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dc.contributor.advisor Tiedemann, Andreas von Prof. Dr. de
dc.contributor.author Winter, Mark de
dc.date.accessioned 2013-04-16T13:06:49Z de
dc.date.available 2013-04-16T13:06:49Z de
dc.date.issued 2013-04-16 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0015-9AB3-F de
dc.description.abstract Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollten anhand eines zweifaktoriellen Feldversuchs bestehend aus den Faktoren Fruchtfolge und Pflanzenschutz die Potenziale zur Reduktion von fruchtfolgebedingten Halmbasis- und Wurzelkrankheitserregern an Weizen (Triticum aestivum L.) durch eine geschickte Kombination von Energiefrüchten aufgezeigt werden. Ein Schwerpunkt lag hierbei auf Halmbasisfusarium und die Ausbreitung des Mykotoxins Deoxynivalenols (DON) von der Halmbasis bis in die Ähre. Hierzu wurden vier Fruchtfolgen mit einer unterschiedlichen Dichte an Ackerkulturen etabliert: (1) Maisdaueranbau, (2) Raps – Winterweizen, (3) Raps – Grünroggen/Mais – Winterweizen und (4) Raps – Winterweizen – Grünroggen/Mais – Winterweizen. Der Versuch wurde auf Versuchsflächen der Universitäten Göttingen und Rostock äquivalent angelegt. Die Erhebungen erfolgten in den Jahren 2010 und 2011. Die Bedeutung der halmbürtigen Mykotoxine für die Belastung des Korns wurde in ergänzenden Untersuchungen unter kontrollierten Bedingungen untersucht. Durch eine visuelle Befallsbonitur im Entwicklungsstadium (ES) der späten Milchreife (ES 77) erfolgte die Ermittlung der Befallshäufigkeit von Rhizoctonia cerealis, Oculimacula yallundae/acuformis, Fusarium spp. und Gaeumannomyces graminis var. tritici an der Halmbasis bzw. Wurzel von Weizen. Mykotoxinnachweise (ELISA-Test) des Leittoxins Deoxynivalenol (DON) und DNA-Quantifizierungen (qPCR) von toxinproduzierenden Fusariumarten in Pflanzen aus Feld-, Gewächshaus- und Klimakammerversuchen gaben weiterhin Aufschluss über die Mykotoxinbelastung der Pflanze und systemische Verlagerung von DON nach einem Befall der Halmbasis von Winterweizen mit Fusarium culmorum und F. graminearum. R. cerealis hatte mit einer Befallshäufigkeit von unter 0,5% in beiden Untersuchungsjahren 2010 und 2011 kaum eine Bedeutung. Erhöhte Befallshäufigkeiten konnten für G. graminis var. tritici mit ca. 20% im Jahr 2010 am Standort in Göttingen und 2011 am Standort in Rostock festgestellt werden. Die Befallswerte waren mit <5 sehr niedrig. Für O. yallundae/acuformis konnten leicht erhöhte Befallshäufigkeiten von maximal 25% bzw. 37% an den Standorten in Rostock und Göttingen im Jahr 2010 festgestellt werden. Im letzten Untersuchungsjahr waren die Befallshäufigkeiten mit 7% bzw. 15% an den Standorten Göttingen und Rostock auf einem niedrigen Niveau. Die zweijährigen Erhebungen in den Jahren 2010 und 2011 machten deutlich, dass Fusarium spp. der dominierende Erreger mit 28% am Standort in Göttingen und 63% am Standort in Rostock an der Halmbasis im Mittel der Jahre war. Es zeigte sich für das Abschlussjahr 2011, dass nach dem Jahreseffekt die Fruchtfolge (18% am Standort in Göttingen) bzw. die Interaktion aus Fruchtfolge und Jahreseffekt (19% am Standort in Rostock) den größten Einfluss auf die Befallshäufigkeit von Fusarium spp. hatte. Die Bewertung der Fruchtfolgen erfolgte anhand der Befallshäufigkeiten von O. yallundae/acuformis und Fusarium spp., die am häufigsten in dieser Untersuchung auftraten. Der Vergleich fand auf Grundlage der Befallshäufigkeiten in der Variante ohne Fungizidapplikation statt und wurde mit denen der Variante mit dem situationsbezogenen Pflanzenschutz verglichen. Es konnte festgestellt werden, dass bei beiden Krankheiten die kurze Fruchtfolge 2 (Raps-Weizen) die höchsten Befallshäufigkeiten aufwies. Eine Fungizidapplikation führte häufig zu einer Reduktion des Befalls in den einzelnen Fruchtfolgen, was aber nicht immer statistisch absicherbar war. Am stärksten reduzierten sich die Befallshäufigkeiten, wenn die Fruchtfolgen aufgelockert wurden. Durch die Eingliederung einer Maiskultur in Kombination mit einer Zwischenfrucht wurde die enge Raps-Weizen Folge unterbrochen, wie es in Fruchtfolge 3 (Raps-Zwischenfrucht/Mais-Weizen) zu erkennen war. Zusätzlich zeigte der unterschiedliche Aussaattermin (früh/spät) in den Anbausystemen einen hochsignifikanten Einfluss (p = 0,000) auf die Befallshäufigkeiten, insbesondere Frühsaaten förderten den Befall. Im Fall von Fusarium spp. zeigte der Vergleich der Fruchtfolgen 2 und 3 eine Reduktion der Befallshäufigkeit um ca. 70% an den Standorten in Göttingen und Rostock. Durch die Fungizidmaßnahme in Fruchtfolge 2 und 3 reduzierte sich der Befall am Standort in Göttingen um weitere 40-50%. Für O. yallundae/acuformis wurde der Unterschied der Fruchtfolgen 2 und 3 noch deutlicher. Die Befallshäufigkeiten reduzierten sich um nahezu 100% an den Standorten in Göttingen und Rostock. Der Vergleich zur Variante mit situationsbezogenem Pflanzenschutz in der Fruchtfolge 2 machte deutlich, dass die Pflanzenschutzmaßnahme den Befall signifikant um 50% reduzierte. Die Belastungen der Kornproben mit dem Mykotoxin DON waren sehr gering, wohingegen die Weizenstoppel der Fruchtfolge 4 in der Variante PS-F0 mit bis zu 6000 µg DON/kg TM kontaminiert war. Proben der Fruchtfolge 3 mit 33% Weizenanteil wiesen mit 2500 µg/kg TM die niedrigsten Gehalte an DON auf. In den Fruchtfolgen 2 und 4 mit 50% Weizenanteil wurden nahezu doppelt so hohe Mengen an DON festgestellt. Im Mittel reduzierte die Fungizidmaßnahme zu ES 31 und 51/55 den DON-Gehalt in der Stoppel signifikant um 50%. Der DON-Nachweis im Substrat der Ganzpflanze von Mais zeigte für den Maisdaueranbau leicht erhöhte Werte von 1800 µg DON/kg TM. Mit abnehmendem Maisanteil in der Fruchtfolge reduzierten sich die DON-Gehalte im Maissubstrat. In Proben der Fruchtfolge 4 mit 25% Maisanteil wurde ein um 80% geringerer DON-Gehalt ermittelt. Die ausgewiesene Grünroggensorte Borfuro wies nach künstlicher Infektion an der Halmbasis mit F. graminearum in Gewächshausversuchen über 4500 µg DON/kg TM in der Ganzpflanze zu ES 73 auf und war damit doppelt hoch mit DON kontaminiert wie eine konventionelle Roggensorte. Dieser signifikante Sortenunterschied wurde durch die Bestimmung pilzlicher DNA in der Halmbasis bestätigt. Durch den Rostocker Aktivitätstest mit hoch DON-belastetem Grünroggen im Mini-Batch Verfahren konnte gezeigt werden, dass DON keine inhibitorische Wirkung auf den Fermentationsprozess hat. Es wurde aber eine 10% geringere Gasausbeute in den Varianten mit kontaminiertem Material festgestellt. Kurze Fruchtfolgen mit Energiepflanzen (Raps–Weizen) führen zu nicht unerheblichen Befallshäufigkeiten von O. yallundae/acuformis und Fusarium spp. an der Halmbasis von Weizen. Eine Kombination der Energiefrüchte Raps, Mais und Weizen in Verbindung mit einem späten Saattermin und wendender Bodenbearbeitung verhindert fast vollständig das Auftreten von O. yallundae/acuformis und reduziert signifikant den Befall mit Fusarium spp. an Weizen. Fruchtfolgen mit einem hohen Anteil von Mais bzw. führen auch zu hohen Gehalten an DON im Ganzpflanzensubtstrat von Mais bzw. in der Halmbasis von Weizen. Zwar hat die Toxinbelastung des Ganzpflanzensubstrats von Mais keine negativen Auswirkungen auf den Gärprozess, aber ist die Gasausbeute reduziert. Es Auswirkungen von Fusariuminfektionen auf die Gärqualität von Mais sollten daher in weiteren Untersuchen näher betrachtet werden. de
dc.language.iso deu de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc 630 de
dc.title Halmbasis- und Wurzelkrankheitserreger an Weizen (Trititcum aestivum L.) in Energiefruchtfolgen und Bedeutung des Halmbasisbefalls mit Fusarium culmorum (W. G. Smith) Sacc. und Fusarium graminearum (Schwabe) für die Mykotoxin-Kontamination der Pflanze de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Stem base and root diseases of winter wheat (Triticum aestivum L.) in energy crop rotations and the impact of stem base infections with Fusarium culmorum (W.G. Smith) Sacc. and Fusarium graminearum (Schwabe) on the mycotoxin contamination of plants de
dc.contributor.referee Karlovsky, Petr Prof. Dr. de
dc.date.examination 2012-05-24 de
dc.description.abstracteng In the present study, the impact of energy crop rotations on stem basis and root pathogens of winter wheat (Triticum aestivum L.) was evaluated by means of a two-way factorial design in field trials conducted at two locations for 3 and 4 years, respectively. At the site in Göttingen trials were conducted from 2008-2011 in Göttingen and from 2007-2011 in Rostock. The stem basis and root pathogens Rhizoctonia cerealis, Oculimacula yallundae/acuformis, Fusarium spp. and Gaeumannomyces graminis var. tritici were detected by visual symptom assessment. Wheat plants derived from four energy crop rotations consisting of different percentages of maize, oilseed rape and wheat: (1) Maize in monoculture, (2) oilseed rape – winter wheat, (3) oilseed rape – green rye/maize – winter wheat and (4) oilseed rape – winter wheat – green rye/maize – winter wheat. Detection of the mycotoxin DON (ELISA) and DNA quantification (qPCR) of toxigenic fusarium species in plants from field, greenhouse and climate chamber experiments served to investigate the sources of mycotoxin contamination of the plant and systemic translocation of DON after a stem base infection of winter wheat with Fusarium culmorum and F. graminearum, respectively. Visual symptom assessment of winter wheat stem bases showed, that R. cerealis was of minor importance in 2010 und 2011 with a disease incidence of < 0.5%. For G. graminis var. tritici an increased disease incidence of about 20% in 2010 in Goettingen and 2011 at the site in Rostock was observed. Disease severity was very low (below 5). In 2010 an increased disease incidence of 25% and 37% at the site in Goettingen and Rostock, respectively, was analyzed for the pathogen O. yallundae/acuformis. In the last year of this study a low disease incidence of 7% and 15% in Goettingen and Rostock, respectively, was observed for O. yallundae/acuformis. In this two-year survey, Fusarium spp. was the dominant pathogen at the stem base with an average disease incidence of 28% in Goettingen and 63% at the site in Rostock. In the final year 2011, crop rotation (18% at the site in Goettingen) and the interaction between year and crop rotation (19% at the site in Rostock) had the strongest impact on disease incidence of Fusarium spp following the year. The evaluation of the crop rotations was undertaken by comparing the disease incidence of the predominant pathogens Fusarium spp. and O. yallundae/acuformis in the plots without fungicide treatment. Furthermore the disease incidence in the fungicide untreated plots was compared to fungicide treatment to show the impact of phytosanitary measures. The highest disease incidence was detected for both pathogens in crop rotation 2 (oilseed rape-wheat). Phytosanitary measures reduced the disease incidence in the crop rotations, but this was not always statistically significant. The strongest impact on disease reduction was achieved by diversifying the crop rotations, represented by integrating maize in combination with a catch-crop into the short oilseed rape-wheat rotation, i.e. rotation 3 (oilseed rape-catch crop/maize-wheat). Additionally, the sowing date showed a significant effect (p = 0.001) on disease incidence. Early sowing increased disease incidence in both diseases. The comparison of crop rotation 2 and 3 showed a reduction of disease incidence of Fusarium spp. of 70% at the sites in Goettingen and Rostock. The fungicide treatment reduced disease incidence another 40-50% in crop rotations 2 and 3. For O. yallundae/acuformis this difference was even more pronounced. The reduction of disease incidence by crop rotation was nearly 100% at the sites in Goettingen and Rostock. In crop rotation 2 a significant reduction due to phytosanitary measures of 50% was estimated. Contamination of grain samples with DON was very low, whereas stem base samples from wheat of crop rotation 4 with no fungicide treatment had a DON contamination up to 6000 µg/kg TM. In stem base samples of crop rotation 3 with 33% wheat, the lowest content of DON (2500 µg/kg TM) was detected. Crop rotations 2 and 4 with 50% wheat in the rotation showed nearly the double amount of DON in the stem base. Fungicide treatment in GS 31 and 51/55 significantly reduced DON contamination of the stem base by 50%. DON analysis in the substrate of whole maize plants showed elevated readings of 1800 µg DON/kg TM for maize in monoculture. With decreasing percentage of maize in the rotation, DON content in the substrate was also reduced. In maize samples of crop rotation 4 with 25% maize in the rotation the DON content was reduced by 80% in comparison to that of maize in monoculture. In greenhouse experiments, whole green rye plants of cultivars Borfuro and Askari were contaminated with 4500 µg DON/kg DW and 2000 µg DON/kg DW, respectively, after stem base infection with F. graminearum. Quantification of fungal DNA in the stem base confirmed the significant difference in susceptibility of the two tested cultivars against Fusarium spp. after stem base infection. In a mini-batch study, the “Rostocker Aktivitätstest” with green rye highly contaminated with DON, DON did not inhibit the biogas fermentation process, but gas yield was reduced by 10% in the treatment with contaminated substrate in comparison to the non-contaminated control. In conclusion, the results of this study show that a suitable combination of the most important energy crops maize, oilseed rape and wheat can significantly reduce crop rotation dependent diseases in winter wheat. de
dc.contributor.coReferee Pawelzik, Elke Prof. Dr. de
dc.subject.ger Energiefruchtfolgen de
dc.subject.ger Schwarzbeinigkeit (Gaemannomyces graminis) de
dc.subject.ger Halmbruch (Oculimacula yallundae/acuformis) de
dc.subject.ger Fusariumfußfäule de
dc.subject.ger Pflanzenschutz de
dc.subject.eng Energy crop rotations; stem base diseases and root of wheat; Fuarium foot rot; take-all; eyespot; de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0015-9AB3-F-7 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Agrarwissenschaften de
dc.subject.gokfull Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791) de
dc.identifier.ppn 746434375 de

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