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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 11 / Ökologische Agrarwissenschaften  → Boden- und Pflanzenbauwissenschaften  → Fachgebiet Bodenbiologie und Pflanzenernährung  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-1753

Titel: Die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberfläche und Rhizosphäre in ihrer Bedeutung für Stoffumsätze in Böden
Autor(en): Appuhn, Astrid
Schlagworte (SWD): RizosphäreBodenpilzeBodenbakterien
Klassifikation (DDC): 570 - Biowissenschaften, Biologie (Life sciences)
Issue Date: 28-Dec-2004
Zusammenfassung: Im Vordergrund der Arbeit stand die Erfassung der mikrobiellen Biomasse bzw. Residualmasse an der Wurzeloberfläche, im Rhizosphärenboden und im umgebenden Boden. Durch den Vergleich von verschiedenen Methoden zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse wurden die Gehalte von pilzlichem und bakteriellem Kohlenstoff an der Rhizoplane und in der Rhizosphäre quantifiziert. Dabei wurde die Fumigations-Extraktions-Methode zur Erfassung der mikrobiellen Biomasse eingesetzt. Ergosterol diente als Indikator für die pilzliche Biomasse und die Aminozucker Glucosamin und Muraminsäure sollten Aufschluss geben über die bakterielle und pilzliche Biomasse bzw. Residualmasse in den drei Probenfraktionen. Dazu wurden Umrechnungsfaktoren erstellt, die zur Berechnung des bakteriellen und pilzlichen Kohlenstoffs aus den Gehalten von Muraminsäure und Pilz-Glucosamin dienten. Die Bestimmung von Aminozuckern wurde insoweit modifiziert, dass sowohl in Boden- als auch in Wurzelhydrolysaten die Messung von Glucosamin, Galactosamin, Muraminsäure und Mannosamin gleichzeitig als automatisiertes Standardverfahren mit Hilfe der HPLC erfolgen konnte. Es wurden drei Gefäßversuche durchgeführt: Im ersten Versuch wurde der Einfluss der Pflanzenart auf die mikrobielle Besiedlung der Wurzeloberflächen untersucht. Dabei wurden Wurzeln und Rhizosphärenboden von 15 verschiedenen Pflanzenarten miteinander verglichen. Im zweiten Versuch stand der Einfluss der mikrobiellen Biomasse eines Bodens auf die mikrobielle Besiedlung von Wurzeloberflächen im Vordergrund. Deutsches Weidelgras (Lolium perenne L.) wurde auf sieben verschiedenen Böden angezogen. Bei den Böden handelte es sich um sechs Oberböden, die sich hinsichtlich des Bodentyps und der Bewirtschaftungsform voneinander unterschieden, und einen Unterboden. Im dritten Versuch wurde die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln nach teilweiser und vollständiger Entfernung der oberirdischen Biomasse beobachtet. Welsches Weidelgras (Lolium multiflorum Lam.) wurde 24 Tage nach der Aussaat beschnitten. Anschließend wurde über einen Versuchszeitraum von acht Tagen die mikrobielle Besiedlung an den Wurzeln und in den Bodenfraktionen bestimmt. Es bestätigte sich, dass der Einfluss der einzelnen Pflanzenart von entscheidender Bedeutung für die mikrobielle Besiedlung von Wurzeln ist. Bei fast allen Pflanzen wurde die mikrobielle Biomasse an den Wurzeln von Pilzen dominiert. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff an den Wurzeln der 15 Pflanzenarten lag im Mittel bei 2,6. Bei der Betrachtung verschiedener Böden zeigte sich, dass die mikrobielle Besiedlung in tieferen Bodenschichten signifikant niedriger ist als in den Oberböden. Dabei war der Pilzanteil an der mikrobiellen Biomasse im Unterboden deutlich erhöht. Der Vergleich der Oberböden untereinander ergab, dass sowohl der Bodentyp als auch die Bewirtschaftungsform einen signifikanten Einfluss auf mikrobielle Besiedlung ausüben. Durch die teilweise oder vollständige Entfernung der oberirdischen Biomasse wurde eine Veränderung der mikrobiellen Besiedlung an den Wurzeln beobachtet. Das Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem Kohlenstoff sank in dem Versuchszeitraum von 2,5 auf 1,4. Dabei war die Förderung der Pilze in der Variante mit teilweise entfernter oberirdischer Biomasse relativ größer als in der Variante mit vollständig entfernter oberirdischer Biomasse. Entgegen der weit verbreiteten Annahme, dass bei den wurzelbesiedelnden Mikroorganismen die Bakterien gegenüber den Pilzen dominieren, zeigten die Ergebnisse ein gegensätzliches Bild. In allen drei Versuchen ergab sich gleichermaßen, dass sowohl im Boden als auch an den Wurzeln die Pilze gegenüber den Bakterien dominieren.The objective of this paper was to quantify the microbial biomass and microbial residues at the rhizoplane, in the rhizosphere and in bulk soil. The contents of fungal and bacterial carbon in the rhizoplane and rhizosphere were quantified by a comparison of different methods for the determination of microbial biomass. Fumigation-extraction was used to determine the microbial biomass. Ergosterol is a bioindicator for fungal biomass, and the amino sugars glucosamine and muramic acid give information about the bacterial and fungal biomass, and residues in the sample fractions. Therefore, conversion factors were established for calculating the contents of bacterial and fungal carbon from muramic acid and glucosamine. A method was developed for the simultaneous determination of glucosamine, galactosamine, muramic acid and mannosamine in soil and root hydrolysates by high-performance liquid chromatography. Three pot experiments were conducted. The effect of plant species on the microbial colonization of the root surface was tested in the first experiment. For this reason, roots and rhizosphere of 15 different plant species were compared with each other. In the second experiment, the influence of soil microbial biomass on the microbial colonization of plant roots was investigated. Perennial ryegrass (Lolium perenne L.) was grown on seven different soil types. Among them were six topsoils, which differed in soil type and cultivation, and one subsoil. In the third experiment, the microbial colonization of roots after partial or complete removal of aboveground plant biomass was observed. Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) was grown for 24 days. Two treatments were prepared, in one treatment the aboveground biomass was partially removed, in the other treatment it was completely removed. The microbial colonization of roots and soil fractions was determined within a period of eight days after plant biomass removal. It was confirmed that the influence of the single plant species is significant for the microbial colonization of roots. Fungi generally dominate the biomass of root colonising microorganisms in almost all plant species. The ratio of fungal to bacterial carbon within the roots of 15 plant species was on average 2.6. The observation of different soil types shows that the microbial colonization in deeper soil layers is significantly lower than in topsoils. In addition, the fungal part of the microbial biomass was distinctly increased. The comparison of the topsoils clearly reveals that both soil type and cultivation influence the microbial colonization significantly. The microbial colonization of roots was altered after partial or complete removal of aboveground plant biomass. The ratio of fungal to bacterial carbon decreased from 2.5 to 1.4 within eight days after removal of aboveground plant biomass. Apart from this, fungal biomass was relatively promoted in the treatment with partial removal of aboveground plant biomass compared to the treatment with completely removed aboveground plant biomass. In contrast to the common hypothesis that the microbial colonization of root surface and rhizosphere is dominated by bacteria, the present results show a different outcome. All three experiments show in the same way that the microbial biomass in both soil and roots is dominated by fungi.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-1753
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