Bornyasz,M.A., Graham,R.C. and Allen,M.F.(2005): Ectomycorrhizae in a soil-weathered granitic bedrock regolith: Linking matrix resources to plants. Geoderma, 126, 141-160.


 The spatial distribution of mycorrhizae and hyphae in a regolith of thin soils overlying deeply weathered granitic bedrock was investigated at Santa Margarita Ecological Reserve in southern California. The regolith supports mature Quercus agrifolia trees and consists of thin soils (24-100 cm) overlying four varieties of granitic parent materials, and a fault gouge. Evergreen plants with deep, extensive root systems are favored during inherent seasonal droughts of Mediterranean climate. However, sub-soil roots are confined to the fractures and are physically restricted from the matrix micropores of the weathered granitic bedrock where the bulk of the regolith plant available water exists. Ectomycorrhizal (EM) root tips were found throughout the regolith to depths of 〜4 m. Some EM infection frequencies of fracture-confined roots (range 1-63%) were similar to those found in the upper 30 cm of soil (range 33-94%). Hypae were recovered from all depths and material types: soil (averaged 75.0-127.8 m cm-3), fracture (2.5-30.2 m cm-3), and matrix material (1.2-10.3 m cm-3). Hyphae in the form of rhizomorphs were also recovered from deep, matrix materials. Total N was extremely low in the fractures and negligible in the matrix materials; therefore we postulate that N deficits are not driving the formation of ectomycorrhizal infection within the bedrock. Hyphae have been shown to act as water conduits and can transport matrix water, otherwise unavailable to plants, from micropores to fracture-confined, mycorrhizal roots. The formation of mycorrhizae in weathered bedrock fractures, and hyphal extension into the matrix, may be crucial to the water balance of evergreen trees in Mediterranean climates by providing a link between matrix resources and the plant.

Keywords: Quercus agrifolia (coast live oak); Ectomycorrhizae; Hyphae; Deep regolith; Weathered granitic bedrock; Mediterranean climate』

 深く風化した花崗岩質基盤岩を覆う薄い土壌であるレゴリスの中の菌根と菌糸の空間的分布が、カリフォルニア州南部のサンタ・マーガリータ生態系保護区で調査された。レゴリスは、成長したケルクス・アグリフォリア樹木を支えており、4種類の花崗岩質母材を覆う薄い土壌(24〜100 cm)および断層粘土からなる。深くて広範囲に及ぶ根系をもつ常緑植物は、地中海性気候に固有の季節的な干ばつの間も恵まれている。しかし、土壌より下にある根は割れ目に限定されており、レゴリス中の植物が利用できる水が全体的に存在する風化花崗岩質基盤岩の基質中の微小孔から、物理的に制限されている。外生菌根(EM)の根尖端は、レゴリスから〜4 mの深さまでのいたるところで見つかった。割れ目に封じられた根のEM感染頻度(1〜63%の範囲)は、土壌の上部30 cmで見られた頻度(33〜94%の範囲)と似ていた。菌糸はあらゆる深度および物質タイプから発見された:土壌(平均75.0〜127.8 m/cm3)、割れ目(2.5〜30.2 m/cm3)、および基質物質(1.2〜10.3 m/cm3)。根状菌糸束の形態の菌糸も深部の基質物質から発見された。全窒素は割れ目では非常に低く、基質物質ではわずかであった。そのため、窒素の欠乏は基盤岩内の外生菌根感染を生じさせないと我々は仮定している。菌糸は水の通路として働き、割れ目に封じられた菌根へ微小孔から基質水を輸送できること、もしそうでなければ植物に利用できない、が示された。風化基盤岩の割れ目における菌根の生成、および基質中への菌糸の拡がりは、基質供給源と植物間のつながりを提供することにより、地中海性気候の常緑樹の水バランスにとって、決定的に重要であるだろう。』

1. Introduction
2. Material and methods
 2.1. Site description
 2.2. Field methods
 2.3. Sample collection methods
 2.4. Laboratory methods
3. Results
 3.1. Morphologic characteristics of the regolith
 3.2. Physical characteristics of the regolith
  3.2.1. Bulk density
  3.2.2. Moisture characteristics and porosity
  3.2.3. Chemical characteristics
 3.3. Regolith water status
 3.4. Roots and ectomycorrhizae in the weathered bedrock
 3.5. Hyphal extension into the weathered bedrock
4. Discussion
 4.1. Thin soils as a rooting environment
 4.2. Weathered granitic bedrock as a rooting environment
 4.3. Weathered bedrock as a water source
 4.4. Regolith mycorrhizae
 4.5. Hyphal extension from fractures into the matrix
 4.6. Role of weathered bedrock mycorrhizae