Boller Thomas

Delayed succession from alpine grassland to savannah with upright pine: Limitation by ectomycorrhiza formation?

Project Number: CH-1938
Project Type: Research_Project
Project Duration: 01/01/2002 - 12/31/2005 project completed
Funding Source: other ,
Project Leader: Prof. em. Thomas Boller
Pflanzenphysiologie; Biodiversity and Mycorrhiza
Departement Umweltwissenschaften, Botanik
Universität Basel
Schönbeinstrasse 6
4056 Basel
Phone: +41 (0) 61 403 04 24 ; +41 (0) 61 267 35 10
FAX: +41 (0) 61 207 29 80
e-Mail: thomas.boller(at)unibas.ch
https://botanik.unibas.ch/forschungsgruppen-der-botanik/pflanzenphysiologie/home/

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Research Areas:
Biodiversity

Disciplines:
ecology
botanics
general biology

Keywords:
trampling
ungulates
hiking
mykorrhiza
pinus mugo
protected area

Abstract:
Schlussbericht 2002

Im Nationalpark besteht die besondere Situation, dass einige alpine Weiden, die einst als Alpen genutzt wurden, seit der Gründung des Parkes nicht mehr bewirtschaftet wurden und trotzdem bis heute waldfrei geblieben sind. Dies trifft besonders für Champlönch zu. Es stellt sich die Frage nach der Ursache des Fehlens der Wiederbewaldung. Nebst harschem Klima sind Einflüsse der Hirsche und Gämsen zu erwarten, die durch Tritt und Frass die Wiederbewaldung verhindern könnten. (In unserem Untersuchungsgebiet war wenig Einfluss des Menschen vorhanden, da die Parkordnung das Verlassen des Weges verbietet. Weitere Untersuchungen, die das "Trampling" durch Menschen betreffen, mussten auf nächstes Jahr verschoben werden.)
Eine Voraussetzung für die Wiederbewaldung ist, dass Ektomykorrhizapilze vorhanden sind, und unsere Frage lautete: Sind Ektomykorrhizapilze längs eines Transektes vom Wald in die Wiese hinein im Vormarsch.
Entlang von vier Transekten vom Wald bis 30 m in die alpine Wiese von Champlönch untersuchten wir das Aufkommen von Pinus mugo ssp. uncinata. Wir stellten 2002 fest, dass eine grosse Zahl der Jungbäume 20 - 30 cm hoch sind und dementsprechend mehrjährig. Wir fanden keine Sämlinge der Jahre 2001 und 2002 (keine Samenjahre). Auffällig war, dass die jungen Bäume ein ausserordentlich kleines Wurzelwerk ausgebildet hatten. Das Spross / Wurzelverhältnis war bei allen > 1, und bei den grösseren Bäumen lag es bei 4 und sogar noch höher. Dies ist erstaunlich, da erwartet würde, dass zunächst ein ausgedehntes Wurzelwerk zur Verankerung und zur Versorgung der Bäume mit Nährstoffen ausgebildet würde. Man trifft solche Spross / Wurzelverhältnisse in gedüngten Böden bei Landwirtschaftspflanzen. Die Bodenuntersuchungen haben aber gezeigt, dass die pflanzenverfügbaren Nährstoffe in sehr niedrigen Konzentrationen vorhanden sind. Dies bedeutet offenbar, dass die Ektomykorrhizapilze, die für die Ernährung der Bäume verantwortlich sind, die Wurzeln an den gewählten Standorten besonders effizient mit Nährstoffen beliefern.
Hinweise um welche Ektomykorrhizapilze es sich dabei handeln könnte, ergab die Bestimmung der Pilzfruchtkörper. Wir bestimmten Fruchtkörper von Ektomykorrhizapilzen auf Champlönch in den Monaten Juli, August und September und fanden zum ersten Zeitpunkt ein paar Fruchtkörper von Lactarius deliciosus, im August eine grosse Menge von Suillus granulatus und im September wenige Exemplare von Cortinarius sp. und einige alte Exemplare von S. granulatus. Sehr auffällig war, dass wir die Pilzfruchtkörper zwar auf der Wiese, aber nicht im angrenzenden Wald fanden. Es stellte sich uns die Frage, ob S. granulatus ein besonders spezialisierter Mykorrhizapilz sei, der für die aufkommenden Bäume im alpinen Rasen ganz entscheidend ist.
Dazu führen wir Laborexperimente durch. Erstens säten wir P.mugo ssp. uncinata (Herkunft: Zernez, Lieferant: WSL) in Erde von Champlönch, um die Mykorrhizierung mit natürlichem Inokulum aus der Erde unter konstanten Bedingungen zu überprüfen. Das Experiment wiederspiegelt das Aufkommen von Sämlingen ohne klimatischen Stress, ohne Beeinträchtigung durch Frass und ohne Konkurrenz durch Gras und Kräuter. Wir erhoffen uns von diesem Experiment in den nächsten Monaten Resultate über den Zusammenhang zwischen der Bodenqualität inklusive Mykorrhizapilze und dem Aufkommen von Föhren Sämlingen. Zweitens mykorrhizieren wir unter axenischen Bedingungen P. mugo mit S. granulatus und weiteren Ektomykorrhizapilzen, um die Wachstumsstimulation der Sämlinge in Abhängigkeit von dieser dominanten Pilzart im Vergleich mit anderen zu überprüfen. Dieses Experiment soll zeigen, ob S. granulatus das Aufkommen von Föhrensämlingen entscheidend fördern kann.
Weiter gehen wir der Frage nach, ob ein Gradient in der Pilzkonzentration von den Altbäumen zu den Jungbäumen besteht und ob also die Pilze vom Wald aus langsam in die Wiese vordringen (Ammenfunktion der Altbäume).
Wir vermuten, dass das Rotwild die Pilzfruchtkörper der Ektomykorrhiza frisst, und dass die Pilzsporen mit dem Dung verbreitet werden. In diesem Fall würde das Pilzinokulum sehr zufällig in konzentrierter Form verbreitet. Wir haben Versuche angesetzt, um zu überprüfen, ob Pinus über die im Rotwild-Dung vorhandenen Pilz-Sporen mykorrhiziert werden kann. Ergebnisse werden in zwei bis drei Monaten erwartet.

Wir wissen bis jetzt, dass der Boden auf Champlönch ausserordentlich nährstoffarm ist und daher das Aufkommen von Wald verlangsamt ist. Da wir keinerlei Verbiss an den Bäumchen der Transekte feststellten, sind Hirsch und Gämse keine Stressfaktoren für dies Jungpflanzen. Wir stellten ebenfalls fest, dass die oberste Schicht des Bodens von zahlreichen Kräutern und Gräsern sehr dicht durchwurzelt ist. Die Kräuter werden vom Rotwild so abgeweidet, dass die Vegetation einem dichten Teppich gleicht. Es bleiben einzig Horste von unbeliebten Kräuter und Gräsern. Dieser verfilzte Teppich schützt den Boden und die Baumwurzeln vor Trittschäden, und auch eine Erosion des Bodens wird dadurch weitgehend verunmöglicht.


URL: http://plantbiology.unibas.ch/ecto/ecto.htm

Publications:
Wiemken V, Boller T 2006: Dalyed succession from alpine grassland to svannah with upright pine: Limtation ba ectomycorrhiza formation? Forest Ecology and Management 237: 492-502





Last update: 12/23/16
Source of data: ProClim- Research InfoSystem (1993-2020)
Update the data of project: CH-1938

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