JÜLICH. Untersuchung der Stress-/ Wachstumsreaktion von Maispflanzen nach der Behandlung mit Spritzmitteln

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1 ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht JÜLICH Untersuchung der Stress-/ Wachstumsreaktion von Maispflanzen nach der Behandlung mit Spritzmitteln Marcus Imbert Albert Plum Schule: Gymnasium Haus Overbach Overbacher Weg Jülich/Barmen Jugend forscht 2011

2 Titel: Untersuchung der Stress-/ Wachstumsreaktion von Maispflanzen nach Behandlung mit Spritzmitteln

3 Von Albert Plum & Marcus Imbert Inhaltsverzeichniss 1 Einleitung, Versuchsidee 2 Allgemeines über Mais 3 Versuchsvorbereitung 3.1Allgemeines über Spritzmittel 3.2Das ökologische Spritzmittel 3.3 Präparation der Felder 3.4Aufbau der Pflanzen für FZ 4 Versuchsdurchführung und Ergebnisse 4.1 Ermittlung der Stresssituation durch Fluoreszenzmessungen im Forschungszentrum Jülich 4.2 Messergebnisse der Endgröße 4.3 Gewicht der Maiskolben 5 Zusammenfassung/Gesamtauswertung 6 Danksagung/Schluss

4 7 Literaturverzeichnis 1 Fragestellung, Einleitung, Versuchsidee Wir beschäftigen uns mit dem vorherigem Thema: Untersuchung der Stress-/ Wachstumsreaktion von Maispflanzen nach Behandlung jeweils ohne Spritzmittel, mit chemischem und mit ökologischem Spritzmittel. Dazu haben wir uns bei dem Wettbewerb Jugend Forscht (Schüler experimentieren) angemeldet. Da wir im letzten Jahr auf dem Feld gesehen haben, dass der Mais fast immer synthetischchemisch gespritzt wurde, wollten wir uns eine umweltfreundlichere, billigere aber auch effektive Alternative ausdenken. Dazu haben wir Brennnesseljauche verwendet. Auf dem Feld haben wir Mais im Frühjahr angebaut und haben zwei kleine bereiche a ein Quadratmeter auf dem Feld abgegrenzt, den ersten haben wir mit ökologischem Spritzmittel behandelt und den anderen Teil haben wir ungespritzt gelassen. Der Rest des Feldes wurde chemisch gespritzt. Den Maisanbau ermöglichte uns Alberts Vater, der Landwirt ist. Die Jauche wurde zwar schon im kleinen Maße bei Gärtnern als Düngemittel und Spritzmittel gebraucht, jedoch wurde sie soweit wir wissen noch nicht im landwirtschaftlichen Maisanbau verwendet. Bevor wir forschten, mussten wir uns mit einigen Grundlagen beschäftigen : -Wie ist eine Maispflanze aufgebaut? -Wie entsteht ein umweltfreundliches Pflanzenschutzmittel? -Woraus besteht ein chemisches Spritzmittel? Anschließend haben wir Experimente zu den Fragen durchgeführt: -Welche Höhen-/ Gewichtsunterschiede der Maispflanzen und Maiskolben sind bei verschiedenen Pflanzenschutzmitteln bemerkbar? -Zeigen die unterschiedlich behandelten Maispflanzen auch unterschiedliche Streßreaktionen?

5 Wir dachten, dass der chemisch gespritzte Mais zwar sehr groß wird und schwere Kolben hat, aber sehr gestresst ist. Genau das Gegenteil war bei dem ungespritzten Mais zu erwarten. Bei dem selbst ausprobierten ökologischen Spritzmittel wussten wir es nicht. 2.1 Allgemeines über Mais Mais ist eine so genannte C-4-Pflanze. Das heißt, dass sie die Sonnenenergie viel effektiver nutzt als andere Kulturpflanzen. Keine Pflanze benötigt weniger Wasser als die Maispflanze zur Bildung von Pflanzentrockenmasse und somit von Energie, da Mais als Energiemais für Biogasanlagen genutzt werden kann. Viele Landwirte nutzen ihn auch als Viehfutter. Ein wichtiger Bestandteil der Maispflanze ist die Wurzel, welche auch für die erheblich große Stabilität zuständig ist. Dort ernährt sich die Pflanze von Nährstoffen und Flüssigkeiten über viele kleine Knoten, die alle zur Wurzel gehören. An der Pflanze wachsen bis zu 40 dunkelgrüne Blätter, welche ca. 10cm breit und bis zu 100cm lang werden können. Die Blätter mit den parallelen Nerven haben einen ausgeprägten Mittelnerv und umfassen den Stängel sehr deutlich. Die Blattoberfläche ist außerdem stark behaart. Ausgereifte Körner sind normalerweise goldgelb. Es gibt aber auch Maissorten mit blasroten Körnern, welche jedoch nur die Hälfte des Zuckergehalts von gewöhnlichen Maissorten enthalten. Die Maiskörner enthalten bis zu 72% Wasser und viele verschiedene Vitamine. Wird der Mais länger gelagert, kommt es zu einer Umwandlung des Zuckers in Stärke. Mais ist eine einjährige Pflanze. Die männlichen Blüten (auch Rispen genannt) befinden sich an der Spitze der Maispflanze, die weiblichen Blüten sitzen in mehreren Kolben, die mit Scheidenblättern (Lieschen) umhüllt sind. Mais ist ein typisches Sommergetreide. Die Aussaat erfolgt im April bis Anfang Mai mit einer Dichte von etwa 10 Pflanzen je Quadratmeter. Die Keimtemperatur liegt bei 10 Grad. Die optimale Temperatur für das Wachstum liegt bei ca Grad. Bis Juli wächst die Pflanze relativ langsam. Die Ernte findet dann im Oktober statt.

6 Weltweit werden derzeit mehr als 700 Mio. Tonnen Mais geerntet. Die größten Anbauländer sind dabei die USA und China. Mais ist neben dem Weizen und Reis die wichtigste Getreideart weltweit. Der Mais wurde bereits 3000v. Chr. in Mexiko angebaut. Zu dieser Zeit wurde er nur wenige Zentimeter hoch wurde Mais bereits in Europa angebaut. Seit den 90er Jahren wird gentechnisch veränderter Mais angebaut. Dies soll eine erhöhte Resistenz gegen Schädlinge wie auch gegen Herbizide bewirken. Derzeit sind auf weniger als 1% der Anbauflächen gentechnisch veränderte Maissorten angebaut. Heute erreicht der Mais eine Wuchshöhe von cm und einen Durchmesser von ca. 5cm. Abb.1: Aufbau einer Maispflanze Aus:

7 3.1 Stresssituation von Mais nach unter- Schiedlichen Behandlungen Messergebnisse : Ph- Ungespritzt Synthetisch- Öko- Wert gespritzt Spritzmittel 1.Blatt 0,756 0,549 0,680 2.Blatt 0,781 0,650 0,618 3.Blatt 0,761 0,547 0,694 4.Blatt 0,755 0,563 0,758

8 3.2 Endmessungen der unterschiedlich gespritzten Maispflanzen Materialien: Zollstock, Maispflanzen Durchführung: Kurz vor der Ernte sind wir zum Feld gegangen, um die Größe der unterschiedlich behandelten Maispflanzen zu ermitteln. Von jeder Art haben wir 5 Stichproben genommen und von der Wurzel bis zur Spitze gemessen. Messergebnisse: M= Meter ungespritzt Synthetischgespritzt Ökologischgespritzt 1.Stichprobe 2.36 m 2.64 m 2.53 m 2.Stichprobe 2.31 m 2.70 m 2.57 m 3.Stichprobe 2.41 m 2.61 m 2.63 m 4.Stichprobe 2.34 m 2.73 m 2.49 m 5.Stichprobe 2.38 m 2.58 m 2.68 m Durchschnitt 2.36 m 2.65 m 2.58 m Ergebnisse: Der synthetisch gespritzte Mais wird am größten. Der ungespritzte Mais hingegen wird im Durchschnitt 29cm kleiner und ist damit am kleinsten. Bei dem ökologisch gespritzten Mais gibt es nur eine geringe Abweichung des Durchschnittswertes des synthetisch gespritzten Mais, die 7cm beträgt.

9 3.3 Gewichte der Maiskolben Materialien: Von jeder Art 4 Maiskolben, Grammwage Durchführung: Zuerst haben wir die unterschiedlich gespritzten Maiskolben auf dem abgegrenzten Versuchsbereich gepflückt. Anschließend haben wir zu Hause die Lieschen ( Scheidenblätter ) abgetrennt. Die reinen Maiskolben haben wir dann auf einer Grammwage gewogen. G = Gramm Ungespritzt Synthetisch- gespritzt Ökologisch- Gespritzt 1.Kolben 153g 321g 274g 2.Kolben 123g 264g 289g 3.Kolben 141g 293g 291g 4.Kolben 134g 303g 293g Durchschnitt 138g 295g 287g Interpretation/Auswertung: Das Ergebnis zeigt, dass ohne Spritzmittel der Kolben nicht so schwer wird. Der ökologischgespritzte Kolben ist wiederum leichter als der synthetisch-gespritzte. Erstaunlicherweise fällt das Kolbengewicht bei dem ökologischem Spritzmittel gegenüber dem Mais, der synthetisch gespritzt wurde, nur unwesentlich anders aus. DasKolbengewichtungespritzten Mais ist sogar 45% weniger als des synthetisch gespritzten.

10 5. Zusammenfassung/Gesamtauswertung Der synthetisch gespritzte Mais wird am größten und am schwersten, ist also damit vom Ergebnis her die beste Variante aus der Sicht der Bauern. Allerdings ist es sehr teuer das chemische Spritzmittel zu spritzen (60 Euro pro Hektar), jedoch hat es die effektivsten Inhaltsstoffe. Obwohl der Mais kurz nach dieser Spritzung sehr gestresst ist, hat dies keine Auswirkungen auf den Ertrag, der bei diesem Mais am höchsten ist. Die ökologische Weise schneidet in den Versuchen gut ab, die Messergebnisse sind nur ein bisschen schlechter als die des synthetisch gespritzten Mais. Wie viel Zeit und wie viel Geld die Herstellung größerer Jauchemengen kostet, wissen wir nicht genau. Einen Tag nach der Spritzung ist der Mais, der ökologisch gespritzt wurde, kaum gestresst. Für die Natur ist es besser mit diesem Spritzmittel zu spritzen. Es lohnt sich diese Variante bei Bauern, die ihren Mais nicht ungespritzt lassen wollen aber umweltbewusst handeln möchten. Der ungespritzte Mais schneidet bei Ertrag und Größe mit Abstand am schlechtesten ab, nur bei dem Versuch Messung der Stresssituation, am besten ab. Das einzige positive Argument ist, dass für die fehlende Spritzung Zeit und Geld eingespart werden.zeit. Doch ziehen diese nur wegen des geringern Ertragen deutlich weniger Gewinn aus ihrem Produkt Bei den Bärten der Maispflanzen konnte man auch erkennen, dass die des ungespritzten Mais braun und ausgetrocknet sind. Ganz anders ist es bei den Bärten der Maispflanzen, die synthetisch und ökologisch gespritzt werden. Sie waren grün-gelb und feucht. Unsere persönliche Meinung ist, dass man den Mais auf keinen Fall ungespritzt lassen sollte und dass man nur die chemische oder ökologische Spritzung verwenden soll. Welche von beiden die Bessere ist, sind wir uns auch nicht sicher. Größere Feldversuche mit ökologisch gespritztem Mais könnten insbesonders Auskunft darüber geben, wie aufwendig die Herstellung der Brennnesseljauche ist und ob sich unsere Ergebnisse bei größeren Zahlen reproduzieren lassen.

11 4.1 Danksagung/Schluss Vielen Dank an Frau Groth für die Unterstützung des Projektes und dem tollen Einsatz und die Hilfe in der Jugend- Forscht AG, an der wir in der Schule teilnehmen konnten. Außerdem bedanken wir uns bei Frau. Matsubara, die uns den Besuch im Forschungszentrum ermöglicht und das teure Meßgerät zur Verfügung gestellt hat. Wir bedanken uns auch bei Herrn. Plum, der uns mit Landmaschinen, Spritzmittel, Feld und vielen wichtigen Informationen mit Rat und Tat zur Seite gestanden hat. Das Forschen hat uns sehr viel Freude bereitet. Ohne die Hilfe von diesen Personen hätten wir nicht forschen können. Danke!!!!

12 4.2 Literaturverzeichnis Literatur landwirtschaftliche Zeitung Rheinland (LZ) Zeichnungen: