MANUFACTURE AND USE OF ADSORBENTS FOR INOCULATING PLANTS WITH VESICULAR-ARBUSCULAR MYCORRHIZAL FUNGI

Abstract: 1. Inoculum carrier for the inoculation of plants with vesicular-arbuscular mycorrhiza, characterized by the inoculum carrier being a non-plant-root-containing adsorbent particle, the internal surface of which is larger than the external surface.

Description: Herstellung und Verwendung von Adsorbentien zur Inokulation von Pflanzen mit vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilzen Die Steigerung der Erträge durch Entwicklung immer neuerer Düngemittel ist ein Schwerpunkt der landwirtschaftlichen Forschung in den letzten Jahrzehnten gewesen. Die heute vorliegenden Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Erträge in Regionen mit intensiver landwirtschaftlicher Bewirtschaftung durch erhöhte Düngergaben oder Entwicklung neuartiger Düngemittel nicht mehr wesentlich gesteigert werden können. Unter dieser Umständen kommt der besseren Ausnutzung der Düngergaben und der Erhöhung der Widerstandskraft von Kulturpflanzen gegenüber ungünstigen Wachstumsbedingungen eine erhöhte Bedeutung zu. Das Bemühen der landwirtschaftlichen Forschung geht dahin, einerseits ein hohes Ertragsniveau zu sichern und andererseits Ertragseinbussen, die durch ungünstige Entwicklungsbedingungen, beispielsweise längere Trockenperioden, grössere Temperaturschwankungen, Einflüsse verschiedener Schaderreger oder ungünstige Standort- und Witterungsbedingungen verursacht werden, möglichst gering zu halten. Es ist bekannt, dass Pflanzen, deren Wurzeln mit vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilzen besetzt sind, gegenüber diesen ungünstigen Wachstumsbedingungen wesentlich widerstandsfähiger sind als mykorrhizafreie Pflanzen (vgl. J. L. Harley, S. E. Smith, "Mycorrhizal Symbiosis", Academic Press 1983). Man könnte daher ganz allgemein daran denken, diesen Effekt wirtschaftlich auszunutzen. Vesikulär-arbuskuläre Mykorrhizapilze sind obligat-biotrophe Organismen, d. h., Pilze, die in ihrer Entwicklung auf die Infektion einer lebenden Wirts- pflanze angewiesen sind. Arten, Lebensformen und Entwicklungsvorgänge der vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilze sind ausführlich in diesem Standardwerk beschrieben. Typisch für das Zusammenleben von Pilz und Pflanze ist, dass beide Partner aus der symbiotischen Lebensgemeinschaft Nutzen ziehen. Der Nutzen für die Pflanze wird daraus ersichtlich, dass die ökologische Breite einer Pflanzenart bei Mykorrhizainfektion erweitert wird. Für den Pilz andererseits ist diese Form des Zusammenlebens unter natürlichen Bedingungen essentiell. Unter extremen Bedingungen kann die Infektion mit dem Mykorrhizapilz für eine Wirtspflanze lebensnotwendig sein. Unter günstigen Wachstumsbedingungen führt die Infektion zu einer verbesserten Entwicklung der Wirtspflanze. In Gartenbau, Land- und Forstwirtschaft konnte der leistungssteigernde EinfluB dieser Symbiose eindeutig nachgewiesen werden. Als Beispiele im Gartenbau lassen sich Effekte anführen, die von der verbesserten Stecklingsbewurzelung bis hin zur beschleunigten Blühinduktion reichen. Quslitative sowie quantitative Ertragszuwächse wurden in landwirtschaftlichen Kulturen, wie Citrus, Getreide, Mais, Gemüse, Soja, Baumwolle u. a., beobachtet. Schliesslich führt die Symbiose in der Forstwirtschaft beispielsweise zu einer schnelleren und intensiveren Bewurzelung von Baumschulgehölzen (vgl. die Artikel von D. S. Hayman, H.-W. Dehne sowie D. E. Carling et al. in Phytopathology 72, 1108 - 1125 (1982); siehe auch E. SchonSeck und H.W. Dehne, Gesunde Pflanzen 33, 186 - 190 (1981) und C. Clarke, 8. Mosse, New Phytol. 87, 695 - 703 (1981). Die praktische Ausnutzung der bekannten positiven Wirkungen der vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilze scheiterte bisher an der Handhabung dieser Pilze. Es gab bisher keine praktikable Methode der Anreicherung und Konservierung von Mykorrhizapilzen. Nach dem Stand der Technik (vgl 3. A. Menge, Can. 3. Botany 61, 1015 - 1024 (1983) gibt es lediglich einen Verfahrensentwurf, nach dem im übrigen nur auf sehr umständliche Weise kontaminationsarme Kulturen hergestellt werden können, die unmittelbar vor ihrer Anwendung mit Pflanzenschutzmitteln behandelt werden müssen. Der Verfahrensentwurf, der auf den Anbau von Citrusfrüchten beschränkt ist, ist sehr aufwendig in Bezug auf Herstellung und Bereitstellung des Inokulums. Eine Standardisierung, die eine Erfolgskontrolle ermöglichen würde, ist so gut wie ausgeschlossen. Herkömm- liche Inokula sind generell unhandlich, kaum anzureichern, nur mit grossen Schwierigkeiten konservierbar und in der Regel schlecht und ungenau applizierbar. Diese Bewertung gilt auch für Versuche zur quasi-axenischen Kultur von Mykorrhizapilzen (vgl. C. M. Hepper, New Phytologist 88, 641 - 647 (1981) sowie 93, 537 - 542 (1983). Die wissenschaftlichen Untersuchungen zur Infektion von Pflanzen mit Mykorrhizapilzen in geschlossenen sterilen Hydrokultursystemen (vgl. R. M. MacDonald, New Phytologist 89, 87 - 93 (1981) erfordern eine aufwendige Apparatur und sind schon aus diesem Grunde für die landwirtschaftliche Praxis nicht geeignet. In der Literatur werden verschiedene Verfahren zur Inokulation von Pflanzen mit vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilzen beschrieben: 1. Verpflanzen mykorrhizahaltiger, unter kontrollierten Bedingungen vorgezogener Pflanzen in die zu inokulierende Kultur Dieses Verfahren wird empfohlen u. a. für Baumschulquartiere von Kaffee, Tee, Kakao, Papaya und Palmen. Diese Technik wird als die bislang wirkungsvollste Methode zur Feldinokulation angesehen (D. S. Hayman in S. Rao "Advances in Agricultural Microbiology", 1981, Seiten 344 - 345). 2. Direktes Einbringen von Boden aus mykorrhizahaltigen Topfkulturen in Saatreihen Dieses Inokulum besteht aus Sporen und Hyphen der Mykorrhizapilze bzw. mykorrhizahaltigen Wurzelstückchen. Es wurde bislang vor allem in entseuchten Böden, die frei von einem natürlichen Mykorrhizainoku lum waren, mit Erfolg angewendet. Von diesem Inokulum müssten bei grossflächiger Anwendung ca. 2 bis 3 Tonnen pro Hektar des mykorrhiza haltigen Bodens aus Topfkulturen ausgebracht werden, so dass eine breite Anwendung eines derartigen Verfahrens in der Praxis für aus sichtslos gehalten wird (E. Owusu-Bennoah und 8. Mosse, New Phytolo gist 83, 671 - 679 (1979). 3. Ausbringen eines Inokulums in einem viskosen Medium (z. B. 4 Ó Methylcellulose) als Flüssig-Drillverfahren Dabei werden Siebfraktionen (50 bis 200 Wm) eines Bodens aus mykor rhizahaltigen Topfkulturen von Hand unter dem Stereomikroskop soweit von organischen Bestandteilen befreit, dass sie lediglich feine Boden partikel der entsprechenden Korngrösse, wie Sporen und Myzelien der Mykorrhizapilze, enthalten. Diese Fraktionen werden in dem viskosen Medium zusammen mit gekeimten Samen der Kultur vermischt und mit speziellen Geräten in Reihen ausgesät (D. S. Hayman, K. A. Hampson, "Rothamsted Report for 1978", Part 1, Seiten 238 - 239 (1979). 4. Tnkrustierung des Saatgutes mit einem Mykorrhizainokulum Dabei werden sowohl Sporen als auch kleine, mykorrhizahaltige Wurzel stuckehen verwendet, die in Methylcellulose auf das Saatgut aufge bracht wurden. Es hat sich gezeigt, dass die Sporen der Mykorrhizapilze aufgrund ihrer Grösse nur schwer auf der Oberfläche des Saatgutes haften. Zwar wird auf diese Weise der Pilz auf dem Saatkorn fixiert; jedoch dringen die Keiurzeln sehr schnell in den Boden ein und breiten sich dort aus, ohne weiter mit dem Pilz in Berührung zu ko en. Erfolgreich beschrieben wurde die Anwendung dieses Verfahrens lediglich für Topfkulturen und Citrussämlinge in Baumschulen (M. J. Hattingh, J. W. Gerdemann, Phytopathology 65, 1013 - 1016 (1975). Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist die infolge Sauer stoffmangel behinderte Keimung des Saatgutes. 5. Ausbringen des Inakulums in Pellets Es werden Pellets aus einer Mischung von infiziertem Boden oder Siebfraktionen aus Dauerkulturen mit organischem Material, insbeson dere Torf, gemischt und geformt. Diese können dann im Vor- und Nach saatverfahren oder gemeinsam mit dem Saatgut in den Boden einge bracht werden. Nachteilig ist, dass Pathogene nicht abtrennbar sind (vgl. D. 5. HayBan, E. 3. Morris und R. J. Page, Annals of Appl. Biology, 1981 eingereicht; siehe Artikel von Hayman in "Advances in Agricultural Microbiology"). 6. Ausbringung von mykorrhizahaltigem Freilandboden Die obere Bodenschicht ausgewählter Felder, in denen zuvor Pflanzen wuchsen, die eine intensive Mykorrhizabildung aufwiesen, wird abge tragen und auf anderen Flächen als Inokulum aufgebracht. In jüngster Zeit wurde ein Verfahren publiziert, bei dem mit Hilfe von mykorrhizahaltigen Wurzeln Böden oder Pflanzen mit dem Symbionten inokuliert werden (vgl. EP-OS 0 015 103). Entscheidend ist, dass die Pflanzen in einer Nährfilmkultur gezogen werden. Dies bedeutet, dass die Pflanzenwurzeln ständig von einer konstanten Nährlösung umspült werden müssen. Auf Änderungen der Nährsalzkonzentration und des osmotischen Wertes reagiert die Pflanze sehr empfindlich. Es besteht die erhöhte Gefahr des Auftretens wasserliebender Pathogene, die, wenn sie einmal an der Wurzel haften, zusammen mit dem Symbionten verbreitet werden (vgl. B. Mosse, J. P. Thompson, Can. J. Bot. 62, 1523 (1984) sowie R. P. Elmes, B. Mosse, Can. J. Bot. 62, 1530 (1984). Alle aufgeführten Methoden haben folgende, teils gemeinsame gravierende Nachteile: - sie sind ausserordentlich arbeitsaufwendig (Durchsieben von Böden, Aufbringen sehr grosser Inokulummengen, Aufbringung von Inkrustierungs mitteln und Rücktrocknung, Auspflanzen einer grossen Anzahl von Mutter pflanzen; - die Inokula sind nur bedingt oder überhaupt nicht lagerfähig (Sieb fraktionen, Pellets, viskose Medien); - die Inokula sind an eine sehr spezielle Applikationstechnik mit hohem Aufwand gebunden (Flüssig-Driliverfahren). Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, leicht handhabbare Inokula vesikulär-arbuskulärer Mykorrhizapilze herzustellen, die in grosser Menge angereichert und gelagert werden können. Es sollte möglich sein, sie auf einfache Weise zur Inokulation von Pflanzen zu verwenden. Es wurde jetzt gefunden, dass Adsorbentien ein Medium darstellen, mit deren Hilfe Mykorrhizapilze auf einfache Weise angereichert und gelagert werden können. Dies ist offenbar darauf zurückzuführen, dass die Sporen und möglicherweise auch andere Organe der Mykorrhizapilze in den Poren der Adsorbentien überlebensfähig sind. Entscheidend ist, dass das Inokulum dieser Pilze von den Wirtspflanzen getrennt wird. Es wird selektiv angereichert und schliesslich an die Adsorbentien angelagert. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Adsorbentien zur Inokulation von Pflanzen mit vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilzen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Inokulation von Pflanzen. Erfindungsgemäss eignen sich alle vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilze deren systematische Zuordnung in den Artikeln von J. W. Gerdemann und J. M. Treppe, Mycologia Mem. 5, 1 - 76 (1974) und J. M. Trappe und N. C. Schenck in N. C. Schenck Methode ans Principles of Mycorrhizal Research", The American Phytopathological Society St. Paul, USA, 1982, beschrieben sind. Typische Uertreter der vesikulär-arbuskulären Mykorrhizapilze finden sich in den Gattungen Glomus, Accaulospora, Gigaspora und Sclerocystis (vgl. S. M. Hertz et al., Trans. Br. mycol. Soc. 72, 167 (1979). Beispielhaft seien folgende Vertreter aufgeführt: Glomus etunicatum, Glomus fasciculatuB, Glomus macreearpum, Glomus mosseae und Acaulospora laevis. Wem also im Rahmen dieser Erfindung vereinfachend von Mykorrhizapilzen die Rede ist, darin sind stets die hier genannten anzunehmen. Als Wirtpflanzen der Mykorrhizapilze kommen im Prinzip alle Pflanzen infrage, die zur Mykorrhizabildung befähigt sind. Nach dem heutigen Stand der Wissenschaft ist bekannt, dass eigentlich nur Pflanzen, die zu den Familien der Cruciferen und Chenopodiaceen gehören, nicht in der Lage sind, eine Symbiose mit Mykorrhizapilzen einzugehen. Wenn also im Rahmen dieser Erfindung einfach von Wirtspflanzen oder Pflanzen die Rede ist, dann sind diese Begriffe im Rahmen der hier gemachten Einschränkungen zu verstehen. Erfindungsgeinss werden Sämlinge oder ganz allgemein Jungpflanzen bevorzugt, die weniger als 2 Monate alt sind. Diese Kennzeichnung gilt sowohl für die Pflanzen, mit deren Hilfe der Mykorrhizapilz vermehrt werden soll, als auch für die zu inokulierenden Pflanzen. Die Infektion der Pflanzen, die in dem adsorbentienhaltigen Kultursubstrat wachsen sollen, kann beispielsweise mit Hilfe von Sporen, Aussenmycelien, infizierten Pflanzenwurzeln sowie mit Hilfe von Adsorbentien erfolgen, die nach dieser Erfindung erhalten werden. Die Infektion von Pflanzen mit dem Mykorrhizapilz wird in dem Standardwerk von Harley und Smith beschrieben. Die mykorrhizahaltigen Pflanzen werden in adsorbentienhaltige Kultursubstrate übertragen. In diesen Kultursubstraten entwickeln sich die Pilze sowohl in den Wurzeln der jeweiligen Pflanzen als auch an und in den jeweiligen Adsorbentien. In diesen Adsorbentien lassen sich bereits nach kurzer Kulturdauer (ca. 2 bis 3 Wochen) Mykorrhizapilze nachweisen. Die mit infektiösem Mykorrhizainokulum angereicherten Adsorbentien können über längere Zeiträume problemlos gelagert werden. Unter kontrollierten reproduzierbaren Anzuchtbedingungen ist die Inokulumproduktion auf Basis dieser Adsorbentien leicht standardisierbar, so dass bei der Verwendung dieser Adsorbentien ein definiertes Inokulumpotential leicht einstelbar ist. Das Kultursubstrat, in dem die Wirtspflanzen erfindungsgemäss wachsen sollen, ist durch seinen Gehalt an Adsorbentien gekennzeichnet. Die günstigste Anwendungsform besteht darin, ein Kultursubstrat zu verwenden, das ausschliesslich aus Adsorbentien besteht. Als Adsorbentien kommen alle Materialien infrage, die eine poröse Struktur aufweisen. Je höher der Porenvolumenanteil ist, um so eher ist ein Material geeignet. Vorzugsweise handelt es sich um ein chemisch weitgehend inertes Material, das für die Pflanzenwurzeln nicht toxisch ist. Demgegenüber ist es von untergeordneter Bedeutung, ob das Material anorganischer oder organischer Art, natürlicher oder synthetischer Herkunft ist. Beispiele für Stoffe anorganischer Art sind beispielsweise Kieselgel, Bleicherden, sekundäre Tonmineralien und aktivierter Bauxit. Vorzugsweise wird Bimsstein oder gebrochener BLähton mit folgenden Eigenschaften eingesetzt: Körnung 4 - 8 mm Wasseraufnahme 80 - 150 ml/l Blähton pK-Wert im Wasserauszug des gemahlenen Materials 5 - 7 lösliche Salze (berechnet als KC1) < 0,25 9/100 g Blähton Daneben kommen auch organische Stoffe, wie poröse Kunststoffe (Polystyrol), infrage. Weniger geeignet sind faserige Stoffe, wie Steinund Mineraiwolle. Das Kultursubstrat kann neben den beschriebenen Adsorbentien folgende Komponenten enthalten: Sand, Erde, Einheitserde, Torfersatzsubstrate, organisches oder anorganisches Material aller Art. Die Mykorrhizapilze wachsen am besten bei Temperaturen zwischen 18 und 30 OC, Der durch die Mykorrhizainokulation erreichte Effekt ist am deutlichsten erkennbar, wenn für die Pflanze ein relativer Nährstoffmangel hinsichtlich eines Nährstoffes, beispielsweise Phosphat, besteht. Dabei bezieht sich der Ausdruck Mangel ausdrücklich auf das für die Pflanze verfügbare Nährstoffangebot des Bodens. Es ist bekannt, dass bestimmte Wirkstoffe, die in den Stoffwechsel der Pflanze eingreifen, auf die Mykorrhizabildung stimulierend einwirken. Man sollte die Wirtspflanzen wenigstens 2 Wochen in dem Kultursubstrat wachsen lassen, daiit es zu einer nennenswerten Anreicherung von Sporen und Mycelien in den Adsorbentien kommt. Vorzugsweise sollten die Pflanzen mindestens 6 Wochen in dem Kultursubstrat wachsen. Je länger man die Pflanzen wachsen lässt, um so mehr reichern sich die Mykorrhizapilze in den Adsorbentien an. Andererseits gibt es aber auch einen Grenzwert, über den hinaus keine weitere Anreicherung stattfindet. Eine zu lange Wachstussperiode widerspricht auch wirtschaftlichen Erwägungen. In der Praxis wird lan daher die günstigste Wachstumszeit für die jeweilige Wirtspflanze unter den jeweiligen Wachstumsbedingungen durch einfache Vergleichaversuche ermitteln. Man kann die Pflanzen sowohl im Freien als auch in Gewächshäusern oder Klimakanviern wachsen lassen. In der Regel wird die Anzucht der Pflanzen wegen der besseren Reproduzierbarkeit der Ergebnisse unter kontrollierten Bedingungen im Gewächshaus oder in einer Klimakammer vorge nommen. Man zieht die Pflanzen vorzugsweise unter Langtagsbedingungen, d. h. die Lichtperiode in einem 24-Stunden-Rhythmus liegt zwischen 12 und 18 Stunden, die Dunkelperiode dementsprechend zwischen 12 und 6 Stunden. Die auf die Pflanzen einwirkende Lichtstärke soll mehr als 5 000 Lux, vorzugsweise mehr als 10 000 Lux, betragen. Es ist bekannt, dass die Wurzeln von Pflanzen, je nach Art des Mediums, in dem sie wachsen, nicht nur mit verschiedenen Arten von Mykorrhizapilzen infiziert, sondern auch mit einer Reihe anderer pflanzlicher Organismen unterschiedlicher Herkunft kontaminiert sein können, von denen eine Vielzahl eine schädigende Wirkung auf die Pflanzen ausüben kann. Das vorliegende Verfahren gestattet es nun, die Pflanzen unter weitgehend sterilen Bedingungen heranzuziehen. Inokula können also unter sterilen als auch unter unsterilen Bedingungen produziert werden. Im letzteren Fall zeichnet sich das so gewonnene Inokulum durch ausserordentlich geringe Kontaminationsraten aus. Erforderlichenfalls lässt sich ein derartiges Inokulum auch durch geeignete Massnahmen, wie z. B. eine Behandlung mit Desinfektionsmitteln, dekontaminieren, ohne dass ein wesentlicher Infektionsverlust eintritt. Eine Dekontamination wird vor allem von solchen Pathogenen angestrebt, die, wie z. B. Oomyceten, in Hydrokultursystemen zum Problem werden können. Die Bedeutung der Dekontamination wird an folgendem Versuch deutlich: Die Wurzeln junger Maispflanzen, die in Blähtonkulturen wuchsen, wurden mit Glomus etunicatum (Mykorrhiza) inokuliert und zusätzlich mit Pythium spec. infiziert. Im Laufe der folgenden 3 Monate entwickelten sich der symbiotische und der pathogene Pilz nebeneinander. Danach enthielt das Kultursubstrat BLähton Sporen beider Pilze. Eine erste Hälfte des Blähtons wurde nunmehr 2 Minuten mit wässrigem Ethanol behandelt, die andere Hälfte (Vergleichsprobe) wurde nicht behandelt. Anschliessend wurden beide Blähtonproben zur Inokulation von 4 Wochen alten Maispflanzen eingesetzt, die auf sandigem Boden wuchsen. Nach 6 Wochen wurde das Ausmass der Inokulation mit Glomus etunicatum und Infektion mit Pythium spec. mikroskopisch untersucht. Während die Maiswurzeln der Vergleichsprobe zu 53 Ó mit Glomus etunicatum inokuliert und zu 44 Ó sit Pythium spec. infiziert waren, enthielten die Maiswurzeln der ersten Probe (Ethanolbehandlung des Blähtons) immerhin noch 36 Ó mit Glomus etunicatum inckulierte aber keine mit Pythium spec. infizierte Wurzeln. Der Versuch belegt anschaulich, dass durch Behandlung der inokulierten Adsorbentien wit wässrigem Ethanol eine Dekontamination von infektiösen Pilzen möglich ist. Schliesslich bietet das vorliegende Verfahren auch die Möglichkeit einer selektiven Übertragung einer Mykorrhizaart auf eine Pflanzenwurzel. Durch die Anzucht von mykorrhizahaltigen Pflanzen erhält man Adsorbentier die it infektiösem Mykorrhizainokulum infiziert sind und, wie experimentell belegt werden konnte, bei Raumtemperatur ohne Abnahme ihrer Aktivität mindestens ein Jahr gelagert werden können. Diese Adsorbentien können jetzt in aehr unterschiedlicher Form weiterverwendet werden. So eignen sich die Adsorbentien z. B. für die mechanische Ausbringung mit handelsüblichen Geräten der Land- und Forstwirtschaft sowie des Gartenbaus (herkömmliche Düngerstreuer, Schleuder- oder Pendelstreuer, Unterfussdüungungsgeräte, Drill- oder Sämaschinen). Neu ist, dass man Adsorbentien, an die Mykorrhizapilze gebunden sind, mit Pflenzenmurzeln in Kontakt bringt. Dies erfolgt durch gezielte oder grossflbehige Applikation der Adsorbentien, die vorzugsweise in die oberen Bodenschichten (vor allem 0 bis 10 cm) eingearbeitet bzw. unter die Saatreihen appliziert werden können. Bei Baumpflanzen kann die Einbringung auch in 1 m liefe und mehr erfolgen. Die Anwendung kann bis zu 3 Wochen vor Kulturbeginn, aber auch in späteren Entwicklungs stadien erfolgen. Die Adeorbentien- kannen auf sehr unterschiedlichen Böden eingesetzt werden. Beispielhaft seien erwähnt: Rekultivierungsflächen des Braunkohlentagebaus, landwirtschaftliche Böden aller Art, Topf- und Containerkultursysteme sowie Hydrokulturen (vgl. auch D. J. Bagyaray, A. Manjunath Nem Phytol. 85, 33 - 36 (1980). Der wesentliche Vorteil dieser künstlichen Inokulation von Pflanzen besteht darin, dass mit geringem Aufwand die Mykorrhizabildung quantitativ gefördert und beschleunigt wird. Qualitativ kann eine günstige Beeinflussung von Pflanzenwachstum und Ertrag erzielt werden. Eine Applikation der Mykorrhizapilze, die an Adsorbentien gebunden sind, ist mit herkömmlichen Praxisgeräten möglich. Dies zeigten Versuche mit Blähton (Grossenasperfeld) und Bimsstein (Dülmen) als Adsorbentien, die über ein Unterfussdüngungsgerät in gleicher Weise wie der ansonsten für die Unterfussdüngung verwendete NP-Dünger in Mais ausgebracht worden waren (vgl. Tabelle 1). Die Versuche waren randomisiert und vierfach wiederholt angelegt worden. Die Parzellengrösse betrug 50 m2. Die Ablagentiefe der Adsorbentien mit den gebundenen Mykorrhizapilzen betrug wie beim herkömmlichen NP-Dünger 5 cm. Die Ablage erfolgte wie bei der Unterfussdüngung neben die Maisreihe. In Dülmen wurden die Adsorbentien noch zusätzlich in die Maisreihe abgelegt. Applikationszeitpunkt war wie bei der Unterfussdüngung Anfang Mai. Die Ergebnisse sowohl in Grossenasperfeld als auch in Dülmen bestätigen, dass unter Verwendung normaler, für die Landwirtschaft üblicher Applikationsmethoden und bei Auswahl geeigneter Mykorrhizapilze, die an die Adsorbentien gebunden sind, unter Praxisbedingungen deutliche Ertragssteigerungen z. B. in Mais möglich sind. In Grossenasperfeld konnten die Erträge (Trockensubstanz Kolben) um ca. 10 bis 15 Ó mit dem Mykorrhizainokulum gesteigert werden. Zudem war der Mais in den Parzellen mit dem Mykorrhizainokulum noch Mitte September vom Fahnenblatt beginnend bis zu den untersten Blättern grün, während der nicht inokulierte Mais unter den Trockenbedingungen des Jahres 1983 deutliche Wassermangelsymptome zeigte, was sich durch frühzeitiges Abreifen mit entsprechender Gelbfärbung der Blätter bemerkbar machte. Der ertragssteigernde Effekt des Mykorrhizainokulums konnte sowohl für die gedüngten als auch für die nicht gedüngten Parzellen gezeigt werden. Durch alleinige Zugabe des Mykorrhizainokulums konnten die gleichen Erträge erzielt werden wie mit Düngung. In Dülmen konnten ähnliche ertragsseigernde Effekte (Trockensubstanz Kolben) durch die Inokulation mit Mykorrhizapilzen nachgewiesen werden. Mit Mykorrhizapilzen wurden die gleichen Mehrerträge erzielt (ca. 20 Ó) wie durch die Unterfussdüngung mit einem NP-Dünger ohne Mykorrhizainokulum. Beispiel 1 Die mit Mykorrhizapilzen angereicherten Adsorbentien werden auf folgende Weise erhalten: Die Wurzeln steril angezogener Maissämlinge (Alter 10 Tage) wurden mit oberflächensterilisierten Sporen von Glomus fasciculatum inokuliert und in Blähton- bzw. Bimssteinhydrokultur (durchschnittliche Korngrösse 3 sn) gezogen. Als Nährlösung für die Hydrokultur diente eine modifizierte Nährlösung nach Knop. Die modifizierte Nährlösung nach Knop wurde erhalten durch Vereinigung einer Nährlösung nach Knop mit 1 Volumenprozent einer Spurenelementlösung nach Hoagland. a) Nährlösung nach Knop Angaben für 1 Liter Nährlösung: Ca(NO3)2 # 4 H2O 1,0 g MgSO4 # c7 H2O 0,25 g KH2PO4 0,25 g KNO3 0,25 g KC1 0,12 g FeC13 6 H20 in Spuren b) Spurenelementlösung nach Hoagland (aus: D. R. Hoaqland, W. C. Snyder, Amer. Soc. horticult. Sci. 30 (1933) 288) Angaben pro 18 Liter Wasser: Al2(SO4)3 1,0 g KJ 0,5 g KBr 0,5 g TiO2 1,0 g SnCl2 2 H20 0,5 g LiCl 0,5 g MnCl2 # 4 H2O 7,0 g H3BO3 11,0 g ZnSO4 1,0 g CuSO4 # 5H2O 1,0 g NiSO4 6 6 1 < 20 1,0 g Co(NO3)2 # 6 H2O 1,0 g Die Maissämlinge wurden in einem Hydrokultursystem bei 15 000 Lux 14 Stunden kultiviert. Die Temperatur betrug 20 t2 OC. Nach 3 Monaten, als der Blähton bzw. Bimsstein mit den Maiswurzeln, in denen sich der Mykorrhizapilz entwickelt hatte, intensiv durchwachsen war, wurde der Mais einschliesslich seiner Wurzeln aus der Blähton bzw. Bimsstein-Hydrokultur entfernt, indem die durchwurzelten Adsorbentien abgeschüttelt wurden. In den Hohlräumen der Adsorbentien reicherten sich die Sporen und Mycelien der Mykorrhizapilze an. Freilandversuche mit den erhaltenen Adsorbentien: Die mit Mykorrhizainokulum angereicherten Adsorbentien wurden über ein Unterfussdüngungsgerät in Maiskulturen im Freilandversuch ausgebracht. Pro Hektar wurden 50 kg Blähton bzw. Bimsstein als Mykorrhizainokulum appliziert. Tabelle 1 Kolbenerträge von Mais (Trockensubstanz in dt/ha) nach Applikation mit Blähton (Grossenasperfeld) und Bimsstein (Dülmen) als Adsorbentien, an die Mykorrhizapilze gebunden waren. Applikation der Adsorbentien mit einem herkömmlichen Unterfussdüngungsgerät (Freilandversuche 1983). EMI13.1 <tb> <SEP> Blähton <SEP> Bimsstein <tb> ohne <SEP> Düngung <tb> ohne <SEP> Mykorrhizabehandlunq <SEP> 103 <SEP> 57 <tb> ohne <SEP> Düngung <tb> mit <SEP> Mykorrhizabehandlung <SEP> 113 <SEP> 70 <tb> mit <SEP> NP-Dünger <SEP> gedüngt <SEP> 67 <SEP> 68 <tb> ohne <SEP> Mykorrhizabehandlunq <SEP> 67 <SEP> 68 <tb> mit <SEP> NP-Dünger <SEP> gedüngt <tb> mit <SEP> Mykorrhizabehandlunq <SEP> 116 <SEP> <SEP> - <SEP> <tb> Beispiel 2 Gewächshausversuch mit den Adsorbentien Mais, Gurke, Bohnen und Zwiebeln wurden unter Gewächshausbedingungen bei 20 OC und 15 000 Lux (14 Stunden) mit dem Mykorrhizapilz Glomus fasciculatum inokuliert, indem man Blähton wie in Beispiel 1 beschrie ben als Inokulum herstellte und bei der Aussaat der Kulturpflanzen pro Kulturgefäss (Durchmesser 11 cm) jeweils 1 g Inokulum pro Liter Boden verwendete. Die Versuche zeigen, dass Blähton ein geeignetes Ad Adsorbens für den Mykorrhizapilz darstellt, was an dem hohen Infektionsgrad erkennbar ist. Vergleichbare Ergebnisse wurden mit Glomus constrictum erhalten. Tabelle 2 Inokulation verschiedener Wirtspflanzen mit Blähton als Adsorbens für Glomus fasciculatui aus einjährigen Dauerkulturen (Pflanzenalter 6 Wochen, Inokulum 1 g/l) EMI14.1 <tb> <SEP> % <SEP> mykorrhizahaltige <SEP> Wurzeln <tb> is <SEP> )S,5 <SEP> <tb> rke <SEP> 18,7 <tb> Bohne <SEP> 61,2 <SEP> <tb> <SEP> hiebei <SEP> 64,7 <tb> Beispiel 3 Gewächshausversuch mit den Adsorbentien Als mykorrhizahaltiges Adsorbens wurde Blähton verwendet, auf dem in analoger Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, Glomus fasciculatum in Maiswurzeln bei Bwöchiger Kulturdauer gezogen worden war. Es wurden 3 Fraktionen unterschiedlicher Partikelgrössen eingesetzt. Als Versuchspflanze für die Inokulation mit dem mykorrhizahaltigen Blähton diente Mais. Die Inokulummenge betrug 15 g Blähton pro Liter Boden. Der Mais wurde 6 Wochen bei 28 C (15 000 Lux und 15 Stunden) unter Gewächshausbedingungen angezogen. Anschliessend wurde der Infektionsgrad bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Mykorrhizaentwicklung in dem untersuchten Bereich weitgehend unabhängig von der Partikelgrösse ist. Tabelle 3 Infektiosität verschiedener Partikelgrössen von Blähton aus mykorrhizahaltigen Dauerkulturen (Dauerkulturen 8 Wochen alt, inokulierte Maispflanzen 6 Wochen alt) EMI15.1 <tb> <SEP> mykorrhizahaltige <SEP> Wurzeln <tb> <SEP> Partikelgrösse <SEP> Partikelgrösse <SEP> Partikelgrösse <tb> <SEP> < <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> 3,5 <SEP> mm <SEP> > <SEP> 5 <SEP> mm <tb> lomus <SEP> fasciculatum <SEP> 48,0 <SEP> 52,5 <SEP> 56,3 <tb> Beispiel 4 Als mykorrhizahaltiges Adsorbens (Glomus fasciculatum) wurde Blähton verwendet, der in analoger Weise wie in Beispiel 1 hergestellt worden war. Pelargonium zonale (Geranie) wurde in Sand bzw. in einem Torfersatzsubstrat ("Hornoflor") unter Gewächshausbedigungen (Temperatur 20 OC, Belichtung 15 Stunden mit 15 000 Lux) kultiviert, wobei als Mykorrhizainokulum Blähton in unterschiedlichen Mengen in den Boden gemischt wurde. Nach liwöchiger Inkubation wurde die Länge der Pflanzen im Vergleich zur unbehandelten Kontrollgruppe gemessen. Wie Tabelle 4 zeigt, wurde das Längenwachstum von Pelargonium zonale durch mykorrhizahaltiges Inokulum sowohl in Sand als auch im Torfersatzsubstrat stimuliert. Die Höhe der verwendeten Blähton-Inokulummenge hatte keine zusätzliche Bedeutung, da bereits bei der geringsten Inokulummenge die gleiche Stimulierung wie bei der vierfachen Inokulummenge beobachtet wurde. Das Beispiel belegt ferner, dass die mykorrhizatypische Eigenschaft, das Wachstum zu fördern, mit Hilfe von Adsorbentien, wie Blähton, auf Pflanzen übertragen werden kann. Tabelle 4 Längenwachstum (cm) mykorrhizahaltiger und mykorrhizafreier Pelargonium zonale "Paul Götz" in den Substraten Sand und Torfersatzsubstrat nach Inokulation mit 5, 10 und 20 Vol.- Ó Blähton-Inokulum, 11 Wochen nach Inokulation EMI16.1 <tb> Substrat <SEP> Isolat <SEP> Blähton <SEP> - <SEP> Aufwandmenge <SEP> (Vol.-%) <SEP> GD0,05 <tb> <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 20 <tb> Sand <SEP> Mykorrhiza- <SEP> 10,0** <SEP> 10,0** <SEP> 9,8** <SEP> 2,2 <tb> <SEP> behandlung <SEP> <tb> <SEP> Kontr. <SEP> 7,0 <SEP> 7,1 <SEP> 6,9 <SEP> 1,9 <tb> Hornoflor <SEP> Mykorrhiza- <SEP> 9,1* <SEP> 10,1** <SEP> 8,9* <SEP> 1,6 <tb> <SEP> behandlung <SEP> <tb> <SEP> Kontr. <SEP> 7,5 <SEP> 7,9 <SEP> 7,2 <SEP> 1,5 <tb> * Wert bei P # 0,05 verschieden vom Wert der entspr. Kontrolle ** Wert bei P # 8,01 verschieden vom Wert der entspr. Kontrolle

Claims: Patentansprüche: 1. Kultursubstrate zur Inokulation von Pflanzen mit vesikulär-arbusku lären Mykorrhizapilzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kultursubstrat aus Adsorbentien besteht. 2. Kultursubstrate gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kultursubstrat aus Materialien mit einer inneren Porenstruk tur besteht. 3. Kultursubstrate gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als porenhaltiges Material ein anorganisches Material natür licher Herkunft verwendet. 4. Kultursubstrate gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als porenhaltiges Material Blähton oder Bimsstein verwendet. 5. Kultursubstrate gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein quellbares Material, wie z. B. ein sekundäres Tonmineral, verwendet. 6. Kultursubstrate nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kultursubstrat neben den Adsorbentien bis zu 50 Gewichtspro zent sonstiges Material, wie Sand, Erde, Humus etc., enthält. 7. Verfahren zur Herstellung von Kultursubstraten nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man Pflanzen, deren Wurzeln mit vesikulär-arbuskulären Mykorrhiza pilzen infiziert sind oder auf künstlichem Wege mit diesen infiziert wurden, mindestens 2 Wochen in dem Kultursubstrat wachsen lässt. 8. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pflanzen wenigstens 8 Wochen wachsen lässt. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pflanzen unter Langtagsbedingungen wachsen lässt. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pflanzen während des Tages bei einer Lichtstärke von mehr als 5 QON Lux, vorzugsweise mehr als 10 000 Lux, wachsen lässt. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man vesikulär-arbuskuläre Mykorrhizapilze unter sterilen Bedin gungen auf die Pilzwurzeln überträgt. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man selektiv eine bestimmte Art der Mykorrhizapilze auf Pflanzen wurzeln überträgt. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man als zu inokulierende Pflanzen höchstens 2 Monate alte Kultur pflanzen verwendet. 14. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass man Mykorrhizapilze unter unsterilen Bedingungen auf die Pflanzen wurzeln überträgt. 15. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass man die erhaltenen Adsorbentien, an die Mykorrhizapilze gebunden sind, mit Hilfe geeigneter Desinfektionsmittel dekontaminiert. 16. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass man die Pflanzen nach der Wachstumsperiode auf dem Kultursubstrat entweder mit oder ohne Wurzeln entfernt und auf dem Kultursubstrat gegebenenfalls eine andere Pflanze wachsen lässt. 17. Verwendung der Inokula nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur Inokulierung von Pflanzen. 18. Verwendung gemäss Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass man die Inokula mit Hilfe herkömmlicher Düngerstreuer oder ande rer geeigneter praxisüblicher Geräte mechanisch ausbringt. 19. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikation mit Hilfe geeigneter landwirtschaftlicher Geräte bis zu 20 cm tief in dem Erdboden erfolgt. 20. Verwendung nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringung höchstens 3 Wochen vor der Aussaat oder dem Kulturbeginn und spätestens 8 Wochen nach der Aussaat bzw. dem Kulturbeginn erfolgt.

Inventors: BALTRUSCHAT, HELMUT, DR., DEHNE, HEINZ-WILHELM, DR.
Applicants: IBL INTERNATIONAL BIOTECHNOLOGY LABORATORIES GMBH
Application year: 1985
Main classification: A01G7
IPC codes: A01G1, A01G7, C12N1, A01G13