Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft

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1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Untersuchungen zum Einfluss chemischer Beizmittel auf die Keimfähigkeit von auswuchsgeschädigtem Weizensaatgut (Abschlussbericht) Themen-Nr / 2004 Das Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt

2 Besuchen Sie uns auch im Internet: Impressum Herausgeber: Autor: Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Naumburger Str. 98, Jena Tel.: (03641) 683-0, Fax: (03641) Abteilung Untersuchungswesen Dr. Günter Müller Januar Nachdruck auch auszugsweise nur mit Quellenangabe gestattet.

3 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Einleitung 2 2 Material und Methoden 2 3 Ergebnisse 3 4 Diskussion 11 5 Schlussfolgerungen 12 6 Literatur 13 1

4 1 Einleitung Unter feuchten Reifebedingungen oder bei Lagerbildung der Bestände können Getreidekaryopsen bereits auf den Mutterpflanzen zu keimen beginnen. Dieser Vorgang, der unterschiedlich weit fortgeschritten sein kann, stellt sich für den Betrachter als Auswuchs dar. Da die Keimungsphysiologie vorzeitig eingesetzt hat, sind die Ernteprodukte in der Qualität meistens negativ beeinträchtigt. Bei Saatgut können Keimfähigkeit und Triebkraft betroffen sein (FUCHS, 1968). Zum Schutz des Saatgutes gegen pilzliche Krankheitserreger werden chemische Beizmittel verwendet. Von den lösungsmittelhaltigen Flüssigbeizen ist bekannt, dass sie auf die Keimlinge phytotoxisch wirken können. Betroffene Untersuchungsproben keimen verzögert und es finden sich verstärkt anomale Keimlinge (MÜLLER, 1995, 1996, 1998). Das Ziel der Untersuchungen war es den Einfluss chemischer Beizmittel auf die Keimfähigkeit von unterschiedlich ausgewachsenen Saatgutproben zu ermitteln. Die Keimfähigkeit sollte mehrfach im Rahmen einer Langzeitlagerung bis zu 19 Monaten nach der Behandlung bestimmt werden. 2 Material und Methoden Um definiertes Ausgangsmaterial für die Untersuchungen zu schaffen, provozierten wir in den Jahren 2002 und 2003 an mehreren Sorten Weizen Auswuchs unterschiedlicher Intensität. Dazu wurde je Versuchsglied 5 kg Saatgut in einem Wasserbad 12 Stunden lang gequollen und anschließend in einem Brutschrank bei 20 C so lange in dichten Behältnissen gelagert, bis die Mehrzahl der Karyopsen ein definiertes Auswuchsstadium erreichte. Für die Untersuchungen legten wir folgende Auswuchsstadien fest: 1. beginnender oder er Auswuchs: Auswuchs bis zu einem Stadium, in welchem die Koleoptilen und die Nebenwurzelanlagen der Keimlinge sichtbar wurden. 2. er Auswuchs: Auswuchs bis zu einem Stadium, in welchem sich die Radikulen der Keimlinge zu strecken begannen. Hatte das Saatgut die gewünschten Auswuchsstadien erreicht, entnahmen wir es dem Brutschrank und trockneten es sofort mit kalter Luft auf einen Feuchtigkeitsgehalt unter 15 % zurück. Die trockenen Saatgutproben wurden entweder mit dem Flüssigbeizmittel Abavit UF oder dem Suspensionskonzentrat Arena C unter Einhaltung der zugelassenen Aufwandmengen gebeizt und die Keimfähigkeit nach ISTA (1999) in zeitlichen Intervallen bestimmt. In einem weiteren Versuch prüften wir den Einfluss von 9 zugelassenen chemischen Beizmitteln unterschiedlicher Formulierung (Abavit UF, Akzent, Arena C, Jockey, Landor CT, Latitute, Legat, Prelude UW und Rubin) auf die Keimfähigkeit von Sommerweichweizen Triso. Die Untersuchungen wurden an Saatgut ohne Auswuchs sowie an Saatgut mit zunehmender Auswuchsintensität (drei Stufen) vorgenommen. 2

5 Tabelle 1: Weizensorten, Auswuchsstadien und verwendete Beizmittel 2002 Sorte HSW* Lloyd Auswuchsstadium er Auswuchs chemische Beizung ungebeizt Abavit UF WS* Triso WS* Lavett WS* Anemos er Auswuchs Arena C ungebeizt Abavit UF Arena C HWS Hartsommerweizen WS Sommerweichweizen Tabelle 2 : Weizensorten, Auswuchsstadien und verwendete Beizmittel 2003 Sorte Auswuchsstadium ohne Auswuchs chemische Beizung ungebeizt Abavit UF WS* Quattro WW* Xenos WS* Safrania er Auswuchs Arena C ungebeiz Abavit UF WS* Triso er Auswuchs Arena C ungebeizt Abavit UF Arena C *WS Sommerweichweizen *WW Winterweichweizen 3 Ergebnisse Wie in Tabelle 3 für das Untersuchungsjahr 2002 ersichtlich ist, keimte das ausgewachsene Saatgut der vier Sommerweizensorten einen Monat nach Versuchsbeginn gut (erste Bestimmung der Keimfähigkeit). Im Mittel betrug die Keimfähigkeit sowohl für die ungebeizte als auch für die mit Arena C gebeizte Variante 92 %. Das mit Abavit UF gebeizte Saatgut keimte mit 85 % deutlich schlechter. Stark auswuchsgeschädigter Sommerweizen hingegen hatte sich nach einmonatiger Lagerung qualitätsmäßig bereits verschlechtert, dass nur noch 82 % der ungebeizten, 75 % der mit Arena C gebeizten und 49 % der mit Abavit UF gebeizten Karyopsen keimten. 3

6 Tabelle 3: Keimfähigkeit des Sommerweizens 2002 einen Monat nach Versuchsbeginn (erste Bestimmung der Keimfähigkeit) Lloyd Triso Lavett Anemos Mittel Auswuchsstadium Behandlung Keimfähigkeit % ungebeizt Abavit UF Arena C GD Tukey 5% 4,9 10,8 8,6 8,0 4,1 9,7 3,7 9,8 Die Entwicklung der Keimfähigkeit des ungebeizten, des mit Arena C gebeizten und des mit Abavit UF gebeizten Saatgutes in Abhängigkeit von der Lagerungsdauer wird in Abbildung 1 für Hartsommerweizen Lloyd regressionsanalytisch dargestellt. Die Untersuchungsergebnisse umfassen 10 Bestimmungen der Keimfähigkeit innerhalb einer neunzehnmonatigen Lagerungsdauer. 90 y = -0,03x 2-1,03x + 92,25 R 2 = 0, y = -0,18x 2 + 0,84x + 81,75 R 2 = 0,91 y = -0,05x 2-0,63x + 89,75 R 2 = 0, Abbildung 1: Hartsommerweizen Lloyd, er Auswuchs ungebeizt Abavit UF Arena C Schwach auswuchsgeschädigter Weizen keimte in den ersten 9 Monaten nach Versuchsbeginn noch recht gut, danach verschlechterte sich jedoch mit zunehmender Lagerungsdauer die Qualität schnell. Zwischen der ungebeizten und der mit Arena C gebeizten Variante waren keine nennenswerten Unterschiede feststellbar. Das Beizmittel Abavit UF hingegen beeinflusste sehr deutlich die Keimfähigkeit über den gesamten Versuchszeitraum. Das Saatgut keimte im Ver- 4

7 gleich zu den beiden anderen Varianten bei Versuchsbeginn schlechter und verlor mit zunehmender Lagerungsdauer schneller an Keimfähigkeit. Die Aussagen bezüglich des Einflusses der Beizmittel und der Lagerungsdauer auf die Keimfähigkeit bei Hartsommerweizen Lloyd gelten analog auch für die Sorten Triso, Lavett und Anemos. Am besten eigneten sich polynomiale Regressionsfunktionen (quadratischer Ansatz) für die graphische Darstellung der Keimfähigkeit bei Überlagerung von Saatgut mit em Auswuchs. Nach anfänglich leichtem Rückgang verschlechtert sich mit zunehmender Lagerungsdauer die Qualität sehr schnell (progressiv fallende Entwicklung). Völlig anders entwickelte sich die Keimfähigkeit des auswuchsgeschädigten Saatgutes, wie in Abbildung 2 zu entnehmen ist. Der Auswuchs beeinträchtigte die Keimfähigkeit derart, dass die ersten Bestimmungen bereits zu fallenden Ergebnissen führten, die sich mit zunehmender Lagerungsdauer rascher weiter verschlechterten. Für die Darstellung eigneten sich daher besonders logarithmische Regressionsfunktionen mit degressiv fallender Entwicklung. Mit logarithmischen Regressionsfunktionen lies sich auch die Entwicklung der Keimfähigkeit bei Triso, Lavett und Anemos mit ausreichender Sicherheit erklären. Bei allen vier Sorten unterschieden sich die ungebeizten und die mit Arena C gebeizten Varianten nur unwesentlich, eine Erkenntnis, die sowohl für Saatgut mit em Auswuchs als auch für Saatgut mit em Auswuchs zutraf. Die Beizung mit Abavit UF hingegen führte in allen Fällen zu eindeutig schlechteren Ergebnissen, dargestellt als Regressionsfunktionen für Hartsommerweizen Lloyd y = -30,86Ln(x) + 102,69 R 2 = 0, y = -31,14Ln(x) + 100,75 R 2 = 0, y = -25,66Ln(x) + 72,92 R 2 = 0, ungebeizt Abavit UF Arena C Abbildung 2 : Hartsommerweizen Lloyd, er Auswuchs Die Versuchsergebnisse 2003 umfassen 9 Bestimmungen der Keimfähigkeit innerhalb einer siebzehnmonatigen Lagerungsdauer des Saatgutes. Neben und ausgewachsenen Saatgutproben wurde eine Variante ohne Auswuchs in die Untersuchungen aufgenommen. 5

8 Wie bereits im Vorjahr keimte der auswuchsgeschädigte Weizen einen Monat nach Versuchsbeginn gut und erreichte nahezu die Ergebnisse der Variante ohne Auswuchs. Die Werte hierzu sind in der Tabelle 4 zusammengestellt. Starker Auswuchs hingegen verursachte einen deutlichen Rückgang der Keimfähigkeit wobei Sortenunterschiede auftraten. Am anfälligsten erwies sich die Sorte Triso, die bei em Auswuchs sehr schnell an Qualität verlor. Ob diese Unterschiede wirklich einen sortenbedingten genetischen Hintergrund hatten, lässt sich aus den Ergebnissen nicht ableiten. Die beiden verwendeten Beizmittel Arena C und Abavit UF unterschieden sich sehr deutlich in ihrem Einfluss auf die Keimfähigkeit. Abavit UF erwies sich bei allen Sorten als leicht phytotoxisch. Tabelle 4: Keimfähigkeit des Weizens 2003 einen Monat nach Versuchsbeginn (erste Bestimmung der Keimfähigkeit) Quattro Xenos Safrania Triso Mittel Auswuchs Behandlung ohne ohne ohne ohne ohne ungebeizt Abavit UF Arena C GD Tukey 5% 3,2 ns ns ns 4,6 ns 3,4 4,1 4,9 3,5 ns 6,6 Abbildung 3 zeigt die Ergebnisse der Langzeitlagerung für den Sommerweichweizen Safrania. Abweichend von 2002 werden die Ergebnisse nicht für die Auswuchsstadien sondern für die unterschiedlichen Beizmittel dargestellt. Es gibt somit eine Darstellung für ungebeiztes Saatgut sowie zwei Darstellungen für gebeiztes Saatgut. Da ohne Auswuchs die Keimfähigkeit auf hohem Niveau über den gesamten Untersuchungszeitraum nahezu konstant blieb, wurde sie stets als gleitender Durchschnitt graphisch dargestellt. Die beiden anderen Varianten mit em und em Auswuchs werteten wir regressionsanalytisch aus, mit polynomialem Ansatz für ausgewachsenes Saatgut und logarithmischem Ansatz für ausgewachsenes Saatgut. Die Keimfähigkeit des ausgewachsenen Saatgutes blieb bei Safrania relativ lange auf einem hohen Niveau erhalten um dann nach zehnmonatiger Lagerungsdauer relativ schnell (progressiv) zu sinken. Zu ähnlichen Ergebnissen führten die Untersuchungen bei Sommerweichweizen Quattro (nicht dargestellt). Schwach ausgewachsener Winterweichweizen Xenos (nicht dargestellt) keimte innerhalb der siebzehnmonatigen Lagerungsdauer noch so befriedigend, dass hier eine lineare Regressionsfunktion mit er Neigung die Verhältnisse am besten repräsentierte (y = -0,9397x + 94; R 2 = 0,58). Sommerweichweizen Triso (nicht dargestellt) hingegen verlor innerhalb einer kurzen Zeitspanne so an Keimfähigkeit, dass zur Darstellung der Ergebnisse nur ein logarithmischer Ansatz in Frage kam (y = -28,079 Ln(x) + 104,22; R 2 = 0,87). Die Untersuchungen mit ausgewachsenem Saatgut führten 2003 in allen Fällen zu logarithmischen Regressionsfunktionen mit hoher Bestimmtheit. 6

9 y = -0,1933x 2 + 0,9524x + 95,75 R 2 = 0, y = -24,771Ln(x) + 79,576 R 2 = 0, Abbildung 3: Sommerweichweizen Safrania ungebeizt ohne Auswuchs er Auswuchs er Auswuchs Von der zeitlichen Entwicklung her ähnlich stellen sich die Verhältnisse für gebeiztes Saatgut dar, wobei relativ geringe Unterschiede zwischen der ungebeizten und der mit Arena C gebeizten Variante auftraten. Wurde das Saatgut hingegen mit Abavit UF gebeizt, so lag die Keimfähigkeit in allen Fällen darunter. Die Ergebnisse hierzu sind in den Abbildungen 4 und 5 dargestellt Keiimfähigkeit (%) y = -0,22x 2 + 1,18x + 97,75 R 2 = 0, y = -27,54Ln(x) + 90,87 R 2 = 0, ohne Auswuchs er Auswuchs er Auswuchs Abbildung 4 : Sommerweichweizen Safrania Arena C gebeizt 7

10 y = -23,82Ln(x) + 74,00 R 2 = 0,95 y = -0,24x 2 + 0,98x + 92,00 R 2 = 0, ohne Auswuchs er Auswuchs er Auswuchs Abbildung 5: Sommerweichweizen Safrania Abavit UF gebeizt Des Weiteren untersuchten wir im Jahr 2002 neun zugelassene Beizmittel auf ihren Einfluss auf die Keimfähigkeit von Sommerweichweizen Triso. Die Versuchsglieder umfassten eine Saatgutprobe ohne Auswuchs sowie drei geschädigte Saatgutproben mit steigender Auswuchsintensität. Die Mittelwerte der Keimfähigkeit ohne Berücksichtigung der einzelnen Beizmittel ist in Abbildung 5 graphisch dargestellt. Ungeschädigtes Saatgut, in der Abbildung als gleitender Durchschnitt berechnet, besaß über den gesamten Untersuchungszeitraum eine hohe Keimfähigkeit. Durch Auswuchs vorgeschädigtes Saatgut keimte schlechter, wobei die Auswuchsintensität einen großen Einfluss auf die Entwicklung ausübte. Nach einmonatiger Lagerungsdauer zur ersten Bestimmung keimte das Saatgut der drei Auswuchsstufen noch relativ gut, um dann rasch an Qualität zu verlieren (besonders Auswuchsstufen 2 und 3). Am stärksten nahm die Keimfähigkeit zu Versuchsbeginn ab. 8

11 y = -4,75Ln(x) + 97, y = -22,21Ln(x) + 80,90 R 2 = 0,82 y = -15,95Ln(x) + 91,99 R 2 = 0,95 30 R 2 = 0, ohne Auswuchs Auswuchsstufe 1 Auswuchsstufe 2 Auswuchsstufe 3 Abbildung 6: Keimfähigkeit von Saatgut ohne Auswuchs und von Saatgut zunehmender Auswuchsintensität (Stufen 0 bis 3) Sorte Triso Die Abbildungen 6 bis 9 vergleichen die Beizmittel untereinander und mit der ungebeizten Variante. Sie umfassen Saatgut ohne Auswuchs (Abb. 7) sowie 3 Stufen mit steigender Auswuchsintensität (Abb. 8, 9 und 10). Das Saatgut entwickelte sich trotz der unterschiedlichen Beizmittel innerhalb der Auswuchsstufen ähnlich. Außer der Flüssigbeize Abavit UF beeinträchtigten die verwendeten Beizmittel die Keimfähigkeit von Sommerweichweizen Triso nicht oder nur sehr wenig. Lediglich bei der Anwendung von Abavit UF keimte das Saatgut generell schlechter im Vergleich zu den anderen Beizmitteln oder zur ungebeizten Variante. 9

12 ungebeizt Abavit UF Prelude UW Landor CT Arena C Akzent Jockey Legat Rubin Latitute Abbildung 7: Sommerweichweizen Triso ohne Auswuchs alle Beizmittel(fett gedruckt ungebeizte, Abavit UF gebeizte und Arena C gebeizte Variante) 100 y = -5,51Ln(x) + 99,07 R 2 = 0,85 95 y = -3,79Ln(x) + 96,20 R 2 = 0, y = -5,51Ln(x) + 95,59 R 2 = 0, ungebeizt Abavit UF Prelude UW Landor CT Arena C Akzent Jockey Legat Rubin Latitute Abbildung 8: Sommerweichweizen Triso Auswuchsstufe 1 alle Beizmittel 10

13 y = -17,29Ln(x) + 89,82 R 2 = 0,93 y = -14,28Ln(x) + 91,96 R 2 = 0,93 y = -15,51Ln(x) + 96,77 R 2 = 0, ungebeizt Abavit UF Prelude UW Landor CT Arena C Akzent Jockey Legat Rubin Latitute Abbildung 9: Sommerweichweizen Triso Auswuchsstufe 2 alle Beizmittel y = -21,90Ln(x) + 81,45 R 2 = 0,89 y = -22,62Ln(x) + 81,53 R 2 = 0, y = -21,33Ln(x) + 75,86 R 2 = 0, ungebeizt Abavit UF Prelude UW Landor CT Arena C Akzent Jockey Legat Rubin Latitute Abbildung 10: Sommerweichweizen Triso Auswuchsstufe 3 alle Beizmittel 4 Diskussion In den Untersuchungen keimten ausgewachsene Weizenkaryopsen (Keimstadium bis zur Streckung der Radikula) über einen Zeitraum von 8 bis 10 Monaten noch relativ gut. Erst danach verschlechterte sich die Qualität zusehends, so dass die Entwicklung der Keimfähigkeit in Abhängigkeit von der Lagerungsdauer mit einer quadratischen Regressionsfunktion (pro- 11

14 gressiv fallende Werte) ausreichend gut zu beschreiben war. Ausnahmen von dieser Entwicklung traten auf, wobei nicht geklärt werden konnte, ob dabei genetisch bedingte Sortenunterschiede eine Rolle spielen. FUCHS (1968) hingegen fand bereits bei geringem Auswuchs eine Beeinträchtigung der Saatgutqualität bezüglich der Keimfähigkeit und Triebkraft. Das er Auswuchs die Keimfähigkeit im Sinne einer Vorsaatbehandlung auch verbessern kann, haben CHATTERJEE und SINGUH (1983), HOFFMANN und STEINER (1991, 1992), ASCHERMANN-KOCH et al. (1992) bewiesen. Die Förderung beruht nach STEINER (1989) auf Reparaturprozessen in den Erbanlagen bei Keimungsbeginn. Stark ausgewachsene Weizenkaryopsen, deren Radikulen sich bereits sichtbar streckten, verloren hingegen innerhalb der ersten drei Lagerungsmonate an Keimfähigkeit. Erst auf einem niedrigen Niveau verlangsamte sich diese Entwicklung. Damit lässt sich die Entwicklung der Keimfähigkeit in Abhängigkeit von der Lagerungsdauer optimal mit logarithmischen Regressionsfunktionen beschreiben (degressiv fallende Werte). Eine chemische Beizung mit dem Suspensionskonzentrat Arena C beeinflusste die Keimfähigkeit nicht nachteilig. In allen Fällen verlief die Entwicklung wie bei den ungebeizten Varianten. Wurde hingegen die Flüssigbeize Abavit UF verwendet, so keimte das Saatgut deutlich schlechter im Vergleich zu den ungebeizten oder mit Arena C gebeizten Varianten. Es ist nicht auszuschließen, dass das Lösungsmittel der Beize auf die Embryonen oder später auf die Keimlinge phytotoxisch wirkt. Die Untersuchungen zum Einfluss von neun zugelassenen Beizmittel unterschiedlicher Formulierung auf die Keimfähigkeit von Weizensaatgut bestätigen die zuvor gefundenen Ergebnisse. Auch hier beeinträchtigte lediglich das Flüssigbeizmittel Abavit UF die Keimfähigkeit in allen Stufen. In der Auswuchsstufe zwei zeigte das Suspensionskonzentrat Rubin einen ähnlichen Trend. 5 Schlussfolgerungen Auswuchsgeschädigtes Saatgut eignet sich generell nicht für eine Überlagerung, da mit zunehmender Lagerungsdauer die Keimfähigkeit abnimmt. Wird ausgewachsenes Saatgut kurze Zeit nach der Beschaffenheitsprüfung gedrillt, so ist mit keiner nennenswerten Beeinträchtigung der Qualität zu rechnen. Stark ausgewachsenes Saatgut hingegen sollte nicht verwendet werden, da die Keimfähigkeit zum Zeitpunkt der Aussaat bereits abgesunken sein kann. Das Suspensionskonzentrat Arena C beeinflusst die Keimfähigkeit nicht negativ. Bei der Verwendung des Flüssigbeizmittels Abavit UF hingegen muss mit einer Beeinträchtigung der Keimfähigkeit gerechnet werden. Auch Schwach ausgewachsenes Saatgut sollte zur Vermeidung von weiteren Belastungen nicht mit Abavit UF gebeizt werden. Die Ergebnisse erlauben auch die Aussage, dass mit Abavit UF gebeiztes Saatgut guter Ausgangsqualität (ohne Auswuchs) nicht überlagert werden sollte. Wird hingegen Arena C verwendet, so ist die Überlagerungseignung nicht beeinträchtigt. Von neun zugelassenen Beizmitteln beeinträchtigte lediglich das Flüssigbeizmittel Abavit UF die Keimfähigkeit. 12

15 6 Literatur ASCHERMANN-KOCH, C.; HOFMANN, P. und STEINER, A. M.: (1992), Presowing treatment for improving seed quality in cereals. I. Germination and vigour. Seed Science and Technology, 20; CHATTERJEE, B. N. und SINGUH, A. I.: (1983), Barley production from seeds treated before sowing. Journal of Agricultural Science, 100, FUCHS, H.: (1968), Zur Frage der Beurteilung des Saatgutwertes von Auswuchsgetreide. Saatgutwirtschaft, 20, und HOFMANN, P. und STEINER, A. M.: (1991), Vorsaatbehandlung zur Förderung des Ertragspotentials von Weizen (Triticum aestivum L.) unter Stressbedingungen. Kongressband 1991, VDLUFA--Schriftenreihe, 33, HOFMANN, P. und STEINER A. M.: (1992) Getreide vorquellen statt beizen? DLG- Mitteilungen, 16, ISTA: (1999), International Rules for Seed Testing MÜLLER, G.: (1995), Einfluss der Beizintensität auf die Keimfähigkeit und das Keimpflanzenwachstum von Winterweizen VDLUFA-Kongress in Garmisch-Partenkirchen, Kurzfassung der Vorträge, 237. MÜLLER, G.: (1996), Untersuchungen zum Einfluss der chemischer Beizmittel auf die Keimfähigkeit und das Keimpflanzenwachstum von Winterroggen VDLUFA-Kongress in Trier, Kurzfassung der Vorträge, 27. MÜLLER, G.: (1998), Einfluss unterschiedlicher Beizmittel auf die Keimfähigkeit und das Keimpflanzenwachstum von Sommergerste VDLUFA-Kongress in Giessen, Kurzfassung der Vorträge, 186. STEINER, A. M.: (1984), Vorsaatbehandlung eine Starthilfe für Getreide? DLG- Mitteilungen, 4,