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Bodenverbesserer
Antagonisten Auf dem Gebiet der Bodenverbesserer erforscht , entwickelt und produziert unsere Firma Antagonisten zu bodenbürtigen Schadpilzen wie z.B. Fusarium, Phythium, Rhizoctonia..., sowie Antagonisten zu Nematoden. Dabei spezialisieren wir uns auf die Erforschung und Entwicklung von Präparaten mit pilzlichen Gegenspielern deren antagonistische Mechanismen von Konkurrenz über Antibiose bis zu Resistenzinduktion reichen. Neben Antagonisten zu bodenbürtigen Schadpilzen, entwickelt unsere Firma z.Z. Gegenspieler zu saugenden und stechenden Nematoden. Dabei haben sich bereits zwei Pilzarten als vielversprechend erwiesen. Allen bei uns zur Entwicklung stehenden Antagonisten ist es gemein, dass sie lediglich vorbeugend und prophylaktisch d.h. präinfektionell eingesetzt werden können und daher ausnahmslos als Bodenverbesserer zu verstehen sind und keinesfalls als biologische Bekämpfungsmittel.
Antagonisten zu bodenbürtigen Schadpilzen Einleitung Durch die immer restriktiver werdenden
Pflanzenschutzmittelverordnungen steigt das Interesse an biologischen
Schädlingsbekämpfungsmitteln, den so genannten Antagonisten. Im Bereich der
Mikrobiologie bzw. der biologischen Bekämpfung versteht man unter
Antagonismus die Störung oder Hemmung von Lebensvorgängen (Wachstum,
Vermehrung, Infektion, Verbreitung, Überdauerung usw.) einer Organismenart
durch eine andere. Antagonismus bedeutet also aktiv ausgeübte Opposition. Die
Wirkmechanismen der Antagonisten sind: Konkurrenz - Antibiose -
Parasitierung/Fraß und indirekte Mechanismen wie die induzierte Resistenz.
Abbildung: Ein an der Rhizoplane und Rhizospäre wachsender Antagonist
Bei der biologischen Bekämpfung aktiver
bodenbürtiger Erregerstadien mittels eines direkten Einsatzes von
Antagonisten strebt man häufig den Schutz der Rhizosphäre bzw. Rhizoplane an,
die im günstigsten Fall von den Antagonisten vorbesiedelt und verteidigt
werden. Als Rhizosphäre werden die wurzelnahen Bodenschichten bezeichnet, die
direkt durch den Stoffwechsel der Wurzeln verändert werden. Die quantitativ
wichtigsten Vorgänge sind dabei die mineralische Nährstoffaufnahme durch die
Pflanzenwurzel und die Ausscheidung von Wurzelexsudaten, durch die es zu
Anreicherungen von Mikroorganismen im wurzelnahen Bereich kommt. Von der
Rhizosphäre abgegrenzt wird die so genannte Rhizoplane, die direkte
Wurzeloberfläche. Die Wurzelexudate der Pflanzen dienen unter anderem dazu,
sich die Mikroorganismen nutzbar zu machen (d.h. Nutzorganismen), indem die
Pflanzen Wurzelexudate gegen Wurzelschutz gegenüber Pathogenen tauschen. Eine
solche Lebensgemeinschaft mit wechselseitigem Nutzen bezeichnet man als
Symbiose. Stand der Technik Durch die Beimpfung pathogenbelasteter
Substrate und Böden mit leistungsfähigem Antagonisten-Impfstoff (Inokulum)
kann die Suppressivität (Krankheitsunterdrückung) der Substrate entscheidend
verbessert werden. Als "suppressiv" bezeichnet man Böden, in denen
bestimmte bodenbürtige Schadpilze (z.B. Fusarium, Phythium, Phytophtora,
Rhizoctonia) nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang vorkommen, oder
trotz ihres Vorhandenseins keine spürbaren Schäden an den Kulturpflanzen
anrichten, obwohl sie von den Klima- und Substratbedingungen her günstige
Befallsbedingungen vorfinden müssten. Dies gilt dann auch für neu
eingeschleppte oder zu Versuchszwecken eingebrachte Krankheitserreger, die
sich ebenfalls nicht nennenswert zu entfalten vermögen und bis zur
Bedeutungslosigkeit reduziert werden. Die Suppressivität der Substrate steht
im direkten Zusammenhang mit dem mikrobiologischen Besatz der Böden. So
verlieren die Böden ihre Suppressivität, wenn sie physikalisch oder chemisch
sterilisiert wurden. Deshalb geht man in der Praxis immer mehr davon ab,
Substrate zu sterilisieren und versucht vielmehr, den Böden und Substraten
eine Suppressivität durch den Einsatz von Mikroorganismen zu induzieren.
Dabei werden die bereits im Handel befindlichen Antagonisten-Impfstoffe den
Substraten beigemischt. Bei diesen Mikroorganismen handelt es sich mehr um
Bakterien der Gattungen Pseudomonas, Bacillus, Xanthomonas, Nitrosomonas,
Achromobacter, Azotobacter u.a. aber auch z.B. einige Hefen und Pilze wie
Trichoderma, Coniothyrium, Sporidesmium, Glomus, Rhodotorula, Cryptococcus
, haben sich in der Praxis bewährt. Die antagonistischen Wirkmechanismen gegen
Pathogene sind vielfältig und werden nachfolgend kurz vorgestellt:
Bei einer bereits durcht Pathogene befallene Pflanzenwurzel (Foto), kann kein Antagonist wirksam werden da er den Pathogen nicht in die Pflanzenwurzel folgen kann. Biologie vs. Chemie Im Gegensatz zu chemischen
Pflanzenschutzmitteln, die auch bei hohem Befallsdruck die Kulturpflanzen
sichtbar "sauber" halten, den Fortgang der Krankheitsentwicklung
stoppen oder gar kurativ wirken, d. h. die Pflanzen "blankputzen",
ist es geradezu ein Wesenszug vieler Antagonisten, dass sie weniger in die
Phase der Massenvermehrung eingreifen - hier sind sie tatsächlich meist
überfordert - als vielmehr in die Phase, die den Primärinfektionen
vorausgeht, indem sie die Schaderregerpopulationen vor Erreichen der Pflanzen
reduzieren. Tritt dann eine Krankheit aufgrund des reduzierten
Infektionspotentials gar nicht, schwach oder so verzögert auf, dass es zu
keiner Massenvermehrung mehr kommen kann, wird das als normal registriert
oder es fällt gar nicht auf - denn nichts ist unauffälliger als keine
Krankheit! Die Antagonisten verfügen sozusagen über eine schlechte Presse,
weil sie mehr im Verborgenen arbeiten und sich der leichten Beobachtung
entziehen. Umgekehrt wird aus dem regelmäßigen
Auftreten oder gelegentlichen Epidemien bestimmter Schaderreger der Schluss
gezogen, die natürlichen Begrenzungsfaktoren vermöchten nur einen geringen
Beitrag zur Krankheitsverhütung beizutragen. Hinzu kommt, dass es der intensive
Pflanzenbau selbst ist, der durch unerwünschte Nebenwirkungen von Chemikalien
auf Nichtzielorganismen, darunter viele Antagonisten, die Fähigkeit zur
Selbstregulation der Substratökosysteme herabsetzt und durch anfällige
Hochzuchtsorten, intensive Düngung, hohe Bestandesdichten - um nur einige
Faktoren zu nennen - die Balance zwischen Schaderregern und Antagonisten zu
ungunsten letzterer verschiebt. Der resultierende hohe Krankheitsdruck
verstärkt dann zu Unrecht das Misstrauen gegenüber biologischen und
integrierten Verfahren. Der intensive Pflanzenbau macht sich per se
unentbehrlich und wird erst dann in Frage gestellt, wenn sich bestimmte
Krankheitserreger chemisch nicht erfassen lassen oder Resistenzen und
Kostenprobleme zum Umdenken zwingen. Trichoderma harzianum der "Star" unter den
bodenbürtigen Antagonisten Trichoderma harzianum ist der wohl zur Zeit am meisten angewandte
bodenbürtiger Antagonist im Gartenbau. Und dies hat auch seine guten Gründe;
denn durch sein reichhaltiges Enzymbesteck wie z.B. Cellulase, Cellobiase,
Hemicellulase, Pektinase, Glucoamylase ist Trichoderma harzianum dazu
befähigt, die Sporen von Pathogenen zu verwerten und somit
krankheitsunterdrückend zu wirken. Insbesondere die bodenbürtige Schadpilze
wie z.B. Pythium, Phytophthora, Rhizoctonia oder Fusarium werden
durch Trichoderma harzianum unter der Infektionsschwelle gehalten, so
dass kein Befall der Kulturpflanzen stattfindet.
Abbildung: Sporenhaufen von Trichoderma harzianum Anwendung Trichoderma harzianum gehört zu der Gruppe der Schimmelpilze und ist
somit ubiquiter anzutreffen. Es stellt sich somit die Frage, wieso die
Gartenbausubstrate zusätzlich mit diesen Antagonisten beimpft werden sollten.
Dies hat zwei Hauptgründe: Zum einen sind die im Handel erhältlichen
Impfstoffe von Trichoderma harzianum aus speziell selektierten Stämme
hervorgegangen, die in Versuchen ihre höhere antagonistische Wirksamkeit
gegenüber Wildstämmen unter beweis gestellt haben. Zum anderen handelt es
sich bei Trichoderma harzianum zwar um einen sehr wirksamen
Antagonisten der jedoch sehr Wachstumsfaul ist. So kann Trichoderma harzianum
nahezu alle organischen Materialien verwerte, sucht aber nicht aktiv danach.
Sobald eine Spore auf eine geeignete Nahrungsquelle fällt, wird diese zwar
sofort verwertet wobei diese Nahrungsquelle zur Bildung von weiteren Sporen
(Konidien) genutzt wird und nicht zur Bildung von Pilzhyphen die aktiv nach
neuen Nahrungsquellen suchen. In der Praxis werden deshalb die Substrate
mit asexuell gebildete Sporen (den Konidien) überschwemmt, oder die
Impfstoffe enthalten neben den Konidien auch geeignete Nahrungsquelle für den
Mikroorganismus. Bei der Wahl der Nahrungsquelle muss darauf geachtet werden,
dass diese nur von dem Nützling und nicht etwa auch von Schädlingen verwertet
werden kann. Bei der gleichzeitigen Zugabe von Nahrungsquelle für Trichoderma
harzianum in das Substrat, kann dieser sofort im Substrat sporulieren und
potentiell in der Umgebung befindlichen Schadorganismen bekämpfen. Bei den
reinen Sporenpräparaten müssen die Konidien warten bis sie durch Umwälzung
der Substrate auf geeignete Nahrungsquelle fallen, oder bis Pflanzenkulturen
in das Substrat gepflanzt werden und Trichoderma harzianum die
Wuzelexudate an der Rhizospäre verwerten kann. Wie jeder andere antagonistischer
Mikroorganismus auch, kann Trichoderma harzianum lediglich prophylaktisch
eingesetzt werden, da auch er denn Pathogenen nicht in die Pflanze hinein
folgen und zu bekämpfen vermag. Deshalb sollte die Beimfung der Substrate
noch vor der Pflanzenkultur mit Trichoderma harrzianum und geeigneten
Nähratoffquelle erfolgen um denn besten Pathogenschutz zu erreichen. Wirkungsweise Wie bereits erwähnt ist Trichoderma
harzianum mit Hilfe seines reichhaltigen Enzymbestecks dazu befähigt alle
Schutzmechanismen, mit denen sich die Sporen der Pathogene umgeben, zu
krecken und unschädlich zu machen. Zusätzlich zu der Enzymbildung, kann der
Antagonist durch die Produktion von sekundären Stoffwechselprodukten wie z.B.
den Antibiotikum Peptaibole biologische Kontrolle von aktiv wachsenden,
bakteriellen Pflanzenpathogenen ausüben. Weitere sekundäre
Stoffwechselprodukte wie z.B. pflanzenfördernde Hormone verursachen ein
besseres Wurzelwachstum und dadurch gut versorgte, widerstandsfähige Pflanzen
(Diagramm). Neben der Parasitierung und Antibiose als
Wirkmechanismen von Trichoderma harzianum gegen bodenbürtige Schadpilze kann
noch die Konkurrenz um Raum und Nährstofe aufgeführt werden. Während einer
Kultur, ernährt sich Trichoderma harzianum von den Wurzelexudaten an
der Rhizosphäre und bildet somit einen biologischen Schutzwall gegen
bodenbürtige Pathogene. Trichoderma harzianum ist ein im Substrat stets präsenter Bodenpilz.
Eine Wiederholung der Impfung ist daher nicht nötig sofern die Kulturen nicht
mit systemisch wirkenden Fungiziden die auf der Basis von z.B. Benomyl,
Benlate oder Phaltan als Wirkstoff basieren. Viele Wirkstoffe im Handel
erhältlichen Fungizide haben keinen oder nur sehr geringen Einfluss auf die
Population von Trichoderma harzianum. Dazu gehören unter anderem
Kupfer-Hydroxid, Triadimenol, Metalaxyl, Chloroneb, Thiram (TMTD), Captan,
Tebuconazole, Carboxin. Anwendung und Haltbarkeit: min. 6 Monate bei trockener und kühler
Lagerhaltung (<30 °C) Anwendungsempfehlung
Trichoderma ist ein im Substrat stets präsenter Bodenpilz.
Eine Wiederholung der Impfung ist daher nicht nötig.
Abbildung: Relativer Frischgewicht von Cyclamen in
Abhängigkeit von mit Trichoderma harzianum beimpften und unbeimpften (Kontrolle9
Kultursubstrat.
Ausblick Die antagonistische Wirkung von Trichoderma
harzianum gegenüber bodenbürtigen Pathogenen ist in der Praxis
mittlerweile unbestritten. Dennoch hat der Antagonist, genauso wie alle anderen
antagonistischen Mittel auch, damit zu kämpfen, dass er prophylaktisch
eingesetzt werden muss um Wirksam zu sein. Für den Anwender bedeutet das von
vornherein höhere Kosten und Mühen, obwohl diese vielleicht nicht nötig
wären. Dabei sind die Kosten für den Impfstoff nicht so relevant wie die Mühe
diesen in das Substrat einzumischen. So kostet der Impfstoff für die
Beimpfung von 1 m³ Substrat 3-5 €. Als Kunde – und somit König – kann jeder
interessierter Anwender von seinen Substrathersteller verlangen, den
Antagonisten in sein Substrat einzumischen. Dabei haben viele
Substrathersteller schon selbst die Initiative ergriffen und bieten bereits
mit Trichoderma harzianum vorgeimpfte Substrate an. Der Kunde sollte
jedoch darauf achten, welcher Stamm des Antagonisten verwendet wurde und ob
auch geeignete Nährstoffquellen für den Antagonisten mit eingemischt wurden,
damit er bereits unterwegs zum Anwender wirksam werden kann. Neben Trichoderma harzianum werden bei den
Impfstoffherstellern weitere Trichoderma-Arten auf ihre antagonistische
Wirkung hin überprüft. Dabei handelt es sich um Trichoderma viride und
Trichoderma koningii , der bei höheren Temperaturen bis zu 35 °C seine
volle Wirkung entfaltet und somit für tropische Pflanzen interessant sein. Daneben werden weitere Antagonisten z.B.
gegen Nematoden entwickelt.
Sporen und Myzel eines Nematodenfängers
Entwicklung neuartiger Antagonisten-Impfstoffe unter
Verwendung von Rhizosphäre und Rhizoplane Aus der bisherigen Erfahrung durch die
Anwendung kommerzieller Antagonisten-Inokuli geht eindeutig hervor, dass
unterschiedliche Pflanzenkulturen und Substratparameter oft verschiedene
Inokuli erforderlich machen. Pflanzenkulturen mit unterschiedlicher Adaption
an ihre Umwelt und verschiedenen Substratansprüchen sollten nicht nur mit ein
und demselben "Generalisten" (z.B. Trichoderma harcianum
oder Pseudomonas fluorescens) beimpft werden. Trotz genauer und
vorgeschriebener Anwendung antagonistischer Impfstoffe kann nicht immer eine
Epidemie verhindert werden. Dies kann folgende Gründe haben:
Um einen ökologisch und auch ökonomisch
sinnvollen Antagonismus zu erzielen und somit das Produkt
Antagonisten-Inokulum marktreif und kommerziell interessant zu machen,
sollten Mikroorganismen eingesetzt werden, die sich unter den jeweiligen
Einsatzbedingungen als effektiv erwiesen haben. Deshalb soll nachfolgend die Entwicklung
eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Antagonisten-Inokulum gegen
bodenbürtige Schadorganismen vorgestellt werden. Neuartige Antagonisten-Impfstoffe Das neuartige an dem Herstellungsverfahren
ist die Verwendung von Rhizosphäre und Rhizoplane als Träger der infektiösen
Einheiten der Antagonisten-Impfstoffe. Die Rhizosphäre ist die Zone, die unter
dem Einfluss der Pflanzenwurzeln steht und die Rhizoplane, die unmittelbare
Wurzeloberfläche, mit einschließt. Sie wird geprägt durch die
Wurzelausscheidungen, die im wesentlichen aus Schleimsubstanzen,
Kohlehydraten, Aminosäuren, organischen Säuren, ferner aus Phytohormonen,
Phenolen und anderen Stoffwechselprodukten besteht. Diese Substanzen dienen
der Wurzel als Gleitmittel, sind an
Austauschprozessen bei der Nährstoffaufnahme beteiligt und fungieren als
Nährstoffquelle für Mikroorganismen. Bei diesen Mikroorganismen handelt es
sich hauptsächlich um Bakterien der Gattungen Pseudomonas, Bacillus,
Xanthomonas, Nitrosomonas, Achromobacter, Azotobacter u.a.. Aber auch
einige Hefen und Pilze wie Trichoderma, Coniothyrium, Sporidesmium,
Glomus, Rhodotorula, Cryptococcus u.a. nutzen das Angebot, die
Wurzelexudate als Nährstoffquelle zu verwerten. Bei dieser Assoziation
zwischen Pflanzenwurzeln und Mikroorganismen handelt es sich um keinen
Kommensalismus (Nutzen des einen Partners und nicht erkennbare Beeinflussung
des anderen Partners), sondern vielmehr um eine Symbiose. Das Wesensmerkmal
der Symbiose ist der Nutzen beider Partner in einem engen morphologischen
Kontakt. Der gegenseitige Nutzen liegt darin, dass die Pflanzen für ihre
Wurzelexudate einen "Schutzwall" an ihrer Rhizospäre und
Rhiozoplane gegen bodenbürtige Pathogene (z.B. Fusarium, Phythium,
Phytophtora, Rhizoctonia) erhalten. Die antagonistischen Wirkmechanismen
gegen Pathogene sind vielfältig und wurden bereits im ersten Beitrag dieser
Reihe vorgestellt. Durch die Verwendung von Rhizosphäre und
Rhizoplane zusammen mit den darin befindlichen Mikroorganismen als infektiöse
Einheiten der neuartigen Impfstoffe können alle genannten antagonistischen
Wirkmechanismen gleichermaßen zum Einsatz kommen. Damit kann jede Nische, die
den Pathogenen als Eintrittspforte in die Pflanzen dient, geschlossen und
somit eine Suppressivität der Böden und Substrate erreicht werden. Weitere
Vorteile der neuartigen Impfstoffe sind:
Die Eignung von Rhizosphäre und Rhizoplane
als Träger infektöser Einheiten neuartiger Impfstoffe lässt sich weiterhin
mit folgenden Zahlen begründen: Etwa 70% der Photosyntheseprodukte bleiben
im Sprosssystem und 30% werden in die Wurzeln transportiert. Von diesen 30 %
werden wiederum 60% für Biosynthesen in der Wurzel und die Wurzelatmung
verbraucht, während 40% als Wurzelexsudate in den Boden gelangen. Daraus
errechnet sich, dass etwa 12% der Primärassimilation als Wurzelexudation die
Rhizosphäre erreicht und somit den Mikroorganismen als Nahrung dient. Dieses
reichhaltige Nährstoffangebot ermöglicht eine Mikroorganismen-population
zwischen 107 und 109 infektiösen Einheiten pro g
Wurzelfrischgewicht. Damit ist die Population der neuartigen Inokuli mit
herkömmlichen, steril hergestellten Monoantagonisten vergleichbar. Pathogentest Insbesondere dem Pathogentest wird eine
besondere Bedeutung zugeteilt; da es fatal wäre, mit den Antagonisten
gleichzeitig Pathogenkeime zu verbreiten, ist eine Pathogenfreiheit der
neuartigen Impfstoffe zwingend notwendig. Die dazu durchzuführenden
Pathogentests sind in der Praxis anerkannt. Dazu gehört auch der Ködertest,
mit dessen Hilfe zoosporenbildende Pathogene wie z.B. Pythium-Arten
festgestellt werden können. Dabei wird in einem mit sterilem Wasser gefüllten
Gefäß an gegenüber liegenden Seiten die Probe und der Köder ausgelegt. Wird
der Köder nach mehreren Tagen nicht angenommenm, so gilt die Probe als frei
von zoosporenbildenden Pathogenen, deren Zoosporen die Wasserschicht ohne
Probleme aktiv durchschwimmen und den Köder befallen könnten. Die detaillierte Qualitätskontrollle der
neuartigen Inokuli soll einen wesentlichen Teil der neuartigen
Antagonisten-Impfstoffe ausmachen, denn nur ein Impfstoff mit dokumentierten
Eigenschaften wird sich langfristig auf dem internationalen Markt durchsetzen
können. Potentielle Kunden, und zwar sowohl Großanbieter von Kultursubstraten
als auch mittlere und kleine Pflanzenbau-Betriebe signalisieren großes
Interesse an Antagonisten-Inokulum, wenn wichtige Qualitätsmerkmale der
Produkte garantiert werden können.
WurzelMax Bei WurzelMax Bodenverbesserer handelt es sich um ein inertes granuläres Tonmaterial mit absorbierenden Eigenschaften (Montmorillonite-Ton), das in Georgia in den Vereinigten Staaten abgebaut wird. Der Rohton wird in mehreren Verarbeitungsstufen gemahlen, getrocknet und nach verschiedenen Korngrößen sortiert. Während des Kalzinierungsprozesses wird das Material über einen exakt vorgeschriebenen Zeitraum in riesigen rotierenden Brennöfen auf 800°C erhitzt. Im Zuge dieses Verfahrens wird die Molekularstruktur des Materials durch Entfernung der Hydroxyl-Ionen (Bestandteile des Blähtons) verändert. Dadurch wird die Tendenz der Granula, sich bei Temperaturschwankungen zusammenzuziehen oder auszudehnen, auf ein Minimum reduziert. Zwei weitere wichtige Folgen der Kalzinierung sind zum einen die Ausbildung zahlreicher Kapillarräume und zum anderen die Strukturverstärkung innerhalb eines jeden Partikels. Nach dem Kalzinierungsprozeß werden die Tonpartikel durch Siebvorgänge in verschiedene Korngrößen aufgetrennt und anschließend - ohne Zusatz irgendwelcher Additive - versandfertig abgepackt. Das Resultat ist ein sehr sauberes, Feuchtigkeit speicherndes Tongranulat mit breitem Anwendungsspektrum in Gartenbau, Landschaftsgestaltung und Landwirtschaft mit vielfältigen positiven Effekten auf Bodenstruktur, Mikroorganismen und Pflanzen. WurzelMax ist chemisch neutral und gesundheitlich unbedenklich in Handhabung und Anwendung.
Wie wirkt WurzelMaxDie kleinen Partikel des rein mineralischen Materials absorbieren und speichern Wasser in tausenden kleiner Poren, binden es in den mikroskopisch kleinen Oberflächenspalten und geben die Feuchtigkeit allmählich an die Pflanzenwurzeln ab. WurzelMax wirkt sich sowohl in schweren tonigen als auch in leichten sandigen Böden positiv aus. Schwere Tonböden werden durchlässiger für Wasser und darin gelöste Nährsalze sowie für Sauerstoff, während leichte sandige Böden durch die Wasserspeicherkapazität von WurzelMax nicht so schnell austrocknen. Die Pflanzen profitieren von der gleichmäßigen Versorgung mit Sauerstoff, Nährstoffen und Feuchtigkeit, die Wurzelentwicklung und damit ein gesundes Pflanzenwachstum werden nachhaltig gefördert. Wenn Sie von unseren Produkten und Erfahrungen profitieren wollen, stehen wir Ihnen jederzeit zur Verfügung.
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