Fungiciders påvirkning af mykorrhizasvampes diversitet og funktion
1 Indledning
Stort set alle planter lever i symbiose med svampe, som bidrager til planternes næringsstofoptagelse. Symbiosen kaldes mykorrhiza (svamperod) og arbuskulær mykorrhiza er den fremherskende type hos agerlandets kulturplanter. Mykorrhiza-svampenes mycelium vokser delvis i planteroden, delvis i den omgivende jord og grænsefladerne til plante og jord spiller en vigtig rolle for mykorrhizaens funktion. Svampen optager uorganiske næringsstoffer fra jorden, og en del af disse ender i planten, som til gengæld udgør svampens eneste forsyningskilde for kulstofforbindelser i form af simple sukkermolekyler. Mykorrhizasvampene spiller en vigtig rolle i landbrugsplanternes fosfor- (P) optagelse (Jakobsen & Rosendahl, 1993; Smith et al., 2003;Thingstrup et al., 1998; Schweiger & Jakobsen, 1999; Smith et al., 2003), og svampene har en række andre effekter på planterne fx nedsat modtagelighed for rodsygdomme (Rosendahl, 1985; Bodker et al., 1998) og tørkestress (Michelsen & Rosendahl, 1990). Hvor tidligere studier har fokuseret på at beskrive mykorrhizas effekt ved at sammmenligne planter med og uden mykorrhiza, har de senere års forskning fokuseret mere på betydningen af diversiteten af mykorrhizasvampene. Opretholdelsen af en høj diversitet af mykorrhizasvampe viste sig således at have afgørende betydning for planters vækst og planteøkosystemers diversitet (van der Heijden et al., 1998).
I PEASE projektet under Den Tværministerielle Pesticidforskningsindsats blev der udviklet metoder til at undersøge pesticiders virkning på mykorrhizasvampe. Metoderne tillader måling af svampenes P transport til planterne (Schweiger & Jakobsen, 1998; Schweiger et al., 1999; Schweiger et al., 2001) og af svampenes diversitet i marken (Kjoller & Rosendahl, 2000a; Kjoller & Rosendahl, 2001). Metoderne har sat os i stand til at bestemme diversiteten af svampene samt at kvantificere svampenes bidrag til planternes ernæring. Herved er det blevet muligt at måle både direkte og indirekte effekter af forskellige miljøpåvirkninger.
En række undersøgelser har søgt at klarlægge pesticiders effekt på jordens mikroflora, men ofte er det vanskeligt at anvende denne viden til at vurdere miljømæssige effekter på et højere niveau. Dette hænger bl.a. sammen med at vi kun har et begrænset indblik i betydningen af den mikrobielle diversitet for økosystemers funktion.
Pesticiders mulige indflydelse på sammensætningen af jordens mikrobielle samfund er målbar ved anvendelse af molekylære teknikker til at karakterisere de mikrobielle komponenter i samfundene. Ønsker man derudover at kvantificere den funktionelle betydning af sådanne ændringer i mikrobielle samfund, vil det ofte være forbundet med store metodiske vanskeligheder. Det gælder især, når funktionen af en specifik organisme er ukendt, f.eks. i forbindelse med nedbrydning af organisk stof. Derfor er det vanskeligt at vurdere konsekvensen af at eliminere en bestemt art fra det mikrobielle nedbrydersamfund.
Mykorrhizasvampes tætte samspil med planter gør det derimod muligt at inddrage funktionelle aspekter i effektstudier på denne gruppe af mikroorgansimer. Mykorrhizasvampene repræsenterer en unik gruppe af jordsvampe og udgør en væsentlig andel af jordens mikrobielle biomasse. Svampenes betydning for planters fosforoptagelse og vækst er velkendt, og svampenes funktionelle diversitet i denne fosforoptagelse er målbar. Det betyder, at pesticiders indflydelse kan måles, både som ændringer i disse svampesamfunds sammensætning og som ændringer i deres kvantitative bidrag til planters vækst. Mykorhizasvampene er derfor velegnet som en model for en fremtidig kvantificering af pesticideffekter på andre svampegrupper i de tilfælde, hvor der kan knyttes en målbar funktion til svampenes tilstedeværelse i jord-plante systemet.
Figur 1.1. Skematisk fremstilling af de gennemførte undersøgelser i projektet.
Projektets indhold er illustreret i Figur 1.1. Der er gennemført fire hovedeksperimenter. Det første sammenligner konventionel og økologisk dyrkning med hensyn til effekt på diversiteten af populationer af mykorrhizasvampe i de to marker (Kapitel 3). Et andet hovedforsøg undersøger effekten af fungicider på mykorrhizaudvikling og funktion i symbioser mellem en planteart og monokulturer af mykorrhizasvampe isoleret fra forsøgsmarken. Et deleksperiment undersøger effekterne på artsniveau (Kap. 4.1), medens et andet undersøger effekterne på svampe tilhørende den samme art (Kap. 4.2). Effekter af fungicider på diversitet og funktion af rekonstruerede samfund af mykorrhizasvampe isoleret fra forsøgsmarken (Kap. 5) undersøges i et tredje hovedforsøg, og effekten på markjordens naturlige samfund af mykorrhizasvampe undersøges i fjerde hovedforsøg (Kap. 6).
1.1 Formål
Projektet havde som formål at undersøge fungiciders indflydelse på sammensætningen af samfund af mykorrhizasvampe i planterødder og på den afledte indflydelse på mykorrhizas betydning for planters næringsstofoptagelse og vækst. Udvikling af nye og optimering af eksisterende metoder fremstår som centrale virkemidler i projektet.
Projektarbejdet blev planlagt for at kunne teste følgende hovedhypoteser:
- Fungicidbehandling påvirker mykorrhizasvampes vækst og fosforoptagelse til værtplanten.
- Fungicidbehandling ændrer sammensætningen af mykorrhizasvampe-samfundet.
- Fungicidinducerede ændringer i svampesamfundets diversitet resulterer i et ændret fosforbidrag fra svamp til plante.
Version 1.0 September 2006, © Miljøstyrelsen.