Pilzmycel von Fusarium sp. unter dem Mikroskop
Die Vielfalt der Mikroorganismen in Substraten und in der Rhizosphäre der Pflanzen ist für die Nährstofffreisetzung und die Nährstoffdynamik in den Substraten und damit auch für die Ernährung und Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber abiotischem und biotischem Stress von grundlegender Bedeutung. Erdelose Substrate verfügen von Natur aus über eine vergleichsweise beschränkte Mikroorganismenflora. Es erscheint daher angeraten, die Belebung dieser Substrate mittels geeigneter Mikroorganismenpräparten zu initiieren und zu fördern. In diesem Forschungsvorhaben werden marktgängige Mikroorganismenpräparate eingesetzt und deren Verhalten vergleichend beobachtet und mikrobiologisch erfasst.
Probenahme an den Substratsäcken
Für die Charakterisierung der Mikroorganismen, sowohl in den eingesetzten Präparaten, als auch in den Substraten und im Drainwasser, werden Suspensionen in mehreren Verdünnungsstufen auf Nährmedien inkubiert. Die Substratproben müssen zuvor in einer Kugelmühle zerkleinert werden, damit eine homogene Suspension hergestellt werden kann. Durch Auszählen wird die Lebendkeimzahl bestimmt. Unterschiedliche Kolonien werden isoliert und weiter kultiviert. Anschließend werden sie morphologisch und mikroskopisch beurteilt und mit Hilfe von physiologischen Tests differenziert. Die daraus resultierenden Bestimmungen der Mikroorganismen werden durch molekularbiologische Sequenzierung abgesichert.
Von den Präparaten, die Endomykorrhizasporen enthalten, werden ebenfalls Suspensionen hergestellt. Diese werden über eine Siebkombination aufgetrennt. Nach der Auftrennung wird der Inhalt mikroskopisch auf das Vorhandensein von Sporen untersucht.
Präparat | Keimzahl- bestimmung Mittelwert (KBE/ml) | Keimzahlbestimmung Herstellerangabe (KBE/g) | qualitative Bestimmung nachgewiesener Mikroorganismen | qualitative Bestimmung Herstellerangaben |
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Tmix | 6,6x106 | keine Angaben | Trichoderma sp. Pseudomonas brassicacearum Bacillus amyloliquefaciens | Trichoderma Pseudomonas Streptomyceten Bacillus symbiontische Endomykorrhiza |
Bactiva | 7,9 x 106 | 108 (Pilze) 108 (Bakterien) | Trichoderma sp. Bacillus amyloliquefaciens | Trichoderma harzianum T. reesei T. viride Gliocladium virens Rhizobakterien (PGPR) |
Endodrip | 7,6 x 107 | 3x106 (Pilze) 2x109 (Bakterien) | Trichoderma sp Bacillus amyloliquefaciens Bacillus pumilus Bacillus licheniformis Endomykorrhizasporen | Trichoderma harzianum T. reesei T. viride Gliocladium virens Rhizobakterien (PGPR) |
TH-Promotor | 5,2 x 106 | keine Angaben | Trichoderma sp. | Trichoderma spp. |
Sämtliche Ergebnisse der Substratuntersuchungen basieren aktuell noch auf Einzelwerten und sind darum als vorläufig anzusehen.
Die Bakterienkeimzahl steigt zwischen der ersten und der letzten Probenahme, sowohl in der Kokos-, als auch in der Steinwollvariante an. Die Keimzahl fällt im Standard hingegen ab. Dies ist ein Hinweis darauf, dass sich Mikroorganismen im Vegetationszeitraum in den Kokossubstraten ansiedeln und vermehren können.
Neben anderen Gattungen werden überwiegend Bacillus sp. und Streptomyces sp. identifiziert.
Die Gesamtkeimzahl der Pilze ist in den Steinwollvarianten meist leicht erhöht gegenüber den Kokosvarianten.
Allerdings wächst Trichoderma sp. in den Proben der Steinwollvarianten so gut wie gar nicht, wohingegen er in den Kokosvarianten durchaus isoliert werden kann.
Im Kokossubstrat ist, im Gegensatz zum Perlit, bereits ohne Anwendung von mikrobiologischen Präparaten eine Mikroflora vorhanden, die überwiegend aus Bacillus sp. und Streptomyces sp. besteht.
Im Perlit konnten bislang nur sehr geringe Koloniezahlen isoliert werden. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob Perlit überhaupt für die Ansiedelung von Mikroorganismen geeignet ist.
Die Pathogenität des Inokulats wird an Gurkensamen in vitro überprüft. Hierfür wird ein Teil der Samen mit dem Überstand der Hirse-Wasser-Suspension mit Pythium ultimum , der andere Teil mit Leitungswasser, inkubiert.
Um den Einfluss der isolierten Mikroorganismen aus den Präparaten gegenüber dem Phytopathogen Fusarium zu zeigen, werden sie zusammen auf einem festen Nährmedium inkubiert.
1 | Bacillus amyloliquefaciens | aus Tmix |
2 | Pseudomonas brassicacearum | aus Tmix |
3 | Bacillus amyloliquefaciens | aus Endodrip |
4 | Bacillus pumilus | aus Endodrip |
5 | Bacillus licheniformis | aus Endodrip |
6 | Bacillus amyloliquefaciens | aus Bactiva |
7 | Bacillus amyloliquefaciens | aus TH Promotor |
Trichoderma atroviride | aus Tmix | |
Trichoderma harzianum | aus TH Promotor |
Bei allen Bacillus amyloliquefaciens-Isolaten ist eine deutliche Hemmung gegenüber Fusarium sp. zu sehen, wohingegen Pseudomonas brassicacearum, Bacillus pumilus und Bacillus licheniformis das Phytopathogen nicht im Wachstum einschränken.
Trichoderma sp. breitet sich dominant über die Platten aus, bzw. überwächst sogar das Phytopathogen.
Eine abschliessende Bewertung zur antiphytopathogenen Potenz der eingesetzten Mikroorganismen kann zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht abgegeben werden.
Die bisher erzielten Ergebnisse sind vielversprechend hinsichtlich einer umfangreichen Beschreibung der mikrobiologischen Vorgänge in den Substraten. Weitere Proben werden bearbeitet, um die getroffenen Aussagen abzusichern. Eine wesentliche Aufgabe dabei ist es, die Aktivität der Mikroorganismen zum Zeitpunkt der biotischen und abiotischen Stresssituationen zu erfassen, insbesondere, weil bei den mit Präparaten behandelten Varianten eine Ertragssteigerung im Falle des biotischen Stresses festgestellt werden konnte. Um die antiphythopathogene Potenz der eingesetzten Mikroorganismen zu beurteilen, ist ein Herausarbeiten des Auftretens und der Wirkung derselben notwendig. Durch die Untersuchung der gesammelten Drainwasserproben soll abgeschätzt werden, zu welchem Anteil die Mikroorganismen in den verschiedenen Substraten verbleiben, oder ob sie mit dem Drainwasser ausgespült werden.
Zum Forschungsprojekt
Projektdaten:
Projektleitung: Gerd Sander, Oskar Kreß (beide LWG, Institut für Erwerbs- und Freizeitgartenbau), Josef Valentin Herrmann (LWG, Fachzentrum Analytik)
Projektbearbeiter: Martin Schulz (LWG, Institut für Erwerbs- und Freizeitgartenbau), Bettina Barth (LWG, Fachzentrum Analytik)
Projektpartner: Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (AELF) Kitzingen; Gartenbauzentrum (GBZ) Bayern Nord; Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HWST); Erzeugerring für Gemüse Main-Dreieck e.V.; Gemüseerzeugerring Knoblauchsland e.V.
Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.03.2019
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF)
Förderkennzeichen: A/16/01