Studies on the colonization of recultivated mine spoils by endomycorrhizal fungi

Abstract

Endomycorrhizal fungi are absent from untreated mine spoils — which do not contain other saprophytic micro-organisms, either — however, these disturbed environments are colonized by VA mycorrhizal fungi from the surrounding natural or quasi-natural, i.e. agriculturally cultivated environments during recultivation. According to the technical literature, normally, in natural soils endomycorrhizal fungi are present and, in addition to the inherent properties of the host plants and the microbionts, the mycorrhizal condition is mostly a function of the environment factors. As it is stressed by investigators of this phenomenon, symbiosis frequently occurs in water- and/or nutrient-deficient soils — because under these conditions the macrobionts are allegedly dependent on endomycorrhizal fungi. Our studies conducted on VA mycorrhizae occuring in spoils consisting of yellow sand and coal power plant ashes characteristically deficient in water support the generally accepted hypothesis as far as the moisture availability is concerned. On the other hand, in long — term experiments lasting over 14 years, the presupposition that VA mycorhizae are more frequent in nutrient-deficient soils could not be confirmed. Indeed, by the fourteenth year, untreated spoils initially poor in plant nutrients became exploited by the cultivated plants to such an extent that no further agricultural use was possible. While there were relatively high numbers of propagules of VA mycorrhizal fungi, frequency of VA mycorrhizal infections decreased. These observations are in accordance with observations of others stating that a positive plant-fungus relationship occurs at not too high, yet definite water- and nutrient levels. The anomalies in propagule- and infection frequencies can be attributed to the fact that we studied mine spoils, not natural or quasi-natural environments. In the spoils under study species belonging to the genera Glomus and Gigaspora were identified. Studies on the frequency ratio of these genera in the actual ecosystems is under progress. Die rohen Haldenböden enthalten ursprünglich keine Endomykorrhiza-Pilze. In den meisten dieser Böden können auch keine saprophytischen Bodenorganismen nachgewiesen werden, jedoch werden sie im Laufe der Rekultivierung aus der Umgebung durch VA-Mykorrhiza-Pilze besiedelt. Nach Literaturangaben sind zwar in natürlichen Böden Endomykorrhiza-Pilze zugegen, jedoch hängt die Mykorrhiza-Besiedlung außer von der Art der Pflanzen und Pilze in erster Linie von den Umweltbedingungen ab. Dabei konnte nachgewiesen werden, daß eine Symbiose in Böden, die arm an Wasser und Nährstoffen sind, viel leichter zustande kommt, weil unter diesen Bedingungen die Pflanzen auf eine zusätzliche Hilfe angewiesen sind. In unseren Versuchen in Haldenböden aus Flugasche und gelbem Sand, wo in erster Linie ungünstige Wasserhaushaltbedingungen entscheidend waren, ergaben sich ähnliche Ergebnisse. Nach Literaturangaben hätte aber in den ungedüngten Böden (Kontrolle) eine höhere Infektionshäufigkeit erschienen sollen, als in den gedüngten und mit Nährstoffen besser versorgten Haldenböden. Dies war aber nicht der Fall, besonders nicht in dem seit 10 Jahren laufenden Versuch. Dies wird so interpretiert, daß die schon ursprünglich armen Haldenböden bis zum 14. Versuchsjahr an Nährstoffen in einem so großen Maße verarmt sind, daß die Lebensbedingungen für die Versuchspflanzen auf ein Minimum sanken und deshalb die Pflanzen in ihrer Entwicklung eingeschränkt blieben. Es kann angenommen werden, daß unter solchen Bedingungen auch die Symbiose beeinträchtigt wird. Dafür spricht die Tatsache, daß auch in diesen Böden Sporen in relativ großen Mengen zugegen waren, aber die Häufigkeit der Infektion geringer war. Laut anderer Literaturangaben benötigt ein positives Verhältnis von Pilz und Pflanze eine gewisse, wenn auch nicht zu hohe Nährstoff- und Wasserversorgung. Unsere Versuche scheinen diese Tatsachen zu beweisen. Gewisse Anomalien, die zwischen der Häufigkeit der Sporenbildung und der Infektion bestehen, können wahrscheinlich darauf zurückgeführt werden, daß der Versuch nicht mit einem natürlichen Boden, sondern mit einem Haldenboden durchgeführt worden ist. In unsere Untersuchungen konnten die Sporen von Endomykorrhiza-Pilzen, die den Gattungen Glomus und Gigaspora angehören, nachgewiesen werden. Die Untersuchungen, welche die Proportionen des Vorkommens verschiedener Pilzgenera betreffen, werden weitergeführt.