Biologischer Nachweis relevanter Substratpathogene

WeGa ist die Abkürzung für „Wertschöpfungskette Gartenbau“ und ist eines von fünf Kompetenznetzen der Agrar- und Ernährungswissenschaften, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative „AgroClustEr“ unter Beteiligung der Länder Niedersachsen, Bayern und Brandenburg über fünf Jahre finanziell gefördert wurde. Die als Anschubfinanzierung konzipierte Förderung hatte das Ziel, gartenbauliche Forschungs- und Ausbildungskompetenzen von Universitäten, Hochschulen für angewandte Wissenschaften und weiteren Forschungseinrichtungen zu bündeln und zu verstetigen. Unter der Federführung der Leibniz Universität Hannover wurden bundesweit von 21 wissenschaftlichen Einrichtungen, 32 Wirtschaftspartnern und 4 Verbänden in mehreren Verbundprojekten Themen entlang der gesamten gartenbaulichen Wertschöpfungskette bearbeitet. An der HSWT konnten in diesem Rahmen neben dem Ausbildungsprojekt „WeGa-Student“ drei Forschungsprojekte realisiert werden, aus denen hier wesentliche Ergebnisse vorgestellt werden.

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Abb. 1: Besiedlung der Substratoberfläche mit Peziza ostracoderma

Projektbeschreibung

Teilprojekt: BIOLOGISCHER NACHWEIS RELEVANTER SUPSTRATPATHOGENE

In den letzten Jahren ist bei gärtnerischen Kultursubstraten zunehmend eine Besiedlung mit saprophytischen Pilzen zu beobachten, die zu einer erheblichen optischen Beeinträchtigung führt (Abbildung 1). Darüber hinaus sind negative Effekte auf Pflanzen und Menschen nicht auszuschließen, so dass bei Qualitätsüberwachungen von Kultursubstraten und deren Ausgangsstoffen das Risiko einer Verpilzung beurteilt werden sollte. Hinweise hierauf könnte die biologische Abbaubarkeit der organischen Bestandteile liefern, die sich mit der üblichen Bestimmung der Gesamtgehalte an Kohlenstoff und Stickstoff allerdings nicht charakterisieren lässt. Ziele des durchgeführten Forschungsprojektes waren daher:

- die Verpilzungsintensität von Torfen und anderen Substratausgangsstoffen sowie von daraus hergestellten Mischungen zu ermitteln
- die in Kultursubstraten und Substratausgangsstoffen enthaltene organische Substanz durch Fraktionierung von Kohlenstoff und Stickstoff zu beschreiben
- die Verpilzungsintensität von Kultursubstraten und Substratausgangsstoffen anhand der ermittelten C- und N-Fraktionen zu beurteilen

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Abb. 2: Zusammenhang zwischen dem Ergosterolgehalt von Torfen nach Inkubation als Indikator für die vorhandene pilzliche Biomasse und C-org- bzw. N-org-Fraktionen

Vorgehensweise

In die Untersuchungen wurden 32 unterschiedlich stark zersetzte Torfe verschiedener Herkünfte, 11 Torfersatzstoffe (Rindenhumus, Grüngutkompost, Holzfaser und Kokosmark) sowie 44 Mischungen jeweils bestehend aus Torf und einem Torfersatzstoff einbezogen. Alle Materialien wurden ggf. auf ein pflanzenbaulich anzustrebendes Niveau aufgekalkt und aufgedüngt. Nach Inokulation mit Peziza ostracoderma und anschließender Inkubation unter definierten Bedingungen erfolgte eine Analyse des Ergosterolgehalts als Indikator für die gebildete pilzliche Biomasse. Parallel wurden alle Materialien mit etablierten Methoden bezüglich organisch gebundenem Kohlenstoff und Stickstoff analysiert (nasschemisch Corg und Norg in 0,005 M HCl und 1 M HCl, elemen­taranalytisch Corg bei 550 °C und Norg bei 950 °C). Da nasschemische Analysen zeit- und kostenaufwendig sind bzw. übliche Techniken der Elementaranalyse wenig aussagekräftige Ergebnisse bezüglich Abbaubarkeit der organischen Substanz erwarten lassen, kamen weiterhin routinetaugliche neue analytische Verfahren zum Einsatz (Nah-Infrarotspektroskopie zur Fraktionierung von Corg und Norg sowie Pyrolyse unter N2-Atmosphäre mit schrittweiser Temperaturanhebung zur Fraktionierung von Corg).

Ergebnisse

Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen:

- Bei Torf nehmen die Gehalte an HCl-löslichem Corg mit zunehmendem Zersetzungsgrad ab, während der Gehalt an Gesamt-Corg zunimmt. Die Norg-Gehalte sind weitgehend unabhängig vom Zersetzungsgrad.
- Zwischen den HCl-löslichen Corg-Gehalten und der nach Inkubation vorhandenen pilzlichen Biomasse besteht insbesondere bei alleiniger Betrachtung der Torfe ein positiver Zusammenhang (Abbildung 2). - Eine Abhängigkeit der Verpilzung vom Gehalt an Gesamt-Corg ist nur bei den Torfen ausgeprägt, wobei hohe Werte das Pilzwachstum verringern. Die Gehalte an HCl-löslichem Norg stehen in keiner Beziehung zur pilzlichen Biomasse.
- Vor allem der in 1 M HCl lösliche Corg-Gehalt lässt sich mit hoher Genauigkeit durch Nah-Infrarotspektroskopie bestimmen.
- Der pyrolytisch bei < 350 °C ermittelte Corg-Gehalt ist positiv korreliert mit den HCl-löslichen Corg-Gehalten. Die beste Einschätzung der Verpilzungsintensität ist gegeben bei gemeinsamer Einbeziehung der pyrolytisch bei niedriger und hoher Temperatur ermittelten Corg-Gehalte.

Fazit

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Intensität der Besiedlung gärtnerischer Kultursubstrate mit saprophytischen Pilzen durch Fraktionierung des organisch gebundenen Kohlenstoffs prognostizierbar erscheint. Nah-Infrarotspektroskopie und Pyrolyse sind vielversprechende, in der Routine einsetzbare Analysenverfahren.

Projektlogo

Projektleitung

Prof. Dr. Elke Meinken (Koordination)
T +49 8161 71-3658
elke.meinken [at]hswt.de Mail

Projektmitwirkung

Dipl.-Ing. (FH) Christian Wöck

Projektdauer

01.07.2011 - 30.06.2014

Projektpartner

Sachverständigen- und Forschungsbüro Prof. Dr. Schlechte

Projektträger

Projektförderung

Weblinks

Bericht im Infodienst Weihenstephan, 11-2011 Link
Teilprojekt "Sortenscreening und Physiologie der Kühletoleranz bei Impatiens und Petunia" Link