Wurzelinteraktionen zwischen Pflanzen spielen eine wichtige Rolle bei der Förderung der Nährstoffaufnahme, der Verbesserung der Leistung benachbarter Individuen und damit der Pflanzenfitness in natürlichen Lebensgemeinschaften und agrarökologischen Systemen. Pflanzen können das Wachstum ihrer interspezifischen Nachbarn beeinflussen, indem sie wurzelmorphologische (Wurzellänge und Biomasse) und physiologische Merkmale (Ausscheidung organischer und anorganischer Verbindungen) verändern. Landwirtschaftliche Mischkulturen – bei denen zwei oder mehr Pflanzenarten in unmittelbarer Nähe angebaut werden – bauen weitgehend auf diesem Prinzip auf und ermöglichen eine bessere Nutzung der Bodenressourcen, als sie einer einzelnen Pflanzenart zur Verfügung stehen würden. Zum Beispiel können phosphormobilisierende (P-mobilisierende) Feldfrüchte die P-Verfügbarkeit für sich selbst und benachbarte nicht-P-mobilisierende Arten durch Exsudation von Carboxylaten und Phosphatasen verbessern, wie es bei Mais im Mischanbau mit Ackerbohne beobachtet wurde. Wie genau Wurzelsysteme auf Nachbarn mit unterschiedlicher Pflanzdichte reagieren, ist jedoch kaum bekannt.

Design der Topf-experimentellen Behandlungen. Bildnachweis: Zhang et al.

In einer kürzlich in AoBP veröffentlichten Studie Zhang et al. untersuchen, wie die relative Pflanzdichte der Leguminosen der Chinesischen Milchwicke die Nährstoffaufnahme und das Wachstum benachbarter Rapspflanzen beeinflusst. Unter Verwendung eines auf Töpfen basierenden Experiments wurde Rapssamen allein als einzelne Art (Einzelbehandlung von Rapssamen) angebaut oder mit 3, 6 oder 15 Pflanzen der Chinesischen Wundklee gemischt (mit entsprechenden Milchwicken-Monokultur-Kontrollen). Die positiven Effekte der Nachbarleguminosen auf die Nährstoffaufnahme waren abhängig von der Pflanzdichte der Leguminosen. Bei niedrigen Pflanzdichten hatte die Chinesische Milchwicke ein kleines Wurzelsystem, aber hohe Raten an Citrat- und saurer Phosphatase-Exsudation, wodurch die Rapssamen-P-Aufnahme erleichtert wurde. Als die Pflanzdichte der chinesischen Milchwicke zunahm, gab es eine Abnahme der Raps-P-Aufnahme aufgrund einer Verringerung der Wurzelexsudation und einer erhöhten Wurzelgröße bei der chinesischen Milchwicke. Die Ergebnisse von Zhang et al. schlagen vor, dass die Wurzel/Rhizosphäre in Mischfruchtsystemen durch Optimierung der Leguminosen-Pflanzungsdichte besser verwaltet werden könnte, was dazu beiträgt, die Pflanzenproduktivität und die Nährstoffnutzungseffizienz zu verbessern.