Auswirkungen einer Wiederbefeuchtung auf die C-und N-Mineralisierung in der Humusauflage von Kiefernokosystemen ................................... .................... 13 w.; WIEHE, SCHLOTER, M. Detektion eines Rhizospharen-Inokulums mit Hilfe antibiotikaresistenter Mutanten und immunologischer Methoden ......... ... ...... ............ ........ ...................... 21 LABES, G.; LENTZSCH, P. Selektion und Anwendung von Wirtsspezifitiitsgenen zum Nachweis von Rhizobium-Spezies im Boden ................................................................................ 29 TAUSCHKE, M.; LENTZSCH, P. EinfluB verschiedener BewirtschaftungsmaBnahmen auf die physiologische Leistungsfahigkeit der nodulierendenRhizobium-Population ................................. 37 KLIMANEK, E.-M. EinfluB der Ernte-und Wurzelruckstiinde nachwachsender Rohstoffe auf die biologische Aktivitiit des Bodens ................................................................ ..... 45 2 Mikroben -Ptlanze -Wechselwirkungen und ihr EintluB auf das Ptlanzenwachstum WEBER, E.; SCHMINCKE, B.; FRENS, A; IillTTL, R. F. Mykorrhiza in der Krautschicht von Kippenforsten in der Niederlausitz -methodische Voruntersuchungen und erste Ergebnisse ........................................ 55 RICKEN, B.; HOFNER, W.; LEYV AI, C.; WEISSENHORN, I.; SUW ANARIT, P.; ASCHARAKUL, S.; SUWANARIT, A; BURANAKARN, A; BHROMSIRI, A Einsatz der arbuskularen Mykorrhiza im Anbau landwirtschaftlicher Kultur- pflanzen in Thailand.............................................................................................. 71 DUGASSA, G. D.; SCHONBECK, F. Physiologie, Morphologie und Gesundheit von mykorrhizierten Pflanzen............... 79 JAHN, M.; HOFLICH, G.; KAUFMANN, H.-G. EinfluB von AM-Pilzen und Pseudomonas fluorescens auf das Wachstum und den Zierwert von Tagetes erecta ...................... .................... ....................... ....... ... ....... 87 MERBACH, W. Stickstoffaneignung und symbiontische NrFixierung von Leguminosen aufver- schiedenen Substraten ................... ................................................................... ..... 95 8 JACOB, H. J; REMUS, R.; AUGUSTIN, C. Zur Bedeutung und zu moglichen Funktionen pflanzlicher Isoperoxidasen im Wurzelraum anhand ausgewahlter Beispiele .. ............... ......... .......... .................. ..... 102 MERBACH, W. Nitrogen fixation and fertilization of soybeans....................................................... 110 ADGO, E.; SCHULZE, J.; SCHllLING, G. Auslesekriterien fur die Auffindung von Komerleguminosenidiotypen mit Nr Fixierung nach der Bliite ....................................................................................... III DEUBEL, A; GRANSEE, A Mechanismen der Phosphatmobilisierung aus Calciumphosphaten durch zwei Bakterienstiimme ................................................................................................... 119 3 Wurzelexsudatioo NEUMANN, G.; DINKELAKER, B.; MARSCHNER, H. Kurzzeitige Abgabe organischer Sauren aus Proteoidwurzeln von Hakea undulata (proteaceae) ................................................................................ 129 BEI13NER, L.; ROMER, W. Ausscheidung von organischen Sauren durch die Zuckerriibenwurzel und deren Bedeutung fur die P-Mobilisierung im Boden .................................................. ...... 137 4 StotTaufoahme uod StotTumsatz durch POaozenwurzeln REIDENBACH, G.; HORST, W. J Nitrat-und Phosphataufuahmeraten verschiedener Wurzelzonen von Mais in Abhangigkeit von Wurzelalter und Kohlenhydratstatus der Pflanzen....................... 147 GOTTLEIN, A.; DIEFFENBACH, A Zeitlich und raumlich hochauflosende Bodenwasserpotentialmessungen (Tensio- metrie) im Freilandexperiment und Laborversuch ................................................... 155 FRENSCH, J; DIEFFENBACH, A. Hydraulische und osmotische Reaktion primarer Maiswurzeln aufBodenaus- trocknung im Rhizotronversuch ............................................................................. 161 SCHWARZ, D.; KUCHENBUCH, R. Stickstoffaufuahme bei Tomate in einem geschlossenen hydroponischen System in Abhangigkeit vom Stickstoffangebot ........ .... .............. ................. .......... 170 DORN, J.; METZ, R. EinfluB organischer Schadstoffe (p AI<, PCB) auf die Loslichkeit und Ver- fUgbarkeit von Schwermetallen und deren Akkumulation in der Roggenwurzel ...... 176 9 YAN, F.; MENGEL, K.; SCIruBERT, S. ErhOhung des Boden-pH durch Decarboxylierung organischer Anionen ................. 184 RUPPEL, S.; SCHWARZ, D. Entwicklung der am N-Umsatz beteiligten Mikroorganismengruppen in der Rhizospblire der Tomate in hydroponischer Kultur in Abhlingigkeit yom EC- Wert derNiihrlosung ............................................................................................. 189 Veneichnis der TeUnehmer .................................................................................... 197 Autorenregister ..... .... ... ..... ..... ....... .......... ....... ............ ......................... .................... 200 Sachregister ............................................................................................................. 201 1 Einflu8 natiirlicher und anthropogener Faktoren auf mikrobielle Leistungen und Stoffumsatze im Wurzelraum
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