Vorteile bei Trockenheit und Stress
Baumbestände zu erhalten oder neu zu begründen wird schwieriger. Im Forst müssen Jung- und Altbäume in der Regel mit dem auskommen, was der Standort hergibt. Düngergaben oder Wässerungen sind (fast) ausgeschlossen. Im kommunalen Bereich, in Grünanlagen oder auch an Straßen wäre eine Versorgung mit Wasser und Nährstoffen theoretisch dauerhaft möglich. In der Praxis beschränkt sich dieses aber auf die Fertigstellungspflege und die Entwicklungspflege (insgesamt drei Jahre) – danach muss/soll das Gehölz eigenständig funktionieren.
Trockenheit
Nährstoffmangel
Schädlinge und Krankheiten
Trockenheit
Wässerung in der Stadt Düsseldorf
Mobiler Bewässerungssack
Trockenschäden im Sommer 2019
Dass die Wasserversorgung von Pflanzen nur über die Wurzelhaare und die äußere Zellschicht der noch nicht verholzten Feinwurzeln (Rhizodermiszellen) erfolgt stimmt nicht einmal für 10 % der Landpflanzen. Über 90 % leben in der Pilz-Wurzel-Symbiosen (Mykorrhiza) in denen die Pilzpartner diese Leistung zum größten Teil übernehmen. Durch hormonelle Unterdrückung wird bei Ektomykorrhizapilzen die Ausbildung von Wurzelhaaren sogar aktiv verhindert, daher lassen sich z. B. an Buchen oder Eichen an Waldstandorten kaum einmal Wurzelhaare finden.
Vom anhaftenden Boden befreite Eichenfeinwurzeln mit weißen und braunen Mykorrhizen (hier finden sich so gut wie nie Wurzelhaare)
Intensiv mykorrhizierte Buchenwurzeln
Feinstwurzeln (bis 0,5 mm Durchmesser ) können nur in größere Bodenhohlräume eindringen – wenn diese vorhanden sind – und dort mit Wurzelhaaren ( ca. 0,01 mm) aus Grobporen ( 0,05 – 0,01 mm) Wasser aufnehmen. Pilzhyphen, die fadenartigen Zellen der Pilze, sind hingegen meistens nur 0,002 bis 0,003 mm dick. Daher können sie auch einen Teil der Mittelporen ( 0,01 – 0,0002) erschließen. Dies ermöglicht Pilzen, und damit dem Baum, rund 30 % mehr Wasser aus dem Nahbereich der Wurzeln zu entnehmen – allein diese Zusatzversorgung kann schon über eine Schädigung oder sogar das endgültige Verwelken entscheiden.
Noch deutlich größer wird der positive Effekt durch das „extraradikale Myzel“, dies sind Pilzhyphen außerhalb der Wurzel, die sich von den Mykorrhizen ausgehend im umgebenden Boden verbreiten.
Mykorrhiza mit extraradikalem Myzel und Rhizomorphen (Agerer 1987-2012)
Dieses Pilzgeflecht vergrößert die äußere, aufnahmefähige Oberfläche der Wurzeln erheblich und vervielfacht die Aufnahmefähigkeit für Wasser und Nährstoffe. Für Endomykorrhiza-Pilze sind durch dieses Pilzgeflecht 12 cm und sogar bis zu über 25 cm Abstand zur Wurzel nachgewiesen worden. Für die Ektomykorrhiza bildende Pilzarten werden Ausbreitungstypen unterschieden, die verschieden weite Distanzen – bis zu 10 cm – überbrücken. Bündeln sich die feinen, fadenartigen Hyphen zu Hyphenverbänden (Rhizomorphen) können diese oft mehrere Dezimeter oder sogar Meter in den Boden hineinreichen. In solchen Transport-Rhizomorphen ist die Fließgeschwindigkeit für Wasser und Nährstoffe deutlich erhöht. Dies gelingt dadurch, dass Hyphen aus dem zentralen Bereich ihren Durchmesser erheblich vergrößern und Querwände ganz oder teilweise auflösen, so dass die Rhizomorphen in Form und Funktion Pflanzenwurzeln ähneln.
Auch Pilzarten ohne weitreichende Hyphen können Trockenstress mindern, dies gelingt beispielsweise Cenococcum geophilum, der im Hyphenmantel, in gelatinösen Zellen, Wasser speichern kann.
Durch die Symbiosepilze wird die Wurzel auch angeregt vermehrt Wurzelspitzen auszubilden, dies führt dann zu weiteren Besiedlungen auch durch Mykorrhizapilzen anderer Arten.
Cenoccoccum-Mykorrhiza (dieser gilt als Pionier, er hilft Pflanzen bei der Erstbesiedlung von nährstoffarmen oder trockenen Standorten) (Foto C. Cripps)
Von einer mykorrhizierten Feinwurzel (im roten Kreis) erschließt das Pilzgespinst den flach ausgebreiteten Torf (Foto R. Agerer)
In intakten Waldökosystemen ist der Mykorrhizabesatz an den Feinwurzeln häufig sehr umfangreich. Dort können z.B. an einer Eiche 20 oder 30 verschiedene Pilzarten als Symbionten nachgewiesen werden. Und an einer einzigen Pappel konnten sogar gleichzeitig mehrere Hundert Pilzarten als Symbionten gefunden werden. Diese Vielfalt zusammen mit den umfangreichen Vernetzungen ermöglicht wahrscheinlich, dass sich kooperative Systeme langfristig neben parasitären Systemen durchsetzen können.
Neben der Verbesserung der Wasseraufnahme und der Wasserspeicherung gibt es noch eine Reihe weiterer Effekte, die den Trockenstress von mykorrhizierten Pflanzen mildern. So können die Spaltöffnungen der Pflanzen durch hormonelle und nährstoffbedingte Effekte gesteuert werden und die durch Trockenstress bedingte Produktion von Radikalen (wie 
) in der Pflanze kann durch antioxidative Enzyme von Mykorrhizapilzen deutlich verringert werden. So bleiben erhebliche Schäden an Zellen aus oder deren Tod wird verhindert.
Bei Jungpflanzen wurde unter Mykorrhiza-Einfluss auch beobachtet, dass die Wurzelneubildung verstärkt wurde und die Wurzeln in deutlich tiefere Bodenschichten vordrangen.
Bei forstlicher Pflanzware, die sehr häufig wurzelnackt geliefert und gelagert wird, kann durch eine Mykorrhizierung der Feinwurzeln ein Verdunstungsschutz bewirkt werden, so dass das Austrocknen effektiv verringert wird und Vertrocknungsschäden deutlich länger ausbleiben.
Mykorrhizabeimpfung sorgt auch bei Containerpflanzen für extreme Wurzelneubildung/Verzweigung
Wurzelnackte Forstpflanzen sind mit Mykorrhizierung besser vor dem Austrocknen geschützt
Das Vorhandensein und die Qualität der Mykorrhiza kann bei Dürre maßgeblich für das Überleben der Pflanze sein!
Nährstoffmangel
Die wesentlich verbesserte Wasseraufnahme durch eine Mykorrhizierung sorgt dafür, dass alle im Wasser gelösten Nährstoffe in deutlich erhöhtem Umfang der Pflanze zur Verfügung stehen. Aber auch eine aktive Aufnahme an den wachsenden Hyphenspitzen erhöht die Mineralaufnahme der Pflanzen ganz wesentlich.
Weit verbreitete Pilzhyphen eines Mykorrhizapilzes an einem ca. 5 cm langen Feinwurzelstück verbessern die Aufnahme von Wasser und Nährsalzen
Stickstoffmangel
Stickstoffverbindungen gelangen an natürlichen Standorten fast ausschließlich durch Organismen in den Boden. Hierbei spielen Bakterien, die den Luftstickstoff binden können und Bodenorganismen, die die organischen Reste aufschließen eine wesentliche Rolle. Nur die so freigesetzten Aminosäuren, Ammonium und Nitrat können aus der Bodenlösung direkt von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. In der Bodenlösung stehen aber nur geringe Anteile des Stickstoffs direkt zur Verfügung, der weitaus größere Anteil ist organisch gebunden und sind für Pflanzenwurzeln nicht aufschließbar.
Bei den Pilzen, die eine Eykorrhiza ausbilden, werden Enzyme ausgeschieden, um Stickstoff aus organischen Verbindungen, vor allem aus Humusbestandteilen, zu gewinnen. Große Anteile des gewonnen Stickstoffs werden im Myzel der Mykorrhizapilze gebunden und verhindern hiermit die Stickstoffauswaschung aus dem Boden – Ektomykorrhizen gelten daher als die größten Stickstoffspeicher unter den Bodenorganismen.
Mykorrhizapilze tragen somit erheblich zur Stickstoffversorgung und –sicherung der Pflanzen bei und auch zur Sicherung desselben im Boden. Insbesondere unter Wasserdefizit erhält dies eine gravierende Bedeutung für das Pflanzenwachstum. Wenn zu viel Stickstoff im Boden ist reagieren Mykorrhizapilze häufig mit einer deutlich verringerten Leistung für den Baum oder sie werden so stark geschädigt, dass sie verschwinden. Dies und die erhebliche Versauerung der Böden seit Beginn der Industrialisierung durch Luftschadstoffe (in den 80ern als „Saurer Regen“ bezeichnet) führten in den letzten Jahrzehnten zu Artenverlusten unter den Mykorrhizapilzen. Oft finden sich heute nur noch eine Handvoll unterschiedlicher Pilzarten als Symbionten an Eichen, Fichten oder Buchen. Wissenschaftler haben festgestellt, dass es erst nach 6 – 20 Jahren zu einer Erholung des Pilzbestandes kommt, wenn der Boden mit Stickstoff überdüngt ist.
Mykorrhizapilze (hier an Eichenfeinwurzeln) nehmen Stickstoff auf und verhindern die Auswaschung
Wenn Mykorrhizapilze an solchen Standorten eingesetzt werden sollen, müssen die verwendeten Pilze eine möglichst hohe Toleranz gegenüber Stickstoff haben. Dies ist ein Auswahlkriterium für die von uns verwendeten Pilzstämme.
Phosphatmangel
Die häufigste Ursache von Wuchsstörungen bei Pflanzen ist Phosphatmangel. Ein großer Anteil der im Boden vorhandenen Phosphate ist nämlich nicht pflanzenverfügbar. Nur Orthophosphat ist von den Pflanzen direkt aus der wässerigen Bodenlösung aufnehmbar. Bei pH-Werten über 5,6 funktioniert der Übergang in die Bodenlösung aber nicht mehr und es liegen gerade dann nur noch geringe Mengen an pflanzenverfügbarem gelöstem Phosphat vor. Dies trifft auf fast alle Stadt- und Straßenstandorte zu, wo meistens noch höhere pH-Werte vorhanden sind. Über die Abgabe von sauren Ausscheidungen, die von Pflanzenwurzeln und besonders von Pilzhyphen freigesetzt werden, kann organisches und mineralisches Phosphat auch unter diesen Verhältnissen frei gesetzt werden. Mykorrhizapilze tragen durchschnittlich etwa 70-80 % zur gesamten Phosphatversorgung der Pflanzen bei.
Schon bei sehr geringen Phosphatkonzentrationen wird das Phosphat aktiv von den Pilzhyphen aufgenommen, an die Pflanze weitergegeben und als Polyphosphat gespeichert. Die Aufnahme kann vom Pilz aktiviert werden, wenn beim Pflanzenpartner ein Mangel vorliegt. Hierdurch kann die P-Konzentration 1000-fach über dem Bodenwert liegen.
In den Kontakt- und Austauschbereichen zwischen Pilz und Pflanze (den bei der Endomykorrhiza in die Wurzelzellen reichenden, so genannten Arbuskeln (bäumchenartig verzweigte Hyphen) und bei der Ektomykorrhiza den zwischen den Zellen liegenden Hyphen des so genannten Hartigschen Netzes) werden dann die Polyphosphate mit Hilfe von Phosphatasen wieder abgebaut und an die Pflanze abgegeben. Durch Belohnung/Anreiz kann eine wechselseitige Förderung erfolgen. Wird aber von der Pflanze wenig Zucker im Austausch bereitgestellt, bleibt mehr Phosphat in den Polyphosphaten gebunden und ist dann nicht verfügbar.
Schemadarstellung Endo – und Ektomykorrhiza in einer Feinwurzel mit Arbuskeln und dem Hartigschen Netz zum Nährstoffaustausch
Vitaler Arbuskel einer Endomykorrhiza – sorgt in Wurzelzellen für die Weitergabe von Phosphat an die Pflanze (Foto: E.Limpens)
Für die Qualität eines Endomykorrhiza-Impfstoffes ist sehr wichtig, wie viele Arbuskel in den Wurzelzellen ausgebildet werden. Hierauf gehen auch die FLL mit den Qualitätskriterien für Impfstoffe ein (siehe auch Unterseite „Mykorrhiza-Impfstoffe“) und die FLL bewertet auch die Anzahl der Arbuskeln die phosphatase-aktiv sind. Nur solche Arbuskel sind funktionstüchtig und können die Pflanze ernähren.
Bei einer Beimpfung geschwächter Pflanzen mit leistungsfähigen Mykorrhiza-Pilzstämmen kann häufig beobachtet werden, dass eine nachhaltige Kräftigung der Pflanze eintritt.
Verbesserung der Mineralversorgung und Schutz vor toxischen Metallen
Durch die Aktivität von Mykorrhizapilzen werden zusätzlich zu Stickstoff und Phosphor weitere Mineralien aus Gestein freigesetzt, was deutlich zur Nährstoffversorgung mit Kalzium, Magnesium, Kalium und Eisen beiträgt.
Zusätzlich kann durch Abgabe von eisenbindenden Verbindungen sonst nicht pflanzenverfügbares 
(dreiwertiges Eisen, ein Eisenoxid) aufgenommen werden. Die ausreichende Eisenversorgung ist Grundlage für die Bildung von Chlorophyll.
Sumpfeiche mit Eisenmangel durch zu hohen pH-Wert im Boden
Durch die verstärkte Phosphataufnahme und der Bildung von Polyphosphaten, die dann chemisch als (Poly-) Anionen wirken, können metallische Kationen wie Kalium, Kalzium, Mangan, Magnesium, Zink, Eisen, Kupfer, Cadmium, Cäsium, Aluminium gebunden werden. Hierdurch kann die Versorgung mit mineralischen Nährelementen verbessert werden.
Auch ein Schutz vor dem für Pflanzen toxisch wirkenden 
(dreiwertiges Aluminium) kann durch die unlösliche Bindung an Polyphosphaten erfolgen. Hierdurch wird die Vergiftungsgefahr in Böden mit stark sauren pH-Werten (unter pH 4,2) erheblich verringert. Andere toxische Metalle (z. B. Cadmium) werden in großen Mengen an den Hyphenwänden gebunden und können dann von Pflanzen in deutlich höheren Dosen geduldet werden.
Mit Kartoffel-Bovist mykorrhizierte Eichen überlebten auf einer Abraumhalde
Auch etwa 40 % der Bodenradioaktivität wird über diesen Weg in Pilzhyphen gespeichert. Noch heute – mehr als 30 Jahre nach Tschernobyl – können an einigen Standorten in Bayern z.B. Maronenröhrlinge bis zu einige tausend Becquerel Cäsium-137 pro Kilogramm enthalten. In Extremfällen kann schon mit einer Mahlzeit mehr Cäsium-137 aufgenommen werden, als sonst aus anderen landwirtschaftlichen Lebensmitteln im ganzen Jahr.
Maronenröhrlinge speichern in den Hyphen im Boden und im Pilzfruchtkörper hohe Mengen an radioaktivem Cäsium
Pflanzen haben mit und durch Mykorrhizapilze einen guten Schutz vor schädigenden Elementen im Boden und werden in vielen Fällen weit besser mit lebensnotwenigen Nährstoffen versorgt!
Schädlinge und Krankheiten
Nicht nur gegen Schadstoffe, auch gegen tierische, bakterielle und pilzliche Schaderreger können Mykorrhizapilze einen Schutzschild aufbauen. Dies funktionier über verschiedene Wege:
Mechanischer Schutz und Verstecken: Durch den „Pilzmantel“, der die Feinwurzeln teilweise in einer dicken, mehrzelligen Schicht überzieht, werden die darin befindlichen Wurzeln einerseits mechanisch vor Schadorganismen geschützt, andererseits wirkt die Pilzschicht auch wie ein Tarnmantel unter dem die Pflanze z. B. von pflanzenfressenden Nematoden nicht erkannt werden.
Pilzmantel der Mykorrhiza als mechanischer Schutz und „Tarnmantel“
Nematode (Fadenwurm)
Antibiotische Ausscheidungen: Viele Mykorrhizapilze scheiden Stoffe in den umgebenden Boden aus, die eine antibiotische Wirkung haben. Dies ist vergleichbar mit dem Penicillin des Schimmelpilzes Penicillium, das sehr wirksam gegenüber Bakterien ist. Bei den Mykorrhizapilzen können Bakterien und/oder pilzliche Krankheitserreger durch diese Stoffe gehemmt oder abgetötet werden. In Bezug auf einige schädliche Schimmelpilze (z. B. Fusarium, Phytium) aber auch gegenüber Fäulepilze ist diese Wirkung nachgewiesen (z. B. Hallimasch).
Die Reinkultur des Mykorrhizapilzes in der Mitte der Schale hat antibiotische Stoffe in den Nährboden ausgeschieden, in diesen Bereich kann der Schimmelpilz nicht eindringen
Hallimasch – hier als dunkle Rhizomorphen (Ausbreitungs- und Infektionsorgane) unter der Borke einer Pappel - ist einer der gefährlichsten Schadpilze an Bäumen
Präimunisierung: Durch das „freundliche“ Eindringen der Symbiosepilze in oder zwischen die Zellen der Wurzeln wird bei der Pflanze eine biochemische Reaktion hervorgerufen, die es weiteren „feindlichen Eindringlingen“ erschwert auch in die Wurzel hinein zu kommen. Diese Form der Schutzimpfung ist nicht nur im Bereich der mykorrhizierten Feinwurzeln nachweisbar, sondern sogar bis hinein in die Blätter. Dort funktioniert es über die systemische Übertragung der Botenstoffe für ein solches Abwehrverhalten in der gesamten Pflanze.
Raupen haben immer Hunger!
Kräftigung und Vitalisierung: Allein schon der erheblich verbesserte Versorgungszustand mykorrhizierter Pflanzen verhindert eine Schwächung, die sich negativ auf das Abwehrvermögen auswirken kann. Geschwächte Organismen – egal ob Mensch, Tier oder Pflanze – werden deutlich schneller von Krankheiten oder Parasiten befallen. Eine gesunde Pflanze ist sehr häufig in der Lage eintretende Schäden noch zu kompensieren. Daher ist eine Vitalisierung auch als Schutz vor Schädlingen und Krankheiten von enormer Bedeutung.
