Identifikation der Ursache von Pflanzenschäden im biologischen Anbau von Topfkräutern sowie Erarbeitung von wirksamen Vermeidungsstrategien und Gegenmaßnahmen

Beim Anbau von Biotopfkräutern treten immer wieder Pflanzenschäden (Keimhemmungen bzw. chlorotische und nekrotische Keimblätter sowie in der Folge ein vermindertes Pflanzenwachstum) auf, deren Ursache nicht abschließend geklärt ist. Eine Gemeinsamkeit der Schadensfälle sind hohe Gehalte an Ammoniumstickstoff im Substrat infolge fehlender Nitrifikation. Untersuchungen haben allerdings gezeigt, dass der Ammoniumstickstoff nicht direkt ursächlich für die Schäden ist, sondern auf eine gestörte Mikrobiologie als eigentliche Ursache hinweist. Möglicherweise sind Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen der Auslöser, die zum einen die Nitrifikanten hemmen und gleichzeitig auf die Pflanzen toxisch wirken.

Als potentielle Verursacher kommen Vertreter verschiedener Bakterien- oder Pilzgattungen wie Streptomyces, Alternaria oder Aspergillus in Frage, die beim Abbau organischer Substanzen eine wichtige Rolle spielen und dabei eine Vielzahl sekundärer Metabolite bilden, wie zum Beispiel verschiedene Antibiotika sowie herbizid oder insektizid wirkende Verbindungen. Für diese These würde auch der Fakt sprechen, dass die Schäden an den Kräutern bei manchen Substraten nur in Kombination mit organischen Düngern auftreten. 

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, zunächst die Ursache für die Pflanzenschäden mit unterschiedlichen analytischen Ansätzen zu identifizieren und anschließend Vermeidungsstrategien und Gegenmaßnahmen zu erarbeiten.

In der ersten Phase erfolgt ein systematisches Screening von Topfkräutersubstraten auf ihre phytotoxische Wirkung. Hierzu werden Keimpflanzentests sowohl mit praxisüblichen Fertigsubstraten als auch mit Eigenmischungen, deren Zusammensetzung hinsichtlich Torfersatzstoffen und organischen Düngemitteln systematisch variiert wird, durchgeführt. Hinzu kommen Substrate von Schadensfällen in Topfkräuterbetrieben und auffällige Substrate aus der RAL-Gütesicherung.

Im zweiten Schritt werden in jeweils ähnlich zusammengesetzten Substraten mit und ohne Schadwirkung Mycotoxine und andere Metabolite mittels chromatographischer Methoden analysiert und das Mikrobiom in den Substraten u.a. mittels Fettsäureanalysen (PFLA-Profile) charakterisiert werden. Zudem stehen Untersuchungen zur Kohlenstoffqualität der Substrate auf dem Arbeitsplan. Sobald potentielle Schadursachen identifiziert wurden, sollen zwecks Validierung nicht risikobehaftete Topfkräutersubstrate mit den isolierten Stoffen oder Mikroorganismen inokuliert und anschließend in Keimpflanzentests hinsichtlich Phytotoxizität überprüft werden.

Nach Identifikation und Validierung der Schadursachen ist zur Vermeidung von Pflanzenschäden die Entwicklung vorbeugender Maßnahmen bei Herstellung, Transport, Lagerung und Verwendung von torfreduzierten und organisch gedüngten Topfkräutersubstraten geplant. Darüber hinaus sollen für Gärtner, die zum Beispiel ein risikobehaftetes Substrat nicht austauschen können, Gegenmaßnahmen erarbeitet werden. Hier wird vor allem auf Antagonisten, d.h. Mikroorganismen, die hemmend auf die Verursacher wirken, gesetzt.

Schlussendlich haben sich die Projektpartner vorgenommen, Methoden und Richtwerte für die Untersuchung von Substraten auf ihr phytotoxisches Potential im Rahmen der RAL-Gütesicherung zu erarbeiten. Hierdurch könnten zukünftig torffreie und torfreduzierte Topfkräutersubstrate mit RAL-Gütezeichen angeboten werden, wodurch das Risiko von Pflanzenschäden minimiert wäre.

Im Rahmen des Wissenstransfers in die Praxis soll aus den Ergebnissen ein Handlungsleitfaden entstehen, in dem die mikrobiellen Vorgänge allgemeinverständlich aufbereitet und die Vermeidungsstrategien und Gegenmaßnahmen praxisnah erläutert werden.