Mycorrhiza influences plant community structure in succession on spoil banks

SummaryThe experiment simulated a plant succession stage when perennial grasses (e.g. Calamagrostis epigejos) invade communities of annuals with different mycotrophy (e.g. Atriplex sagittata and Tripleurospermum inodorum) on coalmine spoil banks. Communities of these three model species were planted in 30 l microcosms either in the presence of pre-established mycelium network of three arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) species (individually and in a mixture) or without AMF. Different AMF species had significantly different effects on individual plant species’ growth, which resulted in changes in plant community structure. While in the no-AMF treatment the non-mycotrophic plant species A. sagittata contributed nearly 70% to the total plant biomass, in the presence of the 3 AMF mixture the contribution of this species was only about 10%. Different effects of AMF on tiller formation by C. epigejos suggest that some AMF could have greater potential to promote the replacement of annuals by perennial grasses than others. It can be concluded that not merely the presence but also the identity of AMF present on spoil banks can affect the coexistence of plant dominants, the community structure and the progress of plant succession.

ZusammenfassungEin Stadium der Pflanzensukzession auf Kohleabbauhalden wurde experimentell simuliert, indem eine Gemeinschaft einjähriger Pflanzen mit verschiedener Mykotrophie (Atriplex sagittata und Tripleurospermum inodorum) von perennierenden Gräsern (Calamagrostis epigejos) invadiert wird. Modellgemeinschaften dieser drei Arten wurden in 30 l-Gefäße gepflanzt, die entweder von intaktem Mycel dreier Arten arbuskulärer Mykorrhizapilze (AM) einzeln oder gemeinsam besiedelt oder AM-frei waren. Der Wuchs der einzelnen Pflanzenarten wurde in signifikant unterschiedlicher Weise von AM beeinflusst, was zu einer Veränderungen in der Pflanzengemeinschaftsstruktur führte. Während die nicht mykotrophe Art A. sagittata mit fast 70% zu der Gesamtbiomasse der Modellgemeinschaft beitrug, wenn keine AM Pilze im Boden waren, betrug ihr Beitrag nur etwa 10% in Anwesenheit aller drei AM Arten. Unterschiedliche Effekte der einzelnen AM Arten auf die Stolonbildung von C. epigejos legen nahe, dass manche AM Arten die Verdrängung von einjährigen Pflanzen durch Gräser in höherem Maße fördern können als andere. Daraus kann geschlossen werden, dass nicht nur die Anwesenheit von AM Pilzen an sich, sondern auch ihr Artenspektrum, die Koexistenz der dominanten Pflanzen Arten und den Fortgang der Pflanzensukzession beeinflussen können.