Entwicklung innovativer Pflanzenschutzprodukte und -verfahren als umweltfreundliche Alternativen zur Bekämpfung von Mehltaupilzen : Bericht im Rahmen des Forschungsprojektes: „Silizium als Aktivator bei Kulturpflanzen“

Abstract

Powdery mildews are among the most important diseases in many crop plants. In all sectors of crop production (agriculture, viticulture, horticulture and orchards) powdery mildew fungi can cause severe damage under field as well as greenhouse conditions. Although organic synthetic fungicides have been used to combat powdery mildews in conventional and integrated agriculture for decades, organic farming lacks effective alternatives to the ecologically questionable sulfur fungicides. Yet, also for integrated or conventional crop production, alternatives or supplements for a reduction and more effective use of synthetic fungicides would be desirable to optimize the production of high quality food with the help of environmentally friendly means. Objective of the present work was the development of innovative crop protection products and application strategies to combat powdery mildew fungi with respect to the knowledge on resistance-enhancing effects of an improved silicon (Si), manganese (Mn) and zinc (Zn) supply to the plants. Furthermore, various plant extracts have recently received renewed attention. Among other active natural agents, garlic (Allium sativum L.) is known for its fungitoxic effect and at the same time high Mn and Zn contents. With the present work, an overview of possible approaches to control powdery mildew in grapevine by use of Si, Mn, Zn and plant extracts from garlic has been elaborated in greenhouse experiments. In this regard, the physiological significance of Si, Mn and Zn for the expression and strengthening of plant own resistance mechanisms was distinguished from the effectiveness of spray applications for forming passive silicate crusts as mechanical infection barriers. The physiological Si status of the plants could be clearly improved only by soil rather than foliar application of silicates. Regarding the soil application of silicates, however, no practical applications are known, how silicon fertilizers can be distributed under field conditions in the soil and brought into the rhizosphere to continuously ensure high rates of Si uptake. There is also still considerable uncertainty whether the soil application of silicates in non-Si accumulators, such as grapevines, can result in sufficient Si uptake for an effective expression of resistance mechanisms. The most impressive effects in the control of powdery mildew were achieved with the spray application of potassium silicate in combination with wetting agents to form silicate crusts on the leaf surface. The positive influence of Mn and Zn on the effectiveness of spray applications of potassium silicate and the adequate compatibility of Mn and Zn chelates with potassium silicate suggest that the interactions between Si, Mn and Zn should be considered for further product development. The application of garlic extract did not result in sufficient efficiency, although protective and curative properties could be observed. Allicin, supposed to be the active ingredient of garlic extract, has a broad spectrum of antimicrobial activity and is one of the few agents for which no development of resistance has been found in microorganisms so far. Therefore, the interest in this agent for the development of biological plant protection products is expected to increase.

Echter Mehltau gehört zu den bedeutendsten Krankheiten an zahlreichen Kulturpflanzen. In allen Sparten der Pflanzenproduktion (Acker-, Wein-, Gemüse- und Obstbau) besitzen Echte Mehltaupilze unter geeigneten Bedingungen ein hohes Schadenspotential im Freiland wie im Unterglasanbau. Zwar werden in der konventionellen und integrierten Landwirtschaft seit Jahrzehnten organisch synthetische Fungizide zur Bekämpfung von Mehltaupilzen eingesetzt, für den ökologischen Anbau fehlen jedoch wirkungsvolle Alternativen zu den ökologisch bedenklichen Schwefelpräparaten. Aber auch für den integrierten bzw. konventionellen Anbau wären Alternativen oder Supplemente, die zu einer Reduzierung und effektiveren Nutzung synthetischer Fungizide führen erwünscht, um die Produktion qualitativ hochwertiger Lebensmittel mit Hilfe von umweltschonenden Maßnahmen zu optimieren. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung innovativer Pflanzenschutzprodukte zur Bekämpfung Echter Mehltaupilzen. Ansatzpunkte dazu ergaben sich zum einen aus den Kenntnissen über die resistenzstärkenden Wirkungen, die von einer verbesserten Silizium (Si)-, Mangan (Mn)- und Zink (Zn)-Versorgung der Pflanzen ausgehen. Zum anderen haben bei der Suche nach alternativen Pflanzenschutzmethoden auf Naturstoffbasis in jüngster Zeit verschiedene Pflanzenextrakte verstärkt Beachtung gefunden. Bekannt für seine fungitoxische Wirkung und zugleich hohen Mn- und Zn-Gehalte ist unter anderem der Knoblauch (Allium sativum L.). Mit der vorliegenden Arbeit wurde in Gewächshausversuchen ein Überblick zu den Möglichkeiten der Bekämpfung des Echten Mehltaus an Weinreben durch den Einsatz von Si, Mn, Zn und Pflanzenextrakten am Beispiel Knoblauch erarbeitet. Dabei wurde insbesondere zwischen der physiologischen Bedeutung von Si, Mn und Zn für die Ausprägung und Stärkung pflanzeneigener Resistenzmechanismen und der Wirksamkeit von Spritzapplikationen zur Schaffung passiver Silikatkrusten als mechanische Infektionsbarrieren unterschieden. Der physiologische Si-Status der Pflanzen konnte nur über Boden- nicht über Blatt-Applikation von Silikaten eindeutig verbessert werden. Bezüglich der Bodenapplikation von Silikaten sind jedoch keine praxistauglichen Anwendungen bekannt, wie Silizium-Düngemittel unter Feldbedingungen im Boden verteilt und in den Wurzelraum gebracht werden können, um damit kontinuierlich eine hohe Si-Aufnahme zu ermöglichen. Auch besteht noch weitgehende Unsicherheit darüber ob durch die Bodenapplikation von Silikaten bei nicht Si-Akkumulatoren wie den Weinreben eine ausreichende Si-Aufnahme und wirkungsvolle Ausprägung von Resistenzmechanismen erreicht werden kann. Die eindrucksvollsten Erfolge bei der Bekämpfung des Echten Mehltaus an Weinreben wurden bisher mit der Spritzapplikation von Kaliwasserglas in Kombination mit Netzmitteln durch Schaffung einer Silikat-Kruste auf den Blättern erzielt. Der positive Einfluss von Mn und Zn auf die Wirksamkeit der Kaliwasserglasspritzungen und die gute Mischverträglichkeit von Mn- und Zn-Chelaten mit Kaliwasserglas sprechen dafür die Wechselwirkungen zwischen Si, Mn und Zn künftig stärker zu berücksichtigen und bei der Produktenwicklung mit einzubeziehen. Die Anwendung des Knoblauchextraktes zeigte keinen ausreichenden Wirkungsgrad. Protektive und kurative Eigenschaften konnten aber durchaus beobachtet werden. Da in Knoblauchextract enthaltenes Allicin einer der wenigen Wirkstoffe ist für den bei Mikroorganismen noch keine Resistenzentwicklung festgestellt wurde und der zudem ein sehr breites Wirkungsspektrum hat, kann mit wachsendem Interesse von Seiten der Wirkstoffforschung gerechnet werden.