Einfluss von eleuchtungsstärke und Tempertur uf die Vorkeimung von Speisekrtoffeln Einleitung Unter den edingungen des Ökologischen Lndus mit vergleichsweise früh sterenden Krtoffeleständen in Folge von Krutfäuleefll (Phytophtor infestns) ht sich die Vorkeimung von Krtoffeln ls erfolgreiche nustrtegie zur Ertrgssicherung erwiesen (Krlus & Ruer 1997, Pffrth 2007). Diese Ergenisse wurden jedoch zum großen Teil mit Pflnzgut erzielt, welches unter optimlen edingungen vorgekeimt wurde. Die von der ertung empfohlenen 100 Wtt je Tonne Pflnzgut können durch zhlreiche Einflüsse wie Rumeschffenheit und Position der Lmpen zu sehr unterschiedlichen eleuchtungsstärken n den Knollen führen. In Untersuchungen von Krug & Pätzold (1968) mit den Sorten Olympi (keimträge) und rim (keimfreudig) führten ereits 5 Lux zu einem deutlichen Keimlängenrückgng im Vergleich zur Dunkellgerung. Höhere Lgertemperturen während der Vorkeimung steigerten in eigenen Voruntersuchungen die Keimlänge signifiknt. Ergenisse us der Litertur geen Hinweise druf, dss durch die Lgertempertur die nzhl Keime und dmit die nzhl Ernteknollen je Pflnzknolle eeinflusst werden knn. Dei wurde mit zunehmender Tempertur und dmit fortschreitender physiologischer lterung die pikldominnz, d.h. die usildung weniger Keime je Pflnzknolle gefördert (u.. llen et l. 1978, vn Loon 1987, Hverkort & Vn de Wrt 1993). Ds Huptugenmerk der hier geschilderten Untersuchungen liegt dher uf der Frge, o der Ertrgsvorteil durch die Vorkeimung durch verminderte eleuchtungsstärken wie sie in der Prxis vorzufinden sind reduziert wird und welchen Einfluss dei die Lgertempertur während der Vorkeimung uf die Keim- und Ertrgsentwicklung von Sorten mit unterschiedlicher Keimungsktivität (eln - keimträge, Nicol - keimfreudig) ht. Versuchsfrge & Hypothesen F1: Wie werden Keim- und estndesentwicklung, Knollenertrg und Ertrgsstruktur durch unterschiedliche Lgertemperturen und eleuchtungsstärken während der Vorkeimung eeinflusst? F2: Welche Prmeter eignen sich im Hinlick uf Keimstilität und Ertrgsildung zur eschreiung einer (uch ökonomisch) sinnvollen Vorkeimung. H1: Eine höhere eleuchtungsstärke verringert die Keimlänge. Kürzere Keime rechen ei der Pflnzung weniger, die estndesentwicklung wird gefördert, ein höherer Knollenertrg erzielt. 74
H2: Höhere Lgertemperturen resultieren in längeren Keimen er uch in einer gesteigerten Keimungskpzität; ein höherer Keimruch durch längere Keime knn kompensiert werden. H3: Höhere Lgertemperturen und dmit gesteigerte Keimungskpzität fördern die estndesentwicklung, höhere Knollenerträge werden erzielt. H4: Eine Steigerung der Lgertempertur während der Vorkeimung führt zu einer reduzierten nzhl Keime je Knolle und dmit zu weniger Stängel und Knollen je Qudrtmeter. Mteril & Methoden Der Versuch wurde 2011 uf zwei Stndorten (Lehr- und Versuchssttion Wiesengut in Hennef und Leitetrie Stutenhof in Willich-nrth, Informtionen zu den Stndorten unter http://www.oekolndu.nrw.de/forschung/leitetriee/etriee) ls dreifktorielle locknlge mit vier Wiederholungen ngelegt: Fktor 1: Sorte (eln, Nicol) Fktor 2: Temperturen (8/12/16 C) Fktor 3: eleuchtungsstärke (MW/Stw.) n=48 >300 Lux (652/185) 20 Lux (20,9/3,6) 5 Lux (5,1/0,5) 1 Lux (0,8/0,3) Kontrollen: eln und Nicol nicht vorgekeimt Przellengröße 3 m (4 Reihen ) x 8 m T. 1: Versuchsdurchführung 2010 Mßnhme Wiesengut Stutenhof eginn Vorkeimung 9. März 9. März Vorfrucht Kleegrs ckerohnen Pflnzung 30. pril 29. pril Häufeln 24. Mi 2 x (15.5 & 20.5) Hndhcke stetig stetig ewässerung 3 x 25 mm (16.5, 26.5 & 9.6) Neem 17. Juni (2,5 l/h) Ernte 1. Septemer 13. Septemer 75
Prmeter (nicht drgestellte Ergenisse in Klmmern) Vorkeimrum Keimlänge, (Keimnzhl, Gewichtsverlust), Keimverluste, Krft für Keimruch, Chlorophyllgehlt Feld F, Stängel/m 2, (eginn lüte), Zeiternten Knollen (und Spross), (estndeshöhe, FI, PR, Seneszenz zw. efll mit Phytophthor infestns), Knollenertrg, Ertrgsprmeter, (Sortierung, Qulität) Ergenisse Die Keimlänge zur Pflnzung wurde von der Lgertempertur während der Vorkeimung positiv eeinflusst (. 1). Insesondere ei der Sorte Nicol nhm die Keimlänge mit höherer Tempertur signifiknt zu. Durch höhere eleuchtungsstärken wurde die Keimlänge signifiknt reduziert. Die Unterschiede wren ei der keimträgen Sorte eln weniger usgeprägt ls ei der keimfreudigen Sorte Nicol. 35 mm 30 eln (GD 0,99) Nicol (GD 3,49) 25 20 15 10 5 300 20 5 1 300 20 5 1 300 20 5 1 (Lux) 8 C 12 C 16 C. 1: Einfluss von Tempertur und eleuchtungsstärke uf die Keimlänge der Sorten eln und Nicol zum Zeitpunkt der Pflnzung (α = 0,05, Tukey-Test). 76
Gew. % eln Nicol 80 70 60 50 40 30 20 C C 10 8 C 12 C 16 C 300 Lux 20 Lux 5 Lux 1 Lux. 2: Einfluss von Tempertur und eleuchtungsstärke uf den Keimruch der Sorten eln und Nicol ei der Simultion der Pflnzung mit einer echerpflnzmschine. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). Im Gegenstz zur Hypothese rchen ei der Simultion der Pflnzung mit einer echerpflnzmschine längere Keime nicht grundsätzlich leichter ls kürzere Keime (. 2). Die signifiknt höchsten reltiven Keimverluste trten nch kühler Vorkeimung ei 12 C und drus resultierenden kürzeren Keimen uf. Höhere eleuchtungsstärken resultierten nur ei der Sorte Nicol in signifiknt geringen Keimverlusten, ei der Sorte eln wurde dieser Einfluss hingegen nicht festgestellt. ls weiteren Prmeter zur Untersuchung des Einflusses von Tempertur und eleuchtung ei der Vorkeimung uf mögliche Keimverluste ei der Pflnzung, wurde die Krft gemessen, welche notwenig ist um die Keime zurechen (T 2). Dei wurde ds Krftmessegerät uf der Stelle der hlen Keimlänge ufgesetzt und der Keim mit gleichmäßigem Druck zum ruch gercht, dei wurde die mximle Krft ufgezeichnet. Die Dten dieser Messung korrelieren höchst signifiknt (r = -0,82 ***) mit den Dten des simulierten Keimruchs, ws für eine Eignung dieser neu entwickelten Methoden zur eschreiung der ruchgefährdung von Keimen spricht. ei eiden Sorten wr die signifiknt niedrigste Krft notwenig um Keime zurechen die sich ei 8 C entwickelt htten. Von 12 uf 16 C wurde tendenziell mehr Krft für den Keimruch enötigt, jedoch wren diese Unterschiede nicht signifiknt. 77
T. 2: Einfluss von Tempertur und eleuchtungsstärke uf die zum Keimruch notwendige Krft (N) und den Chlorophyllgehlt (mg/g TM) der Keime zum Zeitpunkt der Pflnzung. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). Tempertur ( C) 8 12 16 eleuchtungsstärke (Lux) 300 20 5 1 300 20 5 1 300 20 5 1 GD Krft (N) Chlorophyll (mg/g TM) eln 1,3 0,9 0,8 1,1 4,4 3,9 3,2 3,5 4,8 4,0 4,2 3,7 1,72 Nicol 0,6 0,5 0,7 0,5 1,8 1,2 1,0 0,8 3,1 1,2 1,4 0,8 1,11 eln 1,2 0,5 0,5 0,3 2,7 1,1 0,7 0,4 2,1 1,4 0,5 0,3 0,97 Nicol 0,8 0,4 0,4 0,2 2,1 0,7 0,5 0,3 2,9 0,9 0,5 0,4 0,41 Ein signifiknter Einfluss der eleuchtungsstärke uf die zum Keimruch notwenige Krft wurde nur ei der Sorte Nicol ei 16 C festgestellt, tendenziell wr ei eiden Sorten, 12 und 16 C und hoher eleuchtungsstärke (>300 Lux) die meiste Krft für den Keimruch notwendig. Die gewünschten, durch optimle Vorkeimung zu erzeugenden Lichtkeime werden von ertung und Prxis im Vergleich zu Dunkelkeimen, die weiß, dünn und lng erscheinen, ls kurz, gedrungen und grün eschrieen. Um zu üerprüfen in welchem Zusmmenhng die Fre der Keime mit der Keimlänge und der Neigung zum Keimruch unter elstung steht wurde der Chlorophyllgehlt (mg/g TM) der Keime estimmt (T. 2). Die signifiknt geringsten Gehlte wurden ei 8 C Vorkeimtempertur festgestellt. Die Unterschiede zwischen 12 und 16 C wren hingegen weniger deutlich. ei llen Temperturen wurde der Chlorophyllgehlt signifiknt durch höhere eleuchtungsstärken gesteigert. Ein Zusmmenhng von Keimlänge und Chlorophyllgehlt (r = -0,095) wurde üer lle Vrinten nicht festgestellt. nders ls die Keimlänge korreliert der Chlorophyllgehlt signifiknt mit dem nteil gerochener Keime (r = -0,39 **) und der zum Keimruch notwendigen Krft (r = 0,47 **) und könnte sich dmit potentiell ls Prmeter zur schätzung der Keimstilität eignen. Der Feldufgng wr uf eiden Stndorten nch Vorkeimung ei höheren Temperturen signifiknt schneller ls ei niedrigeren Temperturen ( 3 & 3). ei der Sorte Nicol führte, nders ls ei der Sorte eln, eine Steigerung der Tempertur uf 16 C zu einer weiteren eschleunigung des Feldufgnges im Vergleich zu den ei 12 C vorgekeimten Vrinten. 78
% 80 60 eln C C 40 Nicol 20 C 8 C 12 C 16 C 300 Lux 20 Lux 5 Lux 1 Lux. 3: Einfluss von Tempertur und eleuchtungsstärke uf den Feldufgng (%) der Sorten eln und Nicol m Stndort Wiesengut m 17. Mi 2011. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). Ein Einfluss unterschiedlicher eleuchtungsstärken uf den Feldufgng wurde nur m Stndort Wiesengut ei der Sorte Nicol festgestellt. Der Feldufgng wr dort ei niedrigen eleuchtungsstärken signifiknt lngsmer, ws uf einen Zusmmenhng mit dem vermehrten ruch längerer Keime in diesen Vrinten hindeutet % 60 40 eln Nicol 20 C 8 C 12 C 16 C 300 Lux 20 Lux 5 Lux 1 Lux. 3: Einfluss von Tempertur und eleuchtungsstärke uf den Feldufgng (%) der Sorten eln und Nicol m Stndort Stutenhof m 20. Mi 2011. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). 79
dt/h 160 120 80 40 eln Nicol 8 C 12 C 16 C 300 Lux 20 Lux 5 Lux 1 Lux. 4: Einfluss von Sorte, Tempertur und eleuchtungsstärke uf den Knollenertrg der Zeiternte m 30. Juni 2011 m Stndort Wiesengut. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). Der Knollenertrg der Zeiternten (. 4 & 4) wurde uf eiden Stndort signifiknt durch höhere Lgertemperturen während der Vorkeimung (16 vs. 8 C) gefördert. Der eenflls n eiden Stndorten tendenziell höhere Ertrg ei einer eleuchtungsstärke von 20 Lux im Vergleich zu höherer (>300 Lux) und niedriger (5 & 1 Lux) eleuchtungsstärke, der sich uf dem Stndort Stutenhof uch im Endertrg signifiknt wiederfindet (vgl. 5) ist islng nicht zu erklären. dt/h 250 200 150 100 50 eln Nicol 8 C 12 C 16 C 300 Lux 20 Lux 5 Lux 1 Lux. 4: Einfluss von Sorte, Tempertur und eleuchtungsstärke uf den Knollenertrg der Zeiternte m 12. Juli 2011 m Stndort Stutenhof. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). 80
T. 3: Einfluss von Sorte, Tempertur und eleuchtungsstärke uf die nzhl Knollen je Qudrtmeter. Zeiternte Wiesengut m 30. Juni 2011, Zeiternte Stutenhof m 12. Juli 2011. Unterschiedliche uchsten in einer Zeile innerhl eines Fktors kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). Sorte Tempertur ( C) eleuchtungsstärke (Lux) Stndort eln Nicol 8 12 16 300 20 5 1 Wiesengut 32,8 27,5 34,3 28,1 28,2 29,3 31,9 29,6 29,9 Stutenhof 50,3 54,8 55,4 48,9 53,3 52,1 53,5 50,8 53,7 Der us der Litertur eknnte Einfluss der Tempertur uf die nzhl Keime je Mutterknolle und Ernteknollen je Qudrtmeter konnte islng nicht eindeutig estätigt werden. Hypothesengemäß nhm ei einem Temperturnstieg von 8 uf 12 C die nzhl Knollen je Qudrtmeter in den Zeiternten signifiknt. ei weiterer Temperturerhöhung uf 16 C wurde die Wirkung einer gesteigerten pikldominnz jedoch nicht eochtet; im Gegenteil, ein tendenzieller nstieg wr zu verzeichnen. T. 4: Zusmmenhng von Rohertrg und Ertrgsprmetern uf eiden Versuchsstndorten. Korreltionskoeffizient (r) Knollen/m 2 EKG Wiesengut Rohertrg 0,52 *** 0,28 *** n = 104 Knollen/m 2-0,67 ** Stutenhof Rohertrg 0,62 *** 0,78 *** n = 104 Knollen/m 2 0,01 * sign. α = 0,05, ** hochsign. α = 0,01, *** höchstsign. α = 0,001 Der Rohertrg wurde m Stndort Wiesengut primär durch die nzhl Knollen je Qudrtmeter und in geringerem Mße uch durch ds Einzelknollengewicht estimmt. eide Ertrgsprmeter wren dei hoch signifiknt negtiv korreliert (T. 4). m Stndort Stutenhof wurde dieser negtive Zusmmenhng nicht eochtet. n diesem Stndort wurde der Roherträge höchst signifiknt von eiden Ertrgsprmetern estimmt. 81
dt/h 400 eln 300 Nicol 200 100 8 C 12 C 16 C 300 Lux 20 Lux 5 Lux 1 Lux. 5: Einfluss von Tempertur und eleuchtungsstärke uf den Rohertrg der Sorten eln und Nicol ei der Endernte m 1. Septemer 2011, Stndort Wiesengut. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signi fikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). Der Rohertrg wurde uf dem Stndort Stutenhof signifiknt durch höhere Lgertemperturen (12 & 16 vs. 8 C) während der Vorkeimung gefördert. Der signifiknt höhere Ertrg m gleichen Stndort ei einer eleuchtungsstärke von 20 Lux im Vergleich zu höherer (>300 Lux) und niedriger (5 & 1 Lux) eleuchtungsstärke knn ufgrund der vorliegenden Dten und uch vor den Hintergrund der Litertur nicht erklärt werden. m Stndort Wiesengut wurde ei der Endernte 2011 kein Einfluss der Versuchsfktoren uf den Knollenertrg festgestellt. dt/h 400 300 200 100 eln Nicol 8 C 12 C 16 C 300 Lux 20 Lux 5 Lux 1 Lux. 5: Einfluss von Sorte, Tempertur und eleuchtungsstärke uf den Rohertrg der Endernte m 17. Septemer 2011, Stndort Stutenhof. Unterschiedliche uchsten kennzeichnen Vrinten mit einem signifikntem Unterschied α = 0,05 (Tukey-Test). 82
Zusmmenfssung Niedrige Temperturen und hohe eleuchtungsstärken reduzierten die Keimlänge signifiknt. Die reltiven Keimverluste wren ei eiden Sorten ei niedrigen Temperturen und ei der Sorte Nicol ei niedrigen eleuchtungsstärken signifiknt m höchsten. Zunehmende Lgertemperturen resultierten in längeren Keimen jedoch nicht in vermehrtem Keimruch. Der us der Litertur eknnte Einfluss der Tempertur uf die nzhl Keime je Mutterknolle und Ernteknollen je Qudrtmeter konnte islng nicht eindeutig estätigt werden. Die estndesentwicklung und z.t. uch der Knollenertrg wurde durch höhere Lgertemperturen während der Vorkeimung gefördert. uslick Der Versuch wird 2012 im zweiten Versuchsjhr uf eiden Stndorten fortgeführt. Die Ergenisse der Vorkeimversuche zum Einfluss von Licht, Tempertur und Technik werden im nschluss n ds Versuchsjhr 2012 ls roschüre für Prxis und ertung zusmmengefsst. Litertur llen, E.J., en, J.N. & Griffith, R.L. (1978): Effects of low temperture on sprout growth of severl vrieties. Potto Res., 21: 249-255 Hverkort,. J., vn de Wrt, M. nd K... odlender (1990): Effect of pre-plnting temperture nd light tretments of seed tuers on potto yield nd tuer size distriution. Potto Reserch 33, 77-88 Krlus, W. & R. Ruer (1997): Effect of presprouting on yield of mincrop pottoes (Solnum tuerosum L.) in orgnic frming. Journl of gronomy nd Crop Science, 179, 241-249 Krug, H. & C. Pätzold (1968): Einfluß der Klimedingungen während des Vorkeimens von Krtoffelpflnzgut uf ds Keimwchstum und die Pflnzenentwicklung nch Hndund Mschinenlge (Modellversuche). ID-Heft 150, 5-29 Pffrth, (2007) Wirkung von Vorkeimung, orgnischer Stickstoffdüngung und einer Kupferehndlung uf Ertrg und Qulität von Krtoffeln im Ökologischen Lndu. 9. Wissenschftstgung Ökologischer Lndu, Universität Hohenheim, Stuttgrt, Deutschlnd, 20.-23.03.2007 Vn Loon, C.D. (1987): Effect of physiologicl ge on growth vigour of seed pottoes of two cultivrs. 4. Influence of storge period nd storge temperture on growth nd yield in the field. Potto Reserch, 30/3, 441-450 83