Förderung im 7. EU Rahmenprogramm (FP7/2007-2013) Grant Agreement Nr. 312117 21 Partner aus 11 Ländern Koordination: Universität Hohenheim Laufzeit: 2012-2017 Fördersumme : 5,999,821
Was sind Bioeffektoren? Pflanzenwachstums-stimulierende Mikroorganismen Natürliche bioaktive Substanzen Ohne signifikanten Nährstoffgehalt! ZIELSETZUNG: Verbesserte Düngemittelausnutzung durch gezielte Kombination mit geeigneten Bioeffektoren 3
Organischer Landbau Low-input Recyclingdünger (organisch, anoganisch) Platzierte Düngung Fertigation Erhöhung der Nährstoffverfügbarkeit (chemisch) Erhöhung der Nährstoffverfügbarkeit (räumlich) Mineralisierung Nährstoffmobilisierung Förderung Wurzelwachstum & Mycorrhizierung Stresstoleranz (biotisch /abiotisch) Bioeffektoren - Wirkmechanismen und mögliche Einsatzgebiete
Versuchspflanzen Mais Weizen Tomate Vertreter wichtiger Kulturpflanzenarten Kein Fokus auf Sortenvariabilität Jedoch Berücksichtigung lokaler Sortenpräferenzen im Anbau Standardisierte Protokolle für Labor und Feldversuche
Auswahl der Bioeffektoren 38 untersuchte Produkte (13 kommerzielle Produkte, 25 Neuentwicklungen) Ausgewählte Stämme pilzlicher und bakterieller Bioeffektoren Bacillus, Pseudomonas, Azotobacter, Trichoderma, Penicillium Ausgewählte Algen-, Pflanzen,- und Kompostextrakte, Extrakte mit Signalsubstanzen Kombinationspräparate
Wirksamkeit von Bioeffektoren Ausgeprägte Wachstumseffekte besonders unter kontrollierten Anzuchtbedingungen belegen das prinzipielle Wirkpotenzial
Aber häufig nur ein enges Wirksamkeitsfenster besonders unter Feldbedingungen Begrenzende Faktoren: Effizienz der Wurzelbesiedelung (bei mikrobiellen Bioeffektoren) Alle Stressfaktoren mit starker Hemmwirkung auf Wurzelwachstum und Wurzelaktivität (Trockenheit, Staunässe, Temperaturextreme, extremer Nährstoffmangel, Wurzelpathogene ) Ausreichendes oder zu hohes Nährstoffangebot
Bedeutung der Wurzelbesiedelungs- Effizienz mikrobieller Bioeffektoren
Die Wachstumsförderung durch mikrobielle Bioeffektoren steigt mit ihrer Wurzelbesiedelungseffizienz
Ausreichende Wurzelbesiedelungsdichten gut umsetzbar durch gezieltes Beimpfen des Wurzelsystems in Vorkultur-, oder Tröpfchenbewässerungssystemen In Ackerbaukulturen ist die Beimpfung größerer Bodenbereiche allerdings oft nicht mehr rentabel
Alternative Beimpfungsmethoden für Ackerbaukulturen Saatgutbehandlung (kostengünstig aber oft wenig effizient) Bandplatzierung oder Unterfußdüngung Wurzelraumbesiedelung von Mais durch Bacillus amyloliquefaciens 7-9 Wochen nach Aussaat unter Feldbedingungen Saatgutbehandlung: 10 000-15000 Keime/g Boden Band-Platzierung: 400 000-500 000 Keime/g Boden
Einfluß von Bioeffektoren auf die Bodenmikroflora (Metagenomanalysen) Pseudomonas Kontrolle Bacillus Kontrolle Bacillus Kontrolle Pseudomonas Pseu + Bac Kontrolle Nach Beimpfung von Tomatenpflanzen beeinflußten mikrobielle Bioeffektoren die Bodenmikroflora über einen Zeitraum von einigen Wochen Keine Langzeit- Wirkungen Günland Der Einfluß unterschiedlicher Böden Ist deutlich stärker ausgeprägt als der Einfluß der Bioeffektoren Streuobstwiese
Erhöhung der Stresstoleranz Kombination mit Mikronährstoffdüngern Algen-, und Pflanzenextrakte Kombination mit Ammonium-betonter Düngung
Erhöhte Kältetoleranz im Jugendwachstum von Mais durch Mikronährstoff-, Silizium,- und Algenextraktpräparate Wurzellänge: +48-95% Antioxidantien: +27-32% Radikalfängerenzyme (SOD): +106-246% Radikalbelastung(H 2 O 2 ): minus 54-62 % Positive Ertragseffekte in 3 von 4 Feldversuchsjahren, Durchschnittlich +17,6 %
Kornertrag Winterweizen [t/ha] (Kornzahl/Ähre) (26,4) c (28,1) bc (32,6) abc (37,2) a (33,3) ab (29,0) bc (31,9) abc (32,4) abc Erhöhte Winterfestigkeit von Winterweizen durch Herbst- und Frühjahrs Blattapplikation von Präparaten auf Pflanzenextrakt,- und Mikronährstoffbasis (besonders Manek: Sekundärstoff-Kombipräparat). Positive Ertragseffekte in 2 von 3 Feldversuchen (Nordirland/Deutschland):durchschnittlich +16 %
Erhöhung der Kältetoleranz bei Winterweizen Positivkontrolle Kältestress Kältestress Kältestress Kältetress 14 Tage 20 o C + Manek + Manek + Manek 35 Tage 20 o C 7 Tage 2-4 o C 1 Applikation 2 Applikationen 3 Applikationen 7 Tage 15 o C 7 Tage 20 o C Schutzwirkungen durch Stimulierung von Stoffwechselwegen zur Stressabwehr (Jasmonat, Salicylsäure, Ethylen) und zum Schutz vor freien Radikalen. Auch für Trockenstress nachgewiesen!
Nutzung von Düngern auf Recyclingbasis
Verbesserte Nutzung von organischen Recycling-Düngern im Tomatenanbau durch mikrobielle Bioeffektoren Kontrolle Peni- Pseudo- Bacillus Glomus Bacillus+ cillium monas Glomus Ertragssteigerungen im Tomatenanbau in Ungarn und Rumänien durch pilzliche und bakterielle Bioeffektoren in Kombination mit organischen Düngern (besonders auf Stallmistbasis). Ertragseffekte über 3 Versuchsjahre: + 70% ±11,2 Nur geringe Effekte bei anderen organischen Düngern
Verbesserte Nutzung von anorganischen Recycling- Düngern durch mikrobielle Bioeffektoren Verbesserte Nutzung von Recyclingdüngern auf Basis von Aschen, Fällungsprodukten, und von Rohphosphat war nur in Verbindung mit Ammonium-betonter Düngung nachweisbar Bioeffektoren: Verschiedene Trichoderma-, Pseudomonas,- Bacillus,- und Streptomyces-Stämme, Paenibacillus mucilaginosus
Bioeffektoren und Platzierte Düngung
Depotdüngung Hühnermist-Pellets + Pseudomonas Wurzellänge am Depot (cm) Feinwurzellänge ungedüngt Depotdüngung Hühnermist-Pellets In zwei von drei Versuchsjahren konnte die Durchwurzelung von organischen und anorganischen Nährstoffdepots bei Mais durch mikrobielle Bioeffektoren im Feld gesteigert werden. Bedeutung für die Nährstoffaneignung noch offen
Fazit Die Wirksamkeit von Bioeffektoren wird entscheidend durch die Anwendungsbedingungen bestimmt Werden diese Rahmenbedingungen erfüllt, sind signifikante und reproduzierbare Wirkungen möglich, wobei unterschiedliche Bioeffektoren dann oft ähnliche Wirkungen zeigen (gemeinsame Wirkmechanismen) Zukünftig sollte verstärkt versucht werden diese Anwendungsbedingungen (Applikationstechnik, Formulierungen, Produktkombinationen etc.) noch genauer zu definieren und mit den Anforderungen der landwirtschaftlichen Praxis in Einklang zu bringen