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Belichtung stärkt Widerstandsfähigkeit von Pflanzkartoffeln

 
Portrait von Dr. Marianne Benker
Dr. Marianne Benker, LfL Bayern
(c) M. Benker

Kartoffelanbau und Kartoffellagerung werden durch unterschiedliche Schaderreger wie z.B. Phytophthora (Kraut- und Knollenfäule) oder Rhizoctonia (Wurzeltöterkrankheit) beeinträchtigt. Ziel eines Forschungsprojekts im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau war es, die Widerstandsfähigkeit von Kartoffelknollen gegenüber bestimmten Krankheiten durch gezielte Belichtung zu stärken. Oekolandbau.de sprach mit Dr. Marianne Benker von der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft in Freising. Sie hat das Projekt am Institut für Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz der Georg-August-Universität Göttingen in Kooperation mit Dr. Rolf Peters von der KTBL-Versuchsstation Dethlingen durchgeführt.

 

Oekolandbau.de: Bei Versuchen mit Kartoffelknollen konnten Sie nachweisen, dass sich durch eine gezielte Belichtung mit unterschiedlichen Lampen der Befall mit Schaderregern reduzieren lässt. Welche biologischen Vorgänge stecken dahinter?

Marianne Benker: Im Projekt haben wir uns die natürlichen Abwehrmechanismen der Kartoffeln zu Nutze gemacht. Die in Kartoffeln natürlich vorkommenden Glykoalkaloide können Schaderreger abwehren. Besonders hohe Gehalte befinden sich in den Blüten, unreifen Beeren, jungen Blättern, Keimen sowie in der Schale und Augenregion der Knollen. Zum Beispiel wirken Kartoffelsorten mit einem hohen Gehalt des Glykoalkaloids Leptin in den Blättern abschreckend auf Kartoffelkäfer. Hohe Gehalte der Glykoalkaloide α-Solanin und α-Chaconin in Kartoffelknollen können einen Knollenbefall mit Fusarium verhindern.

Durch Licht werden in Kartoffelknollen zwei getrennt voneinander ablaufende Stoffwechselvorgänge angeregt. Zum einen werden die Amyloplasten zu Chloroplasten umgewandelt und durch Photosynthese ergrünen die Knollen. Zum anderen wird die verstärkte Bildung von Glykoalkaloiden in den Knollen bewirkt, wodurch sich ein bitterer Geschmack einstellen kann. Während der grüne Pflanzenfarbstoff Chlorophyll geschmacklos und gesundheitlich unbedenklich ist, können hohe Gehalte an Glykoalkaloiden für Menschen und Tiere giftig sein. Da beide Vorgänge unter Lichteinfluss parallel ablaufen, wird das Ergrünen der Knollen auch als "Warnsignal" für erhöhte Gehalte an Glykoalkaloiden gewertet.

Vergleich des Ergrünungsgrads der Knollen in Abhängigkeit von der eingesetzten Lampe. Klick führt zu Großansicht im neuen Fenster.
Nur für Pflanzkartoffeln geeignet: Je nach verwendeter Lichtquelle sind die Knollen nach zwei Wochen unterschiedlich stark grün verfärbt.
(c) M. Benker

Gegen welche Schaderreger können sich die Kartoffelknollen durch die Belichtung besser wehren?

Benker: Im Projekt wurden gute Ergebnisse gegenüber Sklerotien und Dry core, Silberschorf und der Erwinia-Nassfäule erzielt. In Versuchen von Percival 1999 und 2000 wurde durch eine Belichtung der Fusariumbefall an Kartoffelknollen maßgeblich reduziert. In der Literatur sind weitere positive Effekte einzelner Glykoalkaloide auf bestimmte Schadpilze und Bakterien in Laborversuchen beschrieben, die aber noch nicht auf eine mögliche Praxistauglichkeit untersucht wurden.

Wie und mit welchen Lampen erfolgte die Belichtung der Kartoffelknollen?

Benker: Die Knollen wurden während bestimmter Phasen der Lagerperiode für die Dauer von ein bis drei Wochen unter Berücksichtigung der Temperatur dem Licht ausgesetzt. Dabei wurden zwei grundlegende Versuchsansätze verfolgt: Zum einen wurde eine Nach-Ernte-Belichtung der Knollen zur Verbesserung der Lagerqualität im Herbst durchgeführt. Zum anderen erfolgte im Frühjahr eine Belichtung vor dem Legen, um so den Entwicklungsverlauf der Pflanzen zu unterstützen und die Qualität des Erntegutes zu verbessern.

Für die Versuche wurden die im Gartenbau praxisüblichen Hochdruck-Natriumdampf-Lampen, Hochdruck-Metallhalogendampf-Lampen, Hochdruck-Quecksilberdampf-Lampen und Neonröhren verwendet. Als kostengünstige Vergleichsvariante wurde Tageslicht eingesetzt.

Mit welcher Belichtungsmethode haben Sie die besten Ergebnisse erzielt?

Benker: Eine 14-tägige Belichtung mit einer Hochdruck-Quecksilberdampf-Lampe bewirkte eine deutliche Reduzierung der Rhizoctonia-Sklerotien und der Dry core-Symptome auf der Knollenoberfläche. Eine gute Wirkung gegenüber Silberschorf wurde durch eine 21-tägige Belichtung mit einer Hochdruck-Natriumdampf-Lampen oder einer Hochdruck-Quecksilberdampf-Lampe erzielt. Zur Kontrolle der Erwinia-Nassfäule wirkte sich ein Lichtspektrum mit einem höheren Blauanteil, wie sie die Hochdruck-Quecksilberdampf-Lampe aufweist, befallsmindernd aus. Aber auch eine 14-tägige Belichtung der Knollen mit Neonlicht oder Tageslicht führte zu einer Reduzierung von Rhizoctonia- und Silberschorfsymptomen.

Praxisübliche Verfahren: Vorkeimen und Keimstimulierung

Im Kartoffelanbau wird zwischen der Keimstimulierung und dem Vorkeimen unterschieden. Zur Keimstimulierung werden die Knollen im Frühjahr für etwa zwei Wochen bei zehn bis zwölf Grad Celsius aufgestellt. Beim Vorkeimen dagegen bekommen die Kartoffelknollen einen Wärmestoß von zwanzig Grad für zwei bis vier Tage und werden danach bei zwölf bis fünfzehn Grad gelagert. Um die Keimlänge kurz zu halten wird manchmal eine zusätzliche Belichtung mit Leuchtstoffröhren für acht bis zehn Stunden pro Tag durchgeführt, oder die Knollen werden in Räumen mit einfallendem Tageslicht aufgestellt.

Belichtungsanlage. Klick führt zu Großansicht im neuen Fenster.
in der Versuchsanlage wurden die Knollen mit Hochdruck-Natriumdampf- Lampen belichtet.
(C) R. Peters

Wie unterscheiden sich die im Versuch angewandten Belichtungsverfahren von herkömmlichen Vorkeimverfahren?

Benker: Bei den praxisüblichen Verfahren der Keimstimulierung und des Vorkeimens wird die Knollenkeimung jeweils durch eine Erhöhung der Temperatur angeregt. Im Projekt stand die Belichtung der Knollen zur Erhöhung des Glykoalkaloidgehalts im Vordergrund. Die Anregung der Keimung trat als positiver Nebeneffekt auf.

Für welche Produktionsrichtung ist die Belichtungsmethode geeignet?

Benker: Auf Grund der gesundheitsgefährdenden Wirkung von Glykoalkaloiden für Mensch und Tier ist diese Methode nur zur Produktion von gesundem Pflanzgut geeignet.

Es wurden unterschiedliche Sorten getestet. Nach welchen Kriterien wurden die Sorten ausgewählt? Konnten Sie Unterschiede zwischen den Sorten feststellen?

Benker: Für die Versuche wurden Sorten aus verschiedenen Reifegruppen und Verarbeitungsrichtungen unter Berücksichtigung der Anfälligkeit gegenüber den getesteten Schaderregern ausgewählt. Innerhalb des Sortenspektrums variierten die Glykoalkaloidgehalte sowohl in den belichteten als auch in den unbelichteten Varianten sehr stark. Die Bildung von Glykoalkaloiden ist nicht nur sortenabhängig. Die Wachstums- und Erntebedingungen und das physiologische Alter der Knollen spielen ebenfalls eine Rolle.

Wie schätzen Sie das Potenzial dieses Verfahrens im Vergleich zu anderen Pflanzenschutzmaßnahmen ein?

Benker: Dem Belichtungsverfahren zur Abwehr von Schaderregern stehen in der ökologischen Landwirtschaft bislang keine vergleichbaren Lösungsansätze gegenüber. Durch eine Belichtung kann die Widerstandkraft der Knollen gefördert und die Keimruhe gebrochen werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die Methode des Vorkeimens im ökologischen Anbau in einigen Anbauregionen eine wichtige Rolle spielt. Weiterhin erzielen die zur Beizung zugelassenen Präparate häufig eine nur unzureichende Wirkung, so dass dringend nach weiteren, umweltschonenden Alternativen zur Bekämpfung dieser wirtschaftlich wichtigen Krankheiten gesucht werden muss.

Ist das von Ihnen untersuchte Verfahren in der angewandten Form in der Praxis einsetzbar? Wie haben Sie dies bei Ihren Untersuchungen berücksichtigt?

Benker: Die Belichtung des Pflanzgutes für die Feldversuche im Jahr 2003 wurden an der KTBL-Versuchsstation in Dethlingen unter Praxisbedingungen durchgeführt. Dazu wurden die Knollen 1,5-lagig in Vorkeimkisten geschüttet und während der Belichtung nicht gewendet. Das Wenden großer Pflanzgutmengen ist aus Zeit- und Kostengründen für Landwirte nicht praktikabel.

Die zusätzliche Variante Tageslicht wurden gewählt, um eine für die landwirtschaftliche Praxis leicht umsetzbare und kostengünstige Alternative zu haben. In den Versuchen wurde mit der Tageslichtvarianten zwar eine verminderte Wirkung erzielt, da aber der Glykoalkaloidgehalt in Beziehung zur Belichtungsdauer steht, d. h. mit Verlängerung der Belichtungszeit der Glykoalkaloidgehalt steigt, müssen zur Erhöhung der Wirkung die Knollen einfach länger belichtet werden.

Was müsste noch passieren, damit das Verfahren in die breite Praxis eingeführt werden kann?

Benker: Die bisher erzielten Ergebnisse zeigen, dass durch eine gezielte Belichtung die natürliche Abwehr von Kartoffelknollen gegenüber bestimmten Schaderregern gefördert werden kann. Aufgrund der kurzen Projektlaufzeit ist die Optimierung der Methoden noch nicht abgeschlossen. Speziell die Wirkung der verschiedenen Lichtspektren und -farben auf die einzelnen Schaderreger muss noch intensiver untersucht werden. Trotzdem kann das Belichtungsverfahren schon jetzt in vereinfachter Form - z. B. mit Neonlicht oder Tageslicht - in der landwirtschaftlichen Praxis umgesetzt werden.

Kontakt

Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft
Institut für Pflanzenschutz
IPS 3d Lange Point 10
85354 Freising

T: 08161 71-5662, F: 08161 71-5741

Marianne.Benker@LfL.bayern.de

Die Schlussberichte der im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau (BÖL) bearbeiteten Forschungsprojekte werden in der Datenbank "Organic Eprints" veröffentlicht. Diese ist über externer Link folgtforschung.oekolandbau.de abrufbar.

Weitere Informationen:

Hinweis: Der Schlussbericht zum Projekt "Gezielte Belichtung von Kartoffelknollen – Ein umweltschonendes Verfahren zur Produktion von gesundem Pflanzgut im ökologischem Anbau" (FKZ 02OE567) wurde im Oktober 2005 veröffentlicht.

Letzte Aktualisierung: 20.01.2010

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