Zbl. Bakt. II. Abt. 135 (1980), 575-580

[Aus dem Forschungszentrum fiir Bodenfruchtbarkeit Mtincheberg del' Akademie del' Landwirt­schaftswissenschaften del' Deutschen Demokratischen Republik]

Untersuchungen zur Beeinflussung der Rhizospharenflora zum Schutz junger Getreidepflanzen vor Infektion durch Gaeumannomyces graminis (Sacc.) Arx et Olivier

2. Mitt.: EinfluJl von SaatgutbehandlungsmaJlnahmen

Investigations about Influencing the Rhizosphere Flora for Protection of Young Cereal Plants Against Infestations with Gaeumannomyces gramini8 (Sacc.) Arx et Olivier

2. Comm.: Influence of Seed Treatment Measures

GISELA HOFLICH

Mit einer Abbildung

Summary

The efficiency of inoculation and pillation of seeds with various organic substances was ex­amined for stimulating the antagonistic soil micro flora as protection of young wheat plants with G. graminis. With the simpler method of seed pillation in pot trials at least equal protection re­sults were reached as by inoculation with antagonistic microorganisms. The examined measures did not give sufficient protection against infections from greater soil depths. Further measures are tested.

Zusammenfassung

Es wurde die Effektivitat einer Saatgutimpfung und einer Saatgutpillierung mit verschiedenen organischen Substanzen zur Stimulierung der antagonistischen Bodenmikroflora als Schutz jun­gel' Weizenpflanzen VOl' Infektionen durch G. graminis gepriift. Durch die arbeitstechnisch ein­fachere Saatgutpillierung wurden in Gefa13versuchen zumindest gleiche Schutzergebnisse wie durch Impfung mit antagonistischen Mikroorganismen erzielt. Die gepriiften Ma13nahmen be­wirkten jedoch keinen ausreichenden Schutz VOl' Infektionen aus gro13erer Bodentiefe. Weitere Ma13nahmen werden gepriift.

In der l. Mitteilung wurden die Moglichkeiten einer gezielten Beeinflussung der Rhizospharenflora durch Pflanzenbehandlungen untersucht. Es gelang mit diesen MaBnahmen jedoch nicht, einen zuverlassigen Schutz der jungen Pflanzen in Feld­versuchen zu erzielen.

1m Rahmen dieser Arbeit solI die Effektivitat verschiedener Saatgutbehandlungs­maBnahmen beim Schutz junger Getreidepflanzen untersucht werden.

HORNBY (1971), FROHBERGER (1973) und JENKYN u. PREW (1973) konnten durch Saatgutbeizung keinen ausreichenden Schutz der Pflanzen vor G. graminis und P. herpotrichoides erzielen. Zineb redllzierte den Gaeumannomyces-Befall nur im GefaB, aber nicht im Feldversuch (SCHL'MANN 1966, 1967). GORSKA-POCZOPKO (1971) er­reichte mit Benomyl durch Saatgutbeizung (2-4 g/kg Saatgut) bzw. Tauchung

576 GrSELA HOFLICH

3wochige gute Schutzergebnisse gegenuber dem direkt unter dem Saatkorn befind­lichen Pilz. PREW und McIN'l'oSH (1971) erzielten durch Saatgutbehandlung mit Benomyl bzw. Thiabendazol und DIERCKS (1969) durch Fundazol nur einen mehr­wochigen Schutz der Pflanzen gegenuber P. herpotrichoides, aber nicht gegenuber G. graminis.

Da eine einfache Saatgutbeizung fUr den Schutz offensichtlich nicht ausreicht, wurden weitere MaBnahmen der Saatgutbehandlung gepriift:

Saatgutimpfung mit antagonistischen Mikroorganismen, Saatgutpillierung mit organischer Substanz zur beschleunigten Entwicklung ant­agonistischer Mikroorganismen und Saatgutpillierung mit Wirkstoffen und Kombinationen von Wirkstoffen und or­ganischer Substanz (Gegenstand der 3. Mitt.).

Material und Methoden

1. Saatgutpillierung

1m Plattentest antagonistisch wirkende Mikroorganismen wurden nach entsprechender An· reicherung auf Nahrboden gemeinsam mit dem Pillierungs- und einem Nahrsubstrat (Strohmehl) als Schicht auf Weizenkorner aufgebracht. Es wurden einzelne Organismentypen, Mischpopula­tionen und Bodensuspensionen gepriift. Die Uberlebensfahigkeit der aufgeimpften Organismen an der Pille wurde nach Lagerung an der Luft (0, 2,4 Wochen) und im Boden (3 und 14 Tage) untersucht. Nach 14tagigem Pflanzenwachstum wurde auBerdem der EinfluB von Impforganis­men auf die Organismenpopulation in unmittelbarer Wurzelnahe gepriift. Als Rhizospharenflora werden die Organismen bezeichnet, die an den Wurzeln verblieben, nachdem der leicht abfallende Boden abgeschiittelt wurde. Die mikrobiologischen Untersuchungen erfolgten nach dem Platten. verfahren (siehe 1. Mitteilung).

2. Saatgutpillierung mit organischen Substanzen

Zur Anreicherung einer antagonistischen Mikroflora in der Nahe des Saatgutes wurde Weizen­saatgut mit verschiedenen organischen Substanzen (Strohmehl, Luzernemehl, Rapsgriinmehl, Glukose) und einem anorganischen Tragermaterial (Bentonit, Kaolin, Talkum) pilliert. Als Binde­mittel diente Polyvinylalkohol 55/12. Die Pillierungsschicht war ca. 0,5 mm dick.

Mikrobiologische Untersuchungen wurden sowohl am Saatgut nach 2, 7- und 14tagiger Lage­rung im Boden als auch in der Rhizosphare nach 5, 10 und 21 Tagen vorgenommen.

3. Pflanzenanzucht

Die Pflanzenanzucht erfolgte in PlastgefaBen (10 X 10 bzw. 14 X 14 cm) mit Miincheberger Sandboden. Das Infektionsmaterial wurde in Form von durchwachsenem kiinstlich infiziertem Hackselstroh bzw. von stark natiirlich infizierten Weizenwurzeln als diinne Schicht (ca. 3 g bzw. 9 g feuchtes Stroh/GefaB) 6 cm unterhalb des Saatgutes eingebracht. Die Pflanzen wuchsen in Klimakammern bei kiinstlicher Beleuchtung und bei Temperaturen von 14 bis 16°C. Die Bonitur der Wurzeln auf Gaeumannomyces-Befall erfolgte nach 5 Wochen. Es wurden nur Versuche aus­gewertet, bei denen in der Kontrolle iiber 70 % der Pflanzen befallen waren.

Versuchsergebnisse 1. Saatgutimpfung

Die Bedeutung der Impforganismen kann liegen in ihren direkten antagonistischen Potenzen (Antibiotikabildung u. a.) bzw. in der Erzeugung eines "cross-protection", das heiBt, einer von dem Impforganis­mus induzierten spezifischen Abwehrreaktion der Wirtspflanze (WONG 1975).

Untersuchungen zur Beeinflussung der Rhizospharenflora 2 577

Hier wurde nur die erste Moglichkeit gepruft. Eine Saatgutinkrustierung mit Biopraparaten bzw. Sporensuspensionen von Tri­

choderma viride bewirkte in Modellversuchen gute Schutzergebnisse gegenuber G. graminis (BUGA 1968; PONOMARJOVA 1965, 1968; PANTELEJEW 1972). Auch durch Bacillus subtilis konnten nach Saatgutbehandlung Wurzelkrankheitenj des Weizens reduziert werden (WILHELM 1973).

In eigenen Versuchen wurde eine Reduktion des Gaeumannomyces-Befalls an Pflan­zen, die auf biologisch inaktivem Quarzsand wuchsen, durch Impforganismen er­reicht, deren antagonistischc Wirksamkeit sich im Plattentest erwiesen hatte (Ta­belle 1; HOFLICH 1978). Am besten wirkten Spezies der Pilzgattungen Fusarium (FA und FF), Trichoderma (TB und TA) und Penicillium (PR, PC, PG und PO). Die Bak­terien waren den Pilzen allgemein linterlegen. Eine Mischpopulation der gepriiften Organismen zeigte schlechtere Ergebnisse als die einzelnen Pilzstammc. O'ffensichtlich spielte der Antagonismus der Impforganismen untereinander eine gewisse Rolle.

Die ausgeglichenen Organismenpopulationen einer Bodensuspension brachten da­gegen ahnliche Ergebnisse wie die besten einzelnen Typen.

Tabelle 1. EinfIuB der Saatgutimpfung auf den Gaeumannomyces.Befall von Weizenpflanzen (GefaB­versuch mit Quarzsand)

Saatgutbehandlung

1 unbehandelt 2 Strohmehlpillierung 3 Strohmehlpillierung + PIIlF (Pseudomonaden) 4 Strohmehlpillierung + StyW + Stygr (Streptomyceten) 5 Strohmehlpillierung + BIll (Bazillen) 6 Strohmehlpillierung + CD + CF (Coryneforme) 7 Strohmehlpillierung + AD + AF + All (Aspergillen) 8 Strohmehlpillierung + PR + PC + PG + PO (Penizillien) 9 Strohmehlpillierung + FA + FF (Fusarien)

10 Strohmehlpillierung + HIM (Stysanus) 11 Strohmehlpillierung + TB + TA (Triehodermen) 12 Strohmehlpillierung + Misehpopulation der Varianten 3-11 14 Strohmehlpillierung + Bodensuspension 15 Strohmehlpillierung + Suspension von einem Torfboden

Anteil befallener Pflanzen in %

100 ab 103 a 68 abed 75 abed 77 abed 80 abc 62 abed 38 cd 27 d 43 cd 32 cd 68 abed 35 cd 42 cd

Eine Uberpriifung der Uberlebensfahigkeit der Impforganismen am Saatgut bei lufttrockener Lagerung nach 1, 17 und 29 Tagen zeigte, daB von den Bakterien ledig­lich die Bazillen und z. T. die Streptomyceten eine gewisse, wenn auch abnehmende Uberlebensfahigkeit aufwiesen; ansonsten setzte sich die vorwiegend aus Bakterien bestehende Begleitflora starker durch. Unter den Pilzen waren die stark sporulieren­den Aspergillen, Penizillien und Stilbaccen den :Fusarien und Trichoderma spec. zahlen­maBig uberlegen. Doch auch Fusarium- und Trichoderma spec. wiesen eine gewisse Bestandigkeit auf. Der EinfluB auf die Reduktion der Pflanzenkrankheiten korre­lierte nicht immer mit der Organismendichte.

Nicht nur nach Lagerung des behandelten Saatgutes an der Luft, sondern auch nach 14tagiger Lagerung im Boden waren die Penizillien und Aspergillen bestandig. In einem biologisch aktiven Boden ging infolge hi:iherer antagonistischer Aktivitat die Uberlebensrate der Impforganismen am Saatgut schneller zuriick als im Quarz­sand. Die Impfungen mit Boden- und Torfsuspensionen waren den unbeimpften Vari-

38 Zbl. Bakt. II. Abt., Bd. 135

578 GISELA HOFLICH

Infektionsmaleriai Infektionsmaterial in I - 2 em Bodent iefe in , - 5 em Bodentiefe

~ :c ~

:c .. E c: .. E c: a .g .. ,:, Go

..c:: c:

t :g .. ~ .Q 0 ~

c: .... :, :, iii -.I q: i3

~ ~ i E :c: E c: c: .. .. ,:, .. c E c: S. ii "§ i; :g

.Q '" I ~ c: .... :, i3 :> iii -.I

100 r- 100 -r-

80 80 r-

r- r-

60 r-

60

c: 1,0 .. '0 ... c: c

'l:: II. III 20 r-c: 20 ~ c ..... ..

.Q

;t. 0 o Abb. 1. Einflul3 organischer Substanzen bei der Saatgutpillierung auf den Gaeumannomyce8.Befall von Weizenpflanzen (Infektionsmaterial in zwei verschiedenen Bodentiefen).

anten im Bakterien- und Pilzbesatz sowohl nach Luftlagerung als auch im Boden deutlich tiberlegen. Eine Anreicherung der Impforganismen im Rhizospharenbereich von 10 Tage alten Weizenpflanzen konnte nicht beobachtet werden.

2. Saatgutpillierung mit organischen Substanzen

Um die Mikroflora auch ohne zusiitzliche Saatgutbeimpfung zu stimulieren und einen Schutz der Pflanzen zu erzielen, wurden unterschiedliche Pillierungssubstrate geprUft (Strohmehl, Luzernemehl, Rapsgriinmehl und Glukose). Die Pflanzenanzucht erfolgte nicht mehr in reinem Quarzsand, sondern in einem biologisch aktiven Acker­boden. Dadurch stand eine geniigend groBe Ausgangsmikroorganismenpopulation zur Verftigung, die sich am Pillierungssubstrat anreichern konnte.

Gute Schutzergebnisse bei der Lagerung des Infektionsmaterials in einer Boden­tiefe von ein bis zwei Zentimetern zeigten die Pillierungen mit Strohmehl und mit Glukose (Abb. 1). Die Strohmehlpillierung wirkte sich im organismenreichen Acker­boden gtinstiger aus als im Quarzsand (Tabelle 1).

Zur Ermittlung der Fernwirkung einer organischen Pillierung wurde das Infek­tionsmaterial auBerdem in groBerer Bodentiefe (4-5 cm) ausgebracht. Die organi­sche Pillierung bewirkte auch hier noch einen gewissen, wenn auch reduzierten Schutz der jungen Pflanzen. Zwischen den verschiedenen Substraten bestanden keine groBen Unterschiede.

Eine starkere Pillierungsschicht, d. h. zwei bzw. drei Pillierungen des gleichen Sub­strates tibereinander tauschten bei Luzerne- und Rapsmehl bessere Schutzergebnisse vor. Mit den starken Schichten war jedoch der Pflanzenaufgang und die Pflanzen-

Untersuchungen zur Beeinflussung del' Rhizospharenflora 2 579

Tabelle 2. EinfluB organischer Pillierungen in mehrerAn Schichten auf den Schutz del' Weizenpflan­zen VOl' Gaeumannomyces-Infektionen, auf die Keimpflanzenzahl und auf die Pflanzenentwieklung

Pillierungs- % befallene Pflanzenzahl Pflanzenentwieklung varianten Pflanzen gesamt (Hohe in em)

Pillierungsschich ten

2 3 2 3 1 3

unbehandelt 100 93 7.8 Strohmehl 64 79 69 106 101 107 7,6 8,0 7,5 Luzernemehl 67 63 57 104 83 95 8,7 4,4 5,9 Rapsgriinmehl 68 69 49 100 86 68 8,0 3,9 1,3 Glukose 76 75 61 106 102 105 8,8 6,8 6,8

entwicklung besonders bei den I~uzerne- und Rapsmehlpillierungen reduziert (Ta­belle 2). In der Regel genugt eine Pillierungsschicht.

Die Bakterienflora am Saatgut wurde sowohl durch Stroh- als auch durch Luzerne­mehlpillierungen stimuliert (Tabelle 3). Bei den Pilzen zeichneten sich keine deut­lichen Stimulierungseffekte ab. Die Mikroflora in der Rhizosphare wurde durch die Pillierung Z. T. reduziert. Zwischen einer stimulierten Mikroflora in der Nahe des Saatgutes und einem reduzierten Gaeumannomyce8-Befall lassen sich positive Be­ziehungen ableiten (Tabelle :~).

Die Ergebnisse wei sen auf die Bedeutung einer stimulierten Bodenmikroflora in Saatgutnahe fur den Schutz der Pflanzen hin. Sie zeigen, daB bei Anwesenheit einer geeigneten Nahrstoffquelle eine zusiitzliche Saatgutimpfung im Ackerboden nicht notwendig ist, solange keine hesonders leistungsfahigen Antagonistenstamme in aus­reichenden Mengen zur Verfiigung siehen. Der Schutzeffekt nimmt jedoch gegeniiber Infektionsquellen, die in groBerer Bodentiefe lagern, abo Es mussen deshalb weiiere MaBnahmen hzw. Wirkprinzipien gcpriift werden.

Tabelle 3. EinfluB cineI' Saatgutpillierung mit organischen Substraten auf die Mikroflora am Saatgut und in del' Rhizosphare unel auf den Gaeumannomyces-Befall an 5 Woohen alten W.\Veizenpflanzen (Mittelwerte von clrei Untersuchungen: Raatgut 2,7,14 Tage im Boclen, Wurzeln 5, 10, 21 Tage)

Pillierungs­substrat

Kontrolle Strohmehl Luzernemehl

Literatur

Mikroflora am Santgut

Baktm'ien Pilzo 2\Ii II. j Tscl./ 6 Korner (j Korner

9:~ 5 124 !},J

l;5(; 5,2

Mikroflora in cler Rhizosphare Gaeumannomyces-Befall

Bakterion Pilze % hefallene Mill.j Tsd.j Pflanzen 0,5 g Wurzeln 0,5 g Wurzeln

In 9,7 100 82 8,2 64

10(; 7,5 67

BUGA, S. F.: Vidovoj sistav, msprostranenije i primenenijo gribov-antagonistov v ber'be s korne­voj gnil'ju psenioy v krasnojarskom kraje. In: SIMINA, L. S.: Trudy vsesojuznoge nuacne­isledevatol'skogo instituta zascity rastenij Idatel'stve "Kolos", Leningrad 31 (1968),360-366.

DIERCKS, R.: IVachstumsregulator'en und Fungizide im Getl'eidebau. Vortriige fiir Pflanzenziiohter 12 (1969), 92--104.

FROHBERGER, P. E.: Bekampfung von Pilzkrankheiten im Getreidebau duroh Saatgutbehandlung. 39. Dt. Pflanzenschutz-T>1gung del' BioI. Bundesanstalt fUr Land- u. Forstwirtseh., Berlin­Dahlem 197:3.

38*

580 GISELA HOFLICH, Untersuchungen zur Beeinflussung der Rhizospharenflora 2

GORSKA-POCZOPKO, J.: Studies on chemical control of Ophiobolus graminis Sacco 1. Testing sys­temic fungicides against Ophiobolus graminis Sacco Acta Phytopath. Acad. Sci. Hungarica 6 (1971),393-398.

HORNBY, D.: The effects of aureofungin and benzoxazolone on take-all. Rothamsted Exp. Stn. Report for 1970, 1971, 134.

HOFLICH, G.: Die Bedeutung der antagonistischen Bodenmikroflora bei der Eliminierung boden­burtiger pilzlicher Schaderreger im konzentrierten Getreidebau. Zbl. Bakt. II 133 (1978),5 -16. Untersuchung zur Beeinflussung der Rhizospharenflora zum Schutz junger Getreidepflanzen vor Infektion durch Gaeumannomyces graminis (Sacc.) Arx et Olivier. 1. Mitt.: Bedeutung des Antagonismus in der Rhizosphare und Miiglichkeiten einer Einflutlnahme durch Pflanzen­behandlung. Zbl. Bakt. II 135 (1980), 377 - 391; 2. Mitt.: Einflutl von Saatgutbehandlungs­matlnahmen. Zbl. Bakt. 135 (1980),575-580.

JENKYN, J. F., and PREW, R. D.: Activity of six fungicides against cereal foliage and root dis­eases. Ann. Appl. BioI. (Cambridge) 75 (1973), 241-252.

PANTELEJEW, A. A.: Trichoderma v bor'be a trachsemikozami. Zascita rastenij et vrediteljej i boleznij (Moskva) 17 (1972), 20-21.

PREW, R. D., and McINTOSH, A. H.: Seed dressings and soil borne diseases. Rothamsted Exp. Stn. Report for 1970 1 (1971), 136.

PONOMARJOVA, G. J.: Effect of the fungus Trichoderma lignorum Harz. on the development of winter wheat root-rots in the foothills zone of the Stavropol region. Trudy vses. nauchnoissled. lnst. Zashch. Rast. 24 (1965), 182-186. lzpytanije nekotorych stammov gribov-antagonistov v bor'be s kornevoj gnil'ju vyzyvaemoj Ophiobolu8 graminis Sacco u. ozimoj psenicy. In: SIMINA, L. S.: Trudy vsesejuznogo naucno­isledovatel'skogo instituta zascity rastenij. lzdatel'stvo "Kolos", Leningrad, 31 (1968), 351-360.

SCHUMANN, G.: Stand und Entwicklung der Bekampfung von Getreidekrankheiten durch Saatgut­behandlung. Z. Pflanzenkrkh. 74 (1967), 155-167.

SCHUMANN, J.: Jahresbericht 1966. BioI. Bundesanstalt fUr Land- u. Forstw., Berlin, Braun­schweig.

WILHELM, S.: Principles of biological control of soil-borne plant diseases. Soil BioI. Biochem. 5 (1973),729-737.

WONG, P. T. 'V.: Cross-protection against the wheat and oat take-all fungi by Gaeumannomyces graminis var. graminis. Soil BioI. Biochem. 7 (1975), 189-194.

Anschrift des Verfassers:

Dr. sc. GrsELA HOFLICH, Forschungszentrum fUr Bodenfruchtbarkeit Muncheberg, der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR, 1278 Mtincheberg, Wilhelm-Pieck-Stratle 72.