Heißwasserbeizung. zur Bekämpfung von Haferflugbrand (Ustilago avenae)

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1 Berichte aus der Landbauschule Dottenfelderhof e.v. Heißwasserbeizung zur Bekämpfung von Haferflugbrand (Ustilago avenae) Boutayeb, K., A. Vortmann, M. v. Mackensen, C. Matthes und H. Spieß Bad Vilbel Dottenfelderhof 2005 Heft 1

2 2 INHALTSVERZEICHNIS SEITE 1 Einleitung Problemstellung Behandlungsmittel auf der Basis von Naturstoffen Physikalische Saatgutbehandlungsverfahren Material und Methoden Feldversuch Parzellenversuch Laborversuch Ergebnisse und Diskussion Praxisversuch Parzellenversuch Kalttests zur Bestimmung der Triebkraft Kalttest zum Parzellen-Beizversuch Kalttest zum Labor-Beizversuch Zusammenfassung Literaturverzeichnis... 16

3 3 1 Einleitung Die Verwendung von gesundem Saatgut stellt eine Schlüsselfrage für einen erfolgreichen ökologischen Anbau dar. Mit Inkrafttreten der EU-Richtlinien 1452/2003, welche einen Rückgriff auf Saatgut aus konventioneller Produktion stark einschränkt, hat diese Problematik stark an Bedeutung gewonnen. Dem Ökologischen Landbau steht - neben präventiven Maßnahmen wie Saatgutreinigung, Sortenwahl oder Saatzeitpunkt - ergänzend eine Reihe kurativ wirkender Saatgutbehandlungsverfahren zur Verfügung. Diese Methoden sind allerdings unterschiedlich ausgereift und einsetzbar (SPIEß 1999 a, b). Gegenstand dieser Forschungsarbeit war es, die Wirksamkeit der viel versprechenden Heißwasserbeizung bei der Bekämpfung des Haferflugbrandes unter Praxisbedingungen zu untersuchen. Für die Wirksamkeit dieser Methode ist entscheidend, dass die Höhe der Temperatur und die Dauer der Hitzebehandlung die Bekämpfung der samenbürtigen Krankheitserreger gewährleisten, ohne dass die Keimfähigkeit und Triebkraft des Saatgutes vermindert werden. Zur Bearbeitung dieser Frage wurden im Frühjahr 2005 Parzellen- und Praxisversuche mit dem Hafersortengemisch PANTHER/ERBGRAF angelegt. Das verwendete Saatgut war mit Ustilago avenae in einer Höhe von 13,2 % natürlich befallen. Bei dem Parzellenversuch wurde die Wirkung von fünf verschiedenen Varianten der Heißwasserbeizung auf den Feldaufgang und den Flugbrandbefall im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle untersucht. Bei dem Feldversuch wurde das Hafersaatgut in großen Mengen, nach vorliegenden Empfehlungen, mit Heißwasser (55 C) 10 Minuten lang behandelt (KIRCHNER 1975). Analysiert wurden der Feldaufgang und der Flugbrandbefall im Vergleich zu unbehandeltem Saatgut. Darüber hinaus wurde mit Hilfe des Kalttestes die Wirkung der Heißwasserbeizung auf die Triebkraft und Vitalität der Haferkeimlinge untersucht. 2 Problemstellung Der Haferflugbrand Ustilago avenae gehörte vor der Einführung der chemischen Saatgutbeizung zu den wichtigsten Getreidekrankheiten im gemäßigten Klima. In einigen Gebieten traten wie z.b. in den USA Ausfälle bis zu 90 %, in Mitteleuropa von 10 bis 20 % auf. Flugbrandbefall war lange Zeit der wichtigste Grund für die Aberkennung von Hafervermehrungsbeständen.

4 4 Der Erreger Ustilago avenae gehört systematisch zur Abteilung der Eumycota. Er ist ein Pilz im engeren Sinn, dessen Thallus hyphenbildend, hyphenartig oder tubulär ist. Weiterhin stellen die Basidiomyceten (Unterabteilung) die höchstentwickelte Gruppe der Pilze dar und sind charakterisiert durch die Bildung einer Basidie (Promycel) mit meist vier Basidiosporen (Sporidien). Zuletzt wird der Haferflugbrand unterteilt in der Ordnung Ustilaginales, der Familie Ustilaginaceae und der Gattung Ustilago. Der Name Brandpilz besteht aufgrund der Bildung von brandartigen, schwarzen Sporenmassen in bestimmten Pflanzenorganen (HOFFMANN et al. 1985). Mit dem Schieben der Rispe werden typische Blütenveränderungen erkennbar. Es treten aus dem mittleren und unteren Teil der Spelzen dunkelbraune, stäubende Sporenlager hervor, die oberflächlich auch an den Achsen gebildet werden. Am Fruchtknoten ist eine kompaktere Sporenmasse zu finden. Das Krankheitsbild ist nicht einheitlich, da es häufig nur zu einem Teilbefall der Rispe kommt, auch finden sich Übergänge zum gedeckten Haferbrand. Latenter Befall ist möglich, wobei die Pflanzen verkürzt sind. Selten treten Brandsporenlager an den oberen Blättern auf, wobei Verdrehungen und Hellverfärbung des ersten Blattes die Erkrankung der Pflanze frühzeitig ankündigen können. Die Sporenlager stäuben rasch aus, weshalb zur Erntezeit nur noch Rispen mit Spelzenresten zu finden sind. Kranke Pflanzen werden im Feld wegen ihres reduzierten Wuchses häufig übersehen (HOFFMANN u. SCHMUT- TERER 1983). Die nach dem Rispenschieben freigewordenen Sporen werden zur Zeit der Haferblüte durch Wind und Regen verbreitet, wobei sie unter die geöffneten Spelzen der Blüte gelangen. Der Sporenflug erreicht in der Zeit von 11 bis 15 Uhr sein Maximum und bleibt in der Nacht sehr gering. Bei feuchtem Wetter während der Blüte werden die Spelzen nur wenig geöffnet, die Kontamination von anfälligem Gewebe erfolgt seltener. Die Brandsporen keimen bei feuchter Witterung sofort und das Mycel besiedelt die äußeren Zellschichten von Karyopse und Spelzen, bevor es in ein Ruhestadium übergeht. Andererseits kann sich dieser Vorgang später vollziehen, z.b. unter feuchten Bedingungen während der Saatgutlagerung. Häufiger ist ein Überdauern ungekeimter Sporen an der Karyopse. Allerdings können Sporen, die äußerlich an den Spelzen haften, das Korn kaum infizieren. Die Keimung der Brandsporen erfolgt optimal bei 15 C, das Temperaturminimum liegt bei 0 bis 1 C, das Maximum bei 31 bis 34 C. Aus der Spore wächst ein vierzelliges Promycel, welches Seitenverzweigungen bildet, seltener Sporidien abschnürt. Das infektiöse, dikaryotische Mycel entsteht nach paarweiser Fusion von Promycelzellen. Es vermag Haferpflanzen nur im Keimlingsstadium zu befallen und wächst durch die Koleoptile und die ersten Internodien in die Blätter; über das dritte bis vierte Blatt wird der Vegetationspunkt innerhalb von 14

5 5 bis 21 Tagen erreicht. Der Erreger wird durch das Strecken der Internodien mitgetragen. In den Ovarien entwickelt sich stärkeres Mycel, welches später in Brandsporen umgebildet wird. Das Ausmaß der Keimlingsinfektion wird wesentlich von den Umweltbedingungen nach der Aussaat bestimmt. Auflauftemperaturen unter 7 o C reduzieren die Infektionschancen stark, bei 16 bis 18 C wird das Befallsmaximum erreicht. Bei geringer Bodenfeuchte ist der Anteil kranker Pflanzen deutlich reduziert. Der Haferflugbrand tritt daher häufiger an Südhängen und in mäßig feuchten Lagen auf. Alle Bedingungen, welche Keimung, Aufgang und Jugendentwicklung fördern, mindern den Infektionserfolg des Pathogens. Hauptwirte des Haferflugbrands sind zahlreiche Avena-Arten (A. sativa, A. byzantina, A. fatua, A. ludoviciana, A. sterilis) und Trisetum flavescens. Eine Übertragung auf andere Getreidearten findet nicht statt. Besondere Anfälligkeit und Resistenz treten in Abhängigkeit der Hafersorten unterschiedlich auf. Dabei kommen Eindringungs- und Ausbreitungsresistenz verschiedenen Grades zu Wirkung. Zahlreiche Rassengruppen des Erregers kommen vor, die auf bestimmten Arten, wie z.b. auf A. brevis und A. nuda ssp. strigosa spezialisiert sind; auch Hybridformen aus natürlichen Kreuzungen zwischen U. avenae und U. kolleri sind bekannt. Einzelne Arten unterscheiden sich in der Art der Brandsporenlager, welche lockerer (pulvrig) oder kompakter sein können (HOFFMANN u. SCHMUTTERER 1983). 2.1 Behandlungsmittel auf der Basis von Naturstoffen Seit Mitte der 80er Jahre gibt es intensive Bemühungen, Saatgutbehandlungsmittel für den Ökologischen Landbau auf der Basis von Naturstoffen zu entwickeln. Der Anlass war das stark zunehmende Auftreten des Weizensteinbrandes (Tilletia tritici) im ökologischen Anbau, einer Ährenerkrankung des Weizens, die aufgrund der chemischen Beizung über die Jahrzehnte bedeutungslos geworden war. Die Versuche am Institut für Biologisch-Dynamische Forschung mit Pflanzenextrakten wie Knoblauch, Meerrettich, Senf und organischen Produkten zeigten teilweise recht gute Wirkungsgrade gegen die Krankheit (SPIEß u. DUTSCHKE 1991). Auch Magermilchpulver wurde als Saatgutbehandlungsmittel erfolgreich getestet (BECKER et al. 1990). Ein Senf-Präparat unter der Bezeichnung Tillecur ist in die Liste der Pflanzenstärkungsmittel bei der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (BBA) aufgenommen worden. Mit diesem Präparat lassen sich selbst bei starkem Befall des Saatgutes sehr gute Wirkungsgrade erreichen; deutliche Mehrerträge ergeben sich allerdings nur bei starkem Befall (vgl. SPIEß 2003, SPIEß u. KOCH 2004). Zu weiteren Bekämpfungsverfahren saatgutbürtiger Erreger im Öko-Landbau liegen erste Ergebnisse vor, die jedoch noch

6 6 nicht hinreichend unter Praxisbedingungen getestet wurden (WILBOIS et al. 2005). Zu klären sind noch Unsicherheiten bei der Applikation oder eventuelle phytotoxische Wirkungen. 2.2 Physikalische Saatgutbehandlungsverfahren Die Sanierung von Saatgut mit Hitze ist eine alte Methode, bei der die Erwärmung des Saatgutes mit Wasser, Dampf, Luft oder einem anderen wärmeleitenden Medium erfolgen kann. Die Heißwasserbehandlung wurde bereits im späten 19. Jahrhundert bei der Kartoffel durchgeführt und in den 50er und 60er Jahren gegen Flugbrand bei Weizen und Gerste sowie gegen spezielle Erreger an Gemüsesamen eingesetzt. Um die Hitzebehandlung wirksam durchführen zu können, muss ein konstantes und präzises Erhitzen für eine definierte Zeitdauer möglich sein. Wenn die Behandlungstemperatur zu niedrig ist, überlebt der Krankheitserreger, während bei zu hohen Temperaturen auch das Saatgut geschädigt wird. Je größer die Differenz der Hitzetoleranz zwischen Krankheitserreger und Saatgut ist, desto besser sind die Bedingungen für eine erfolgreiche Wärmebehandlung. Die Hitzetoleranz des Saatgutes wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie dem Feuchtigkeitsgehalt, der Keimruhe, dem Alter und der Vitalität des Saatgutes, der Samenschale sowie der Korngröße. Je höher der Feuchtigkeitsgehalt, desto empfindlicher ist das Saatgut. Besonders empfindlich ist Saatgut, das sich nicht in Keimruhe befindet, älteres und schwächeres Saatgut sowie der Zustand der schützenden Schichten, aber auch kleinere Samen. Selbst bei gleicher Sorte und gleicher Saatgutfeuchte können sich einzelne Partien deutlich in ihrer Hitzeempfindlichkeit unterscheiden. Daher kann man nur in Einzelfalldarstellungen absolute Temperaturwerte für die Behandlung angeben. Je nach Rasse des Pathogens dürfte ebenfalls eine unterschiedliche Empfindlichkeit für die Hitzebehandlung vorliegen. Die Wirksamkeit des Verfahrens hängt weiterhin von der Lokalisierung des zu bekämpfenden Schadorganismus am Korn ab. Dabei sind Pathogene, die außen am Getreidekorn haften, wie Steinbrand und Roggenstängelbrand, aber auch der Haferflugbrand, der unter der Spelze oder in äußeren Zellschichten lokalisiert ist, recht gut zu bekämpfen. Auch samenbürtige Fusarien werden gut erfasst. Krankheitserreger wie der Weizenund Gerstenflugbrand, die sich im Getreidekorn (Embryo) befinden, sind schwieriger abzutöten (KRAUTHAUSEN u. KOCH 2002). Die Heißwasserbehandlung nach Tabelle 1 zeigt eine besonders gute Wirkung gegen Getreideflugbrände. Demgegenüber erwies sie sich nach WINTER et al. (1998 a) bei der Netzfleckenkrankheit als weniger wirksam. Bei starker Kontamination des Saatgutes mit Weizenstinkbrand- oder Gerstenhartbrandsporen sowie mit Streifenkrankheiten der Gerste wurde

7 7 eine ungenügende Wirkung festgestellt. Die Heißwasserbehandlung kann sich besonders bei Gerste negativ auf deren Keimfähigkeit auswirken. Die Warmwasserbehandlung (s. Tab. 1) eignet sich besonders für die Bekämpfung von Keimlings- und Auflaufkrankheiten wie Fusarium nivale, F. graminearum und Septoria nodorum (WINTER et al. 1997, 1998 b). Diese thermische Beizung wurde von Winter et al. (1998 a) aber auch zur Bekämpfung des Gerstenflugbrandes (Ustilago nuda) für zertifiziertes Saatgut empfohlen. Weniger Wirkung zeigte sich bei der Bekämpfung von Saatgutposten mit starkem Weizenstinkbrand- (Tilletia tritici) oder Gerstenhartbrandbefall (Ustilago hordei) sowie bei starker Saatgutinfektion mit der Streifenkrankheit der Gerste (Drechslera/Helminthosporium gramineum). Ungenügend erwies sich die Wirkung gegenüber der Netzfleckenkrankheit (Drechslera/Helminthosporium teres) an Gerstensaatgut. Die Elektronenbehandlung wurde speziell für die Bekämpfung von Weizensteinbrand (Tilletia tritici) entwickelt. Das Prinzip der Elektronenbeizung beruht auf der keimabtötenden Wirkung niederenergetischer Elektronen, die ausschließlich auf die äußere Samenschale einwirken sollen (LINDNER 1999). LINDNER et al. (1992) fanden, dass die Wirkung dieses Verfahrens praktisch gleich gut war wie die chemische Beizung. Sie stellten jedoch fest, dass Keimlings- und Auflaufkrankeiten mit der Elektronenbehandlung weniger gut eingedämmt wurden. Tabelle 1: Thermische Verfahren zur Bekämpfung von Getreidebrand (SPIEß 1999 b) Saatguterkrankung / Beizverfahren Behandlungsdauer Flugbrand des Weizens und der Gerste Weizen Gerste Warmwasserbeizung 2,5 Std. bei 46 C 2 Std. bei 45 C Heißwasserbeizung 4 Std. vorquellen (25-30 C) 10 min bei C 4 Std. vorquellen (25-30 C) 10 min bei C Haferflugbrand, Roggenstängelbrand Hafer, Roggen Unterbrochene Heißwasserbeizung 10 min bei C in 10 min etwa 20 Tauchungen je Sek. Dauer 3 Material und Methoden Im Getreideanbau des Dottenfelderhofes zeigte sich in der Vergangenheit eine besondere Steinbrandanfälligkeit bei Weizenweizen und es trat Flugbrand bei Gerste, Weizen und Hafer

8 8 auf. Aufgrund der dadurch entstandenen Probleme wird seit 1984 in der Zweigstelle des Instituts für Biologisch-Dynamische Forschung auf dem Dottenfelderhof (Bad Vilbel) nach Strategien für die Regulierung von saatgutübertragbaren Krankheiten geforscht (SPIEß 1999 b). Für die Bekämpfung der Flugbrände in der Praxis des Dottenfelderhofes wurde aktuell eine Heißwasserbeizungsanlage unter der Leitung von Ansgar Vortmann gebaut, so dass eine größere Menge an Saatgut gleichzeitig behandelt werden kann (Bild 1a, b). Unter Praxisbedingungen sollte untersucht werden, wo die Optima der Temperatur und der Behandlungsdauer der Heißwasserbeizung für eine vollständige Abtötung des Krankheitserregers Ustilago avenae bei Erhalt der Keimfähigkeit und der Triebkraft des Kornes liegen. Das sich jeweils in Jutesäcken befindende Saatgut (25 kg) wurde bei Wassertemperaturen von 55, 56 bzw C für die Dauer von 6 bis zu 20 Minuten eingetaucht und die Saatgutchargen auf den Erfolg dieser Behandlungen versuchsmäßig geprüft. Für alle Versuche wurde eine hofeigene Saatgutcharge des Sortengemisches ERBGRAF und PANTHER mit einer natürlichen Infektion in Höhe von 13,2 % Ustilago avenae verwendet. Das Funktionsschema der Heißwasserbeizmaschine ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Maschine besteht aus einem mit Holzfeuer betriebenen Heizkessel (100 l), dem Heißwasserspeicher (1000 l), dem Beizbecken (300 l), dem Kaltwasserbecken (500 l) und dem elektrogetriebenen Seilzug mit Führungsschiene für die Verladung des Saatgutes. Zwei von einander unabhängige Wasserkreisläufe, der Speicherwasser- und der Beizwasserkreislauf, werden durch Pumpen und Temperatursensoren mittels eines zentralen Steuerungssystems automatisch gelenkt. Die Temperatur des Beizwassers wird durch einen Wärmeaustauscher und ein Mischventil reguliert. Zu diesem Zweck wurden während der gesamten Behandlungsdauer die Temperatur des Tauchbeckens und die Oberflächentemperatur des Saatgutes gemessen. Zur Erprobung der unterbrochenen Heißwasserbeize (s. Tab. 1) wurde das Getreide in Jutesäcke (25 kg) abgesackt und mehrere Male ca Sekunden in das Heißwasser eingetaucht bis die Temperatur im Sack konstant blieb. Wie sich zeigte, macht diese Behandlung wenig Sinn, da bei dieser Menge an Saatgut (100 kg pro Behandlung) die Oberflächentemperatur an den Körnern nur geringfügig beim Auftauchen der Säcke abnahm (Abb. 2). Eine thermische Rücktrocknung war nicht vorgesehen, da das Saatgut aufgrund der kurzen Behandlungsdauer wenig quoll. Einen Tag später konnte das Hafersaatgut mittels einer herkömmlichen Drillmaschine einwandfrei, d.h. ohne Rieselprobleme gesät werden.

9 9 Bild 1a,b: Heißwasserbeizanlage Dottenfelderhof. Eigenbau 2005 (Fotos: Stefan Klause) Abbildung 1: Konstruktionszeichnung der Heißwasserbeizanlage Dottenfelderhof 2005

10 Abbildung 2: Temperaturverlauf in C an der Kornoberfläche und im Wasser während der Heißwasserbehandlung [blaue Linie: Saatgut, rote Linie: Wasser]. Beizapparatur Dottenfelderhof :47 16:52 16:57 17:02 17: Feldversuch Für den Praxisversuch wurden ca. 1,4 Tonnen Hafer der gleichen Sortenmischung PANTHER und ERBGRAF für den Schlag Pfaffenwald II für ca. 7,5 ha (400 Körner/m²) bereitgestellt. Das Saatgut war mit Heißwasser am 19. März bei 55 C für 10 Minuten behandelt worden. Dieses wurde ohne thermische Rücktrocknung am 21. März mit einer herkömmlichen Sämaschine gedrillt. Untersucht wurden der Feldaufgang und der Flugbrandbefall. Der Feldaufgang wurde durch Auszählung der Keimdichte auf 1 m² in fünffacher Wiederholungen im 2-Blatt- Stadium ermittelt. Der Befall wurde durch Auszählung der kranken Rispen in Prozent der Bestandesdichte auf zwei Parzellen je 150 m² untersucht. Kontrollvariante war ein am selben Tag auf dem Himmelacker-Kirchberg gesäter unbehandelter Hafer der gleichen Partie. Tabelle 2: Versuchsanordnung Heißwasserbeizung gegen Flugbrand an Hafer. Feldversuch, Pfaffenwald II, Himmelacker-Kirchberg, Dottenfelderhof 2005 Versuchsanlage Feldgröße: 7,5 ha Sorte: Gemisch PANTHER/ERBGRAF Untersuchungen: Feldaufgang Flugbrandbefall auf 2 x 150 m² Labor-Keimtest Heißwasserbeizung min in Wasser bei 55 C 2. Abschrecken bei 18 C 3. Rücktrocknung an der frischen Luft Triebkrafttest (6 C) in Petrischalen bei Dunkelheit

11 Parzellenversuch Im Rahmen eines Feldversuches wurden fünf verschiedene Heißwasserbeizen (variierte Temperatur und Behandlungsdauer) auf ihre Wirksamkeit gegenüber der unbehandelten Kontrolle getestet (Tab. 3). Es wurde die gleiche Saatgutcharge wie oben aufgeführt verwendet. Aufgrund technischer Probleme mit der Beizanlage konnte erst sehr spät am 11. Mai ausgesät werden. Ein Vorteil der verzögerten Aussaat könnte der erfahrungsgemäß erhöhte Befallsgrad sein, was deutlichere Unterschiede zwischen den Behandlungen erwarten ließe. Der Feldaufgang wurde durch Auszählung der Keimdichte in allen Parzellen im 2-Blatt-Stadium ermittelt. Der Befallsgrad wurde durch Bestimmung der Bestandesdichte gesunder und kranker Rispen, ebenfalls auf allen Parzellen, ermittelt. Ein Kalttest zur Bestimmung der Triebkraft wurde bei 10 C unter Lichtausschluss über 12 Tage im Kühlkeimschrank durchgeführt. Jede Variante wurde in sechs Keimschalen mit jeweils 100 Körnern angesetzt. Die Körner wurden auf eine 1 cm hohe Substratschicht aus Erde und Sand ausgelegt und mit einer 0,7 cm Sandschicht abgedeckt. Es wurde auf 60 % Wasserkapazität angefeuchtet. Im Anschluss an die Kaltphase wurden die Proben bei Raumtemperatur drei Tage im Licht aufgestellt, danach die Keime geerntet, getrocknet und gewogen. Tabelle 3: Versuchsanordnung Heißwasserbeizung gegen Flugbrand an Hafer. Blockversuch, Pfaffenwald I, Dottenfelderhof 2005 Versuchsanlage Saatgutbehandlungen Randomisierte Blockanlage 1. Unbehandelt Wiederholungen: min in Wasser bei 55 C Parzellengröße: 6 m² 3. 7 min in Wasser bei 56 C Sorte: Gemisch PANTHER/ERBGRAF min in Wasser bei 56 C natürlicher Flugbrandbefall: 13,24 % Keimtest Kalttest (10 C) min in Wasser bei 58 C 6. 6 min in Wasser bei 59 C je Variante 6 x 100 Körner (12 Tage bei 10 C Dunkel, 3 Tage bei 20 C Licht) Wiederholungen: Laborversuch Bei diesem Versuch wurden kleinere Mengen an Hafer (gleiche Charge) unter Laborbedingungen mit Heißwasser gebeizt. Da der Hafer im Parzellenversuch trotz einer Heißwasserbeizung von 6 Minuten bei 59 C üppig wuchs, wurde die Behandlungsdauer erhöht, um den

12 12 Grenzwert für eine Saatgutschädigung zu ermitteln. Als Vergleichsvarianten dienten die Behandlungen 2 (10 min, 55 C) und 6 (6 min, 59 C), die bereits bei dem Feldversuch eingesetzt wurden. Ein Kalttest zur Ermittlung der Triebkraft des behandelten Saatgutes wurde mit befeuchtetem Erde-Sand-Gemisch bei 10 C unter Lichtausschluss über 13 Tage im Kühlkeimschrank durchgeführt. Anschließend wurden die Proben bei Raumtemperatur vier Tage im Licht aufgestellt. Als Signifikanz-Prüfverfahren diente der multiple range test nach Tukey. Tabelle 4: Versuchsanordnung Heißwasserbeizung gegen Flugbrand an Hafer. Kalttest Dottenfelderhof Keimtest Saatgutbehandlung Kalttest (10 o C): 13 Tage bei Dunkelheit min in Wasser von 55 o C anschließend 4 Tage Licht bei 20 C 8. 6 min in Wasser von 59 o C je Variante 6 x 100 Körner min in Wasser von 59 o C Wiederholungen: min in Wasser von 59 o C Sorte: Gemisch PANTHER/ERBGRAF min in Wasser von 59 o C 4 Ergebnisse und Diskussion 4.1 Praxisversuch Wie die Ergebnisse in Tabelle 5 zeigen, war die Heißwasserbeizung zur Bekämpfung des Flugbrandes an Hafer besonders effektiv. Die Behandlung bewirkte eine signifikante Reduzierung des Befalles um 99,9 % im Vergleich zur unbehandelten Kontrollparzelle. Bezüglich des Feldaufganges des behandelten Saatgutes trat eine Hemmung auf, die bei rd. 30 % lag. Es wird noch zu zeigen sein, dass der Blockversuch und der Kaltkeimtest diesen Sachverhalt nicht vollständig wider spiegelten. Einschränkend muss betont werden, dass die Zugrundelegung der Saatstärke in Höhe von 400 keimfähigen Körnern/m² tatsächlich überschritten worden sein muss, da der Feldaufgang bei Unbehandelt über 100 % betrug. Es dürfte sich hier um eine praxisbedingte Ungenauigkeit in der Bestimmung der Saatstärke handeln.

13 13 Tabelle 5: Wirkung der Heißwasserbehandlung auf Feldaufgang und Befall von natürlich Saatgutbehandlung infiziertem Hafer im Praxisanbau. Dottenfelderhof 2005 Feldaufgang Befall Wirkung abs. [%] rel. [%] abs. [%] Kontrolle; ungebeizt 103,4 a* ,49 a - Heißwasserbeizung; 10 min bei 55 C 72,7 b 70,3 0,01 b 99,9 *) ungleiche Buchstaben: Irrtumswahrscheinlichkeit Tukey-Test α < 0,05 WG [%] 4.2 Parzellenversuch Aus der Ergebniszusammenstellung in Tabelle 6 ist zu entnehmen, dass alle Behandlungsvarianten den Flugbrandbefall im Vergleich zur Kontrolle signifikant reduzierten, selbst wenn ein niedriger Befall - entgegen der Erwartung - vorlag. Innerhalb der Behandlungen sind die Unterschiede statistisch nicht gesichert. Allerdings wurde in den Varianten 2 und 3 der gesetzlich geregelte Höchstbefall von < 0,01 % (5 Pflanzen/150 m²) für zertifiziertes Saatgut nicht unterschritten. Als Beizung mit der besten Wirkung hinsichtlich Erhalt der Keimfähigkeit und Bekämpfungserfolg ist die Behandlung mit 6 min bei 59 C hervorzuheben. Tabelle 6: Wirkung der Heißwasserbehandlung auf Feldaufgang und Befall von natürlich infiziertem Hafer im Parzellenversuch. Dottenfelderhof 2005 Feldaufgang Befall Wirkung Saatgutbehandlung abs. rel. [%] [%] [%] ln(x+1) [%] 1 Kontrolle; ungebeizt 78,0 a* 100 0,35 0,26 a - 2 Heißwasserbeize; 10 min bei 55 C 82,6 ab 105,8 0,02 0,03 b 94,5 3 Heißwasserbeize; 7 min bei 56 C 75,6 a 96,9 0,06 0,04 b 84,1 4 Heißwasserbeize; 10 min bei 56 C 83,9 ab 107,5 0,00 0,00 b Heißwasserbeize; 7 min bei 58 C 79,9 ab 102,4 0,00 0,00 b Heißwasserbeize; 6 min bei 59 C 91,8 b 117,7 0,00 0,00 b 100 *) ungleiche Buchstaben: Irrtumswahrscheinlichkeit Tukey-Test α < 0,05

14 14 4 Kalttests zur Bestimmung der Triebkraft Kalttest zum Parzellen-Beizversuch Wie die Ergebnisse vom Kalttest in Tabelle 7 zunächst zeigen, führte die Heißwasserbeizung unter Kältestress von 12 Tagen generell zu einer signifikant verminderten Triebkraft. Die Triebkraftminderung lag zwischen 15 und 28 Prozent. Diese Unterschiede nivellierten sich nach der Warmphase, so dass nur noch geringe Differenzierungen festzustellen waren. Lediglich die Beizung von 10 min bei 56 C führte zu einem signifikanten Triebkraftverlust von rel. 16 % gegenüber der Kontrolle. Erstaunlicherweise war die Keimung durch die Beizung in der Kaltphase generell beschleunigt. In allen Fällen verkürzte sich statistisch gesichert die Mittlere Keimdauer gegenüber Unbehandelt um zwei bis fast drei Tage. Dies deutet auf einen Vorkeimeffekt der Heißwasserbehandlung. Nimmt man jedoch das Blattgewicht der Keime zur Beurteilung der Heißwasserbeize hinzu, zeigt sich, dass die Behandlung zu schwächeren Keimen führt. Dies betrifft die Varianten mit längerer Einwirkungsdauer bzw. mit höheren Temperaturen. In diesen Fällen liegt eine signifikante Minderung der Keimlingsmasse vor. Tabelle 7: Wirkung der praxisorientierten Heißwasserbeizung auf Keimrate, Keimdauer und Trockenmassebildung von Hafer im Kalttest. Dottenfelderhof Praxis- Versuchsansatz Keimrate , kalt 12. Tag nach Aussaat Keimrate , warm 15. Tag nach Aussaat Mittlere Keimdauer , kalt ab Auflaufbeginn Heißwasserbeizung Blatt- Trockenmasse 15. Tag nach Aussaat % rel. % rel. Tage rel. mg/pfl. rel. 1 Unbehandelt 78,50 a* ,17 a 100 8,95 a 100 8,42 a C, 10 min 62,83 b 80 85,83 a 98 6,20 bc 69 8,00 ab C, 7 min 66,83 ab 85 84,50 a 97 6,57 b 73 8,45 a C, 10 min 49,00 c 62 73,33 b 84 5,11 c 57 6,99 c C, 7 min 60,83 bc 77 85,33 a 98 6,45 bc 72 7,55 bc C, 6 min 56,50 bc 72 83,17 a 95 6,03 bc 67 7,39 bc 88 *) ungleiche Buchstaben: Irrtumswahrscheinlichkeit Tukey-Test α < 0, Kalttest zum Labor-Beizversuch Obwohl eine unbehandelte Kontrolle in diesem Test nicht enthalten war, kann man die Kontrollvariante des vorhergehenden Tests zum Vergleich heranziehen. Danach zeigt sich auch

15 15 hier, dass am Ende der Kaltphase erhebliche Einbußen der Triebkraft zu verzeichnen sind (Tab. 8). Bei Auslotung der Beizdauer auf 20 min bei 59 C keimten lediglich nur noch rd. 10 Prozent der Karyopsen. Aber auch hier stieg die Anzahl der Keime in der Warmphase noch an, zeigt aber weiterhin erhebliche Unterschiede. Danach verschlechtert sich bei der Beiztemperatur von 59 C die Triebkraft nahezu linear mit steigender Einwirkungszeit. Bei der Mittleren Keimdauer differenzieren sich die Behandlungen kaum. Lediglich die Variante 59 C, 20 min weist eine signifikante Verlangsamung der Keimung um anderthalb Tage auf. Die Ergebnisse der Tabelle 8 verdeutlichen, dass bei einer Beiztemperatur von 59 C ein Behandlungszeitraum von mehr als 10 Minuten nicht überschritten werden darf, wenn man nicht eine signifikante Verminderung der Keimfähigkeit in Kauf nehmen will. Tabelle 8: Wirkung der Heißwasserbeizung im Labormaßstab auf die Keimrate und die Keimdauer im Kalttest mit Hafer. Dottenfelderhof Labor- Heißwasserbeizung Versuchsansatz Keimrate , kalt Keimrate , warm Mittlere Keimdauer , kalt 13. Tag nach Aussaat 17. Tag nach Aussaat ab Auflaufbeginn % rel. % rel. Tage rel C, 10 min 53,2 a* ,0 a ,1 a C, 6 min 52,0 a 98 68,0 a ,0 a C, 10 min 44,0 ab 83 56,0 a 86 10,2 a C, 15 min 27,0 bc 51 38,0 b 58 10,1 a C, 20 Min 9,7 c 18 12,8 c 20 11,4 b 113 *) ungleiche Buchstaben: Irrtumswahrscheinlichkeit Tukey-Test α < 0,05 5 Zusammenfassung Die hier dokumentierten Versuchsergebnisse haben den Nachweis erbracht, dass die Heißwasserbeizung mit der neu entwickelten Beizanlage des Dottenfelderhofes für die Praxisanwendung in der Landwirtschaft geeignet ist. Die hier dargestellten Befunde belegen die guten Erfolge bei der Bekämpfung von Flugbrand bei Hafer der Sorten PANTHER und ERBGRAF, ohne dass dadurch die Keimfähigkeit zu stark beeinträchtigt wurde. Optimal für eine erfolgreiche Hitzebehandlung erwies sich ein Temperaturfenster von 55 bis 57 C bei einem Behandlungszeitraum von 10 Minuten, sowie von 58 bzw. 59 C bei einer Behandlungsdauer von höchstens 7 bzw. 6 Minuten. Dieser relativ weite Behandlungsspielraum begünstigt die Nutzung von großtechnischen Anlagen, da bei Behandlung von größeren Saat-

16 16 gutmengen das Einhalten einer konstanten Wassertemperatur während der gesamten Tauchphase erschwert ist. Es gilt dabei zu bedenken, dass je nach Saatgutcharge und Jahr eine unterschiedliche Verträglichkeit der Karyopsen für die Heißwasserbehandlung vorliegen kann, weshalb die hier erzielten positiven Resultate bei hohen Temperaturen, die von der üblichen Empfehlung abweichen, zu überprüfen sind. Infolge der guten Wirksamkeit der Heißwasserbeizung bei Haferflugbrand sollen die Versuche mit dem Dottenfelder Heißwasser-Beizgerät auf die Bekämpfung von Flugbrand an Weizen und Gerste ausgedehnt werden. 6 Literaturverzeichnis Becker, J., Weltzien, H. C. und A. Tränkner 1990: Einsatz von nicht toxischen organischen Nährstoffen zur Bekämpfung des Weizensteinbrandes (Tilletia caries) Versuchsergebnisse des Jahres 1988/89. Gesunde Pflanzen 7, Hoffmann, G. M., Nienhaus, F., Schönbeck, F., Weltzien, H. C. und H. Wilbert 1985: Lehrbuch der Phytomedizin. P. Parey Verlag, Berlin und Hamburg Hoffmann, G. M. und H. Schmutterer 1983: Parasitäre Krankheiten und Schädlinge an landwirtschaftlichen Kulturpflanzen. Ulmer Verlag, Stuttgart Kirchner, H.-A. 1975: Grundriß der Phytopathologie und des Pflanzenschutzes. G. Fischer Verlag, Jena Lindner K., Jahn M. und U. Burth 1992: Saatgutbehandlung auch mit Elektronen möglich? Pflanzenschutz-Praxis 2, Lindner, K. 1999: Elektronenbehandlung Eine Alternative zur Bekämpfung samenbürtiger Krankheiten im ökologischen Landbau? Ber. Biol. Bundesanst. Land- Forstwirtsch., Heft 50, Spieß, H a: Probleme bei der Erzeugung von Saatgut im ökologischen Landbau am Beispiel von Getreide. Ber. Biol. Bundesanst. Land- Forstwirtsch., Heft 50, Spieß, H b: Gesundes Saatgut. Leb. Erde 2, Spieß, H. 2003: Stand der Weizensteinbrandbekämpfung im ökologischen Landbau. In: Beitr. 7. Wiss.tagung Ökol. Landbau, Univ. für Bodenkultur, Wien, Spieß, H. und E. Koch 2004: Wirkung des Pflanzenschutzmittels TILLECUR auf saatgutübertragbare Krankheiten des Getreides unter den Bedingungen des Öko-Landbaues. 54. Dt. Pflanzenschutztagung, Mitt. Biol. Bundesanst. Land- Forstwirtsch. 396, Wilbois, K.-P, Spiess H., Vogt-Kaute, W., Jahn, M., Waldow, F., Koch, E., Wächter, R. und K.-J. Müller 2005: Vermeidung von saatgutbürtigen Krankheiten: Strategien für den Öko-Landbau. Beiträge 8. Wiss.tagung Ökol. Landbau. In: Heß, J. u. G. Rahmann (Hrsg.): Ende der Nische. University Press Kassel, Winter, W., Bänziger I., Krebs H., Rüegger, A., Frei P. und D. Gindrat 1997: Warm- und Heißwasserbehandlung gegen Auflaufkrankheiten. Agrarforschung 4 (3), Winter, W., Bänziger I., Krebs H., Rüegger A., Frei P. und D. Gindrat 1998 a: Getreidebrände und Gerste-Streifenkrankheit sanft behandeln. Agrarforschung 5 (1), Winter, W., Bänziger, I., Rüegger, A. und H. Krebs 1998 b: Weizensaatgut: Praxiserfahrung mit Warmwasserbehandlung. Agrarforschung 5 (3),