Afs 01 13 d by Nicole Boschung

Agrar forschung schweiz 2 0 1 3

H e f t

Agroscope | BLW | HAFL | AGRIDEA | ETH Zürich

J a n u a r

Nutztiere

Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleistung und Fleischqualität von gesömmerten Lämmern

Seite 4

Pflanzenbau

Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft

Pflanzenbau

Bakterienwelke – eine rätselhafte Krankheit von Futtergräsern

Seite 16 Seite 32

Das Beweiden von alpinem Grasland während der Sommermo nate pflegt die einzigartige Landschaft, kann Vergandung und Verbuschung entgegenwirken und zum Erhalt der Biodiversität beitragen. Forschende der ETH Zürich haben einen kontrollierten A lpweideversuch mit zwei Weidesystemen durchgeführt, bei dem erzielbare Mast- und Schlachtleistung sowie die Fleischq ualität von Schafen verglichen wurde. (Foto: Christian Gazzarin, ART) Impressum Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse ist die Zeitschrift der landwirtschaftlichen Forschung von Agroscope und ihren Partnern. Die Zeitschrift erscheint auf Deutsch und Französisch. Sie richtet sich an Fachpersonen aus Forschung, Industrie, Lehre, Beratung und Politik, an kantonale und eidgenössische Ämter und weitere Fachinteressierte. Herausgeberin Agroscope Partner b Agroscope (Forschungsanstalten Agroscope Changins-Wädenswil ACW; Agroscope Liebefeld-Posieux und Schweizerisches Nationalgestüt ALP-Haras; Agroscope Reckenholz-Tänikon ART), www.agroscope.ch b Bundesamt für Landwirtschaft BLW, Bern, www.blw.ch b Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL, Zollikofen, www.hafl.ch b Beratungszentrale AGRIDEA, Lindau und Lausanne, www.agridea.ch b Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Departement für Umweltsystemwissenschaften, www.usys.ethz.ch Redaktion Andrea Leuenberger-Minger, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21 Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Judith Auer, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW Postfach 1012, 1260 Nyon 1, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Redaktionsteam Vorsitz: Jean-Philippe Mayor (Direktor ACW), Sibylle Willi (ACW), Evelyne Fasnacht (ALP-Haras), Etel Keller-Doroszlai (ART), Karin Bovigny-Ackermann (BLW), Beat Huber-Eicher (HAFL), Esther Weiss (AGRIDEA), Brigitte Dorn (ETH Zürich). Abonnement Preise Zeitschrift: CHF 61.–* (Ausland + CHF 20.– Portokosten), inkl. MWSt. und Versandkosten, Online: CHF 61.–* * reduzierter Tarif siehe: www.agrarforschungschweiz.ch Adresse Nicole Boschung, Agrarforschung Schweiz / Recherche Agronomique Suisse, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP Postfach 64, 1725 Posieux, Tel. +41 26 407 72 21 Fax +41 26 407 73 00, E-Mail: info@agrarforschungschweiz.ch Adressänderungen E-Mail: verkauf.zivil@bbl.admin.ch, Fax +41 31 325 50 58 Internet www.agrarforschungschweiz.ch www.rechercheagronomiquesuisse.ch ISSN infos ISSN 1663-7852 (Print) ISSN 1663-7909 (Internet) Schlüsseltitel: Agrarforschung Schweiz Abgekürzter Schlüsseltitel: Agrarforsch. Schweiz © Copyright Agroscope. Nachdruck von Artikeln gestattet, bei Quellenangabe und Zustellung eines Belegexemplars an die Redaktion. Erfasst in: Web of Science, CAB Abstracts, AGRIS

Inhalt Januar 2013 | Heft 1 3 Editorial Nutztiere Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleis 4

tung und Fleischqualität von gesömmer ten Lämmern Helen Willems, Cornel Werder, Michael Kreuzer und Florian Leiber Nutztiere Stickstoffeffizienz in der Schweinemast 10 Edith Sollberger, Annelies Bracher, Christine Burren und Peter Spring Pflanzenbau Obstgenressourcen: Vielfalt für die 16

Zukunft Kaspar Hunziker, Sandra Noser, Anke Ingenfeld, Jürg E. Frey und Markus Kellerhals Pflanzenbau Die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers 24

in der Schweiz – bis jetzt eine Erfolgs geschichte Mario Bertossa, Romina Morisoli und Luigi Colombi Pflanzenbau Bakterienwelke – eine rätselhafte Krank 32

heit von Futtergräsern Roland Kölliker et al. Pflanzenbau Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest 40

für den schweizerischen Ackerbau René Flisch, Urs Zihlmann, Peter Briner und Walter Richner Kurzbericht A Sense of Inspiration – wenn sich Inspira 48

tion und Sensorikwissenschaften treffen Patrizia Piccinali 51 Porträt 52 Aktuell 55 Veranstaltungen

Editorial

Dynamik in den ETH Agrarwissenschaften Liebe Leserin, lieber Leser

Silvia Dorn, Professorin im I nstitut für Agrarwissen schaften, ETH Zürich

Die strukturelle Neueingliederung der ETH Agrarwissenschaften vor Jahres frist löste einige Bedenken aus: Wie wird sich die kleinere Agrar-Einheit in der Fusion mit der grösseren Umwelt-Einheit zum neuen Departement Umweltsystemwissenschaften (D-USYS) behaupten? Die aktuelle Bilanz ist ermutigend. Einvernehmlich wurde entschieden, die etablierten Studien gänge Agrarwissenschaften und Umweltwissenschaften beide weiterzufüh ren. Sie entsprechen einem ausgewiesenen Bedürfnis; wir brauchen Fach leute mit einer fundierten universitären Ausbildung für beide Bereiche. Bereits heute profitieren unsere Studierenden von der Möglichkeit, in benachbarten Gebieten gewisse Lehrveranstaltungen zu belegen, und For schungszusammenarbeiten zwischen Umwelt- und Agrar-Gruppen werden sich in Zukunft wohl noch ausweiten. Die Fusionsphase mit den vielen Sitzungen liegt nun hinter uns. Die Departementskonferenz im neuen D-USYS ist allerdings so umfangreich geworden, dass die Entscheidungsfindung meist an die Institute und an Kommissionen delegiert werden muss. Damit wurde das Institut für Agrar wissenschaften mit seinen Fachleuten für Pflanzen und Nutztiere aufgewer tet; hier finden sich, gemeinsam mit den assoziierten Professuren Agrarwirt schaft und Pflanzenpathologie, alle Hauptverantwortlichen für Forschung und Lehre in Agrarwissenschaft zusammen. Unser Studiengang Agrarwissen schaft ist hier beheimatet. Wir arbeiten zugunsten eines nachhaltigeren Wel ternährungssystems und sind daher auch weiterhin gut verbunden mit den Kollegen aus dem Bereich Lebensmittel- und Ernährungswissenschaften. Für unsere Studierenden bietet dies eine attraktive Perspektive. So sprechen wir offensichtlich viele Maturandinnen und Maturanden an, die in der Welt etwas bewegen möchten. Die Zahl der Neueintretenden liegt nun schon zum dritten Mal bei der 50er Marke oder darüber. Diese erfreuliche Dynamik stellt nun freilich besondere Anforderungen an die Professuren. Wir brau chen Verstärkung auf Professorenebene. Dank einer grossen Schenkung kann bereits im Jahr 2013 die neue Professur «Nachhaltige Agrarökosys teme» aufgebaut werden. Dazu kommen die zwei kürzlich etablierten pflan zenwissenschaftlichen Assistenzprofessuren. In nächster Zukunft sollen zudem die Vakanzen in den Bereichen Agrarökonomie und Nutztiere mit neuen ProfessorInnen besetzt werden. Ich selbst werde Ende Januar 2013 emeritiert, und auch für mein Fachgebiet ist eine Nachfolge vorgesehen. In meiner nun über 20jährigen ETH-Professorenzeit habe ich manchen Wechsel erlebt, und ich bin zuversichtlich, dass die ETH Agrarwissenschaften auf gutem Kurs sind.

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 3, 2013

N u t z t i e r e

Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleistung und Fleischqualität von gesömmerten Lämmern Helen Willems1, Cornel Werder2, Michael Kreuzer1 und Florian Leiber1 ETH Zürich, Institut für Agrarwissenschaften, 8092 Zürich, Schweiz 2 Büro Alpe Beratung, 3053 Lätti, Schweiz Auskünfte: Michael Kreuzer, E-Mail: michael.kreuzer@usys.ethz.ch, Tel. +41 44 632 59 72

Abb. 1 | Engadinerlämmer und Walliser Schwarznasenlämmer im Experiment auf der Milchkrautweide der Alp Weissen stein. (Foto: Cornel Werder)

Einleitung Das Beweiden von alpinem Grasland während der Som mermonate pflegt die einzigartige Landschaft, kann Vergandung und Verbuschung entgegenwirken und zum Erhalt der Biodiversität beitragen. Die Wahl des Weidesystems beeinflusst hierbei den Grad und die Effi zienz der Landschaftspflege entscheidend. Dies wird in der schweizerischen Sömmerungsbeitragsverordnung (SöBV, 2007) berücksichtigt, wobei solche Weidesysteme stärker gefördert werden, die ein gleichmässigeres Abweiden bedingen und dadurch eine partielle Über-

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 4–9, 2013

beziehungsweise Unternutzung der alpinen Flächen ver meiden. Es wird auch von einem Einfluss des Weidesys tems auf die tierische Leistung ausgegangen, da Managementmassnahmen wie Zäune die Weidetiere in ihrem räumlichen Freiraum einschränken und somit wahrscheinlich auch das Weideverhalten beeinflussen. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, den Einfluss ver schiedener Alpweidesysteme auf Mast- und Schlachtleis tung sowie die Fleischqualität experimentell zu bestim men. Um die Ergebnisse breiter abzustützen, wurde das Experiment mit zwei Schafrassen auf je zwei unter schiedlichen alpinen Vegetationstypen durchgeführt.

Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleistung und Fleischqualität von gesömmerten Lämmern | Nutztiere

Tiere, Weidesysteme und Vegetationstypen Im Versuch wurden kastrierte Widderlämmer der exten siven Schweizer Landrassen Engadinerschaf (ES, n=28) und Walliser Schwarznasenschaf (WS, n=27) eingesetzt. Einen Monat nach Zukauf wurden die Lämmer gewogen und in vier Gruppen zu je 14 Tieren eingeteilt (WS: ein mal nur 13). ES und WS waren anfangs 35,5±3,9 und 36,8±4,5 kg schwer sowie 26±2 und 27±3 Wochen alt. Die Tiere wurden auf die ETH-Forschungsstation Alp Weissenstein (GR) transportiert und auf zwei charakteris tische alpinen Vegetationstypen aufgeteilt: eine fette Milchkrautweide und eine Borstgrasweide auf 1950 res pektive 2200 m ü. N.N. Auf jedem Vegetationstyp wur den Standweide und Umtriebsweide verglichen, was vier verschiedene Testgruppen pro Rasse ergab. Auf der Milchkrautweide wurde die Beweidung wegen der Vege tationsentwicklung eine Woche früher als auf der Borst grasweide begonnen (Abb. 1). Die vier eingezäunten Versuchsflächen waren je ca. 0,7 Hektar gross. Bei Stand weide wurde den Lämmern immer die gesamte Weide fläche zur Verfügung gestellt, bei Umtriebsweide gab es vier gleich grosse Parzellen (ca. 30 × 30 m), die nacheinan der beweidet wurden. Es wurden zwei volle Umtriebe mit zehn beziehungsweise sechs Tagen Verweildauer pro Parzelle realisiert. Auf den Standweiden wurden vier Vegetationsernten im Abstand von drei Wochen durch geführt (Tage 0, 21, 42 und 63). Dabei wurden jeweils sechs durchschnittlich stark beweidete Flächen von 50 × 100 cm pro Weide geerntet und nach Wiegung bei 60 °C 48 Stunden lang getrocknet und später mit einem 1-mm Sieb gemahlen. Auf den Umtriebsweiden wurden neun Ernten durchgeführt, und zwar jeweils eine vor Umtrieb in die neue Parzelle und eine am letzten Tag des Versuchs (Tage 0, 10, 20, 30, 40, 46, 52, 58 und 63). Daraus wurden die durchschnittliche zur Verfügung stehende Biomasse pro Tier berechnet und die verbleibende Wei dezeit geschätzt. Die Lämmer hatten freien Zugang zu Wasser, Viehsalz und zu einem Witterungsschutz. Datenerfassung, Probengewinnung und Laboranalysen Die Lebendgewichte der Lämmer wurden vor und nach den neun Wochen Versuchsweidemast aufgezeichnet. Daraus wurde der mittlere Tageszuwachs errechnet. Direkt im Anschluss daran wurden die Lämmer 180 km weit ohne weitere Fütterung zum Schlachthof Zürich transportiert und nach Bolzenschussbetäubung geschlachtet. Die Schlachtkörper der Lämmer wurden durch einen geschulten Klassifizierer nach dem Schwei zer Klassifizierungssystem CH-TAX beurteilt (BSE, 1999) und anschliessend bei 4 °C gekühlt. 24 Stunden postmor

Zusammenfassung

Material und Methode

Die Sömmerungsbeiträge für Schafe sind in der Schweiz nach Weidesystem gestaffelt und bei Umtriebsweide höher als bei Standweide. In dieser Studie wurden in einem kontrollierten Alpweideversuch die in diesen beiden Weidesystemen erzielbare Mast- und Schlachtleistung sowie die Fleischqualität verglichen. Hierzu wurden 55 männliche kastrierte Lämmer (36,2±4,2 kg schwer und 27±3 Wochen alt) der Schweizer Rassen Engadinerschaf und Walliser Schwarznasenschaf einer fetten Milchkrautweide und einer Borstgrasweide jeweils mit Standweide- und Umtriebsweidesystem zugeteilt. Von jeder Rasse wurden auf jedem Vegetationstyp und Weidesystem sechs bis sieben Tiere gehalten. Bei Umtriebsweide waren Tageszuwachs, Schlachtausbeute und tendenziell die Fleischigkeit (CH-TAX) bei beiden Rassen höher als bei Standweide. Einen stärkeren Einfluss auf Tageszuwachs und Schlachtgewicht als das Weidesystem hatte jedoch der Vegetationstyp. Im Vergleich zur Standweide waren beim Fleisch vom Umtriebsweidesystem der Garverlust höher und die maximale Scherkraft niedriger. Dies galt aber nur für die Engadinerschafe. Bei den Walliser Schwarznasenschafen war nur die Scherkraft ansatzweise niedriger. Im Hinblick auf die Fleischqualität reagierten die beiden Rassen also unterschiedlich sensibel auf das Weidesystem. Bei den Mast- und Schlachtleistungen hingegen war für beide Rassen die Alplämmermast im Umtriebsweidesystem derjenigen im Standweidesystem vorzuziehen.

Abb. 2 | Bestimmung der maximalen Scherkraft des Lammfleisches (Indikator für Zartheit) im Labor. (Foto: Helen Willems)

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Nutztiere | Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleistung und Fleischqualität von gesömmerten Lämmern

[g]

Tageszuwachs

200

150

100

Standweide

Milchkraut

Umtriebsweide

Standweide

0,035 System Veg.typ < 0,001 Rasse n.s.

Umtriebsweide

Borstgras

Abb. 3 | Tageszuwachs (in g) in Abhängigkeit von Weidesystem (Standweide vs. und Umtriebsweide) und Rasse ( Engadiner- (ES) vs. Walliser Schwarznasenlämmer (WS)) (n=55).

[%]

Schlachtausbeute

60 50 40 30 20 ab

de 0,004 System Veg.typ < 0,001 Rasse < 0,001

10 0

WS Standweide

Umtriebsweide

Standweide

Milchkraut

Umtriebsweide

Borstgras

Abb. 4 | Schlachtausbeute (in %) in Abhängigkeit von Standweide- und Umtriebsweidesystem sowie Engadiner- (ES) und Walliser Schwarznasenlämmer (WS) (n=55).

[kg]

Schlachtgewicht

25 20 15 10 5 0

abc

bcd

abcd

cd System n.s. Veg.typ < 0,001 Rasse 0,040

Standweide

Umtriebsweide

Milchkraut

Standweide

Umtriebsweide

Borstgras

Abb. 5 | Schlachtgewicht (in kg) in Abhängigkeit von Standweide- und Umtriebsweidesystem s owie Engadiner(ES) und Walliser Schwarznasenlämmer (WS) (n=55).

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 4–9, 2013

Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleistung und Fleischqualität von gesömmerten Lämmern | Nutztiere

System [0,083] Veg.typ <0,001 Rasse <0,001

System n.s. Veg.typ <0,001 Rasse 0,008

Fleischigkeit

Borstgras

Milchkraut

[%] Standweide Umtriebsweide Standweide Umtriebsweide

C –

H –

– –

Fettabdeckung

T 100

A –

X –

5 –

4 –

3 86

2 14

1 –

–

100

–

Abb. 6 | CH-TAX-Klassifizierung (in %) in Abhängigkeit von Weidesystem (Standweide vs. und Umtriebsweide) und Rasse (Engadiner- (ES) vs. Walliser Schwarznasenlämmer (WS)) (n=55).

tem wurden Fleischproben vom Nierstück (Musculus longissimus dorsi, LD, zwischen dem ersten und sechsten Lendenwirbel) für die Fleischanalytik entnommen. Ein Teil wurde bei -20 °C eingefroren, ein anderer Teil reifte 25 Tage lang in versiegelten Plastiktüten bei 4 °C. Die Garverluste wurden in den gereiften Proben nach 45-minütigem Erhitzen im Wasserbad bei 72 °C in versie gelten Plastiktüten erfasst. Die maximale Scherkraft wurde am gegarten Fleisch nach Abkühlung auf Raumtemperatur in Dreifachbestimmung mit einem Materialprüfgerät (Stable Micro Systems Ltd. TA-HD, Surrey, UK) gemäss der Warner-Bratzler Methode ermit telt (Abb. 2). Die Vegetationsproben und das bis dahin eingefrorene und dann homogenisierte (Moulinette moulinex, type 643, Ecully Cedex, Frankreich) Fleisch wurden gemäss Standardverfahren (AOAC, 1997) auf ihre Gehalte an Wasser, Asche, Protein und Fett (nur Fleisch) sowie Faser (nur Vegetation; Van Soest et al., 1991) analysiert. Berechnungen und statistische Analysen Die Daten wurden mittels SAS (Version 9.2, SAS Institute, Cary, NC, USA) einer Varianzanalyse unterzogen. Als fixe Faktoren wurden Rasse (ES, WS), Vegetationstyp (M, B) und Weidesystem (S, U) sowie alle Interaktionen berück sichtigt. Multiple Mittelwertvergleiche wurden mit dem Tukey-Test durchgeführt.

Resultate und Diskussion Verfügbare Biomasse und Futterzusammensetzung Den Lämmern stand mit durchschnittlich 4,4, 3,2, 6,7 und 4,7 kg TS/Tier/Tag auf MS, MU, BS und BU zu jedem Zeit punkt des Versuches genügend Futter für eine ad libitum Futteraufnahme zur Verfügung (Erwartungswert: 1,4 kg

TS/Tier/Tag; Daccord und Kessler, 1999). Die Faser- (NDF) und Rohproteingehalte im Verlauf der Vegetation zeigten, dass Umtriebsweide im Vergleich zu Standweide graduell zu einer etwas steigenden Futterqualität führte. Dies war eine Folge dessen, dass die Lämmer auf den Umtriebswei den wegen kleineren Weideflächen weniger stark selek tieren konnten und gleichmässiger abweideten sowie dass der Aufwuchs im zweiten Umtrieb jünger war. Mastleistung und Schlachtkörperqualität Das Weidesystem beeinflusste die Mastleistung der Läm mer, denn der Tageszuwachs (Abb. 3) und die Schlachtaus beute (Abb. 4) waren auf den Umtriebsweiden signifi kant gegenüber den Standweiden erhöht. Das Schlachtgewicht der Lämmer blieb vom Weidesystem unbeeinflusst (Abb. 5). Bezüglich der Schlachtausbeute gab es jedoch einen Einfluss des Weidesystems: bei glei chem Lebendgewicht waren die Schlachtkörper beider Rassen jeweils schwerer im Umtriebs- als im Standwei desystem. Die Lämmer von den Umtriebsweiden wurden ausserdem tendenziell besser in der Fleischigkeit taxiert als die Lämmer aus dem Standweidesystem (Abb. 6); bei der Fettabdeckung hatte das Weidesystem keinen Ein fluss. Es gab keine signifikanten Interaktionen zwischen Weidesystem und Vegetationstyp oder Rasse. Da sich der Schlachtpreis der Lämmer nebst dem Schlachtgewicht über die Taxierung (Fleischigkeit und Fettabdeckung) errechnet, ist die Wahl des Weidesystems für den Land wirt somit von ökonomischer Bedeutung. Insgesamt stellte der Vegetationstyp dennoch den stärks ten Einflussfaktor auf die Mastleistung der Lämmer dar. Alle Variablen der Mast- und Schlachtleistung, die erho ben wurden, fielen auf der fetten Milchkrautweide, die nährstoffreicheres Futter lieferte, erwartungsgemäss  besser aus als auf der Borstgrasweide.

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 4–9, 2013

Nutztiere | Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleistung und Fleischqualität von gesömmerten Lämmern

System Veg.typ Rasse S×R

[N] 80

0,008 0,035 0,004 0,058

40 20

0 Standweide Umtriebsweide Milchkraut

Standweide

10 0

Standweide Umtriebsweide Milchkraut

Umtriebsweide

Borstgras

Standweide

Umtriebsweide

Borstgras

Abb. 7 | Maximale Scherkraft (in N) in Abhängigkeit von Standwei de- und Umtriebsweidesystem sowie Engadiner- (ES) und Walliser Schwarznasenlämmer (WS) (n=55).

Abb. 8 | Garverluste (in %) in Abhängigkeit von Standweide- und Umtriebsweidesystem sowie Engadiner- (ES) und Walliser Schwarz nasenlämmer (WS) (n=55).

Die Wahl der Schafrasse war ebenfalls für die Mastleis tung entscheidend, was sich mit vorangegangenen Stu dien an Schweizer Schafrassen deckt (Lüchinger Wüest 1995; Heckendorn et al. 2009). Obwohl es sich in der vor liegenden Studie um zwei extensive Bergrassen handelte, gab es dennoch klare Unterschiede: Die ES wiesen durch wegs eine bessere Schlachtleistung auf, wenn sich auch der Tageszuwachs nicht signifikant von den WS unter schied und tendenziell sogar eher schlechter ausfiel.

Schlussfolgerungen

Fleischqualität Die Lammnierstücke aus der vorliegenden Studie hatten durchschnittliche Gehalte an Wasser (74,4 %), Protein (22,6 %) und Asche (1,6 %), aber einen eher niedrigeren Fettgehalt (2,3 %; vgl. Gerber, 2007). Letzteres war zu erwarten, da extensive Weidemast im alpinen Sömme rungsgebiet ohne jegliche Kraftfutterzugabe auch in anderen Studien Fleisch mit geringem Fettanteil hervor brachte (Ådnøy et al., 2005). Das Fleisch der Lämmer aus dem Umtriebsweidesystem wies eine geringere Scher kraft auf als das Fleisch der Lämmer aus Standweidesys tem und war daher zarter (Abb. 7). Es gab eine Tendenz (P < 0,1) zu Interaktionen von Weidesystem und Rasse bei Scherkraft (Abb. 7) und Garverlust (Abb. 8). Dies resul tierte daraus, dass die ES in der Fleischqualität deutlich sensibler auf das Weidesystem reagierten als die WS. So zeigten sich bei den ES tendenziell höhere Garverluste und deutlich zarteres Fleisch in Umtriebs- verglichen mit dem Standweidesystem. Bei den WS hatte dagegen das Weidesystem kaum einen Einfluss auf die maximale Scherkraft und gar keinen Einfluss auf die Garverluste.

System n.s. Veg.typ < 0,001 Rasse 0,031 S×R 0,106

[%] 40

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Mit diesem kontrollierten Experiment konnten systema tische Effekte des Weidesystems auf Mast- und Schlacht leistung sowie Fleischqualität nachgewiesen werden. Tageszuwachs, Schlachtausbeute und tendenziell auch die Fleischigkeitseinstufung fielen jeweils besser im Umtriebs- verglichen mit dem Standweidesystem aus. Auch die Fleischqualität fiel auf der Umtriebsweide eher besser aus. Allerdings ist zu beachten, dass die beiden verwendeten Rassen in der Fleischqualität unterschied lich sensibel auf das Weidesystem reagierten. In diesem Sinne wäre die Umtriebsweide mit ES die bevorzugte Form der Lämmermast auf Alpweiden, umso mehr als diese Weideform mit höheren Sömmerungsbeiträgen einhergehen würde. Es ist aber zu beachten, dass die Wahl des Vegetationstyps als Futtergrundlage wie auch die Wahl der Schafrasse noch deutlich wichtiger für die erzielte Mast- und Schlachtleitung sowie Fleischqualität der Lämmer sind als das Weidesystem an sich. n

www.alpfutur.ch Dank

Die Studie ist Teil von Modul 3 «Mast- und Schlachtleistungen sowie Fleischqualität von gesömmerten Lämmern» des Teilprojektes 24 «SchafAlp» von AlpFUTUR. Finanzielle Unterstützung wurde durch ETH Zürich (ETH Forschungsfonds ETH-24 09-3), Agridea, Schweizer Schafzuchtverband, Pro Natura, World Wildlife Fund (WWF), und die Bundesämter für Umwelt, Veterinärwesen und Landwirtschaft gewährt.

Influsso del sistema di pascolo sull’ingrasso come pure sulla qualità della carne di agnelli in regioni di estivazione alpina In Svizzera i contributi d’estivazione per ovini differiscono in base al tipo di pascolo impiegato: i pascoli a rotazione sono più incentivati rispetto ai pascoli permanenti. In questo studio sono stati confrontati l’ingrasso e la qualità della carne di ovini ottenuti con questi sistemi di pascolo sopra menzionati. A questo scopo 55 agnelli maschi castrati appartenenti alle due razze alpine svizzere «Pecora Engadinese» e «Pecora dal naso nero Vallesana» (massa: 36,2±4,2 kg; età: 27±3 settimane) sono stati collocati su pascoli grassi (Crepido aurea-Festucetum rubrae) o magri (Geo montani-Nardetum). Su entrambe le vegetazioni sono stati stabiliti sia pascoli permanenti, sia pascoli a rotazione e ad ognuno di essi sono stati attribuiti da 6 a 7 animali per razza. Per entrambe le razze sono stati raggiunti livelli di crescita giornaliera, resa al macello e qualità della carne (secondo il sistema CH-TAX) più alti su pascoli a rotazione rispetto a pascoli permanenti. Tuttavia, la crescita giornaliera degli ovini e il peso delle carcasse sono stati influenzati maggiormente dal tipo di vegetazione che dal sistema di pascolo impiegato. Per quanto riguarda la qualità della carne, le due razze considerate hanno reagito diversamente in base al tipo di pascolo. L’estivazione su pascoli a rotazione comporta per entrambe le razze una minore resistenza al taglio rispetto a pascoli permanenti. Inoltre comporta nel caso della «Pecora Engadinese» maggiori perdite durante la cottura. D’altra parte il sistema di pascolo alpino a rotazione è preferibile per quanto riguarda l’ingrasso e la resa al macello degli ovini di entrambe le razze.

Literatur ▪▪ Ådnøy T., Haug A., Sørheim O., Thomassen M.S., Varszegi Z., & Eik L.O., 2005. Grazing on mountain pastures – does it affect meat quality in lambs? Livest. Prod. Sci. 94 (1 – 2), 25–31. ▪▪ AOAC (Association of Official Analytical Chemists), 1997. Official Methods of Analysis, AOAC, Arlington, VA, USA. ▪▪ BSE (Bundesbehörden der Schweizerischen Eidgenossenschaft), 1999. Verordnung des BLW über die Einschätzung und Klassifizierung von T ieren der Rindvieh-, Pferde-, Schaf- und Ziegengattung. Zugang: http://www.admin.ch/ch/d/sr/916_341_22/index.html [31.August 2012]. ▪▪ Daccord R. & Kessler J., 1999. Fütterungsempfehlungen für das Schaf. In Fütterungsempfehlungen und Nährwerttabellen für Wiederkäuer. (4. Überarb. Aufl.), Zollikofen, Landwirtschaftliche Lehrmittelzentrale, 163–184.

Summary

Riassunto

Das Weidesystem beeinflusst Schlachtleistung und Fleischqualität von gesömmerten Lämmern | Nutztiere

Effect of grazing system on fattening performance and meat quality of lambs grazing alpine summer pastures In Switzerland, the level of subsidy provided for summer grazing of sheep differs between grazing systems. They are higher for rotational grazing than for permanent pasture systems. In this controlled alpine grazing experiment, fattening performance and meat quality were compared between these two grazing systems. Fifty-five castrated male lambs (36.2±4.2 kg live weight, 27±3 weeks of age) of the Swiss alpine breeds Engadine Sheep (ES) and Valaisian Black Nose Sheep (WS) were allocated to a nutrientrich Crepido aurea-Festucetum rubrae and a nutrient-poor Geo montani-Nardetum pasture. On each vegetation type, permanent and rotation pastures were established with groups of six to seven lambs from each breed. Daily gains, dressing percentage and, as a trend, meat conformation scores were higher for both breeds in the rotational compared to the permanent system. Nevertheless, the vegetation type had a stronger influence on daily gains and carcass weight than the grazing system. Meat from Engadine sheep had higher cooking losses and lower shear forces with rotation than with the permanent system. For the Valaisian Black Nose sheep, a corresponding trend was only obvious for shear force. Thus, the two breeds responded differently to the grazing system in terms of meat quality. With regard to fattening performance, the alpine rotational grazing system was superior to the permanent grazing system for both breeds. Key words: grazing system, sheep breed, vegetation type, mountain.

▪▪ Gerber N., 2007. The role of meat in human nutrition for the supply with nutrients, particularly functional long-chain n-3 fatty acids. ETH Dissertation Nr. 17232, Zürich. ▪▪ Heckendorn F., Probst J. & Leiber F., 2009. Lammfleischqualität von vier Schweizer Schafrassen. Forum Kleinwiederkäuer H. 8, 11–13. ▪▪ Lüchinger Wüest R., 1995. Mast- und Schlachtleistung verschiedener Lämmertypen bei unterschiedlichen Haltungssystemen. ETH Dissertation Nr. 11132, Zürich. ▪▪ SöBV (Sömmerungsbeitragsverordnung), 2007. Verordnung über Sömmerungsbeiträge. Zugang: www.admin.ch/ch/d/sr/9/910.133.de.pdf [28.03.2012]. ▪▪ Van Soest, P.J., Robertson, J.B., & Lewis B.A., 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science 74 (10), 3583–3597.

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 4–9, 2013

N u t z t i e r e

Stickstoffeffizienz in der Schweinemast Edith Sollberger1, Annelies Bracher1,2, Christine Burren1 und Peter Spring1 Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften HAFL, 3052 Zollikofen, Schweiz 2 Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, 1725 Posieux, Schweiz Auskünfte: Peter Spring, E-Mail: peter.spring@bfh.ch, Tel. +41 31 910 21 61

Gesunde Tiere sind Voraussetzung für eine hohe Stickstoffeffizienz.

Einleitung In tierdichten Regionen werden die sogenannten Import/ Exportbilanzen (IMPEX) als Hilfsmittel benutzt, um auf Stufe Einzelbetrieb den Einsatz von N- und P-reduziertem Futter (NPr-Futter) nachzuweisen und einen vom Stan dardwert abweichenden Nährstoffanfall geltend zu machen (Agridea 2010). Die IMPEX-Bilanzen liefern Infor mationen über die N-Flüsse auf den Betrieben und erlau ben die Berechnung der Stickstoffeffizienz. Die Stickstoff effizienz drückt aus, wie viel vom Futter-Stickstoff (Rohprotein) im tierischen Körper als Protein angesetzt

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 10–15, 2013

wird. Das nicht angesetzte Protein wird über Harn und Kot ausgeschieden, ein Teil davon entweicht im Stall sowie während der Güllelagerung und -ausbringung als Ammo niak in die Atmosphäre (Canh et al., 1998, Jongbloed et al., 2007). Um das Reduktionspotenzial von N-Input, N-Anfall (Ausscheidungen) und Ammoniakemissionen über die Schweinefütterung zu untersuchen, wurde eine Bestan desaufnahme der aktuellen Fütterungspraxis in der Schweiz gemacht. Dazu wurden Daten aus der Futtermit telindustrie und IMPEX-Daten des Kantons Luzern erho ben und ausgewertet. Die vorliegende Publikation fasst die Information aus den IMPEX-Daten zusammen.

Stickstoffeffizienz in der Schweinemast | Nutztiere

Die erhobenen Daten beziehen sich auf das Jahr 2008. Darin werden die Nährstoffimporte über das zugekaufte Mischfutter sowie die verfütterten Nebenprodukte, die Tierzukäufe und die Nährstoffexporte über Tieraus gänge erfasst. Pro Kilogramm Lebendgewicht werden 24,6 g N (<60 kg LG) beziehungsweise 22,2 g N (>60 kg LG) angerechnet. Die Daten von 1665 Betrieben aus dem Kanton Luzern wurden datenbankmässig erfasst. Durch die Aufschlüsselung nach Betriebstyp, Tierkate gorie, Futtertyp und Fütterungsstrategie können diffe renzierte Aussagen zur Rationengestaltung gemacht werden. Daraus wurde die N-Effizienz (N-Export/N-Import) auf Betriebsstufe abgeleitet. In den gemischten Betrie ben mit Zucht und Mast konnte die Futterzuordnung zu definierten Tierkategorien nicht immer eindeutig gemacht werden. So wurde der N-Anfall pro Standard mastschwein nur in den reinen Mastbetrieben (n=899) berechnet. Die Mast eines Standardmastschweines bein haltet den Gewichtsbereich 26 bis 108 kg LG und einen N-Export von 1,758 kg N (als Differenz N-Mastenendge wicht – N-Einstallgewicht). Die Daten für verschiedene Tierkategorien werden mittels deskriptiver Statistik beschrieben.

Resultate und Diskussion Gute Übereinstimmung der Gehaltsdaten Die Auswertung der IMPEX-Bilanzen hat ergeben, dass über alle Betriebstypen gesehen, der Anteil Alleinfutter am Gesamtfutterverbrauch 73 % der Trockensubstanz beträgt. Art und Ausmass des Nebenprodukteeinsatzes variiert je nach Betriebstyp. In den Mastbetrieben über wiegt die Molke, die im Mittel 10 % der Ration (TS) aus macht, während in Zuchtbetrieben Raufutter in Form von Heu, Gras- oder Maissilage den wichtigsten Stellen wert hat (Abb. 1). Die Gehalte der Gesamtrationen und N-Effizienz (N-Export/N-Import) sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Mit Ausnahme der selbstmischenden Mastbetriebe liegt der durchschnittliche Gehalt an Rohprotein (RP) der Ration sämtlicher Betriebstypen unter 170 g/kg. Es ist zu bedenken, dass diese Daten aus einer tierdichten Region stammen, welche primär NPr-Futter (NPr = stickstoffund phosphorreduziert) einsetzten. Die Daten dürfen daher nicht als schweizerischer Standard interpretiert werden. Eine Studie, welche im gleichen Zeitrahmen basierend auf Daten der Futtermittelindustrie gemacht wurde (Bracher und Spring, 2011) zeigt für NPr-Mastfut ter mit durchschnittlich 13,72 MJ VES Energiegehalt

Zusammenfassung

Material und Methoden

In tierdichten Regionen werden die sogenannten Import/Export Bilanzen als Hilfsmittel benutzt, um auf Stufe Einzelbetrieb den Einsatz von phosphor- und stickstoffreduziertem Futter nachzuweisen und einen vom Standardwert abweichenden Nährstoffanfall geltend zu machen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden von 1665 Schweinehaltungsbetrieben des Kantons Luzern die Import/Export Bilanz für das Jahr 2008 in einer eigens erstellten Accessdatenbank erfasst. Die 899 reinen Mastbetriebe wurden einer genaueren Analyse unterzogen. Die durchschnittliche Stickstoffeffizienz (N-Export/N-Import) dieser Mastbetriebe beträgt bei einem durchschnittlichen Roh proteingehalt von 159 g pro kg Gesamtration (13,74 MJ VES) 32 %. Die Auswertung zeigt einen grundsätzlich grossen Betriebseinfluss auf die Effizienz und den Anfall von Stickstoff, selbst bei vergleichbarer Fütterung. Offensichtlich besteht ein erhebliches Optimierungspotenzial im Bereich Produktionstechnik, Gesundheitsstatus und Management. Die Stickstoffeffizienz in Mastbe trieben wäre ein guter Indikator, um die Wirkung von Massnahmen der guten landwirtschaftlichen Praxis zu messen. Leider lässt sich diese in der Praxis in kombinierten Zucht-Mast-Betrieben für die Mast allein nur schwer schätzen.

einen RP-Gehalt von 158 g/kg. Auch die Daten der ande ren Futtermittelkategorien zeigen eine sehr gute Über einstimmung mit den entsprechenden NPr-Futter. Die RP-Gehalte für säugende Sauen und Ferkel entsprechen den Normen. Bei reiner Ferkelproduktion wird eine N-Effizienz von 47 % erreicht (in Einzelfällen 56 %), wäh rend in Betrieben mit nur trächtigen Sauen (Galtsauen) eine N-Effizienz von lediglich 15 % resultiert. Die Nähr stoffgehalte im Mischfutter für Galtsauen übersteigen im Mittel die Fütterungsnormen für Rohprotein (10 g/MJ VES) und Lysin (0,48 g/MJ VES). Es gilt jedoch zu berück sichtigen, dass die Norm von 10 g/MJ VES ein theoreti scher Wert ist, welcher in der Praxis überschritten wer den muss, um sicherzustellen, dass alle essenziellen Aminosäuren (insbesondere Isoleucin) zu einem markt  verträglichen Preis gedeckt sind.

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Nutztiere | Stickstoffeffizienz in der Schweinemast

6 000 000

5 000 000 Zusätze Zucker/Nebenprod Schlachtnebenprod Raufutter Oelsaaten/Schrote/Kuchen Obst/Nebenprod Milchnebenprod Lebensmittelprod Kartoffeln/ Nebenprod Getreidenebenprod Getreide Gastronebenprod Fisch Fett/Oel

kg TS

4 000 000

3 000 000

2 000 000

1 000 000

tri eb ch tb e

as t Zu

ch t

as t uc ht +M

lbs tm isc he

as t

tri eb M

lbs tm isc he

as tb e

en lts au Ga

Zu P AF

rk e

lau

fzu

ch t+ M

as t

ch t

Abb. 1 | Einsatz von Nebenprodukten und Rohkomponenten innerhalb Betriebstyp. (IMPEX Daten Luzern 2008)

Kaum Einfluss der Fütterungsstrategie Die 887 reinen Mastbetriebe (exkl. Selbstmischer) wurden nach verschiedenen Fütterungsstrategien gegliedert und die Variationsbreite der Rationszusammensetzung sowie mögliche Variationsursachen der N-Effizienz differenziert analysiert. Dabei zeigten sich im Mittel keine grossen Unterschiede bezüglich der RP-Gehalte der Gesamtratio nen oder der N-Effizienz (Tab. 2). Allerdings ist eine leichte Überlegenheit der Mastbetriebe mit Molke als Nebenprodukt hervorgetreten. In Betrieben mit Molke beifütterung beträgt die N-Effizienz 33 % gegenüber 31 – 32 % in den andern Untergruppen. Betriebe, welche

Schotte einsetzen, weisen tendenziell einen etwas tiefe ren RP-Gehalt in der Gesamtration auf. Dies hängt unter anderem damit zusammen, dass diese Betriebe oft Allein futter einsetzen. Durch den Einsatz des Energiefutters Schotte kommt der RP-Gehalt der Gesamtration etwas tiefer zu liegen. Auch sollte die leicht höhere Effizienz nicht überbewertet werden, da die Erfassung der Schot tenmengen, im Vergleich zu Alleinfutter ungenauer ist und wahrscheinlich eher unterschätzt wird. In Betrieben mit mehereren Nebenprodukten fällt die höhere Streu ung sowohl bei der N-Effizienz als auch beim RP-Gehalt der Gesamtration auf.

Tab. 1 | Gewichtete Gehalte der Gesamtration und N-Effizienz nach Betriebstyp Betriebstyp (n)

VES MJ/kg

RP g/kg

P g/kg

g RP/MJ VES

AFP Ferkel Alleinfutter (15)

13,78

163,7

4,99

11,88

46,9

AFP Ferkel + Mast AF (7)

13,63

162,4

4,47

11,01

36,3

AFP Ferkel + Mast mit NP (3)

13,30

161,8

4,55

12,16

35,9

AFP Zucht Alleinfutter

13,78

169,9

5,07

12,33

35,7

AFP Zucht mit NP

13,29

163,7

4,99

12,32

34,7

Galtsauenbetriebe AF (10)

12,43

141,4

4,37

11,38

14,4

Galtsauenbetriebe mit NP (34)

12,45

143,3

4,66

11,51

15,9

Mastbetriebe AF (626)

13,75

159,7

4,16

11,62

31,6

Mastbetriebe mit NP (261)

13,74

158,3

4,39

11,52

32,6

Zuchtbetriebe AF (69)

13,51

164,8

4,87

12,20

32,7

Zuchtbetriebe mit NP (373)

13,06

159,1

4,79

12,19

29,3

Zucht + Mast AF (20)

13,58

160,9

4,50

11,85

31,9

Zucht + Mast mit NP (138)

13,38

161,2

4,65

12,05

30,5

Selbstmischer Mast mit NP (11)

13,90

172,3

4,42

12,40

30,4

Selbstmischer Z+M mit NP (9)

13,68

165,3

4,57

12,08

30,2

AFP = arbeitsteilige Ferkelproduktion, AF = Alleinfutter, NP = Nebenprodukt, VES = verdauliche Energie Schwein, RP = Rohprotein, P = Phosphor

N-Effizienz %

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Stickstoffeffizienz in der Schweinemast | Nutztiere

Tab. 2 | Übersicht N-Effizienz und RP-Gehalte aller Mastbetriebe Anzahl n

N-Effizienz %

RP Gehalt g/kg

Alle Mastbetriebe (exkl. Selbstmischer)

887

31,97 ± 2,34

158,8 ± 6,9

Durchmast mit Alleinfutter

134

31,37 ± 2,40

158,3 ± 5,5

Einstell-/Ferkelfutter plus Durchmast mit Alleinfutter

343

31,83 ± 2,03

159,2 ± 5,9

Phasenfütterung

149

31,40 ± 2,15

160,7 ± 4,8

Schotte als einziges Nebenprodukt und Ergänzer

191

33,04 ± 2,19

155,6 ± 5,8

Nebenprodukte (nicht nur Schotte) und Ergänzer

32,08 ± 3,33

162,6 ± 13,4

Erstaunlich ist, dass Betriebe mit Phasenfütterung einen höheren durchschnittlichen RP-Gehalt aufweisen als Betriebe mit Durchmaststrategie. Eine Auswertung von Futtermittelindustriedaten (Bracher und Spring, 2011) zeigt, dass die Absenkung des RP-Gehaltes in der Ausmast im Durchschnitt nur 2 g/kg (Alleinfutter: 158 g RP / kg vs. Ausmastfutter: 156 g RP / kg) beträgt. Ausmastfutter sind bezüglich RP über den Normwerten formuliert. Auch ist es wahrscheinlich, dass Betriebe mit Phasenfütterung durch die bessere Proteinversorgung während der Vormast leicht höhere Werte des Magerfleischanteils erreichen und dadurch mehr Stickstoff über den Tierverkauf exportieren. Dieser mögliche Mehrexport wird in der Bilanz mit fixem N-Gehalt von 22, 2 g N/kg LG beim Verkauf nicht berück sichtigt (Agridea 2010). Die Frage nach der Grössenord nung und Variationbreite des N-Gehaltes im Ganzkörper wird in einem laufenden Forschungsprojekt von Agro scope bearbeitet. Ob sich eine Anpassung des Fixwertes aufdrängt, wird sich in naher Zukunft zeigen. Grosse Streuung innerhalb der Fütterungsstrategie Betriebe, die Nebenprodukte einsetzen, unterscheiden sich im Mittelwert nicht von Alleinfutterbetrieben (Tab. 2), aber die Streuungen im Energie- und Rohprote

ingehalt der Gesamtration werden grösser (Abb. 2). Selbstmischende Betriebe sind zwar nicht häufig, aber da es sich um überdurchschnittlich grosse Betriebe han delt und der mittlere Proteingehalt um mehr als 10 g/kg über dem Niveau der andern Mastbetriebe liegt, sind sie in Bezug auf Emissionen nicht zu vernachlässigen. Insge samt kommen RP-Gehalte von über 180 g/kg Ration nur in Einzelfällen vor. Dabei handelt es sich um Betriebe, die kein NPr-Futter einsetzen oder deren Ergänzungsfüt terung noch optimiert werden könnte. Der hohe Ener giehalt von 15,5 MJ VES ist auf einen hohen Anteil an Restaurationsabfällen in der Ration zurückzuführen. Die in den Mastbetrieben erzielte N-Effizienz (N-Export/N-Import) zeigt eine Abhängigkeit (R2 = 0,23 – 0,49, je nach Fütterungsstrategie) zum energiebezoge nen Proteingehalt der Ration, aber die Beziehungen sind zum Teil nicht sehr eng (Abb. 3). Die schwache Beziehung kann daher rühren, dass die Betriebe in einem engen RP-Bereich liegen und dass die N-Effizienz durch andere Faktoren als die RP-Zufuhr beeinflusst wird. Die Effekte von Rationstypen und Fütterungsstra tegien werden durch den offensichtlich grossen Betriebs einfluss überdeckt. Insgesamt sind die Steigungsmasse der Regressionsgeraden alle in einem ähnlichen Bereich. 

190

RP g/kg

170

150

130

Ration AF Ration +NP Selbstmischer

110 12,5

13,5

14 MJ VES

14,5

15,5

Abb. 2 | Energie- und Rohproteingehalte der Gesamtration von Mastbetrieben (n = 899) mit oder ohne Neben produkten (AF = Alleinfutter, NP = Nebenprodukt).

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Nutztiere | Stickstoffeffizienz in der Schweinemast

NPNP == -2,7194x -2,7194x ++ 63,991 63,991Selbst Selbst == -2,6127x -2,6127x ++ 62,447 62,447 R²R² == 0,4866 0,4866 R²R² == 0,4353 0,4353 NP = -2,7194x + 63,991 Selbst = -2,6127x + 62,447 AFAF =R²= -2,4331x ++ 59,833 59,833 =-2,4331x 0,4866 R² = 0,4353 R²R² == 0,2273 0,2273 AF = -2,4331x + 59,833 R² = 0,2273 4040 6 40

N-Anfall in kg

N-Effizienz % N-Effizienz %

N-Effizienz %

NP = 0,0296x - 1,021 R² = 0,3631

3030

Selbst = 0,014x + 1,6955 R² = 0,097

5,5

3535

AF = 0,0298x - 0,923 R² = 0,2008

2525

4,5 4 3,5 3

2,5

2020 88

20 8

11 12 RP/MJ VES

Mast +NP Mast +NP

Mast AFAF Mast

1010 13

1111 1212 RP/MJ RP/MJ VES VES 14 15

Selbstmischer Selbstmischer

13 2 13 110

1414

120

Mast Mast +NP +NP

1515

130

140

150 160 RP g/kg Ration

Mast Mast AFAF

170

180

190

200

Selbstmischer Selbstmischer

Mast +NP Mast AF Selbstmischer Mast +NP Mast AF Selbstmischer Abb. 3 | N-Effizienz in Mastbetrieben (n = 899) mit und ohne Ne Abb. 4 | N-(Dünger) Anfall pro produziertes Standardmastschwein benprodukte in Abhängigkeit des RP-Gehaltes pro MJ VES (AF = (26 – 108 kg LG) in Abhängigkeit des RP-Gehaltes der Gesamtration A lleinfutter, NP = Nebenprodukt). in reinen Mastbetrieben (n = 899).

Der N-(Dünger)Anfall pro Mastschwein lässt sich aus der Differenz zwischen dem N-Input über das Futter und dem N-Ansatz pro produziertes Schwein ableiten. Bei über 60 kg LG wird ein N-Gehalt von 22,2 g N/kg LG unterstellt. Dies bewirkt eine gewisse Standardisierung und der berechnete N-Anfall bezieht sich daher auf die N-Menge, die bei der Mast eines Standardmastschwei nes ausgeschieden wird und steht dadurch in engem Zusammenhang mit der N-Effizienz. Es besteht eine grundsätzlich positive Beziehung zwischen N-(Dünger) Anfall und RP-Gehalt der Ration bei allerdings grosser Reststreuung (Abb. 4). Unter Praxisbedingungen einer Region mit hohem NPr-Futteranteil variiert der N-Anfall pro Mastschwein zwischen 2,4 kg N bis 5,4 kg N. In den Alleinfutterbetrieben beläuft sich der Mittelwert auf 3,83 kg N ± 0,38, in den Mastbetrieben mit Nebenpro dukten auf 3,64 kg N ± 0,44 und bei Selbstmischern auf 4,06 kg N ± 0,70. Bei einer Umtriebszahl von 3,3 pro Jahr fällt auf dem Betrieb mit 2,4 kg N Anfall pro Mastschein, pro Mastplatz und Jahr 7,92 kg N an. Dieser Wert liegt knapp unter den Minimalausscheidungswerten, welche momentan in den Vorgaben der IMPEX festgelegt sind. Sowohl N-Effizienz, wie auch N-Ausscheidung hangen neben den Futtergehalten massgeblich von weiteren Faktoren ab. Wahrscheinlich spielen dabei Leistungsni veau, Tiergenetik, Abstimmung der Fütterung auf das N-Ansatzvermögen in Verlaufe der Mast, Betriebshygi ene, Gesundheitsstatus (Holck et al. 1998), Produktions technik und Management eine entscheidende Rolle. Durch die Optimierung der Produktionstechnik sind

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Emissionsminderungen zu erzielen. Der Einfluss der ver schiedenen Faktoren sollte näher untersucht werden, um die Variationsursachen genauer definieren und gezielte Verbesserungsmassnahmen implementieren zu können.

Schlussfolgerungen ••Stickstoff- und phosphorreduzierte Futter haben in tierdichten Regionen eine grosse Verbreitung gefun den. Weiteres Einsparpotenzial im N-Input kann über die konsequente Umsetzung der Phasenfütterung sowohl bei den Mastschweinen wie den trächtigen Sauen realisiert werden. ••Die Auswertung von 1665 einzelbetrieblichen Import/ Exportbilanzen belegt einen grundsätzlich grossen Betriebseinfluss auf die N-Effizienz und den N-(Dünger)Anfall selbst bei vergleichbarer Fütterung. Offensichtlich besteht ein erhebliches Optimierungs potenzial im Bereich Produktionstechnik, Gesundheits status und Management. ••Die N-Effizienz könnte als Indikator verwendet werden, an dem die Wirkung von Massnahmen der guten landwirtschaftlichen Praxis gemessen werden kann. ••Der N-Anfall pro Mastschwein als Ausgangspunkt von Ammoniak-Emissionsberechnungen lässt sich nur ungenügend über Standardwerte charakterisieren. ••Eine Überprüfung des N-Gehaltes des Ganzkörpers ist mittels Ganzkörperanalysen von Schweinen auf den Stand der aktuellen Tiergenetik zu bringen. n

L’efficacia dell’azoto nell’ingrasso di maiali Nelle regioni a elevata densità di animali, il bilancio import/export è utilizzato come strumento per monitorare l’uso di foraggio impoverito in fosforo e azoto a livello di singola azienda agricola e rilevare i rifiuti di fertilizzanti diversi dal valore standard. Nell’ambito del presente lavoro si è analizzato i bilanci import/export di 1665 aziende con allevamento di suini del canton Lucerna per l’anno 2008 registrandoli in una banca dati Acces creata appositamente. Le 899 aziende d’ingrasso sono state sottomesse a un analisi dettagliata. L’efficacia media dell’azoto (export/import N) di queste aziende raggiunge il 32 % per un tenore medio in materia azotata di 159 g per kg di razione totale (13,74 MJ EDP). Le valutazioni rilevano un’influenza importante e fondamentale delle aziende sull’efficacia e i rifiuti di azoto, anche a foraggiamento simile. Vi è chiaramente un notevole potenziale di ottimizzazione delle tecniche di produzione, della salute e della gestione. L’efficacia dell’azoto nelle aziende da ingrasso potrebbe servire come indicatore per quantificare gli effetti delle misure di buone pratiche agricole. Purtroppo, nelle aziende miste allevamento/ingrasso sembra essere difficile stimare unicamente questo indice per l’ingrasso.

Literatur ▪▪ Agridea, 2010. Import/Export Bilanz. Zugang:http://www.agridealindau.ch/index.php?id=187&L=0 [27.12.2010]. ▪▪ Canh T. T., Aarninka A. J. A., Schutte J. B., Sutton A., Langhout D. J. & Verstegen M. W. A., 1998. Dietary protein affects nitrogen excretion and ammonia emission from slurry of growing–finishing pigs. Livestock P roduction Science 56,181–191. ▪▪ Bracher A. & Spring P., 2011. Rohproteingehalte in Schweinefutter: Bestandesaufnahme 2008. Agrarforschung 2 (6), 244–251.

Summary

Riassunto

Stickstoffeffizienz in der Schweinemast | Nutztiere

N-Efficacy in fattening pigs In regions with high density of animal production, Import/Export-balances (IMPEX) are used to monitor the use of diets with reduced P- and N- concentrations. Based on the IMPEX data, the farms can claim a reduction in waste nutrients. The aim of the presentment study was to analyze 1165 IMPEX- balances from pig farms in the state of Lucerne (Switzerland). All data were from 2008. The data from 899 grower/finisher farms were analyzed in more detail and N-efficiencies (N-Export/N-import) estimated. The average N-efficiency for grower/finisher farms was 32 % with an average dietary crude protein (CP) concentration of 159 g/kg (13,74 MJ DE). The between farm comparison showed a large farm effect on both, N-efficiency and N-output as manure. Only a minor portion of this variation could be explained by feeding strategy. The data suggest that a large optimization potential for N-efficiency exists with respect to production technique, animal health and overall farm management. The N-efficiency in grower/finisher farm is a good indicator for the evaluation of good farm practices. However, in farrowto finish operations, it is very difficult to evaluate the N-efficiency for different production phases. Key words: pig nutrition, protein, ammonia, nitrogen efficiency.

▪▪ Jongbloed A. W., Aarnink A. J. A. & van der Peet-Schwering C.M. C., 2007. Nutritional options to reduce ammonia emission from excreta of pigs. In: Ammonia emissions in agriculture. Gert-Jan Monteny and Eberhard Hartung (Eds.), Wageningen Academic Publishers, 403 S. ▪▪ Holck J. T., Schinkel A. P., J. L. Coleman, Wilt V.M., Senn M. K., Thacker B. J., Thacker E. L. & Grant A. L., 1998. The influence of environment on the growth of commercial finisher pigs. Swine Health and Production 6 (4),141–149.

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 10–15, 2013

P f l a n z e n b a u

Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft Kaspar Hunziker, Sandra Noser, Anke Ingenfeld, Jürg E. Frey und Markus Kellerhals Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, 8820 Wädenswil, Schweiz Auskünfte: Kaspar Hunziker, E-Mail: kaspar.hunziker@acw.admin.ch, Tel. +41 44 783 61 80

Die Schweiz weist einen grossen Reichtum an Obstgenressourcen auf. (Collage: Kaspar Hunziker)

Einleitung 1996 haben insgesamt 150 Länder in Leipzig einen von der FAO erarbeiteten globalen Aktionsplan zur Erhal tung und nachhaltigen Nutzung der pflanzengeneti schen Ressourcen verabschiedet, darunter war auch die Schweiz. Basierend darauf hat eine Expertengruppe 1997 im Auftrag des Bundesamtes für Landwirtschaft (BLW) einen Bericht erarbeitet für die Umsetzung des globalen FAO-Aktionsplanes in der Schweiz zur Erhaltung und nachhaltigen Nutzung der pflanzengenetischen Res sourcen für Ernährung und Landwirtschaft, kurz «natio naler Aktionsplan» (NAP). Ziel des NAP ist die Erhaltung einer breiten geneti schen Vielfalt bei den in der Schweiz vorhandenen land

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wirtschaftlichen Kulturpflanzen und ihren verwandten Wildarten. Pflanzengenetische Ressourcen sind zum einen eine wichtige Grundlage für aktuelle und künftige Züchtungsprogramme, zum anderen haben sie auch eine ökologische und kulturelle Bedeutung. Der Nationale Aktionsplan zur Erhaltung pflanzen genetischer Ressourcen für Ernährung und Landwirt schaft (NAP-PGREL) wird in Vierjahresphasen umgesetzt und befindet sich derzeit in Phase IV. In der ersten Pro jektphase standen Konzepterarbeitung und die Inventa risierung der Sortenvielfalt der verschiedenen Kulturar ten im Vordergrund. In den folgenden Phasen wurden Lücken in der Inventarisierung geschlossen, die Sorten in Sammlungen überführt und die Eigenschaften der Kul turarten und -sorten anhand definierter Deskriptoren beschrieben. Nebst diesen, der eigentlichen Erhaltung

dienenden Schwerpunkten ist die Sensibilisierung der Öffentlichkeit für die Erhaltung der pflanzengeneti schen Ressourcen ein wichtiges Anliegen des NAP-PGREL. Seit 1999 haben private Organisationen und öffentliche Institutionen (u.a. Fructus, ZHAW, Inforama, PSR, Rétro pomme, Capriasca Ambiente) die Möglichkeit, beim Bundesamt für Landwirtschaft (BLW) Projekte zur Erhal tung und nachhaltigen Nutzung von landwirtschaftli chen Kultur- und Nutzpflanzen einzureichen. Die Verantwortung für den NAP-PGREL, namentlich die Projektgenehmigung, das Abschliessen von Verträgen mit Projektverantwortlichen und die Koordination mit den beteiligten Stellen trägt das BLW. Für die wissenschaftlichen Aspekte der NAP-Projekte ist die Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW zuständig. Als Koordinations- und Informationsstelle kommt der Schweizerischen Kommission für die Erhaltung von Kulturpflanzen (SKEK) eine zentrale Bedeutung zu.

Material und Methoden Nationales Obstinventar Beim Obst weist die Schweiz einen besonderen Reich tum an genetischer Vielfalt auf. Im Rahmen des NAPPGREL führte die Vereinigung Fructus in Zusammenar beit mit ACW und privaten Organisationen von Januar 2000 bis März 2005 eine schweizweite Obst- und Beeren sorten-Inventarisierung durch. Ziel dieses Projekts war eine Bestandsaufnahme der Sortenvielfalt von Obst- und Beerenarten. Von gefährdeten Sorten wurde vermeh rungsfähiges Material beschafft, um diese in Sammlun gen erhalten zu können. Primär wurde nach den Hauptobstarten Apfel, Birne, Kirsche sowie Zwetschge (inklusive Mirabelle und Reineclaude) gesucht. Es wurden aber auch Nebenobstar ten wie Aprikose, Pfirsich, Quitte, diverse Beerenarten sowie Edelkastanie, Walnuss und Haselnuss berücksich tigt (Gantner und Egger 2005). Auf diese Weise wurden über 2000 bedrohte Obstsorten ermittelt, welche anschliessend in Sammlungen verschiedener Erhaltungs organisationen in der ganzen Schweiz gesichert werden konnten. Diese Sammlungen bilden heute das Funda ment für eine langfristige Erhaltung der Obstgenres sourcen in der Schweiz. Je nach Klassierung werden die Sorten in verschiedenen Sammlungstypen erhalten. In Primärsammlungen werden Sorten abgesichert, die ein wandfrei identifiziert werden konnten. Solche Samm lungen stehen auf Hoch- oder Halbstammbäumen und bezwecken die langfristige Erhaltung. Demgegenüber bestehen die sogenannten Einführungssammlungen aus Sorten, deren Bestimmung noch unsicher ist, zum Bei spiel weil sie mangels pomologischer Beschreibungen 

Zusammenfassung

Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft | Pflanzenbau

Seit 1999 unterstützt das Bundesamt für Landwirtschaft im Rahmen des Nationalen Aktionsplans zur Erhaltung und nachhaltigen Nutzung der pflanzengenetischen Ressourcen (NAP-PGREL) das Sammeln, Sichern und Beschreiben von alten Obstsorten. Im Rahmen einer Obstsorteninventarisierung konnte die Vereinigung Fructus in Zusammenarbeit mit ACW und weiteren Partnern über 2000 Varietäten in Feldsammlungen sichern. Im vierjährigen NAP-Projekt «Beschreibung von Obstgenressourcen» (BEVOG, NAP 03 – 21) wurde 2007 mit der Charakterisierung dieser Sortenvielfalt begonnen. Dabei wurde das breite Spektrum der Sorten umfassend untersucht: Zentral waren die agronomische und pomologische Beschreibung und die Genotypisierung der Sorten. Eine weitere wichtige Thematik bildete die Testung der Krankheitsanfälligkeit. Das Projekt konnte 2011 dank der Finanzierung durch das BLW in eine weitere vierjährige Phase gehen (04-NAP-P21), wobei die molekulare Sortenidentifikation und die morphologischen Sortenbeschreibungen neben den weitergeführten Krankheitstestungen im Zentrum der Beschreibungsarbeiten stehen. Die Erhaltung der Diversität und das Wissen um die entsprechenden Eigenschaften der einzelnen Sorten kommen der Züchtung, aber auch den Produzenten und Konsumenten langfristig zugute.

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Pflanzenbau | Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft

Projektleitung Inkl. Koordination & Öffentlichkeitsarbeit

Modul 1 Genotypisierung

• Apfel • Kirsche • Pflaume, Zwetschge • Birne

Modul 2 Morphologische Beschreibung

• Baumeigenschaften • Fruchteigenschaften • vorerst 1 Beschreibung pro Sorte

Modul 3 Krankheitstests Kernobst

• Feuerbrand 18 Sorten/Jahr • Schorf/Mehltau 600 Akzessionen

Abb. 1 | Das Projekt BEVOG II (04-NAP-P21) basiert auf drei Modulen.

bisher nicht als eigenständige Sorte verifiziert werden konnten. Sind alle obligatorischen Deskriptoren erfasst, werden die als erhaltungswürdig beurteilten Sorten schliesslich ebenfalls in Primärsammlungen überführt. Diese Beschreibungsarbeiten werden seit 2005 von ver schiedenen Erhaltungsorganisationen in mehreren Pro jekten durchgeführt. Die Arbeiten der einzelnen Pro jekte werden von der SKEK koordiniert. Die Grundlage für die Beschreibungsarbeit bildet das im Rahmen des Projekts NAP 02 – 22 nach internationalen Vorgaben (ECPGR/UPOV) erarbeitete Handbuch «Obst-Deskripto ren NAP» (Szalatnay 2006). Dieses beinhaltet alle für eine umfassende Beschreibung notwendigen Deskripto ren (Baum-und Fruchteigenschaften) und dient als Beschreibungsschlüssel für die wichtigsten Obstarten Apfel, Birne, Zwetschge und Kirsche. Beschreibung von Obstgenressourcen Anfang 2007 startete die Vereinigung Fructus (www. fructus.ch) das vierjährige NAP-Projekt «Beschreibung von Obstgenressourcen» (BEVOG, NAP 03 – 21). Die Arbeiten wurden an die Forschungsanstalt ACW in Wädenswil delegiert. In vier Modulen ging es um Sorten beschreibung, Sortenidentifikation, Krankheitstests und Versuche zur Eignung alter Sorten für die Verarbeitung. BEVOG leistete somit nicht nur einen wichtigen Beitrag, um die umfassende Beschreibung anhand der obliga torischen Deskriptoren voranzutreiben, sondern auch, um die Nutzungschancen alter Sorten aufzuzeigen. Das BEVOG-Projekt wurde Ende 2010 abgeschlossen. In einem Nachfolgeprojekt (BEVOG II, 04-NAP-P21) wer den die Beschreibungsarbeiten seit 2011 weitergeführt.

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BEVOG II besteht aus drei sich ergänzenden Modulen (Abb. 1). Im Folgenden wird dieses zurzeit umfang reichste NAP-Projekt im Bereich Obst näher vorgestellt. Genotypisierung Im Rahmen von BEVOG II wird von sämtlichen in NAP-Sammlungen vorhandenen Sorten der Hauptobstar ten ein genetisches Profil erstellt. Dieses bildet die Grund lage zur Erkennung von identischen Sorten mit unter schiedlichen Bezeichnungen (Synonyme) sowie zur Identifizierung verschiedener Sorten, die unter dem glei chen Sortennamen inventarisiert wurden (Homonyme) und ermöglicht eine Straffung der Sortensammlungen. Die molekulare Identifikation stellt eine Ergänzung zur klassischen pomologischen Beschreibung und Identifika tion von Obstsorten dar. Sie kann insbesondere Unsi cherheiten bei der Bestimmungsarbeit klären, z.B. ob zwei Sorten identisch sind oder nicht. Da die Methode auf der Analyse von DNA basiert, ist sie unabhängig von äusseren Faktoren wie Standort, Baumalter oder Gesund heitszustand, die bei der klassischen Bestimmung Ein fluss haben können. Notwendig für eine DNA-Analyse ist eine geringe Menge pflanzliches Gewebe. In unserem Fall wird in der Regel junges Blattmaterial verwendet. Dieses wird im Frühjahr in den Sortensammlungen bei ausgewählten Akzessionen (Akzession = vegetativ ver mehrte Pflanze einer inventarisierten Varietät) gewon nen und anschliessend möglichst rasch tiefgefroren. Das Material kann dadurch über längere Zeit aufbewahrt und unabhängig von der Jahreszeit weiterverarbeitet werden. Dabei wird zunächst die DNA extrahiert und anschliessend mittels PCR (Polymerase Chain Reaction)

Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft | Pflanzenbau

Tab. 1 | Anzahl Zwetschgen-Akzessionen innerhalb der Gengrup pen. 183 Herkünfte sind einmalig, alle anderen kommen im NAPPGREL-Inventar mehrfach vor. Total sind 216 unterschiedliche P rofile (=Sorten) gefunden worden, wobei bisher etwas mehr als 60 % aller Akzessionen ausgewertet wurden

Anzahl Akzessionen/ Gengruppe

Anzahl Gengruppen

Total analysierter Akzessionen

einzigartig

183

216

279

vervielfältigt. Je nach Obstart werden sechs bis 14 Mikro satelliten-Marker (SSR = Simple Sequence Repeats) zur Analyse eingesetzt. Solche SSR-Marker bilden jeweils die Länge eines bestimmten DNA-Abschnitts ab, welcher innerhalb einer Sorte identisch ist. Stimmen bei zwei oder mehreren untersuchten Akzessionen alle SSR-Mar ker überein und ergeben damit dasselbe Marker-Profil, handelt es sich mit sehr grosser Wahrscheinlichkeit um die gleiche Sorte. Für eine Festlegung der Abstammungs linie einer Sorte reicht die Beurteilung von sechs bis 14 SSR-Markern allerdings nicht aus. Trotzdem können Übereinstimmungen einen Hinweis auf eine Verwandt schaft geben (Frei et al. 2010). Sämtliche Marker-Profile der analysierten Akzessio nen werden in einer Tabelle zusammengefasst und bil den so eine Referenzdatenbank. Mittelfristig ist es das Ziel, solche Datenbanken international abzugleichen (homologisieren), um auf diesem Weg möglichst viele bisher noch unbekannte Sorten zu identifizieren. Ent scheidende Voraussetzung dafür ist die Auswahl an SSR-Markern, die für die Genotypisierung eingesetzt werden: Die Profile sind nur miteinander vergleichbar, wenn die gleichen Marker verwendet werden. Im BEVOG-Projekt werden 14 SSR-Marker (von über 150 existierenden) für Äpfel, zehn für Kirschen, sechs für Zwetschgen und voraussichtlich deren 14 für Birnen ver wendet. Sämtliche Marker wurden von der Experten gruppe des ECPGR (European Cooperative Programme for Plant Genetic Resources) vorgeschlagen und sollen es ermöglichen, die Resultate mit anderen Labors, auch international vergleichen zu können (Frei et al. 2010). Im Rahmen der beiden BEVOG-Projekte wurden bisher

knapp 2000 Apfel-, 450 Kirschen- und 279 Zwetschgen akzessionen analysiert. Die Apfelanalysen sind damit zu 95 % abgeschlossen, bei den Kirschen werden rund 350 zusätzliche Akzessionen voraussichtlich noch dieses Jahr bearbeitet. Bei beiden Obstarten zeigte sich, dass knapp 50 % aller vermeintlichen Sorten in den NAP-Sammlungen Duplikate, d.h. genetisch identische Sorten mit unterschiedlichen Namen sind. Etwas anders ist die Situation bei den Zwetschgen. Dort wurde nach der Auswertung von rund 60 % aller Akzessionen «nur» ungefähr ein Drittel als Duplikate identifiziert (Tab. 1). Auf die langfristige Erhaltung der Sorten im Feld haben diese Erkenntnisse insofern einen grossen Einfluss, als von den Duplikaten nur jeweils eine Akzession erhalten werden soll. Agronomische und pomologische Beschreibung Bis Projektende werden 1200 NAP-PGREL-Akzessionen hinsichtlich ihrer Frucht- und Baumeigenschaften charak terisiert. Diese bewährte, klassische Art der Charakteri sierung bleibt trotz der molekularen Methoden eine grundlegende Voraussetzung für eine umfassende Sorten beschreibung. Die Beschreibungsdaten werden in der Nationalen Datenbank zur Erhaltung pflanzengenetischer Ressourcen (www.bdn.ch) der Allgemeinheit zugänglich gemacht. Sie umfassen je nach Obstart rund 30 bis 40 Merkmale und werden durch Fruchtfotos (Abb. 2) mit vier bis sieben Ansichten pro Sorte komplettiert. Da sich die agronomischen und pomologischen Eigenschaften einer Sorte je nach Standort und Beschrei bungsjahr unterscheiden können, sollen langfristig drei komplette Beschreibungen je Genotyp erstellt werden. Bei Akzessionen, welche sich als genetisch identisch erwiesen haben, wird aus der entsprechenden Gen gruppe jeweils eine Akzession dreifach und alle anderen je einmal beschrieben. Somit soll sichergestellt werden, dass allfällige (Farb-)Mutationen, welche mit den mole kularen Methoden bisher nicht zu erfassen sind, eben falls erhalten werden können. Die für die Beschreibungs arbeit notwendigen Früchte stammen aus verschiedenen Einführungs- und Erhaltungssammlungen, die von Fruc tus oder Partnerorganisationen betreut werden. Beschreibung der Krankheitsanfälligkeit Die Krankheitsanfälligkeit ist ein charakteristisches Sor tenmerkmal und vor allem dann ein bedeutender Aspekt, wenn es um die Sortenwahl für Neupflanzungen geht. Im Rahmen der BEVOG-Projekte konzentrieren sich die Untersuchungen auf drei Hauptkrankheiten beim Ker nobst: die Bakterienkrankheit Feuerbrand (Erwinia amylovora) sowie die Pilzkrankheiten Schorf (Venturia inae qualis) und Mehltau (Podosphaera leucotricha).

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Pflanzenbau | Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft

Abb. 2 | Jede morphologische Fruchtbeschreibung wird durch ein Farbfoto mit genau definierten Ansichten ergänzt. (Foto: ACW)

Tab. 2 | 10 Apfelsorten aus dem NAP-PGREL mit geringer Trieb anfälligkeit gegenüber Feuerbrand

Sorte

Aargauer Jubiläum

Alant

Chüsenrainer

Heimenhofer Niederhelfenschwiler Beeriapfel Schneiderapfel

Schweizer Orange

Södliapfel

Sternapi

Waldhöfler

Jahr

Ø Läsionslänge in % der Ge samttrieblänge

Einschätzung der Anfälligkeit

2008

niedrig

2010

47,4

niedrig

2010

16,9

sehr niedrig

2011

0,7

sehr niedrig

2007

22,9

niedrig

2008

37,8

niedrig

2007

23,9

niedrig

2008

14,2

sehr niedrig

2008

27,6

niedrig

2010

36,5

sehr niedrig

2007

sehr niedrig

2008

13,4

sehr niedrig

2007

26,4

niedrig

2008

24,4

sehr niedrig

2007

21,1

niedrig

2008

40,2

niedrig

2008

38,9

niedrig

2010

40,7

niedrig

2008

15,5

sehr niedrig

2010

32,2

sehr niedrig

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Feuerbrand Seit 2007 wird jährlich eine Auswahl inventarisierter NAP-Sorten auf ihre Triebanfälligkeit bezüglich der Bak terienkrankheit Feuerbrand getestet (Tab. 2). Aufgrund ihrer Bedeutung im Feld stehen dabei die Äpfel im Vor dergrund. Birnen werden mit niedrigerer Priorität behandelt. Im Rahmen des NAP 03 – 21 wurden jährlich 40, im aktuellen Projekt 20 Varietäten untersucht, wovon pro Serie deren zwei als Referenzen fungieren: Gala (anfällig) und Schneiderapfel beziehungswesie ab 2011 Enterprise (robust). Das an ACW etablierte und auch in anderen Projekten verwendete Verfahren der Triebino kulation hat sich bewährt und ermöglicht es, die Resul tate auch projektübergreifend zu vergleichen. Damit eine Sorte zuverlässig als robust bezeichnet werden kann, bedarf es mindestens zweier aussagekräf tiger Resultate. Aus diesem Grund wurden bisher 24 Sor ten zweimal getestet. Für den Versuch im Quarantänegewächshaus von ACW werden im Winter geschnittene Reiser auf M9-Un terlagen veredelt und in 35 cm langen Plastiktubes mit einem Durchmesser von 7 cm bei 18 bis 25 ˚C und 70 % Luftfeuchtigkeit vorgetrieben. Nach vier bis fünf Wochen werden die Jungbäume auf einen Trieb vereinzelt und ins Quarantänegewächshaus verlegt. Hier wird zunächst die Gesamtlänge jedes einzelnen Triebes gemessen. Anschliessend erfolgt die Inokulation

Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft | Pflanzenbau

Abb. 3 | Vergleich der Läsionslängen von Alant (links) und Gala. (Foto: ACW)

der Triebe mit einer Suspension des E. amylovora Stamms ACW610 in der Konzentration von 109 cfu/ml auf der Höhe des jüngsten vollentwickelten Blattes. Der Trieb wird dazu mit einer Medizinalspritze durchstochen und ein Tropfen Bakteriensuspension an der Austrittsstelle der Nadel deponiert (Kellerhals et al. 2012). Ab dem Zeitpunkt der Inokulation wird drei Mal in wöchentlichen Abständen die Länge der durch das Feuer brandbakterium verursachten, sichtbaren Läsion (bräun lich bis schwarz verfärbter Abschnitt des Triebes) gemes sen. Da die Trieblängen zwischen den Sorten, aber auch innerhalb der Wiederholungen einer Sorte stark variieren können, wird als Mass für die Triebanfälligkeit die Länge der Läsion in Prozent der Gesamttrieblänge ausgedrückt. Durch das Mittesten der Kontroll- und Referenzsorten Gala und Enterprise in jeder Serie können sowohl die Anfälligkeit der einzelnen Sorten eingeschätzt als auch die jährlichen Resultate miteinander verglichen werden.

meter standardisieren lassen, ergeben sich dennoch teils beträchtliche Unterschiede bei den prozentualen Läsions längen der Referenzsorten (Abb. 3). Die Gründe dafür können nicht eindeutig identifiziert werden. Es wird vermutet, dass vor allem die in den ersten Jahren der Versuche aufgetretenen Probleme bei der Temperaturre gulation im Quarantänegewächshaus und der Zeitpunkt der Inokulation die Resultate beeinflusst haben könnten. Auch die Qualität des Reisermaterials kann sich mögli cherweise auf den Befallsfortschritt auswirken. Aufgrund dieser jährlichen Schwankungen werden die Resultate nicht absolut, sondern in Relation zur Referenzsorte Gala interpretiert. Diese Möglichkeit der Klassifizierung (Abb. 4) wurde im Rahmen von BEVOG I entwickelt und wird noch verifiziert und allenfalls nach unten angepasst. Sorten welche gemäss Abb. 4 in einem Jahr als sehr wenig oder wenig anfällig einzustufen sind, werden ein zweites Mal getestet um ein gesichertes Resultat zu erhalten (Kel  lerhals et al. 2010).

Resultate Bei der Interpretation der Resultate gilt es zu beachten, dass diese einen Hinweis auf die Triebanfälligkeit einer Sorte geben und nichts über deren Blütenanfälligkeit aussagen. An ACW durchgeführte Blüteninfektionstests legen jedoch nahe, dass Trieb- und Blütenanfälligkeit oft miteinander korrelieren (Baumgartner et al. 2012). Zudem decken sich die Resultate oftmals mit Beobachtun gen im Feld (Hunziker und Szalatnay 2008). Die Einschät zung der Triebanfälligkeit ist nicht immer so eindeutig wie im Fall der 2010 und 2011 getesteten Apfelsorte Alant (Abb. 2), welche sich mit einer äusserst geringen Läsions länge markant von allen anderen Sorten unterscheidet. Obwohl jedes Jahr nach der gleichen Methode gearbeitet wird und sich bei einem Gewächshausversuch viele Para

Tab. 3 | Boniturskala für Schorf- und Mehltaubefall nach Lateur und Populer (1994) Bonitur stufe

Ausprägung Syptome

keine sichtbaren Symptome

Befall von bis zu 1 % der Organe bei genauer Untersuchung

Befall von 1–5 % der Organe, sofort ersichtlich

Zwischenstufe

rund 25 % aller Organe befallen

Zwischenstufe

schwere Infektion mit ca. 50 % befallenen Organen

Zwischenstufe

sehr schwere Infektion, über 90 % aller Organe befallen

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Pflanzenbau | Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft

sehr niedrig

Läsionslänge < 50%

niedrig

Läsionslänge 50 - 75%

mittel

Läsionslänge 75 - 100%

hoch

Läsionslänge 100 - 125%

sehr hoch

> 125%

Abb. 4 | Triebanfälligkeit im Vergleich zu Gala.

Schorf und Mehltau Im Rahmen eines Freilandversuchs auf einer ACW-Par zelle in Au (Wädenswil) werden 608 Apfel-Akzessionen aus dem Inventarisierungsprojekt auf ihre Anfälligkeit gegenüber den Pilzkrankheiten Schorf und Mehltau untersucht (Tab. 3). Für die Sortenwahl dieses Langzeit versuchs war hauptsächlich die Verfügbarkeit von Rei sermaterial ausschlaggebend: Es konnte nur Reiserma terial von den 2000 bis 2002 inventarisierten und gepflanzten Akzessionen gewonnen werden, da die Bäume aus den Inventarjahren 2003 und 2004 noch zu klein waren. Dementsprechend stammen die untersuch ten Akzessionen primär aus der Nordwestschweiz. Neben Referenzsorten wie Berlepsch, Bohnapfel, Bos koop, Jonathan, Goldparmäne und Sauergrauech die nen je 36 in regelmässigen Abständen gepflanzte Gol den Delicious (schorfanfällig) und Gravensteiner (mehltauanfällig) als Kontrollen. Die Versuchsparzelle wurde im Jahr 2008 angelegt, und es findet bis Ende 2014 jährlich je eine Bonitur auf sichtbare Symptome beider Krankheiten statt. Die bisher vorhandenen Daten der Jahre 2009 bis 2012 lassen zwar erste Tendenzen bezüglich der Krankheitsanfälligkeit erkennen, oft ist die Datenbasis jedoch noch zu lücken haft, um die Anfälligkeit auf Mehltau und Schorf fun diert beurteilen zu können. Eine detaillierte Auswertung dieses Langzeitversuches wird deswegen voraussichtlich erst 2014 vorgenommen (Hunziker et al. 2011).

Äpfeln wird aufgrund der Datenlage eine teilweise Umsetzung möglich sein. Demgegenüber dürfte die Bereinigung der mit letzter Priorität behandelten Birnen sammlungen noch etwas mehr Zeit beanspruchen. Zwar sollen die molekularen Analysen auch bei dieser Obstart per Ende 2014 abgeschlossen sein, die morphologischen Beschreibungen sind dagegen noch wenig fortgeschrit ten. Zumindest die genetisch einzigartigen Varietäten sollten jedoch bei allen Obstarten auch ohne eine mor phologische Beschreibung in die langfristige Erhaltung überführt werden können, falls sie nicht bereits in einer Primärsammlung stehen. Allfällig fehlende morphologi sche Beschreibungen können auch noch zu einem späte ren Zeitpunkt in den Primärsammlungen ergänzt werden. Darüber hinaus verdeutlicht die Beschreibungsarbeit der diversen NAP-Projekte, die Wichtigkeit der Erhaltung unserer reichen Obstsortenvielfalt. Gewisse Varietäten wie der bereits erwähnte «Alant» fallen durch ihre offensichtlichen, positiven Eigenschaften wie gute Fruchtqualität bei gleichzeitiger Robustheit gegenüber Krankheiten auf. Solche Sorten sind sowohl für die Züch tung als auch für die Produktion interessant, und es besteht die berechtigte Hoffnung, dass diese in Zukunft dank ihrem ökonomischen Potenzial wieder eine gewisse Bedeutung im Feld erlangen und auch ohne Bundeshilfe erhalten werden können. Viele Varietäten hingegen können heutigen Anfor derungen an Fruchtqualität, Lagerfähigkeit, Produkti onsmethoden etc. nicht genügen. Dennoch tragen sie Eigenschaften, welche für die Zukunft wertvoll sein kön nen, wie etwa einen hohen Gehalt an Gesamtphenolen (Hunziker et al. 2010) oder interessante züchterische Eigenschaften (Robustheit gegenüber Krankheiten, Eig nung für gewisse Klimabedingungen). Der Erhalt dieser genetischen Vielfalt und das Wissen um die entspre chenden Eigenschaften der einzelnen Sorten werden künftig mithelfen, auf Veränderungen wie etwa bei Ver änderungen der Konsumgewohnheiten, Klimabedin gungen, Krankheiten und Schädlinge zu reagieren. Aus diesen Gründen sind die Arbeiten welche im Rahmen des NAP-PGREL geleistet werden, von einer hohen n gesellschaftlichen Relevanz.

Diskussion und Schlussfolgerungen Die im BEVOG und anderen Beschreibungsprojekten erar beiteten Daten sollen die mittelfristige Straffung der Ein führungssammlungen respektive deren Überführung in Primärsammlungen ermöglichen und dadurch nicht zuletzt die Kosteneffizienz steigern. Mindestens beim Steinobst sollte es möglich sein, die Umsetzung im Feld bereits in der NAP-Phase V ab 2015 zu realisieren. Bei den

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Dank

Das Projekt 04-NAP-P21 «BEVOG II» wird im Rahmen des Nationalen Aktionsplans zur Erhaltung und nachhaltigen Nutzung pflanzengenetischer Ressourcen für die Ernährung und Landwirtschaft (NAP-PGREL) durch das Bundesamt für Landwirtschaft (BLW) unterstützt. Die Projektverantwortlichen danken dem BLW für die erbrachte finanzielle Unterstützung der Projekte BEVOG und BEVOG II.

Risorse genetiche della frutta: la diversità per il futuro Dal 1999 l’Ufficio Federale per l’Agricoltura sostiene la raccolta, il salvataggio e la descrizione di varietà antiche di frutta nell’ambito del piano d’azione nazionale per la conservazione e l’uso sostenibile delle risorse genetiche vegetali (NAP-PGREL). Nell’ambito della stesura di un inventario delle varietà frutticole, l’associazione Fructus (in collaborazione con ACW ed altri partner), è riuscita a preservare in una collezione oltre duemila varietà repertoriate in campo. Il progetto quadriennale NAP «Descrizioni delle risorse genetiche della frutta» (BEVOG, NAP 03 – 21) ha preso avvio nel 2007 con la caratterizzazione di questa diversità varietale. In questo ambito è stato svolto uno studio approfondito incentrato sulla descrizione agronomica e pomologica nonché sulla genotipizzazione della vasta gamma di varietà a disposizione. Un ulteriore importante tema era costituito da test relativi alla sensibilità alle malattie. Grazie ai finanziamenti dell’UFAG è stato possibile iniziare nel 2011 un’ulteriore fase quadriennale del progetto (04-NAP-P21) durante la quale, oltre alla prosecuzione dei test sulle malattie, l’identificazione varietale mediante tecniche molecolari e le descrizioni varietali morfologiche sono state poste al centro del lavoro di caratterizzazione. La conservazione della diversità e la conoscenza relativa alle peculiarità delle singole varietà andranno a vantaggio dei processi di selezione e coltivazione, con importanti benefici per produttori e consumatori.

Literatur ▪▪ Baumgartner I. O., Leumann L. R., Frey J. E., Joos M., Voegele R. T. & Kellerhals M., 2012. Breeding apples to withstand infection pressure by fire blight and other diseases. Proceedings of the 15th International Conference on Organic Fruit-Growing (Ed. Fördergemeinschaft Ökologischer Obstbau e.V.). Weinsberg, 14 – 20. ▪▪ Frei A., Szalatnay D., Zollinger T., Frey & J. E., 2010. Molecular characterisation of the national collection of Swiss cherry cultivars. Journal of Horticultural Science & Biotechnology 85 (4), 277–282. ▪▪ Gantner S. & Egger S., 2005. Erfolgreiche Inventarisierung von Obst- und Beerensorten in der Schweiz. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau 141 (9), 6–9. ▪▪ Hunziker K. & Szalatnay D., 2008. Umfrage zur Feuerbrandanfälligkeit alter Kernobstsorten im Kanton Thurgau. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau 144 (6), 10–13. ▪▪ Hunziker K., Szalatnay D. & Silvestri G., 2010. Eignung alter Apfelsorten für die Verarbeitung. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau 146 (9), 8 – 11.

Summary

Riassunto

Obstgenressourcen: Vielfalt für die Zukunft | Pflanzenbau

Fruit genetic resources: diversity for the future Since 1999, the Federal Office of Agriculture (BLW) supports the collection, conservation and description of old fruit varieties within the framework of the National Plan of Action (NAP) for the Conservation and Sustainable Use of Plant Genetic Resources for Food and Agriculture (PGRFA). In the course of the nationwide fruit inventory in the years 2000 to 2005, the association Fructus together with ACW and other partners could save more than 2000 varieties in field collections. The four-year NAP-project «Description of fruit genetic resources» (short «BEVOG», NAP 03 – 21) started the characterization of this diversity in 2007. The broad spectrum of old varieties was thereby thoroughly: central issues were agronomic and pomological description as well as genotyping of the varieties. A further important subject comprised the testing of disease susceptibility. Thanks to funding by the BLW, in 2011 the project could pass on to another four-year phase (04-NAP-P21). The preservation of fruit genetic resources and the knowledge of the varieties’ characteristics will benefit fruit breeding programs as well as consumers and producers today and in the future. Key words: NAP, biodiversity, fruit genetic resources, disease resistance.

▪▪ Hunziker K., Noser S. & Szalatnay D., 2011. Beschreibung von Obstgenressourcen wird weitergeführt. Schweizerische Zeitschrift für Obst- und Weinbau 147 (13), 11–14. ▪▪ Kellerhals M., Szalatnay D., Hunziker K., Duffy B., Nybom H., AhmadiAfzadi M., Höfer M., Richter K. & M. Lateur, 2012. Diversity in European pome fruit genetic resources evaluated for disease resistance. Trees 26, 179–189. DOI: 10.1007/s00468 – 011 – 0660 – 9. ▪▪ Kellerhals M., Szalatnay D. & Hunziker K., 2010. Conservation, description and sustainable use of temperate fruit biodiversity. Mitteilungen Klosterneuburg . 60, 435–441. ▪▪ Lateur M. & Populer C., 1994. Screening fruit tree genetic resources in Belgium for disease resistance and other desirable characters. In: Progress in temperate fruit breeding. Schmidt, H. & Kellerhals, M. (eds). K luwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London, 425–431. ▪▪ Szalatnay D. & Bauermeister R., 2006. Obst-Deskriptoren NAP. A groscope Changins-Wädenswil ACW und Vereinigung Fructus (Hrsg.).

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P f l a n z e n b a u

Die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers in der Schweiz – bis jetzt eine Erfolgsgeschichte Mario Bertossa1, Romina Morisoli1 und Luigi Colombi2 Forschungsanstalt Agroscope Changins-Wädenswil ACW, 6593 Cadenazzo, Schweiz 2 Pflanzenschutzamt des Kanton Tessin, 6500 Bellinzona, Schweiz Auskünfte: Mario Bertossa, E-Mail: mario.bertossa@acw.admin.ch; Tel. +41 91 850 20 34 1

Der Käfer des Maiswurzelbohrers ist etwa 5 – 7mm gross und ist auf den Deckflügeln dunkel gestreift. (Foto: ACW)

Einleitung Der Maiswurzelbohrer, Diabrotica virgifera virgifera LeConte (Coleoptera: Chrysomelidae), ist weltweit als wichtigster Mais-Schädling schon lange anerkannt. Die Europäische Pflanzenschutz-Organisation EPPO führt den Käfer in der A2-Liste der Quarantäne-Organismen. Die verursachten Schäden und Kosten für die Bekämp fung überschreiten in den USA deutlich die Milliarden grenze. Der Maiswurzelbohrer verdankt seine Eigen schaft als Schädling ausschliesslich dem Menschen, denn die Voraussetzung für seine Massenvermehrung ist das Vorhandensein von Maismonokulturen, deshalb ist er ein Fruchtfolgeschädling. In Europa wurde der

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Maiswurzelbohrer in der Gegend von Belgrad 1992 auf Grund von Pflanzenschäden entdeckt. Weil dazu eine genügend grosse Population aufgebaut werden muss, wird angenommen, dass der Schädling bereits in den frühen 80er Jahren über den Luftweg eingeführt wor den ist. Genetische Untersuchungen haben fünf verschie dene, voneinander unabhängige Einwanderungen identifiziert, diese haben zu weiteren etablierten Popu lationen geführt, z. B. Balkan, Lombardei etc. Innerhalb der letzten zwanzig Jahre hat sich der Käfer in 22 Län dern Europas weiterverbreitet. Wo sich grosse Populati onen etablieren konnten, kam es in Vergangenheit schon zu wirtschaftlichen Schäden in Millionenhöhe.

In der Schweiz wurde der Maiswurzelbohrer das erste Mal im Jahr 2000 in der Nähe des Flughafens Luga no-Agno TI vorgefunden. Im Jahr darauf wurde der Hauptherd in der Grenzstadt Chiasso identifiziert. Da die Populationen in den ersten Jahren z.T. exponenzielle Wachstumsraten aufwiesen, wurde das Fallennetz ab 2003 auf nationaler Ebene ausgeweitet. Die vorliegende Dokumentation stellt die Entwick lung und das Verhalten des Maiswurzelbohrers im Tessin seit der Einwanderung dar, beschreibt die getroffenen Massnahmen und versucht deren Effizienz wissenschaft lich zu stützen. Biologie des Maiswurzelbohrers Die univoltine Käferart gehört zur Familie der Blattkäfer und kommt ursprünglich aus Mexiko, die Eier überwin tern im Boden und die Larven schlüpfen im Frühling. Die drei Larvenstadien befallen praktisch ausschliesslich Maiswurzeln (Abb. 1). Wurzeln anderer Pflanzenarten werden zwar aufgenommen, aber nach unseren Erfah rungen sind sie als Larvennahrung von geringer Bedeu tung. Im Gegensatz zu den Larven ernähren sich die Käfer an mehreren Pflanzen, es kommt zu Migrationen ausserhalb des Maisfeldes in benachbarte Kulturen oder zur Kolonisierung weiterer Maisfelder. Der Maiswurzel bohrer ist ein ausgewiesen guter Flieger und kann bei geeignetem Wetter und Topographie bis zu 200 km pro Jahr zurücklegen. Nach unseren Beobachtungen liegt dieser Wert bei etwa 50 – 70 km. Das entspricht der Stre cke von den Hauptherden in Grenznähe bis ins obere Bleniotal. Die befruchteten Weibchen legen die Eier wie der in ein Maisfeld in den Boden. Unter Laborverhältnis sen können bis zu 1100 Eier abgelegt werden. Unter natürlichen Bedingungen liegen die Zahlen bei 300 –  500 pro Weibchen und Jahr.

Zusammenfassung

Die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers in der Schweiz – bis jetzt eine Erfolgsgeschichte | Pflanzenbau

Die Schweiz gehört seit dem Jahr 2000 zu den 22 Europäischen Ländern, die vom Quarantäne-Schädling Diabrotica virgifera virgifera LeConte, dem Maiswurzelbohrer, befallen worden sind. Es handelt sich um den wichtigsten Maisschädling mit weltweit geschätzten Schäden von ca. 1,5 Milliarden $. In der Schweiz ist der Käfer nur im Kt. Tessin etabliert, auf der Alpennordseite konnte eine lokale Population bisher verhindert werden. Die Untersuchungen von zwölfjährigen Daten bezüglich Auftreten und Verteilung lassen die Aussage zu, dass es sich im Tessin um eine Population handelt, die jährlich von den Hauptherden der Lombardei ins Tessin migriert. Die in der Schweiz angewendete Bekämpfungsstrategie basiert hauptsächlich auf Fruchtwechselauflagen. Auf eine chemische Behandlung, wie dies u.a. in der EU vorgesehen ist, wird verzichtet. Die Effizienz der Fruchtfolge gegen den Maiswurzelbohrer wurde in einem fünfjährigen Feldversuch getestet. Die Resultate zeigen, dass Fruchtfolgesysteme das Aufkommen von wirtschaftlich schädigenden Populationen über einen längeren Zeitraum verhindern können.

Abb. 1 | Larvenfrass der Käfer, Mezzana 2005. (Foto: ACW)

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Pflanzenbau | Die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers in der Schweiz – bis jetzt eine Erfolgsgeschichte

klein, und somit wurde die Falle auf etwa 120cm Höhe an einen Holzstab befestigt (Abb. 2). Die Kontrollen wurden wöchentlich durchgeführt und während Spit zenzeiten verdoppelt. Das Datum der Fallenaufstel lung wurde mit Hilfe eines von Agroscope entwickel ten Temperatursummenmodels bestimmt, und lag bei erreichten 520 Tagesgraden (Basis -10,5°C), die adul ten Käfer wurden etwa bei 600 ±40 Tagesgraden erwartet. Systemvergleich Monokultur-Fruchtwechsel Die 60 Aren grosse Maismonokultur-Versuchsparzelle befand sich in Balerna, innerhalb des Areals der Land wirtschaftlichen Schule Mezzana (Koordinaten: E-721203/N-79224). Die vier Fruchtfolge-Vergleichsparzellen befanden sich in jeweiligen Maisparzellen in voneinander abge grenzten Regionen des Mendrisiotto, in maximaler Luft weg Entfernung von der Monokulturparzelle von 4,4 km. Für die Bestimmung der Populationsgradienten im Kanton Tessin wurden die von uns erhobenen Zahlen mit denen des Pflanzenschutzamtes des Kantons zusammen gefasst. Alle Zahlen wurden mit der Csalomon®-PALFalle ermittelt.

Abb. 2 | Csalomon ® -PAL-Falle. (Foto: ACW)

Material und Methoden

Resultate

Populationsdynamik Für die Befallskontrollen wurde die Csalomon®-PAL-Phero monfalle benutzt. Diese in Ungarn entwickelte Klebe falle besteht aus einem 23 × 35 cm grossen Klebeblatt aus durchsichtigem oder gelbem Weichplastik. Sie ist mit einem mit einem Dispenser mit weiblichen Phero mon (PAL Falle) ausgestattet. In unseren Breitengraden ist die Pflanze beim Auftreten der ersten Käfer noch zu

Populationsdichte und Verteilung im Tessin Die in Abbildung 3 beschriebene Anzahl Käferfänge wurde in Käfer pro Falle und Tag umgerechnet. Dies hatte den Vorteil, dass auf eine flexible Fallenanzahl (28 – 32) über die Jahre Rücksicht genommen wurde, genau dasselbe für die Flugperiode, die mit jedem Jahr variiert.

2,5

Total Käfer pro Falle und Tag

1,5

0,5

0 2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

Abb. 3 | Populationen Maiswurzelbohrer Kt. Tessin von 2001 – 2012.

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2008

2009

2010

2011

2012

Die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers in der Schweiz – bis jetzt eine Erfolgsgeschichte | Pflanzenbau

500 y = 454,15x-2,442 R² = 0,9436 Anzahl Käfer/Durchschnitt 12 J

400

300

200

100

0 Novazzano

Rancate

Breganzona

Cadenazzo

Camorino

Lumino

Malvaglia

Iragna

Castro

Abb. 4 | Käferauftreten auf der Süd – Nord Achse, Durchschnitt (2001 – 2012). Die Luftwegdistanz zwischen Novazzano und Castro beträgt 70 km.

Bis 2003 wurde das Fruchtwechselobligatorium der jeweilig befallenen Regionen angepasst. Ab 2004 ist ein kantonsweiter Fruchtwechsel nach Mais für obligato risch erklärt worden. Zwei Käfer pro Falle und Tag ent sprechen einer Gesamtheit von ca. 5400 Käfern. Die maximale Anzahl an Käfern wurde 2003 gefangen, die minimale Anzahl 2012 mit 527 Käfern. Je mehr man sich der Staatsgrenze zu Italien nähert, desto mehr nimmt die Anzahl der gefangenen Käfer zu (Abb. 4). Seit Beginn der Einführung des kantonsweiten

Fruchtwechselobligatoriums 2004 werden durchschnitt lich 79,6% der Käfer im Bezirk Mendrisiotto gefunden. Im mittleren Tessin, im Bezirk Lugano sind es 12,7% und im Sopraceneri sind es 7,7%. Populationsdynamik Im Folgenden sind die Auftretensweisen und Flugkurven des Maiswurzelbohres dargestellt. Die in Abbildung 5 beschriebene jährliche Flugperiode dauerte durch schnittlich 91 Tage. Das Schlüpfen der Adulten aus dem 

600

Anzahl Käfer/Woche

500 400 300 200 100 0 25

Woche N°

Abb. 5 | Durchschnittliche Flugkurve während der letzten 12 Jahre berechnet aufgrund der S umme der wöchentlichen Fangzahlen aller Fallen des offiziellen Kantonalen Fallennetzes. 4

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Pflanzenbau | Die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers in der Schweiz – bis jetzt eine Erfolgsgeschichte

160000 R² = 0,82923

GPS Koordinate Nord

140000

120000

100000

80000

60000

40000 26

Wochen N°

Abb. 6 | Zusammenhang des zeitlichen Auftretens mit der nördlichen Breite GPS N-Koordinate (n=27) Durchschnitt von 11 Jahren .

Boden erfolgte frühestens zu Beginn der dritten Juni-De kade bis spätestens Ende der ersten Juli-Dekade. Die Temperatursummenvorgabe von 600 ± 40 Tagesgraden wurde praktisch immer eingehalten, das Modell wurde damit konsolidiert. Die maximale Grösse der Population wurde regel mässig in der Periode zwischen dem 20. Juli und dem 10. August registriert, was mit der wärmsten Jahresperi ode zusammenfällt. Die letzten Käfer waren noch im Monat September, im Jahr 2010 sogar bis Anfangs Okto ber zu beobachten. In der Abbildung 6 ist der Zusammenhang zwischen der nördlichen Breite N (GPS-Koordinate) des Fallen standortes und der Woche des ersten Auftretens der Käfer in der Falle dargestellt. Bei näherer Beobachtung der Punktwolke können die einzelnen Regionen identifiziert werden. Von links Mendrisiotto (Woche 27), Lugano (Woche 28), Maga dinoebene (Woche 29). Mit 83 prozentiger Sicherheit kann davon ausgegangen werden, dass der Maiswurzel bohrer in Cadenazzo durchschnittlich zwei Wochen spä ter auftritt als in Chiasso, dies obwohl laut Meteoswiss Cadenazzo durchschnittlich bessere Temperatursum menwerte aufweist als Stabio und Lugano.

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Bekämpfungsmassnahmen gegen Diabrotica v. virgifera in der Schweiz • Wird ein Käfer gefangen, werden eine Kernzone (Radius 5 km) und eine Sicherheitszone (Radius 5 km) um den Fangpunkt definiert. • In der Kern- und Sicherheitszone gilt ein Fruchtwechsel nach Mais für ein Jahr als obligatorisch. • Kernzone: Maisdurchwuchs in der Folge kultur muss entfernt werden. • Kernzone: Transportverbot für Silomais ausserhalb der Zone ist verboten. • Kernzone: Maschinenreinigung ist empfohlen. • Zusätzliche Fallen aufstellen.

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Flugkurven Vergleich 2003 – 2007 80 Monokultur 70 5 J Durchschnitt Käfer/Woche/Falle

Fruchtfolge 60 50 40 30 20 10 0 25

Wochen N°

Abb. 7 | Vergleich von Flugkurven zweier verschiedener Anbausysteme. Die blaue Kurve entspricht dem wöchentlichen Durchschnitt von 4 PAL-Fallen im Monokultursystem, die rote Kurve dem Durchschnitt mit Fruchtfolgesystem in der näheren Nachbarschaft. Die Beobachtungsperiode dauerte 5 Jahre, von 2003 – 2007.

Validation der Fruchtfolgestrategie in einem Feldversuch Nach dem Entscheid, von Beginn weg eine Bekämpfungs strategie gegen den Maiswurzelbohrer ohne Einsatz von Insektiziden zu fahren (siehe Kasten), war es wichtig, deren Effizienz zu testen. Die Abbildung 7 stellt die Flug kurven der beiden Anbausysteme im Vergleich dar. Die Reaktion der Maiswurzelbohrer-Populationen auf die Fruchtwechsel-Massnahme ist klar ersichtlich. In der Anfangsphase verzeichnete die Monokulturpopulation exponenzielle Wachstumsraten, während die Fruchtwech selpopulationen nur zögerlich und verspätet zunahm. Die Gesamtzahl an gefangenen Käfern pro Jahr unter Mono kultur war 13,5 Mal grösser als im Fruchtfolgesystem. Was in den Jahreskurven auch auffällt, aber in der Durch schnittskurve (Abb. 7) etwas untergeht, ist die abneh mende Flugaktivität während Schlechtwetterperioden.

Diskussion Populationsdynamik Die in Abbildung 3 dargestellten Populationsaufkom men lassen einige Fragen aufkommen. Ist das ab 2004 eingeführte Fruchtwechselobligatorium nicht effizient genug? Was ist der Grund für die stark variierenden Käferzahlen von z.B. 2008 und 2009. Ein wichtiges Ele

ment, das diese Fakten erklären kann, ist die Mortalität der Ei- und Larvenpopulation. Nehmen wir an, dass die Populationen ab 2004 mit höchster Wahrscheinlichkeit von Süden her migriert sind, dann müssen die Über winterungsverhältnisse und Mortalitäten an den Ursprungsorten massgebend die Grösse der Ausgangs population bestimmen. Die Mortalitätsfaktoren von Maiswurzelbohrer-Eier werden vor allem durch abioti sche Umweltfaktoren beeinflusst. Wichtige Parameter während der Überwinterungszeit sind Bodentempera turen unter -7 °C und deren Einwirkungslänge, die Schneebedeckung und längere Trockenperioden. In Europa wurde eine Mortalität der Larven von bis 98 % nachgewiesen. Solche Werte können eine Anfangspo pulation, in unserem Fall der Lombardische Hauptherd, drastisch einschränken, ohne dass der Mensch etwas dazu beigetragen hätte. Die in Abbildung 4 und 6 aufgezeigte Abhängigkeit von den Distanzen zur Grenze zu Italien, sei es was die Käferzahl als auch das zeitliche Erscheinen anbelangt, scheinen die Migrationshypothese der Tessiner Maiswur zelbohrer-Population zu erhärten. Kommt dazu, dass die Populationen der Lombardei mit denen des Tessins genetisch identisch sind und von den anderen vier genannten Invasionen differenziert werden können. Es 

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liegt somit der Verdacht nahe, dass die Populationen in der Nähe der Mailändischen Flughäfen ihren Ursprung haben. Wirkung der Fruchtfolge Allgemein ist die Fruchtfolge als effiziente Massnahme gegen den Maiswurzelbohrer seit langem anerkannt. Im Gegensatz dazu wird im Corn Belt ist die Entstehung einer Fruchtfolge-«resistenten» Unterart von Diabrotica v. virgifera beschrieben worden, die Schäden in Frucht folge Mais verursachen kann. Dies wurde wahrscheinlich durch die allzu massive Anwendung einer Mais-So ja-Fruchtfolge auf breiter Ebene verursacht. Einige wenige Individuen der Maiswurzelbohrer-Population, die eine eingeschränkte Gewohnheit für die Eiablage in Maisfelder besassen, wurden dadurch gefördert. Es ent stand die sogenannte «Variant»-Population, die Eier eher in Sojafelder ablegten, die im Nachfolgejahr, mit Mais bepflanzt, der Larvenpopulationen zum Überleben verhalf. Von amerikanischer Seite wird deshalb die allei nige Anwendung einer Fruchtfolge als wirksame Mass nahme anhand dieser Erfahrung in Frage gestellt. Dieses Argument war auch Anstoss die Fruchtfolgemassnahme unter Schweizerischen Verhältnissen auf ihre Effizienz zu testen. Die in Abbildung 7 beschriebenen Resultate bestätigen die hohe Wirksamkeit der Massnahme. Das verspätete Aufkommen der Käfer in den FruchtwechselParzellen kann als Hinweis für die nötige Migrationszeit vom Ursprungsort zum Fundort interpretiert werden. Gegen ein Auftreten von «Fruchtfolgeresistenten» Mais wurzelbohrern in der Schweiz spricht die komplexere Fruchtfolge und die kleinen Populationen.

Schlussfolgerungen Die über zwölf Jahre gemachten Beobachtungen verlei hen den Resultaten eine solide Aussagekraft. Die Frucht folge als erfolgreiche Bekämpfungsmassnahme gegen den Maiswurzelbohrer ist mit dem Feldversuch über mehrere Jahre wissenschaftlich bestätigt worden und wird in der Praxis erfolgreich angewendet. In einem zwei oder drei Jahre dauernden Monokultursystem kann der Populationszuwachs unter optimalen Überwinte rungsverhältnissen exponenziell sein. Ein einjähriger Unterbruch drückt die Population wieder annähernd auf null. Die Auswahl einer strengen 1 : 1 Fruchtfolge oder einer 2 : 1, (2 aufeinanderfolgende Jahre Mais mit nach folgendem Unterbruch), hängt von der jeweilig geplan ten Strategie ab. Wird eine Tilgungsstrategie beabsich tigt, kommt nur die erste Variante in Frage, für eine Eindämmungsstrategie ist die zweite Variante eine gute Option. Bis eine ökonomische Population aufgebaut

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wird, müssen sicher drei oder noch mehr Jahre Mais bestehen bleiben. In einem solchen Fall wird die Koloni sierung von neuen Anbaugebieten gefördert, da die jährliche Ausbreitungsgeschwindigkeit nicht vergessen werden sollte. In unseren limitierten Dimensionen würde dies schnell über die bestehenden Landesgren zen führen. Im Tessin garantiert die 1 : 1 Variante vor läufig eine gesicherte Eindämmung der Populationen auch unter extremen Käfer Zuführungen. Für die Alpen nordseite ist mit derselben Strategie für mehrere Jahre sogar ein Tilgungseffekt erzielt worden. Der Nutzen nicht ein einziges Gramm Insektizid ein gesetzt haben zu müssen ist für das Image der Schweizer Landwirtschaft förderlich, von den übrigen Vorteilen der Fruchtfolge ganz abgesehen. Trotz aller Erfolgsmeldungen über die vorliegenden Ergebnisse ist zu bemerken, dass es hier um eine äusserst dynamische und flexible Insektenart handelt, die im Begriff ist, Kontinente zu erobern, die sich Resistenzen gegenüber verschiedenen chemischen Wirkstoffen angeeignet hat, sich über eine einfache Fruchtfolge hin weggesetzt hat und zu guter Letzt auch noch die GMO-Mais-Offensive in den USA zu überstehen scheint. Es ist deshalb sinnvoll, den Maiswurzelbohrer weiterhin aufmerksam zu verfolgen, um Überraschungen mög lichst zuvorzukommen. n

La lotta contro la diabrotica del mais in Svizzera, finora una storia di successo Dal 2000 la Svizzera appartiene ai 22 paesi europei nei quali è stata scoperto l’organismo di quarantena Diabrotica virgifera virgifera LeConte, diabrotica del mais. Si tratta del maggiore fitofago del mais in quanto crea un danno pari a ca. 1,5 Miliardi di dollari a livello mondiale. In Svizzera è presente solo nel Canton Ticino, mentre al nord delle Alpi appaiano sporadicamente solo pochi coleotteri. Le osservazioni fatte durante 12 anni, mostrano che la popolazione in Ticino deriva da migrazioni annue dai fuochi principali della vicina Lombardia. Le correlazioni concernenti lo spazio e il tempo, relative alla distanza dalla frontiera dello stato non lasciano dubbi. La strategia di lotta scelta dalla Svizzera si basa sostanzialmente sull’imposizione di una rotazione colturale senza l’impiego di insetticidi come p.es nell’Unione Europea. L’effetto della rotazione colturale sulla diabrotica è stata testata in una prova durata 5 anni. I risultati rivelano che essa evita la costituzione di popolazioni di diabrotica economicamente nocive per un tempo indeterminato.

Literatur ▪▪ Ball H. J.,1957. On the biology and egg-laying habits of the western corn rootworm. Journal of Economic Entomology 50, 126–128. ▪▪ Bertossa M., 2009. Chrysomèle des racines du maïs: un ravageur sous contrôle en Suisse. Revue suisse d’Agriculture 41, 190–190. ▪▪ Breitenbach S., Heimbach U. & Lauer K. F., 2005. Field tests on the host range of the larvae of the western corn rootworm ( Diabrotica virgifera virgifera LeConte 1868, Chrysomelidae, Coleoptera). Nachrichtenblatt des Deutschen Pflanzenschutzdienstes 57, 241–244. ▪▪ Chiang H. C. & Flaskerd R. G., 1969. Northern and western corn rootworms in Minnesota. Journal of the Minnesota Academy of Science 36, 48 – 51. ▪▪ Ciosi M., Miller N. J., Kim K. S., Giordano R., Estoup A. & Guillemaud T., 2008. Invasion of Europe by the western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera: multiple transatlantic introductions with various reductions of genetic diversity. Molecular Ecology 17, 3614 – 3627. DOI: 10.111 1/j.1365 – 294X.2008.03866.x. ▪▪ Derron J. O., Bertossa M., Brunetti R. & Colombi L., 2005. Phénologie du vol de la chrysomèle des racines du maïs ( Diabrotica virgifera virgifera) dans le sud des Alpes suisses. Revue suisse d’Agriculture 37, 61–64. ▪▪ Gassmann A. J., Petzold-Maxwell J. L., Keweshan R. S. & Dunbar M. W., 2011. Field-Evolved Resistance to Bt Maize by Western Corn Rootworm. Plos One 6. DOI: 10.1371/journal.pone.0022629. ▪▪ Gray M. E., Levine E. & Oloumi-Sadeghi H., 1998. Adaptation to crop rotation: Western and northern corn rootworms respond uniquely to a cultural practice. Recent Research Developments in Entomology 2, 19–31.

Summary

Riassunto

Die Bekämpfung des Maiswurzelbohrers in der Schweiz – bis jetzt eine Erfolgsgeschichte | Pflanzenbau

Western corn rootworm control in Switzerland, yet a successful story Since 2000 Switzerland belongs to the 22 European countries where the quarantine pest Diabrotica virgifera virgifera LeConte, Western corn rootworm, has been detected. It’s reported to be the most important maize pest worldwide with an economical damage up to 1,5 Billion $. In Switzerland, it’s constantly present in the southern part of the Alps, while few beetles are sporadically found in the northern part. Observations during 12 years allowed to determine that the populations in the southern part of the Alps are generated by yearly migrations from the principal foci of neighbored Lombardy. The correlations referred to space and time versus the distance to the south border are hardly leaving doubts. Control measures enacted by Swiss authorities were principally based on a severe crop rotation without the use of chemicals as in the European Union. The effect of crop rotation has been tested in a 5 year field trial. Results showed that no economic population has been built up during this period in the crop rotation treatment, confirming observations of the actual practice. Key words: Chrysomelidae, Western corn rootworm, population dynamics, monitoring, crop rotation, maize.

▪▪ Krysan J. L., Miller T. A. & Andersen J. F., 1986. Methods for the study of pest Diabrotica. Springer-Verlag, New York. ▪▪ Levine E. & Oloumi-Sadeghi H., 1991. Management of diabroticite rootworms in corn. Annual Review of Entomology 36, 229–255. ▪▪ Meinke L. J., Sappington T. W., Onstad D. W., Guillemaud T., Miller N. J., Judith K., Nora L., Furlan L., Jozsef K. & Ferenc T., 2009. Western corn rootworm ( Diabrotica virgifera virgifera LeConte) population dynamics. Agricultural and Forest Entomology 11, 29–46. DOI: 10.1111/j.1461 – 9563.2008.00419.x. ▪▪ Sappington T. W., Siegfried B. D. & Guillemaud T., 2006. Coordinated D iabrotica genetics research: Accelerating progress on an urgent insect pest problem. American Entomologist 52, 90–97. ▪▪ Spencer J. L., Hibbard B. E., Moeser J. & Onstad D. W., 2009. Behaviour and ecology of the western corn rootworm ( Diabrotica virgifera virgifera LeConte). Agricultural and Forest Entomology 11, 9 – 27. DOI: 10.1111/j.1461 – 9563.2008.00399.x. ▪▪ Szalai M., Komaromi J. P., Bazok R., Barcic J. I., Kiss J. & Toepfer S., 2011. Generational growth rate estimates of Diabrotica virgifera virgifera p opulations (Coleoptera: Chrysomelidae). Journal of Pest Science 84, 133 – 142. DOI: 10.1007/s10340 – 010 – 0336-z. ▪▪ Toepfer S. & Kuhlmann U., 2005. Natural mortality factors acting on western corn rootworm populations: a comparison between the United States and Central Europe. Western corn rootworm. CABI Publishing, Wallingford. 95 – 119, ISBN 0 – 85199 – 817 – 8.

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P f l a n z e n b a u

Bakterienwelke – eine rätselhafte Krankheit von Futtergräsern Roland Kölliker1, Fabienne Wichmann1,2, Frank-Jörg Vorhölter3, Constanze Conradin1, Sonja Reinhard1, Beat Boller1 und Franco Widmer1 1 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich, Schweiz 2 Yale University, Molecular, Cellular and Developmental Biology, 06511 New Haven, CT, USA 3 Universität Bielefeld, CeBiTec, 33615 Bielefeld, Deutschland Auskünfte: Roland Kölliker, E-Mail: roland.koelliker@art.admin.ch, Tel. +41 44 377 7345

Abb. 1 | Häufige Schnittnutzung kann die Bakterienwelke begünstigen. (Foto: Cornel Stutz, ART)

Einleitung Bakterienwelke ist eine der wichtigsten Krankheiten unserer Futtergräser und kann in Beständen zu Ertrags verlusten von bis zu 20 % führen (Egli und Schmidt 1982). Verursacht wird die Krankheit durch das Bakterium Xanthomonas translucens pv. graminis (Xtg). Dieser Krank heitserreger ist der häufigste unter den Pathovaren, welche Futtergräser infizieren, und befällt verschiedene Arten wie Lolium multiflorum, L. perenne, Festuca pratensis, Phleum pratense und Poa pratensis. Die Krankheit wird vorwiegend über Gewebeverletzungen übertragen. Daher sind Arten wie L. multiflorum, die häufig geschnit

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ten werden, besonders gefährdet (Abb. 1). Da Pflanzen schutz in Grasland generell unerwünscht ist und keine wirksamen Mittel bekannt sind, bleibt die Züchtung resistenter oder toleranter Sorten die einzige Möglich keit, die Krankheit zu kontrollieren. Obwohl durch kon sequente Züchtung die Resistenz neuer Sorten stark ver bessert werden konnte (Hirschi et al. 2010), bleibt die stetige Verbesserung der Bakterienwelke-Resistenz eine grosse Herausforderung (Boller et al. 2005). Um auch in Zukunft qualitativ hochwertige Sorten mit guter Resis tenz unter den zu erwartenden Umweltbedingungen hervorzubringen, ist eine stetige Verbesserung der Züch tungsprozesse notwendig. Dies bedingt aber ein detail

liertes Verständnis der Interaktionen von Pathogen und Pflanze. Ziel unserer Untersuchungen ist es, die geneti sche Kontrolle der Resistenz bei L. multiflorum (Lm) und der Virulenz bei Xtg, das heisst die Lm x Xtg-Interaktion, zu verstehen und molekulargenetische Hilfsmittel für eine effiziente Resistenzzüchtung zu entwickeln. Resistenzgene in L. multiflorum (Lm) In einer sogenannten Kartierungspopulation von Lm, die auf einer Kreuzung einer anfälligen Pflanze der Sorte Adret und einer resistenten Pflanze aus dem Zuchtprogramm der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART basierte, wurde die Resistenz von einer oder wenigen Regionen im Genom kontrol liert (Studer et al. 2006). Sowohl im Feld als auch im Gewächshaus erklärte ein solcher Genort zwischen 43 und 84 % der gesamten Resistenz. Dies deutet in der Regel auf eine qualitative, rassenspezifische Resistenz hin, in welcher ein Resistenzgen der Pflanze mit hoch spezifischen Virulenzfaktoren bestimmter Bakterien isolate interagiert (Jones und Dangl 2006). Interessan terweise konnten jedoch in einem Vergleich von infizierten und nicht infizierten Lm-Pflanzen keine Unterschiede in der Expression von bekannten, spezifi schen Resistenzgenen gefunden werden (Wichmann et al. 2011a). Hingegen wurden verschiedene Gene, wel che in unspezifischen Resistenzreaktionen wichtig sind, in infizierten Pflanzen stärker exprimiert. Daher war das erste Ziel der vorliegenden Studie zu klären, ob es sich bei der Lm x Xtg-Interaktion um eine rassenspezifi sche oder um eine auf unspezifischen Mechanismen beruhende Resistenz handelt.

Zusammenfassung

Bakterienwelke – eine rätselhafte Krankheit von Futtergräsern | Pflanzenbau

Bakterienwelke an Futtergräsern wird verursacht durch das Bakterium Xanthomonas translucens pv. graminis (Xtg) und führt zu grossen Schäden in Wiesen und Weiden. Um die Züchtung von resistenten Sorten zu unterstützen, untersuchen wir die genetischen Grundlagen der Interaktion zwischen den Bakterien und den Pflanzen. Dabei hat sich gezeigt, dass diese Interaktion im Vergleich zu anderen durch Xanthomonas- Arten hervorgerufene Krankheiten an Reis, Tomate oder Zitrone einige Besonderheiten aufweist. So konnten keine Hinweise auf eine rassenspezifische Interaktion zwischen einzelnen Bakterienisolaten und Pflanzen genotypen gefunden werden, wie sie für klassische Resistenzgene typisch ist. Die Sequenzierung des Xtg-Genoms hat gezeigt, dass dieses Pathogen aussergewöhnlich viele Insertionssequenzen besitzt. Zudem unterscheidet sich die Organisation eines wichtigen Virulenzfaktors deutlich von anderen Xanthomonas-Arten. Ein spezifisches Ausschalten dieses Virulenzfaktors führte zwar zu weitgehendem Virulenzverlust, die Bakterien waren aber trotzdem in der Lage sich in der Pflanze zu vermehren. Diese Erkenntnisse liefern wertvolle Grundlagen für die Weiterentwicklung von effizienten Zuchtmethoden.

Virulenzfaktoren bei X. t. pv. graminis (Xtg) Um eine Pflanze zu kolonisieren, ihrer Immunreaktion zu entgehen und um Nährstoffe von ihr zu beziehen, produzieren Pathogene sogenannte Effektorproteine, welche über spezifische Sekretionssysteme ausgeschie den werden. Die Komponenten dieses Systems werden als Virulenzfaktoren bezeichnet. Bei Xanthomonaden ist das Typ-3-Sekretionssystem (T3SS) verantwortlich für die Sekretion von verschiedensten Effektorproteinen (Bütt ner und Bonas 2010), die oft Bestandteil einer rassenspe zifischen Pathogen-Erkennung mit anschliessender Resistenzreaktion sind. Obwohl es Ähnlichkeiten zwi schen den Virulenzfaktoren innerhalb der Xanthomona den gibt, variieren die Sekretionsmechanismen und die Effektorproteine stark zwischen Arten und Pathovaren (White et al. 2009). Da Xtg mit den gut charakterisierten Xanthomonas-Arten nur entfernt verwandt ist, kann erwartet werden, dass sich auch die Virulenzfaktoren stark unterscheiden. Das zweite Ziel der vorliegenden 

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Abb. 2 | Künstliche Infektion mit in Bakteriensuspension getauch ter Schere. (Foto: ART)

Studie war zu klären, ob das T3SS für die Virulenz von Xtg unabdingbar ist und wir wollten die verschiedenen Komponenten des T3SS charakterisieren.

Material und Methoden Charakterisierung der Resistenz bei Lm Um zu untersuchen, ob zwischen verschiedenen Lm-Ge notypen und X. t. pv. graminis-Isolaten eine rassenspezi fische Interaktion besteht, wurde ein Gewächshausver such durchgeführt. Für die künstliche Infektion wurden sechs Bakterienisolate (Xtg3, Xtg5, Xtg8, Xtg9, Xtg19, Xtg29) basierend auf unterschiedlicher Virulenz, Her kunft und genetischer Diversität ausgewählt (Kölliker et al. 2006). Das Pflanzenmaterial bestand aus zweiund sechzig diversen Lm-Genotypen, die aus Sorten, Ökoty pen und experimentellen Populationen und basierend auf unterschiedlicher Resistenz gegen Bakterienwelke ausgewählt wurden (Wichmann et al. 2011b). Achtzehn Klone jedes Genotyps wurden angezogen und in vier Wiederholungen zu je 372 Pflanzen im Gewächshaus in Einzeltöpfen angepflanzt. Nach acht Wochen wurden die Pflanzen mit jedem der sechs Bakterienisolate infi ziert und die Krankheitssymptome wurden 15, 21 und 28 Tage nach der Infektion bonitiert. Die Infektion erfolgte nach der von Rechsteiner et al. (2006) beschriebenen Methode, durch Zurückschneiden der Pflanzen mit einer in Bakteriensuspension getauchten Schere (Abb. 2). Basierend auf der Bonitur mit einer Skala von 1 (Pflanze gesund) bis 9 (Pflanze abgestorben) wurde die Fläche unter der Befallskurve (Englisch: area under desease progress curve, AUDPC-Wert) berechnet und für die statisti sche Auswertung verwendet. Charakterisierung der Virulenz bei X.t. pv. graminis Die Bedeutung des T3SS als Virulenzfaktor von Xtg wurde in zwei Ansätzen untersucht. Einerseits wurde ein Xtg-Isolat so verändert, dass ihm ein wichtiges Gen zur

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Regulation des T3SS fehlte. Diese Mutante wurde auf ihre Fähigkeit, Krankheitssymptome zu verursachen und in der Pflanze zu überleben, geprüft. Andererseits wurde das gesamte Genom von Xtg sequenziert und auf das Vorhandensein von T3SS Komponenten untersucht. Für diese Untersuchungen wurde das ART-Standardisolat Xtg29 (Kölliker et al. 2006) verwendet. Das hrpG-Gen ist ein wichtiger, regulatorischer Bestandteil des T3SS bei Xanthamonaden (Büttner und Bonas 2010). Basierend auf der hrpG-Sequenz von Xtg29 wurde ein Genkonstrukt ΔhrpG erstellt, das nur aus den flankierenden Sequenzen, nicht aber aus den eigentli chen hrpG-Gensequenzen bestand. Dieses Konstrukt wurde in den Vektor pCC101 kloniert (Abb. 3; Wichmann et al. 2012). Xtg29 wurde mittels Elektroporation und doppelter homologer Rekombination transformiert und die resultierende Mutante wurde mittels Polymerase Kettenreaktion als ΔhrpG-Mutante (ohne die hrpG Sequenz) verifiziert. Die Virulenz der Mutante und des Xtg29-Wildtyps wurde in vier Wiederholungen an einem hochanfälligen Lm-Genotypen der Sorte Adret wie oben beschrieben getestet. Zusätzlich wurde in zwei Experi menten die Fähigkeit des Überlebens in der Pflanze untersucht. Dazu wurde 0, 4, 7 und 14 Tage nach der Infektion (Experiment 1) sowie 14, 17, 21 und 28 Tage nach der Infektion (Experiment 2) Blattmaterial von infi zierten Pflanzen gesammelt, oberflächensterilisiert und auf Agarplatten ausplattiert. Die Anzahl der gewachse nen Kolonien pro Gramm Pflanzenmaterial wurde nach sieben Tagen Inkubation bei 28 °C bestimmt.

BAM H1

∆hrpG

sacB BAM H1

pcC101 8295 bp

insB strAB

oriT R6Kori Abb. 3 | Vektor mit dem Δ hrpG Fragment welcher für die Mutation von Xtg29 verwendet wurde.

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Ein Entwurf des Xtg29-Genoms wurde mit Hilfe der 454 Sequenzierung (Roche) erstellt. DNA und Proteinse quenzen von Bestandteilen des T3SS wurden mit Hilfe von BLASTn, BLASTx und BLASTp (Altschul et al. 1990) mit Sequenzen von anderen Xanthomonaden verglichen.

Tab. 1 | Varianzanalyse der AUDPC (Fläche unter der Befallskurve) Werte von 62 L. multiflorum (Lm) Genotypen die mit sechs X . t. pv. graminis (Xtg) Isolaten infiziert wurden (aus Wichmann et al . 2011b) Variationsquelle

Resultate Grosse Variabilität der Resistenz Die durchschnittlichen Boniturnoten variierten von 2,67 ± 0,97 (15 Tage nach der Infektion) bis 3,66 ± 1,16 (28 Tage nach der Infektion). Komplette Resistenz wurde an keiner Pflanze beobachtet. Ein Vergleich der AUD PC-Werte über alle sechs Isolate zeigte, dass sowohl die Resistenz der Lm-Genotypen als auch die Virulenz der Xtg-Isolate stark variierte. Gemessen an der Fähigkeit, Krankheitssymptome hervorzurufen, zeigte das Isolat Xtg9 die grösste und das Isolat Xtg3 die geringste Viru lenz, während Xtg29 eine mittlere bis hohe Virulenz auf wies (Abb. 4). Die mittlere Resistenz gegen alle sechs Bakterienisolate war für die Genotypen G-04 (Ökotyp), L-03 (Sorte Axis) und B-01 (Sortenkandidat) mit AUD PC-Werten von 30,1 bis 31,4 am grössten. Die drei Gen toypen K-01 bis K-03 (Sorte Adret) zeigten die geringste mittlere Resistenz mit AUDPC-Werten von 77,3 bis 83,7. Eine Einteilung der Genotypen in drei Klassen mit der Einteilung anfällig (AUDPC ≥ 60), mittelanfällig (60 <

F-Wert

Wiederholung

4725

62,94***

Lm Genotyp

2941

39,18***

Xtg Isolat

999

13,31***

Lm Genotype x Xtg Isolat

305

0,95ns

Fehler

1113

*** P < 0,001, ns P ≥ 0,05

AUDPC > 39) und resistent zeigte (AUDPC ≤ 39), dass nur zwei Genotypen resistent gegen ein oder mehrere Iso late und gleichzeitig anfällig gegen andere Isolate waren. Die anderen 60-Lm-Genotypen zeigten entweder die gleiche Reaktion gegen alle Isolate oder unterschie den sich in höchstens einer Resistenzklasse. Obwohl der Einfluss sowohl der Lm-Genotypen als auch der XtgIsolate statistisch hoch signifikant war, konnte keine signifikante Interaktion zwischen Lm-Genotypen und Xtg-Isolaten nachgewiesen werden (Tab. 1). Bedeutung und Komponenten des T3SS bei Xtg Durch eine doppelte homologe Rekombination mit dem Vektor pCC101 (Abb. 2) konnte eine ΔhrpG-Mutante erstellt werden, die das regulatorische HrpG-Protein



90 80 ●

Mittelwert über alle 6 Isolate Xtg 9 Xtg 29 Xtg 3

● ●

AUDPC Werte

●

60 ●

● ●

50 ●

40 30

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SF = 0,37 G−04 L−03 B−01 I−03 B−05 A−01 I−01 A−10 J−03 A−03 A−05 G−02 H−03 C−01 I−02 C−04 C−02 F−04 L−04 L−05 A−12 B−02 B−03 H−02 A−04 F−02 A−11 J−02 H−04 D−03 B−04 A−06 A−07 E−04 H−01 C−03 G−01 L−02 C−05 K−05 D−04 D−02 D−01 E−03 L−01 G−03 J−05 E−02 F−01 K−04 A−08 A−02 A−09 F−03 I−04 E−01 J−01 K−06 J−04 K−02 K−03 K−01

L. multiflorum

Genotypen

Abb. 4 | Mittlere Resistenz von 62 Lm Genotypen auf sechs Xtg Isolate und auf die Isolate Xtg 3, Xtg 9 und Xtg29 (nach Wichmann et al . 2011b).

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Δ hrpG

Wildtyp

Abb. 5 | Wuchsform der Δ hrpG Mutante und des Xtg29 Wildtyp auf Agar.

Δ hrpG

Wildtyp

Kontrolle

Abb. 6 | Krankheitssymptome verusacht durch den Xtg29 Wildtyp; keine klaren Sypmtome bei der ∆ hrpG Mutante und der H2O Kontrolle.

nicht mehr produzieren kann. Mit PCR konnte gezeigt werden, dass dieser Mutante die Sequenz des hrpG-Ge nes fehlte. Die Mutante unterschied sich im Wuchstyp auf Agar nicht vom Xtg29-Wildtyp (Abb. 5). Hingegen verursachte die ΔhrpG-Mutante keine oder nur sehr geringe Symptome an anfälligen Lm-Genotypen (Abb. 6). Während die Symptome verursacht durch den Wildtyp eine Resistenznote von 3,25 ± 1,71 (7 Tage nach Infektion) bis 5,5 ± 1,73 (28 Tage) erreichten, lagen die Werte für die ΔhrpG-Mutante zwischen 1,00 ± 0,58 und 2,50 ± 0,58 (Abb. 7). Um festzustellen, ob die Mutanten überhaupt in der Lage sind in der Pflanze zu überleben, wurden Rückisolationen vorgenommen. Sechs Stunden nach Infektion (Tag 0) lag die Populationsdichte in den mit ΔhrpG infizierten Pflanzen 10 % tiefer als in jenen mit dem Wildtyp infizierten (Abb. 8). Bis zum Tag 7 nahm

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 32–39, 2013

die Dichte bei beiden Isolaten stark zu lag aber bei ΔhrpG mit einem log10 Wert von 8,51 ± 0,50 rund 55 % tiefer als beim Wildtyp (9,31 ± 0,20). In der späteren Entwicklungs phase nahm die Populationsdichte bei beiden Isolaten tendenziell ab, wobei beim Wildtyp nach 21 Tagen ein leichter Wiederanstieg zu beobachten war (Abb. 8). Eine vorläufige Analyse der Genomsequenz von Xtg29 ergab eine geschätzte Genomgrösse von 5,01 Megabasen. Verschiedene Genregionen wiesen grosse Ähnlichkeiten zu anderen Xanthomonas-Arten auf. Die wichtigsten bekannten Komponenten des T3SS wurden auch im Xtg29-Genom gefunden (Abb. 9). Im Gegensatz zu anderen Xanthomonaden liegen jedoch die regulato rischen Gene hrpG und hrpX direkt im hrp-Gencluster und nicht in einem separaten Cluster ausserhalb (Abb. 9). Eine ähnliche Anordnung wurde bei Ralstonia solanace-

● ∆hrpG

● Kontrolle

●

● ●

●

21 Tage nach Infektion

Abb. 7 | Resistenz eines anfälligen Lm Genotypen infiziert mit dem Xtg29 Wildtyp, der Δ hrpG Mutante und mit H2O (Kontrolle). Bonitur Werte reichen von 1 (resistent) bis 9 (anfällig).

arum, dem Verursacher von Bakterienwelke auf Nacht schattengewächsen, gefunden, wo das hrpB dem hrpX von Xanthomonaden entspricht.

Diskussion und Schlussfolgerung

● ∆hrpG ∆hrpG

●

frühe Entwicklung frühe Entwicklung

●

Tage nach Tage Infektion nach Infektion

●

● ●

●

7 8 9 10 Anz. Kolonien / g Pflanze (log)

●

7 8 9 10 Anz. Kolonien / g Pflanze (log)

● ● Wildtyp Wildtyp

●

Anz. Kolonien / g Pflanze (log)

●

Keine klaren Hinweise auf Rassenspezifität Ein detailliertes Verständnis über die Existenz von ras senspezifischen Resistenzmechanismen ist wichtig für eine nachhaltige Kontrolle von Bakterienwelke in Graslandsystemen. Da rassenspezifische Resistenz nor

● Wildtyp ● Wildtyp

●

● ∆hrpG ∆hrpG

●

spätere spätere Entwicklung Entwicklung

●

● ●

●

malerweise nur gegen bestimmte Pathogen-Populati onen wirksam ist, können genetische Veränderungen im Pathogen oder die Migration von Pathogenen aus andern Regionen zur Wirkungslosigkeit der Resistenz führen. Wir konnten keinen signifikanten Einfluss der Interaktion zwischen Lm-Genotypen und Xtg-Isolaten nachweisen. Zudem variierte die Resistenz mehr oder weniger kontinuierlich über alle 62 untersuchten Genotypen, unabhängig von den eingesetzten Bakte rienisolaten. Dies deutet stark darauf hin, dass nicht rassenspezifische Resistenzgene, sondern unspezifi sche Resistenzmechanismen primär für die Resistenz von Lm gegen Bakterienwelke verantwortlich sind. Rassenspezifische Interaktionen in anderen Xanthomonas-Arten sind oft begleitet von einer sehr hohen Diversität in den Pathogen-Populationen (Hu et al. 2007). Xtg-Populationen hingegen scheinen sich durch eine aussergewöhnlich geringe genetische Variabilität auszuzeichnen (Kölliker et al. 2006). Die grosse geneti sche Variabilität von Lm zusammen mit der Tatsache, dass die Gräser oft in Mischungen mit Leguminosen und Kräutern angebaut werden, könnte zudem dazu führen, dass der Selektionsdruck für die Ausbildung von rassenspezifischen Interaktionen zu gering ist. Selbst beim pilzlichen Krankheitserreger Puccinia coronata (Kronenrost), bei dem rassenspezifische Resistenzen bekannt sind, zeigten mehrjährige Versu che an über 30 Standorten in Europa keine regionale oder zeitliche Veränderung der Pilzrassen (Schubiger  et al. 2010).

Anz. Kolonien / g Pflanze (log)

Boniturnote

● Wildtyp

Bakterienwelke – eine rätselhafte Krankheit von Futtergräsern | Pflanzenbau

Tage nach Tage Infektion nach Infektion

Abb. 8 | Kolonisierung von Lm durch den Xtg29 Wildtyp und die Δ hrpG Mutante 0 – 14 Tage (frühe Entwicklung) und 14 – 28 Tage (späte Entwicklung) nach Infektion.

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 32–39, 2013

Pflanzenbau | Bakterienwelke – eine rätselhafte Krankheit von Futtergräsern

2 1 7 4 cT pB rcN rcL rpB rcJ rpB rpB rcU hr hr h h h h h h h

6 aP rcQ rcR rcS paA rcD rcDrpEpaB h h h h h h h h

Xoo

hrpX

IS 1 IS 1 12

hrpG

Xtg

hrpX

hrpG

hrpB

hrpG

Übereinstimmung der Sequenzen mit Xtg < 30% 30 – 50%

50 – 70% > 70%

prhJ

prhR

prhl

Xoo = Xanthomonasoryzae pv. oryzae Xtg = Xanthomonastranslucens pv. translucens Rs = Ralstoniasolanacearum

Abb. 9 | Anordnung und Ähnlichkeit von hrp, hrc und hpa Genen von X. oryzae pv. oryzae (Bakterienfäule bei Reis), Xtg29 (Bakterienwelke bei Futtergräsern) und Ralstonia solanacearum (Bakterienwelke bei Nachtschattengewächsen).

Stark verminderte Virulenz ohne T3SS Das Fehlen des hrpG Gens in Xtg hemmte die Sympto mentwicklung auf Lm stark. Dies ist ein Hinweis dafür, dass ein vollständiges T3SS für die Pathogenität und Virulenz von Xtg wichtig ist. Stark verminderte Sympto mentwicklung bei T3SS Mutationen wurde auch für andere Xanthomonas-Arten beschrieben (Büttner und Bonas 2010). In der vorliegenden Studie verursachte die ΔhrpG Mutante von Xtg aber dennoch schwache, klar von der Kontrolle unterscheidbare Symptome. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass neben dem T3SS auch andere Virulenzfaktoren wie extrazelluläre Polysaccharide oder durch das Typ 2 Sekretionssystem sekretierte Proteine für die Virulenz eine Rolle spielen. Erstaunlicherweise vermehrte sich die ΔhrpG Mutante in der Pflanze fast gleich stark wie der Xtg29 Wildtyp. Dies zeigt, dass das T3SS für das Überleben von Xtg nicht not wendig ist. Xtg – ein einzigartiger Xanthomonad In Xtg wurden die meisten Komponenten des T3SS gefunden. Die Anordnung der regulatorischen Elemente hrpG und hrpX ist jedoch einzigartig. Bei allen anderen sequenzierten Xanthomonas-Arten befinden sich diese Gene klar ausserhalb des hrp Genclusters. Diese spezielle Anordnung lässt eine mögliche Ähnlichkeit der Virulenz mechanismen mit Ralstonia solanacearum vermuten. Obwohl die Sequenzen der hrc, hrp und hpa Gene von Xtg ähnlicher sind zu jenen der Xanthomonaden als zu jenen von R. solanacearum, unterscheiden sie sich doch auch deutlich von ersteren.

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Unsere Untersuchung habt gezeigt, dass sich die Resis tenz- und Virulenzmechanismen in der Lm x Xtg Interak tion in vielerlei Hinsicht von jenen in anderen durch Xan thomonaden verursachten Krankheiten unterscheiden. Obwohl keine rassenspezifischen Resistenzgene identifi ziert werden konnten, deutet die Bedeutung des T3SS für die Virulenz auf eine wichtige Rolle von sekretierten Effektoren hin. n

Batteriosi vascolare: una malattia enigmatica delle graminacee foraggere Nelle graminacee foraggere, la batteriosi vascolare è scatenata dal batterio Xanthomonas translucens pv. graminis (Xtg) e genera ingenti danni a pascoli e prati. Al fine di selezionare varietà resistenti, si è condotta un'analisi sulle basi genetiche dell'interazione tra batteri e piante, dalla quale è emerso che tale interazione presenta alcune particolarità rispetto ad altre malattie di riso, pomodori o limoni causate da specie Xanthomonas. Non si sono potute individuare, pertanto, indicazioni su un'interazione caratteristica della razza tra i singoli isolati di batteri e i genotipi delle piante, come tipicamente accade per i geni classici della resistenza. Dal sequenziamento del genoma Xtg è emerso che, stranamente, tale patogeno ha molte sequenze di inserzione. Inoltre, l'organizzazione di un importante fattore di virulenza si differenzia nettamente da altre specie di Xanthomonas. Una soppressione specifica di tale fattore di virulenza ha sì generato un'ingente perdita di virulenza, ma i batteri erano ancora in grado di riprodursi nella pianta. Tali risultati forniscono basi preziose per lo sviluppo di efficaci metodi di selezione.

Literatur ▪▪ Altschul S.F., Gish W., Miller W., Myers E.W. & Lipman D.J., 1990. Basic Local Alignment Search Tool. Journal Of Molecular Biology 215 (3), 403−410. ▪▪ Boller B., Schubiger F.X., Tanner P., Streckeisen P., Herrmann D. et al., 2005. La diversité génétique dans les prairies naturelles suisses et son utilisation en sélection. Fourrages 182, 263−274. ▪▪ Büttner D. & Bonas U., 2010. Regulation and secretion of Xanthomonas virulence factors. Fems Microbiology Reviews 34 (2), 107−133. ▪▪ Egli T. & Schmidt D., 1982. Pathogenic variation among the causal agents of baterial wilt of forage grasses. Phytopathologische Zeitschrift 104 (2), 138−150. ▪▪ Hirschi H.-U., Frick R. & Bertossa M., 2010. Liste der empfohlenen Sorten von Futterpflanzen 2011−2012. Agrarforschung Schweiz 1 (10), Beilage. ▪▪ Hu J., Zhang Y., Qian W. & He C.Z., 2007. Avirulence gene and insertion element-based RFLP as well as RAPD markers reveal high levels of genomic polymorphism in the rice pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Systematic and Applied Microbiology 30 (8), 587−600. ▪▪ Jones J.D.G. & Dangl J.L., 2006. The plant immune system. Nature 444 (7117), 323−329. ▪▪ Kölliker R., Kraehenbuehl R., Boller B. & Widmer F., 2006. Genetic diversity and pathogenicity of the grass pathogen Xanthomonas translucens pv. graminis. Systematic and Applied Microbiology 29 (2), 109−119. ▪▪ Rechsteiner M.P., Widmer F. & Kölliker R., 2006. Expression profiling of Italian ryegrass ( Lolium multiflorum Lam.) during infection with the b acterial wilt inducing pathogen Xanthomonas translucens pv. graminis. Plant Breeding 125 (1), 43−51.

Summary

Riassunto

Bakterienwelke – eine rätselhafte Krankheit von Futtergräsern | Pflanzenbau

Bacterial wilt – a puzzling disease of forage grasses Bacterial wilt of forage grasses is caused by the bacterium Xanthomonas translucens pv. graminis (Xtg) and leads to major damage in meadows and pastures. To support the breeding of resistant cultivars, we are studying the genetic bases of the interaction between bacteria and plants. In doing so, we have learnt that this interaction exhibits a number of unique features when compared with other diseases of rice, tomatoes or lemons caused by Xanthomonas species. For one thing, no indications were found of a strain-specific interaction between individual bacterial isolates and plant genotypes, as is characteristic for typical resistance genes. The sequencing of the Xtg genome has shown that this pathogen possesses an unusually high number of insertion sequences. In addition, the organisation of an important virulence factor differs noticeably from other Xanthomonas species. Although knock-out mutation of this virulence factor led to a significant reduction of virulence, the bacteria were still able to reproduce in the plant. These findings provide valuable bases for the further development of efficient breeding methods. Key words: bacterial wilt, resistance genes, virulence factors.

▪▪ Schubiger F.X., Baert J., Bayle B., Bourdon P., Cagas B. et al., 2010. Susceptibility of European cultivars of Italian and perennial ryegrass to crown and stem rust. Euphytica 176 (2), 167−181. ▪▪ Studer B., Boller B., Herrmann D., Bauer E., Posselt U.K. et al., 2006. Genetic mapping reveals a single major QTL for bacterial wilt resistance in Italian ryegrass ( Lolium multiflorum Lam .). Theoretical and Applied G enetics 113 (4), 661−671. ▪▪ White F., Potnis N., Jones J. & Koebnik R., 2009. The type III effectors of Xanthomonas. Molecular Plant Pathology 10 (6), 749 – 766. ▪▪ Wichmann F., Asp T., Widmer F. & Kölliker R., 2011a. Transcriptional responses of Italian ryegrass during interaction with Xanthomonas translucens pv. graminis reveal novel candidate genes for bacterial wilt resistance. Theoretical and Applied Genetics 122 (3), 567−579. ▪▪ Wichmann F., Widmer F., Vorhölter F.-J., Boller B. & Kölliker R., 2012. Breeding for resistance to bacterial wilt in ryegrass: insights into the g enetic control of plant resistance and pathogen virulence. In: Breeding strategies for sustainable forage and turf grass improvement (Eds. S. Barth and D. Milbourne). Springer Science+Business Media, Dorderecht, 37−46. ▪▪ Wichmann F., Mueller-Hug B., Widmer F., Boller B., Studer B. et al., 2011b. Phenotypic and molecular characterization indicate no major race-specific interactions between Xanthomonas translucens pv. graminis and Lolium multiflorum. Plant Pathology 60 (2), 314−324.

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 32–39, 2013

P f l a n z e n b a u

Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest für den schweizerischen Ackerbau René Flisch1, Urs Zihlmann1, Peter Briner2 und Walter Richner1 Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART, 8046 Zürich, Schweiz 2 Peter Briner AG, Farmerprodukte und Dienstleistungen, 8523 Hagenbuch, Schweiz Auskünfte: René Flisch, E-Mail: rene.flisch@art.admin.ch, Tel. +41 44 377 73 23 1

CULTAN-Düngung mit dem Sternrad-Injektionsgerät. (Foto: Peter Briner)

Einleitung Stickstoff (N) ist für die Landwirtschaft ein Produkti onsfaktor, der die Erträge und die Qualität der Ernte produkte entscheidend mitbestimmt, aber gleichzeitig auch einer der Stoffe, der unsere Umwelt (Luft und Wasser) negativ beeinflussen kann. Ein gezielter und effizienter Einsatz von Stickstoff unter Berücksichti gung von Ertrags-, Qualitäts- und Umweltwirkungen ist daher ein wichtiges Ziel in der nachhaltigen land wirtschaftlichen Produktion. Das CULTAN-Verfahren – Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition (deutsch: kontrollierte Langzeitammoniumernährung) – soll gegenüber der herkömmlichen Stickstoffdüngung viele pflanzenbau liche, ökonomische und ökologische Vorteile haben

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 40–47, 2013

und die Stickstoffeffizienz entscheidend verbessern. Bisherige Versuche und Empfehlungen für den Einsatz des CULTAN-Verfahrens stammen häufig aus eher tro ckenen Regionen des nördlichen und östlichen Euro pas (Kozlovský et al. 2009), da eine ausreichende Ver fügbarkeit des Ammoniums (NH4) auch bei geringer Bodenfeuchte gewährleistet ist. In den letzten Jahren wird das Verfahren auch vermehrt in der Schweiz angewendet, allerdings fehlen Untersuchungen über die Wirkung unter schweizerischen Klima-, Boden- und Anbaubedingungen. Deshalb hat die Forschungsan stalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART das CUL TAN-Düngungesverfahren mit der herkömmlichen Düngung bei Winterweizen und Körnermais vergli chen und die Auswirkungen auf Ertrags- und Qualitäts eigenschaften geprüft.

Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest für den schweizerischen Ackerbau | Pflanzenbau

Versuchsanlage und Standorte In den Jahren 2008 bis 2010 wurden Parzellenversuche auf je zwei Winterweizen- und Mais-Praxisfeldern im Ackerbaugebiet des Schweizer Mittellandes angelegt. Die Versuchsfelder sind in Tabelle 1 charakterisiert. Um das Risiko unkontrollierter N-Nachlieferungen zu ver meiden, wurden auf den Versuchsfeldern nach der Ernte der Vorkultur keine organischen Dünger ausgebracht und keine Zwischenkulturen beziehungsweise Gründün gungen angebaut. Kunstwiese als Vorkultur wurde aus demselben Grund ausgeschlossen. Das CULTAN-Düngungsverfahren mit flüssigem Ammonsulfat wurde mit den handelsüblichen Mineral düngern Ammonsalpeter 27 % N (NAS), Ammonsulfat gekörnt 21 % N (NSu) und einer Null-N-Düngung (0N) verglichen. Um einen allfälligen Einfluss der N-Form fest zustellen, wurde nebst der mineralischen Vergleichsvari ante Ammonsalpeter auch Ammonsulfat, das bezüglich N-Form dem CULTAN-Verfahren entspricht, eingesetzt. Die gedüngte N-Menge am jeweiligen Standort war beim CULTAN-, NAS- und NSu-Verfahren identisch, im Nmin-Verfahren wurde beim Mais Stickstoff in Form von Ammonsalpeter 27 % N, abhängig vom mineralischen N-Gehalt des Bodens (Nmin-Methode, Flisch et al. 2009) gedüngt. Als Versuchsanlage wurde eine Blockanlage mit vier Wiederholungen gewählt, wobei die Verfahren aus anbau- und gerätetechnischen Gründen nicht voll ständig randomisiert werden konnten. Die Parzellen breite, abgestimmt auf die eingesetzten Praxisgeräte,  betrug 6 m und die Parzellenlänge 20 m.

Zusammenfassung

Material und Methoden

In den Jahren 2008 bis 2010 wurde das CULTANVerfahren (Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition) auf Praxisfeldern im Schweizer Mittelland geprüft. In Parzellenversuchen mit Winterweizen und Körnermais wurde flüssiges Ammonsulfat mit dem CULTAN-Verfahren in einer einmaligen Gabe appliziert und mit Ammonsalpeter und Ammonsulfat verglichen, welche mit einem pneumatischen Düngerstreuer breitflächig ausgebracht wurden. Bei Winterweizen konnten zwischen den geprüften Verfahren weder beim Kornertrag noch beim Proteingehalt Unterschiede festgestellt werden. Der Strohertrag lag beim CULTAN-Verfahren leicht höher, da mehr Halme pro Flächeneinheit gebildet wurden. Auch beim Körnermais zeigten sich beim Ertrag und Stickstoffgehalt der Körner keine Unterschiede zwischen dem CULTAN-Verfahren und der herkömmlichen Düngung. Die Gesamt-Trockensubstanzerträge lagen beim CULTAN-Verfahren aufgrund der grösseren Stängelerträge geringfügig höher. Die mit dem CULTAN-Verfahren beabsichtigte Anlage von Ammoniumdepots im Boden und damit eine kontinuierliche Langzeiternährung der Pflanzen mit Ammonium konnte in den Versuchen nicht bestätigt werden. Ammoniumund Nitratmessungen im Boden haben gezeigt, dass das Ammonium innert weniger Wochen praktisch vollständig nitrifiziert wird.

Tab. 1 | Charakterisierung der Versuchsstandorte

Jahr

PLZ

VersuchsStandort

JahresMittlere Jahresm.ü.M. Niederschlag1 Temperatur1 (mm) (°C)

Nährstoffversorgung2

Bodencharakterisierung2 Kultur

Humus (%)

Ton (%)

Schluff (%)

Kalk

P-Test K-Test

Mg-Test

2008

8115

Metttmenhasli

420

1040

8,5

2,6

6,8

–

8,3

1,9

10,4

2008

8544

Bertschikon

510

1070

8,2

2,8

7,0

–

22,8

4,8

9,9

2009

8182

Hochfelden

450

1030

8,5

2,2

6,0

–

10,2

5,6

6,1

2009

8544

Attikon

455

1070

8,2

4,8

7,2

46,0

6,7

16,4

2010

8182

Hochfelden

450

1030

8,5

2,7

6,2

–

11,9

2,9

7,3 22,7

2010

8543

Gundetswil

470

1070

8,2

3,5

6,9

–

9,2

1,8

2008

8115

Metttmenhasli

420

1040

8,5

1,7

7,2

11,3

4,3

7,0

2008

8544

Bertschikon

510

1070

8,2

2,2

6,7

–

14,1

5,2

7,8

2009

8404

Winterthur

450

1070

8,2

3,7

6,9

–

27,5

8,8

10,1

2009

8425

Oberembrach

455

1030

8,5

3,8

6,6

–

12,3

4,5

30,2

2010

8415

Berg am Irchel

450

1050

8,5

3,7

7,6

23,5

8,7

12,6

2010

8544

Bertschikon

470

1070

8,2

3,4

7,1

8,4

2,8

27,2

Regionale langjährige Mitelwerte 2 Bodenanalysen nach den Referenzmethoden der Forschungsanstalten Agroscope, 1996 1

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 40–47, 2013

Pflanzenbau | Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest für den schweizerischen Ackerbau

Tab. 2 | Ertrags- und Qualitätsparameter bei Winterweizen

Verfahren

TS1-Ertrag Körner (kg / a)

TS1-Ertrag Stroh (kg / a)

TKG2 (g)

Ähren pro m²

Kornzahl pro Ähre

Protein Körner (g/kg TS1)

340

114,3

135,4

N-Entzug (kg N/ha)

N-Düngung (kg N/ha)

2008: Mettmenhasli, Sorte Ludwig 0N

33,6

CULTAN

52,9

NAS

54,2

66,8

42,8

523

NSu

53,6

66,3

43,3

495

42,7 68,3

B A

44,8

43,1

538

B A

160

120

132,5

162

120

128,0

159

120

2008: Bertschikon, Sorte Siala C

46,5

412

46,5

546

106,3

128,9

126,1

128,1

53,8

46,7

CULTAN

80,1

78,2

NAS

80,7

72,5

47,9

494

NSu

82,2

71,1

48,3

478

49,2

117

220

120

211

120

218

120

2009: Hochfelden, Sorte Zinal 0N

40,2

33,4

CULTAN

67,5

64,7

NAS

66,7

58,6

47,4

NSu

69,4

59,2

47,5 49,9

459

49,4

633

375

99,0

154

107,9

545

112,7

157

150

538

112,7

163

150

588

46,4

152

2009: Attikon, Sorte Siala 0N

38,9

CULTAN

69,4

NAS

66,4

NSu

62,5

37,4 66,1

D A

C A

100,2

116,6

170

0 118

57,9

50,4

503

115,1

157

120

54,9

51,0

476

110,6

144

120

39,3

2010: Hochfelden, Sorte Zinal 0N

29,2

CULTAN

43,8

C B

28,7

63,6

34,0

326 C

540

105,5

134,4

C A

65 161

C A

0 162

NAS

50,9

58,4

35,9

534

128,5

150

160

NSu

49,4

60,0

35,5

488

128,0

151

160

2010: Gundetswil, Sorte Arina 0N

37,9

CULTAN

57,6

39,8

70,8

C A

41,9

384

41,5

566

C A

118,8

132,2

161

C A

0 103

NAS

54,4

61,3

41,5

484

123,3

140

105

NSu

54,8

61,6

41,6

485

126,1

144

105

45,2

Mittelwert aller Standorte 0N

38,9

CULTAN

61,9

NAS

62,2

62,6

44,3

514

123,0

163

129

NSu

62,0

62,2

44,5

493

122,3

163

129

38,1 68,6

43,5

383 C

568

C A

27 29

C B

107,4 125,9

C A

87 171

D A

0 129

1 Trockensubstanz 2Tausendkorngewicht Verschiedene Buchstaben weisen auf signifikante Unterschiede zwischen den Mittelwerten (pro Standort bzw. Mittelwert über alle Orte) der verschiedenen Verfahren bei der 5-%-Schwelle gemäss Duncan-Test hin.

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 40–47, 2013

Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest für den schweizerischen Ackerbau | Pflanzenbau

Das flüssige Ammonsulfat wurde in einer Gabe mittels eines Sternradinjektionsgeräts des Lohnunternehmens Peter Briner AG bei Vegetationsbeginn (Weizen) bezie hungsweise zur Saat (Mais) appliziert und als «Punkt depot» 5 bis 7 cm tief in den Boden eingebracht, wäh rend die Mineraldünger mit einem pneumatischen Düngerstreuer breitwürfig in drei Gaben (Weizen) und ein bis zwei Gaben beim (Mais) zu den in den «Grundla gen für die Düngung im Acker- und Futterbau; GRUDAF» (Flisch et al. 2009) empfohlenen Entwicklungsstadien verabreicht wurden. Die Höhe der N-Gaben sowie die Pflanzenschutzmassnahmen richteten sich nach den Vor gaben der jeweiligen Betriebsleitenden. In den vorlie genden Versuchen wurden jeweils vor der Düngung sowie nach der Ernte bei allen Düngungsverfahren Nmin- Proben (0−90 cm Bodentiefe) entnommen. Bei Winterweizen wurden 30 m² (1,5 m × 20 m) mit einem Parzellenmähdrescher «Wintersteiger» geerntet. Die Stroherträge wurden aus dem Korn: Stroh-Verhältnis, das aus einer Stichprobe erhoben wurde, berechnet. Beim Körnermais wurden die mittleren vier Reihen auf einer Parzellenlänge von 10 m (entspricht einer Fläche von 3 m × 10 m) geerntet. Datenerhebung und statistische Analysen Die Erträge wurden getrennt nach den Pflanzenteilen Körner und Stroh (bzw. Körner, Stängel, Spindeln bei Körnermais) erhoben. Bei Winterweizen wurden zudem die ertragsbestimmenden Komponenten Anzahl Ähren pro Quadratmeter, Kornzahl pro Ähre und Tausendkorn gewicht bestimmt. Als Qualitätsparameter wurde der Stickstoffgehalt der geernteten Pflanzenteile mit der DUMAS-Methode bestimmt. Für die Körner kann daraus der Proteingehalt errechnet werden. Die Ertragserhe bung und N-Analyse der einzelnen Pflanzenteile ermög lichte eine genaue Berechnung des Gesamt-N-Entzuges. Für die statistische Auswertung zur Beurteilung der Ver fahrensunterschiede wurden die ANOVA-Varianzanalyse sowie der Duncan-Test herangezogen.

Resultate und Diskussion Ertrags- und Qualitätsparameter von Winterweizen Die Kornerträge von Winterweizen waren bei den gedüngten Varianten über alle Standorte betrachtet mit 50 bis 80 kg Trockensubstanz (TS) pro Hektare recht unterschiedlich. Das Ertragsniveau wurde im Wesentli chen von den Faktoren Jahr, Standort und Sorte bestimmt. Die Kornerträge des CULTAN-Verfahrens unterschieden sich nicht im Vergleich zu den herkömmli chen Düngungsverfahren NAS und NSu, die in drei breit würfig ausgebrachten Teilgaben wurden (Tab. 2).

Die Erträge der 0N-Variante lagen im Mittel bei zirka 60 % der gedüngten Varianten. Am Standort Gundets wil 2010 mit im Vergleich zur Normdüngung (Flisch et al. 2009) reduzierter N-Düngung (105 kg N/ha) erreichte die 0N-Variante 70 % des Kornertrages der gedüngten Varianten. Dies lässt den Schluss zu, dass in diesem Falle der optimale Ertrag nicht erreicht wurde. Erhebliche Ertragsvorteile des CULTAN-Verfahrens bei reduzierter N-Düngung (Sommer 2003) konnten in unserer Ver suchsreihe wie auch in mehrjährigen Versuchen in Deutschland (Kücke 2003) nicht bestätigt werden. Auch bei gegenüber der schweizerischen Düngungsnorm erhöhter N-Düngung (Tab. 2) traten keine Verfahrens unterschiede auf. Die für die Ertragsbildung wichtigsten Faktoren sind die Anzahl Ähren pro Quadratmeter, Kornzahl je Ähre und das Tausendkorngewicht (TKG). Die Ertrags bildung im CULTAN-Verfahren unterschied sich im Ver gleich zu konventioneller N-Düngung insofern, als durchschnittlich etwa 50 Ähren pro Quadratmeter mehr gebildet wurden, die Kornzahl je Ähre und ins besondere das TKG hingegen tiefer waren. Die hohe Bestandesdichte dürfte auf die starke Bestockung aufgrund der hohen einmaligen N-Gabe beim CUL TAN-Verfahren bei guten Wachstumsbedingungen und ausreichender Wasserversorgung in den Jahren 2008 bis 2010 zurückzuführen sein. Nach Angaben von Kozlovský et al. (2009) stellten diverse Autoren beim CULTAN-Verfahren im Vergleich zur breitflächigen N-Düngung in mehreren Gaben ähnliche Bestandes dichten, jedoch erhöhte Anzahl Körner pro Ähre und ein statistisch gesichertes tieferes TKG fest, was letzt lich zu gleichen bis tendenziell tieferen Erträgen führte. Die verbreitete Meinung, dass bei Trockenheit mit dem CULTAN-Verfahren eine bessere N-Wirkung und N-Ausnutzung erreicht werden kann, da der Dün ger in Wurzelnähe appliziert wird, konnten diese Autoren nicht feststellen. Bezüglich des Proteingehalts der Körner konnten zwischen den gedüngten Verfahren keine Unter schiede festgestellt werden. Dieses Ergebnis wird auch mehrheitlich durch die ausländischen Versuche bestä tigt. Bei der 0N-Variante lag der Proteingehalt absolut um etwa 2 % tiefer. Auch das Ausbringen von gekörn tem Ammonsulfat als einmalige Gabe bei Vegetations beginn (Resultate hier nicht gezeigt) ergab signifikant tiefere Proteingehalte. Die übrigen erhobenen Para meter waren mit dem CULTAN-Verfahren vergleichbar. Der Gesamt-N-Entzug war aufgrund der signifikant höheren Stroherträge beim CULTAN-Verfahren (Tab. 2) durchschnittlich 10 kg N/ha höher als bei den Verfah  ren NAS und NSu.

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Pflanzenbau | Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest für den schweizerischen Ackerbau

160 140

kg Körner/a (15% H2O)

120 100 80 60 40 20 0 Mettmenhasli (2008) ohne N

Bertschikon (2008)

Winterthur (2009) CULTAN

Oberembrach (2009) NAS

Berg am Irchel (2010) NSu

Bertschikon (2010) Nmin

Abb. 1 | Kornerträge der N-Düngungsverfahren an den einzelnen Versuchsstandorten bei Mais.

Ertrags- und Qualitätsparameter von Körnermais Die Erträge beim Mais können bekanntlich aufgrund von jahres-, standort- und sortenbedingten Unterschie den stark schwanken. Die unterschiedliche Reaktion von Sorten bei unterschiedlichen Umweltbedingungen und verschiedenen Düngerformen hat Bustamante Morales (2009) aufgezeigt, wobei die Ammoniumernährung gegenüber der Nitraternährung zu Vor- oder Nachteilen führen konnte. In der vorliegenden Versuchsreihe wurden hohe bis sehr hohe Kornerträge erzielt, die mit 110 bis 140 kg/a (15 % H2O) bei den gedüngten Verfahren deutlich über dem langjährigen schweizerischen Mittel (Flisch et al. 2009) lagen. Die Kornerträge der 0N-Varianten erreich ten mit 100 bis 130 kg/a annähernd das Ertragsniveau der gedüngten Varianten. Der Trockensubstanzertrag der Gesamtpflanzen fiel bei den 0N-Varianten aufgrund der geringeren Stängelerträge gegenüber den übrigen Düngungsvarianten deutlicher ab. Bei den Kornerträgen der verschiedenen Düngungs varianten konnten im Mittel über alle Versuchsstand orte keine statistisch signifikanten Unterschiede festge stellt werden. An den einzelnen Standorten hatte sporadisch mal das eine, mal das andere Verfahren leichte Vorteile (Abb. 1), die zwar statistisch abgesi chert werden konnten, für die Praxis jedoch kaum rele vant sind, da die Unterschiede deutlich kleiner sind als die üblichen standort- und jahresbedingten Ertrags schwankungen. Die Trockensubstanzerträge der Gesamtpflanze lagen im CULTAN-Verfahren im Mittel um 10 kg/a höher als bei den herkömmlich gedüngten Varianten, da bei

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diesem Verfahren die Stängelerträge teils statistisch gesichert, teils tendenziell leicht höher ausfielen. Diesel ben Beobachtungen betreffend Korn- und Gesamtpflan zenerträgen konnte auch Maier et al. (2011) in Versu chen im Süddeutschen Breisgau machen. Die Stickstoffgehalte der Maiskörner waren bei allen gedüngten Varianten mit 15,5 (± 0,1) g/kg TS praktisch identisch – lediglich beim ungedüngten Verfahren waren die N-Gehalte um etwa 1 g/kg TS reduziert, lagen aber dennoch im oberen Bereich der in den «Grund lagen für die Düngung im Acker- und Futterbau 2009; GRUDAF» (Flisch et al. 2009) angegebenen Gehaltswerte. Bemerkenswert ist, dass das nach der Nmin-Methode gedüngte Verfahren, bei dem im Durchschnitt aller Ver suche 50 kg N/ha weniger ausgebracht wurden, diesel ben Erträge bei gleicher Qualität erreichte. Dies deutet darauf hin, dass die von den Betriebsleitenden vorgege bene Düngung, die im Durchschnitt zirka 10 kg N/ha über der empfohlenen Normdüngung (Flisch et al. 2009) lag, in den meisten Fällen zu hoch war. Das Ammonium-Depot im Boden Beim CULTAN-Verfahren wird der Stickstoff als Ammo nium stets in einer N-Gabe bei Vegetationsbeginn als Depots in den Wurzelbereich der Pflanzen ausgebracht. Durch die hohe Ammoniumkonzentration im Depot bereich wird gemäss Sommer (2003) die mikrobielle Nitrifikation des Ammoniumstickstoffs gehemmt. Dadurch ist eine Optimierung und der kontinuierliche Verlauf der N-Aufnahme durch die Pflanzen gewährleis tet und der in Ammoniumform vorliegende Stickstoff des Depots wird nicht ins Grundwasser verlagert.

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250,0 mehr als 90% Nitrat

kg Nmin pro ha

200,0

150,0

100,0

mehr als 80% Nitrat

50,0

Veg.-Beginn

vor Schossen

nach Ernte

Winterweizen

Saat

4-5 Blätter

Ammonsulfat

CULTAN

Ammonsalpeter

Ammonsulfat

ohne Düngung

CULTAN

Ammonsalpeter

ohne Düngung

Ammonsulfat

Ammonsalpeter

CULTAN

ohne Düngung

Ammonsulfat

CULTAN

Ammonsalpeter

Ammonsulfat

vor Ährensch.

ohne Düngung

CULTAN

Ammonsalpeter

Ammonsulfat

ohne Düngung

CULTAN

Ammonsalpeter

ohne Düngung

Ammonsulfat

Ammonsalpeter

CULTAN

ohne Düngung

0,0

nach Ernte

Körnermais

Abb. 2 | Verlauf der N min -Gehalte in Abhängigkeit des N-Düngungsverfahrens bei Winterweizen und Körnermais. Durch schnitt aus je sechs Versuchen.

In unseren Winterweizenversuchen lagen die Nmin-Ge halte des Bodens vor dem zweiten und dritten Dün gungstermin jeweils zwischen 30 und 60 kg N/ha. Höhere Werte wurden im Jahr 2010 gemessen, da die erste N-Gabe wetterbedingt sehr spät ausgebracht werden konnte und entsprechend nahe beim zweiten Düngungs termin lag. Die relativ tiefen Nmin-Gehalte zeigten sich auch beim CULTAN-Verfahren mit der einmaligen hohen ersten Stickstoffgabe. Sie waren tendenziell nur leicht höher (10−15 kg N/ha) als bei breitflächiger N-Düngung und der mineralische Stickstoff lag zu diesen Zeitpunkt grösstenteils als Nitrat-N vor. Der Winterweizen war offensichtlich in der Lage, einen grossen Teil der sehr hohen N-Mengen beim CULTAN-Verfahren in kurzer Zeit aufzunehmen, was sich im Vergleich zu den übrigen Dün gungsverfahren in einer hohen Bestockungsrate und intensiv grün gefärbten Pflanzen äusserte. Ob der Stick stoff dabei als Nitrat oder als Ammonium aufgenommen wurde, wurde nicht untersucht. Die Rest-Nmin-Gehalte des Bodens nach der Weizenernte lagen bei allen Düngungs verfahren zwischen 20 und 40 kg N/ha (Abb. 2). Körnermais wurde bei den herkömmlichen Dün gungsvarianten im 4- bis 6-Blatt-Stadium gedüngt. N-Ga ben über 80 kg N/ha wurden in zwei Teilgaben im Abstand von zirka zehn Tagen ausgebracht. Die NminGehalte des Bodens lagen im CULTAN-Verfahren zu die

sem Zeitpunkt bei 180 bis 250 kg N/ha. Im Vergleich zu den übrigen Verfahren, die bis zu diesem Zeitpunkt nicht gedüngt wurden, waren dies 100 bis 150 kg N/ha mehr, also etwa die N-Menge, die im CULTAN-Verfahren zur Saat gedüngt wurde (Abb. 2). Über 90 % des gemes senen Mineralstickstoffs im Boden lag in Form von Nitrat vor, das heisst, das Ammonium wurde innert vier bis sechs Wochen praktisch vollständig nitrifiziert. Die Hem mung der Nitrifikation aufgrund der hohen NH4-Kon zentration, ein stabiles NH4-Depot sowie eine langan dauernde NH4-Ernährung der Pflanzen (Sommer 2003) konnten wir nicht bestätigen. Auf der Dauerbeobachtungsfläche «Oberacker» Rütti/Zollikofen (Sturny et al. 2007) wird das CULTAN-Ver fahren seit 2007 eingesetzt. In mehreren Kulturen und Anbaujahren wurden die mittels Sternrad-Injektion im Oberboden platzierten Ammoniumdepots beziehungs weise die sie umgebende Erde mit einem Hohlmeissel ausgestochen (Durchmesser 2,6 cm, Tiefe 15 cm) und die Ammonium-N-Konzentration bestimmt. Die im Rhyth mus von ein bis zwei Wochen ab dem Düngungszeit punkt durchgeführten Beprobungen zeigten jeweils eine rasche Abnahme der Ammonium-N-Konzentration im Depotbereich (Abb. 3). In keiner der Untersuchungsrei hen konnten mit dieser Beprobungsmethode zeitlich  «stabile» Ammoniumdepots nachgewiesen werden.

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Pflanzenbau | Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest für den schweizerischen Ackerbau

1000 900 800

ppm NH4 -N

700 600 500 400 300 200 100

7/7/2009

6/27/2009

6/17/2009

6/7/2009

5/28/2009

5/18/2009

Abb. 3 | Verlauf der Ammonium-N-Konzentration in den Ammoniumdepots bzw. der umgebenden Erde un ter Mais im Direktsaatsystem; Saat: 22.4.2009; CULTAN-Einsatz: 13.5.2009; Beprobungstiefe 0–15 cm, zirka 80 cm 3 Bodenvolumen; 110 kg NH 4 -N/ha platziert in zirka 80 000 Depots pro Hektare, «Oberacker» Rütti/ Zollikofen, 2009.

Schlussfolgerungen und A u s b l i c k Bezüglich Ertrag und Qualität der Ernteprodukte bei Weizen und Mais haben die geprüften Düngungssys teme sehr ähnliche Resultate gezeigt. Obwohl die Kultu ren nach der Düngung mit dem CULTAN-Verfahren oft intensiver grün gefärbt sind, wird weder ein höherer Ertrag, noch eine bessere N-Ausnutzung erzielt. Wie bei der herkömmlichen Düngung sind auch beim CUL TAN-Verfahren hohe Stickstoffgaben zu einem frühen Zeitpunkt als kritisch zu beurteilen, da der «Depotef fekt» nicht nachgewiesen werden konnte. Insbesondere bei Hackfrüchten, die in der Anfangsphase nur einen geringen N-Bedarf haben, liegen grosse N-Mengen (auch beim CULTAN-Verfahren meist in Form von Nitrat) ungenutzt im Boden, was das Risiko von N-Verlusten erhöht. Um einer bedarfs- und umweltgerechten N-Dün gung mit dem CULTAN-Verfahren gerecht zu werden, ist eine Weiterentwicklung der Ausbringtechnik erforder lich, welche die Applikation von flüssigem Ammonsulfat zu einem späteren, dem Bedarf der Kulturen angepass ten Zeitpunkt erlaubt. Damit kann der bereits im Boden vorhandene Stickstoff besser abgeschätzt (Nmin-Me thode) und die zu düngende N-Menge dem Bedarf der Kulturen angepasst werden.

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Wie ein Pilotprojekt in der Kläranlage Kloten/Opfikon zeigt, gibt es bei der Abwasserreinigung ein sehr grosses Potenzial, Stickstoff in Form von Ammonsulfat zurückzu gewinnen und mit dem CULTAN-Verfahren in der Land wirtschaft als Dünger einzusetzen. Im Hinblick auf mög lichst geschlossene Nährstoffkreisläufe sollte eine solche Rückgewinnung und ihre Anwendung in der Landwirt schaft angestrebt und gefördert werden. Unter dem Aspekt der künftig zu erwartenden Verknappung von Ressourcen und steigenden Preisen bei den Handelsdün gern könnte das CULTAN-Verfahren mit dem Einsatz von recycliertem Stickstoff aus Kläranlagen auch ökonomisch n eine interessante Alternative darstellen.

Dank

Wir möchten der Fachstelle Bodenschutz des Kantons Bern und der Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften (HAFL) für die Unterstützung im Versuch «Oberacker», sowie den Landwirten W. Landert (Hochfelden), H. Meier (Niederhasli) und der Betriebsgemeinschaft Ammann und Briner (Attikon) für die Bereitstellung und Bewirtschaftung der Versuchsflächen, bestens danken.

Procedura CULTAN nel test attitudinale per la campicoltura svizzera La procedura CULTAN (Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition) è stata testata nella pratica, nell'Altipiano svizzero, tra il 2008 e il 2010. Negli esperimenti particellari con frumento autunnale e mais da granella è stato applicato in un'unica dose solfato di ammonio con la procedura CULTAN e confrontato con nitrato di ammonio e solfato di ammonio, distribuiti con uno spandiconcime pneumatico su un'ampia superficie. Per il frumento autunnale non si sono riscontrate differenze tra le due procedure applicate né nella resa in grani, né nel contenuto proteico. Con la procedura CULTAN si è ottenuta una resa in paglia leggermente superiore, poiché si sono formati più culmi per unità di superficie. Anche nel caso del mais da granella, la resa e il tenore di azoto dei grani non hanno presentato differenze a seconda che si sia fatto ricorso alla procedura CULTAN o alla concimazione tradizionale. Le rese superiori degli steli hanno però generato una sostanza secca totale leggermente superiore nel caso della procedura CULTAN. La formazione di depositi di ammonio nel suolo, prevista con la procedura CULTAN, e il relativo apporto continuo a lungo termine di ammonio alle piante, non hanno potuto essere confermati dagli esperimenti. Dai rilevamenti di nitrato e ammonio nel suolo è emerso che la nitrificazione dell'ammonio è praticamente completa nel giro di poche settimane.

Literatur ▪▪ Bustamante Morales O. E., 2009. Water Relations and Drought Tolerance of Different Zea mays Cultivars as Influenced by Nitrogen Form and Application. Dissertation an der Hohen Landwirtschaftlichen Fakultät der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität zu Bonn. ▪▪ Flisch R., Sinaj S., Charles R. & Richner W., 2009. GRUDAF 2009 – Grundlagen für die Düngung im Acker- und Futterbau. Agrarforschung 16 (2), 1–97. ▪▪ Kozlovský O. et al. 2009. Influence of nitrogen fertilizer injection (CULTAN) on yield, yield components formation and quality of winter wheat grain. Plant Soil Environm. 55 (12), 536–543. ▪▪ Kücke M., 2003. Ertrag und Kornqualität von Winterweizen und Winterroggen nach N-Injektionsdüngung – Feldversuchsergebnisse 2001. In: Kücke M. (Hrsg.), Anbauverfahren mit N-Injektion (CULTAN): Ergebnisse, Perspektiven, Erfahrungen. Landbauforschung Völkenrode, FAL Agricultural Research, ISBN 3 – 933140 – 67 – 6, 71–83.

Summary

Riassunto

Das CULTAN-Verfahren im Eignungstest für den schweizerischen Ackerbau | Pflanzenbau

The CULTAN system in a screening test for Swiss arable farming The CULTAN (Controlled Uptake Long Term Ammonium Nutrition) system was tested on farmers fields in the Swiss Midlands from 2008 to 2010. In plot trials with winter wheat and grain maize, liquid ammonium sulphate was applied in a single dose according to the CULTAN system and compared with ammonium nitrate and ammonium sulphate, which were spread over the whole area with a pneumatic fertiliser spreader. For winter wheat, no differences were detected between the systems tested in terms of either grain yield or protein content. Straw yield was slightly higher with the CULTAN system, since more stalks per unit of area were formed. Nor did we find any differences for grain maize in terms of grain yield and nitrogen content between the CULTAN and conventional fertilising systems. Total dry-matter yields for the CULTAN system were slightly higher owing to the higher stalk yields. The placement of ammonium deposits in the soil, and hence the steady, long-term feeding of the plants with ammonium intended by the CULTAN system, could not be confirmed in the trials. Ammonium and nitrate measurements in the soil have shown that the ammonium is almost completely nitrified within just a few weeks. Key words: CULTAN, winter wheat, maize, nitrogen, ammonium injection.

▪▪ Maier J. et al. 2011. Platzierung von Harnstoff-Ammoniumsulfat-Lösung bei Mais und Kartoffel am Oberrhein. Zugang: https://www.badenova. de/mediapool/media/dokumente/unternehmensbereiche_1/stab_1/innovationsfonds/abschlussberichte/2008_5/2008 – 02_AB_CULTAN.pdf. ▪▪ Sommer K.& Fischer D., 1993. Ergebnisse aus 6-jährigen Fruchtfolge versuchen: Z-Rüben, W-Weizen und W-Gerste bei einer N-Düngung nach dem «CULTAN»-Verfahren. In: VDLUFA-Kongressband, 37, Hamburg, 75–78. ▪▪ Sommer K., 2003. Grundlagen des CULTAN-Verfahrens. In: Kücke M. (Hrsg.), Anbauverfahren mit N-Injektion (CULTAN): Ergebnisse, Perspektiven, Erfahrungen. Landbauforschung Völkenrode FAL Agricultural Research, ISBN 3 – 933140 – 67 – 6, Braunschweig, 1–23. ▪▪ Sturny W. G. et al., 2007. Direktsaat und Pflug im Systemvergleich – eine Synthese. Agrarforschung 14 (08), 350–357.

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K u r z b e r i c h t

A Sense of Inspiration – wenn sich Inspiration und Sensorikwissenschaften treffen Patrizia Piccinali, Forschungsanstalt Agroscope Liebefeld- Posieux ALP-Haras, 3003 Bern, Schweiz Auskünfte: Patrizia Piccinali, E-Mail patrizia.piccinali@alp.admin.ch, Tel. +41 31 323 81 62

Abb. 1 | Die Kongressorganisatorinnen, Patrizia Piccinali (Agroscope) und Annette Bongartz (ZHAW).

Vom 9.bis 12. September fand in Bern die 5. Europäische Konferenz zum Thema Sensorik und Konsumentenforschung statt. 570 Teilnehmende aus 46 Ländern konnten an acht Keynote-Präsentationen und 49 Vorträgen teilnehmen sowie 380 Poster anschauen. Unter der Devise «A Sense of Inspiration» lag die Betonung der diesjährigen Veranstaltung auf dem multidisziplinären Ansatz, um die Bedürfnisse von Konsumentinnen und Konsumenten besser zu verstehen. Die sensorische Analyse hat sich in den vergangenen 20 Jahren deutlich weiterentwickelt: Bestand man Anfang der 90er Jahre noch auf der strikten Trennung zwischen der produktbezogenen sensorischen Analyse und der konsumentenbezogenen Marktforschung so stehen seit einiger Zeit ganzheitliche Ansätze im Vordergrund.

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Die in der Sensorik tätigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind sich bewusst, dass es notwendig ist, ganz genau zu verstehen, weshalb sich Konsumenten für ein bestimmtes Produkt entscheiden, wenn man Pro dukte anbieten möchte, die ihren Bedürfnissen und Ansprüchen entsprechen sollen. Kaufentscheide werden nicht nur aufgrund einer momentanen Vorliebe für das Konsumgut getroffen, sondern sind viel mehr das Resul tat eines komplexen Zusammenspiels produkt-, per sonen- und situationsbezogener Faktoren. Demnach interagieren intrinsische Produkteigenschaften (z. B. Erscheinungsbild, Textur, Aroma und Inhaltsstoffe) ebenso wie extrinsische Produkteigenschaften (z.B. Preis, Marke und Verpackung) einerseits mit persönli chen Eigenschaften des Menschen (z.B. Alter, Sozialge füge, sensorischer Wahrnehmung, Vorlieben, Erfahrung,

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Emotionen, Motivation, Charakter) und andererseits mit momentbezogenen Eigenschaften (z.B. Ort, Umgebung und Tageszeit), um ein Produkt mehr oder weniger bewusst auszuwählen. Nur mit Hilfe neuer und multidis ziplinärer Ansätze sind wir in der Lage, das Verhalten von Konsumentinnen und Konsumenten gegenüber einem Produkt in seiner ganzen Komplexität zu erfassen und somit auf ihre Bedürfnisse einzugehen. Vor diesem Hintergrund wurde das Tagungspro gramm 2012 zusammengestellt. Mit dem Wissen wie wichtig Faktoren wie Neugier, Kreativität und neue Ideen für die Entwicklung von Methoden, Technologien, Prozessen und Produkten sind, wählte das Organisati onskomitee als Leitmotiv die Inspiration. Die Konferenz wurde von Agroscope und dem Departement Life Scien ces und Facility Management der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften organisiert. Für die logisti sche und administrative Arbeiten war die ElsevierGruppe zuständig. Nachfolgend wird ein Auszug aus einigen Vorträgen vorgestellt. Entwicklung von wettbewerbsfähigeren Produkten N. Martin (Nestlé Research Center, Suisse) gab in ihrem Keynote-Vortrag einen höchst interessanten und umfas senden Überblick über den Stand der Sensorik und Kon sumentenforschung. Sie unterstrich die Wichtigkeit eines ganzheitlichen sensorischen Ansatzes für eine erfolgrei che Produktentwicklung. So beginnt die Produktent wicklung mit der Analyse der Konsumenten-Erwartun gen gegenüber einem Produkt. Für die Akzeptanz eines Produktes ist während des Verzehrs nicht nur die punktu elle sondern auch die dynamische Wahrnehmung von sensorischen Faktoren von grosser Bedeutung. Demzu folge sollten sowohl sensorische als auch hedonische (Beurteilung von Akzeptanz oder Beliebtheit) Messun gen entweder zu mehren Zeitpunkten, oder noch besser kontinuierlich während des Verzehrs durchgeführt wer den. Wichtig ist auch, dass Beurteilungen nicht anhand eines einzigen Bissen oder Schlucks eines Produktes gemacht werden, sondern mit realen Portionengrössen, um Effekte wie Aversion oder Adaptation untersuchen zu können. Weiter wurde die Überlegenheit von beob achtenden Methoden gegenüber Self-report-Methoden bei der Erhebung von hedonischen und verhaltensbezo genen Daten (z.B. Fragebogen) gezeigt. Sensorische Eigenschaften eines Produkts und Ernährung Professor K. de Graaf (Universität Wageningen, Holland) sprach über den Einfluss der sensorischen Eigenschaften eines Produktes und der Verzehrsituation auf das Sätti gungsgefühl. Interessant war u.a. die Tatsache, dass flüs sig aufgenommene Kalorien (Beispiel Softdrinks) als

weniger sättigend empfunden werden als Kalorien in fester Form. Dieses unterschiedliche Sättigungsempfin den wird mit der kurzen Verweildauer einer Flüssigkeit im Mund erklärt. Die Zeit, während der ein Lebensmittel im Mund verbleibt scheint also wichtig für das Sätti gungsempfinden zu sein. Zudem haben auch die Viskosi tät eines Lebensmittels sowie die Art der Aufnahme (Magensonde, Strohhalm, Löffel) einen Einfluss auf die empfundene Sättigung. Da flüssig zugeführte Kalorien oft zu einer Gewichtzunahme beitragen, sind solche Erkenntnisse wichtig, um Lebensmittel zu entwickeln, welche trotz niedrigem Energiegehalt als möglichst sät tigend wahrgenommen werden. Sensorische Wahrnehmung bei älteren Menschen Die Abnahme des Geruchs- und Geschmackssinns bei älteren Menschen und die Konsequenzen, die sich dar aus für die Entwicklung eines für Menschen im Rentenal ter bestimmten Produkts ergeben, ist in den Sensorikwis senschaften ein aktuelles Thema, welches in mehreren mündlichen und schriftlichen Beiträgen behandelt wurde. C. Arganini (INRAN, Italien) stellte die Ergebnisse einer Studie vor, die mit 94 Personen im Alter von mehr als 65 Jahren durchgeführt wurde. Sie stellte eine posi tive Korrelation fest zwischen der gemessenen und der von den Testpersonen angegebenen Abnahme der sen sorischen Wahrnehmung, sowie dem Alter und dem abnehmenden Appetit. Zudem ist der Prozentsatz an Personen, die eine reduzierte Wahrnehmungsfähigkeit zu Protokoll geben geringer als der tatsächlich gemes sene Prozentsatz. S. Kremer (Universität Wageningen, Holland) wies nach, dass Seniorinnen und Senioren mit einer normalen Geruchswahrnehmung kritischer sind in Bezug auf den Geschmack von Mahlzeiten als gleichalte Personen mit eingeschränkter Geruchswahrnehmung. Emotionen Emotionen spielen bei der Produktwahl von Konsu mentinnen und Konsumenten eine entscheidende Rolle und waren Thema mehrerer Vorträge. So sprach P. Desmet (Technische Universität Delft, Holland) darüber, wie Design Emotionen und insbesondere das Glücks gefühl beeinflusst. Er beschrieb, dass Gefühle uns dazu bringen (sollten), ein gesundes Verhältnis zur Welt zu haben; sprich, sie sollten uns zu den Dingen hinziehen, die gut für uns sind, und von Dingen fernhalten, die schlecht für uns sind. Hochinteressant war die Tatsache, dass das materi elle Wohlergehen seit den fünfziger Jahren stark zuge nommen hat, das subjektive Wohlbefinden jedoch nur wenig. «Design for Happiness» hat das Ziel, Konsumen tinnen und Konsumenten Produkte anzubieten, die 

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Kurzbericht | A Sense of Inspiration – wenn sich Inspiration und Sensorikwissenschaften treffen

Abb. 2 | Die Poster-Sessionen geben die Möglichkeit inspirierender Gespräche.

durch ihr Design zur Steigerung des Glücksgefühls beitra gen. Im Rahmen der Präsentation wurden einige Beispiele gezeigt und gleichzeitig betont, dass es für die Messung des langfristigen Einflusses an Methoden mangelt. D. Sander (Universität Genf, Schweiz) befasste sich mit der Neurowissenschaft, um die Bedeutung von Emotio nen beim Entscheidvorgang zu erklären. Unter anderem zeigte er Teile des Gehirns, die an Mechanismen zur Erzeugung und Behandlung von Emotionen beteiligt sind, und erklärte, welche Rolle die Amygdala beim emotiona len Gedächtnis spielt. Diese Erkenntnisse sind von ausser ordentlicher Bedeutung, um beispielsweise zu verstehen, weshalb Personen auf ein und denselben Reiz emotional unterschiedlich reagieren. Umgebung Es ist eine bekannte Tatsache, dass die Umgebung unse ren Konsum beeinflusst. Um diesen Einfluss besser zu ver stehen, wurden in den letzten Jahren Versuchsrestau rants, -bars und -küchen eingerichtet, die dazu dienen, die Reaktionen von Konsumentinnen und Konsumenten in besonderen Konsumsituationen zu beobachten. Gemäss den Ergebnissen einer von A. Giboreau (Institut Paul Bocuse, France) präsentierten und mit 500 Konsu mentinnen und Konsumenten durchgeführten Studie beeinflusst die Umgebung unsere Vorlieben und unsere Emotionen bei einer Mahlzeit. In einem Versuchsrestau rant des Instituts wurde eine Mahlzeit mit vorangehen dem Apéro serviert. Die Mahlzeit war jeweils dieselbe, die Farben des Speisesaals hingegen wurden variiert. Die Konsumentinnen und Konsumenten beurteilten die Mahlzeit je nach Farbe des Speisesaals in signifikant unterschiedlicher Weise. Rotes Ambiente, z. B. führte im Vergleich zum Kontrollambiente zu einer signifikant schlechteren Beurteilung des dort getrunkenen Aperitifs.

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Zukunft… digital Der Abschlussteil der Tagung trug den Titel «What’s next? … Netnography?». Hier sprach D. Piper (Universi tät Rennes, Frankreich; Mars GmbH, Deutschland) über den «neuen Konsumenten», die Rolle der Medien bei der Produktwahl sowie über die Tatsache, dass die klas sischen in der Konsumentenforschung angewandten Methoden nicht mehr ausreichen, um die Produktwahl von Konsumentinnen und Konsumenten zu verstehen. Anhand von diversen Beispielen, konnten zwei wichtige Aussagen dieses sehr interessanten und unterhaltsamen Vortrags formuliert werden: 1. Der Konsument erzählt nicht die Wahrheit (d.h. es gibt einen Unterschied zwi schen dem, was man sagt und dem, was man tatsächlich macht), 2. Der Glaube, dass es ausreicht, demographi sche Segmentierungen vorzunehmen um die verschiede nen Konsumententypen zu unterscheiden, ist realitäts fern. Die zunehmende Wichtigkeit der virtuellen Welt in unserem Leben und in unseren Entscheidungen wurde unterstrichen. So vertrauen z.B. laut Erhebungen 90 % aller Internetbenutzern der Meinung ihrer social MediaBekanntschaften (Facebook, Twitter, …) mehr als der Werbung. Daher wird künftig im Umgang mit Trends und Konsumentenbedürfnissen Netnographie (InternetEthnographie) ein noch wichtigeres Instrument werden. Im Übrigen wird es bereits von grossen Firmen einge setzt, in Form von «open Innovation/Co Creation» und von Umfragen spielerischer Art. n

Link

http://www.eurosense.elsevier.com/index.html

P o r t r ä t

Kaspar Hunziker: Umweltingenieur, Kleinbauer und Marktfahrer Der letzte bekannte Baum der Schweizer Apfelsorte Alant fiel vor ein paar Jahren einem Sturm zum Opfer. Ein Glück, war die Sorte im Rahmen eines Projektes des «Nationalen Aktionsplan zur Erhaltung Pflanzengeneti scher Ressourcen für Ernährung und Landwirtschaft» (NAP-PGREL) erfasst worden. Einer, der seit 2008 dort mitarbeitet, ist der Umweltingenieur Kaspar Hunziker. «Viele Apfelsorten sind einzigartig und nur lokal verbrei tet», betont Hunziker, «Hätte man Alant nicht retten können, wäre eine vielversprechende Sorte für immer verloren gewesen.» Dabei erwähnt er vor allem die guten Fruchteigenschaften bei gleichzeitiger Robustheit von Alant gegenüber Feuerbrand, was er auch erwähnt in seinem Artikel über das Projekt 04 NAP-P21 in dieser Ausgabe der Agrarforschung Schweiz. Dieses NAP-Pro jekt wurde vom BLW an die Vereinigung Fructus verge ben. Es wird von Agroscope in Wädenswil umgesetzt und von Kaspar Hunziker geleitet. Eine Diplomarbeit zum Kaki-Anbau in der Schweiz Kaspar Hunziker ist der Obstbau sozusagen in die Wiege gelegt worden. Er wuchs auf dem elterlichen Betrieb auf, der mittlerweile ihm gehört. Zusammen mit seinem pen sionierten Vater bewirtschaftet der Dreiunddreissigjäh rige eineinhalb Hektaren Obstkulturen. Darunter sind nicht nur Äpfel und Birnen, sondern auch Steinobst, Bee ren, Feigen und Kiwi. Die letzten beiden Obstarten widerspiegeln sein Interesse für alternative Kulturen. Das zeigte sich schon im Studium an der ZHAW in Wädenswil: Damals drehte sich seine Diplomarbeit um den Kaki-Anbau in der Schweiz. «Obst als Produkt finde ich sehr spannend. Es ist gesund, bekömmlich, vielfältig und schmeckt mir ausgezeichnet. Mir ist es wichtig, dass ich hinter meiner Forschung und meinen Hofprodukten stehen kann», betont Hunziker, und er beschreibt in lebendigen Worten den traditionellen Wochenmarkt in Rapperswil, an welchem er sein Obst anbietet. Er fügt hinzu: «Mein Grossvater hat in den Siebziger Jahren einen der ersten Hauslieferdienste für Obst auf die Beine gestellt. Ich beliefere heute noch einzelne Kunden, die ihre Früchte schon bei ihm bezogen haben.» Mit Fachwissen und Flexibilität Die Zeiten haben sich auch in der Forschung geändert. Während früher eine pomologische Beschreibung reichte, gehört heute eine molekulargenetische Charakterisie

rung dazu, wenn eine Apfelsorte einen Platz im nationa len Obstinventar erhält. Kaspar Hunziker ist froh, dass er bei Agroscope ein halbes Jahr lang im Molekularbiolo gie-Team arbeiten durfte: «Dort habe ich die Grundlagen erlernt. Auch wenn ich diese Gen-Analysen nicht selber durchführe, so hilft mir dies bei der Interpretierung der Resultate.» Der Familienvater schätzt nicht nur das Fach wissen, das er bei Agroscope mitbekommen hat, sondern auch die Flexibilität des Jobs. Zu 50 % arbeitet er an der Forschungsanstalt, die andern 50 % ist er Kleinbauer und Marktfahrer. Mittwoch ist sein fixer Tag bei Agroscope, den Rest teilt er sich so ein, dass neben Forschungs- und Hofarbeit auch seine Familie zum Zug kommt. Kaspar Hunzikers Leben dreht sich daher nicht nur um Obst. Nebst der Familie findet er auch Ausgleich beim Sport, im Modellbau und als freiwilliger Musikre daktor beim Zürcher Internetsender piratenradio.ch, für das er jeden Monat rund 20 Songs von meist wenig bekannten Musikerinnen und Musikern bereitstellt. Sein Interesse gilt sowohl dem Neuen – in der Musik wie auch bezüglich Kaki, Feigen und Kiwi – als auch dem Alten – etwa bezüglich der alten Apfelsorte Alant, von der in Zukunft sicher noch ganz viel gesprochen wird. Carole Enz, Agroscope Changins-Wädenswil ACW

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 51, 2013

A k t u e l l

Aktuell

Emission Impossible – das Klimaspiel für die Landwirtschaft «Emission Impossible» nennt sich ein Computerspiel, das junge Landwirte für den Klimaschutz sensibilisieren will. Es soll in der Berufsschule für Landwirtschaftslehrlinge in der ganzen Schweiz zum Einsatz kommen. Ziel des Spiels ist es, durch clevere Entscheidungen möglichst wenig Treibhausgase auf dem Hof zu produzieren. Dabei darf aber die wirtschaftliche Realität nicht verloren gehen. Gut spielt nur, wer bei seinen Entscheidungen auch ans Portemonnaie denkt. Eine schwierige, aber keine unmögliche Mission! Hintergrund des vom Oeschger-Zentrum für Klimafor schung der Universität Bern initiierten Projekts sind die grossen Herausforderungen, vor der die Bauern im Kli maschutz stehen. Die Landwirtschaft ist nicht nur von den Folgen des Klimawandels betroffen, sie stellt auch eine der wichtigen Ursachen der Klimaveränderung dar. In der Schweiz tragen die Bauern gut 10 Prozent zu den Treibhausgasemissionen bei. Deshalb sind Massnahmen zum Klimaschutz gefragt. Dass Bundesamt für Landwirt schaft strebt bis 2050 eine Reduktion an klimaschädli chen Gasen um mindestens einen Drittel an. «Emission Impossible – das Klimaspiel für die Land wirtschaft» wurde mit wissenschaftlichem Input der For

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schungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART konzipiert und vom INFORAMA Bildungs-, Beratungsund Tagungszentrum fachlich begleitet. Das Spiel basiert auf wissenschaftlichen Grundlagen und verknüpft erst malig und realitätsnah die Stoffflüsse auf einem Hof in einem spielerischen Umfeld. Teil des Projekts ist eine Webseite (www.emission-impossible.ch) mit Hinter grundinformationen und Begleitmaterial für den Unter richt. Das Spiel kann kostenlos von der Webseite herun tergeladen werden. Entwickelt wurde das Spiel an der Abteilung Game design der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK) und von der Firma Nothing. Finanziert hat das Projekt der Schweizerische Nationalfonds SNF im Rahmen von AGORA, einem Förderprogramm für innovative Formen der Wissenschaftskommunikation. Jürg Fuhrer, ART Kaspar Meuli, Oeschger-Zentrum für Klimaforschung

A k t u e l l

Neue Publikationen

ART-Bericht 756

Nutzen automatischer Lenksysteme Arbeitswirtschaftliche und ergonomische Aspekte | Technik im Überblick

Nutzen automatischer Lenksysteme

Bewässerungsbedarf und Wasserdargebot unter heutigen und künftigen Klimabe dingungen

Oktober 2012

ART-Bericht 756 Satellitenbasierte auto matische Lenksysteme sollen eine hohe Lenk genauigkeit einhalten und die Fahrerin oder den Fahrer entlasten. Doch lassen sich diese arbeitswirtschaftlichen und ergonomischen Aus wirkungen für die Praxis beziffern? Die Forschungsan stalt Agroscope Reckenholz- Tänikon ART klärte diese Fragen in Zusammenarbeit mit der Tschechischen Uni versität für Lebenswissenschaften in Prag sowie der Universität Kassel, Agrartechnik Witzenhausen, in einem gross angelegten Feldversuch unter Praxisbedin gungen. 17 Fahrer wurden während der Grundboden bearbeitung, der Saatbettbereitung und der Aussaat mit und ohne automatisches Lenksystem beobachtet und ausgewertet. Die Arbeitsbreiten lagen zwischen 5 und 15 m, die Schlaggrössen zwischen 1,2 und 15,7 ha. Die Lenksysteme hatten mit einer Präzision von ±2,5 cm die höchste Genauigkeitsklasse. Die Ergebnisse zeigten, dass Fahrgeschwindigkeiten, Wendezeiten und Arbeits breitenausnutzung mit Lenksystem zum Teil leicht vor teilhafter waren, sich aber nicht signifikant unterschie den. Die durch Fahrer, Feldform und Feldränder verursachten Abweichungen hatten einen grösseren Einfluss auf die Werte als die Nutzung von Lenksyste men. Zwei Messwerte unterschieden sich hingegen sig nifikant: Zumeinen erhöhte sich mit dem Lenksystem wie erwartet die Lenkgenauigkeit. Der Effekt war mit grossen Arbeitsbreiten ohne Spuranreisser wesentlich stärker ausgeprägt als bei der Saat mit geringeren Arbeitsbreiten und Spuranreissern. Zudem führten Lenksysteme zu einer Entlastung des Fahrers. Beim Fa ren mit Lenksystem war die Herzfrequenz als Mass der Belastung immer tiefer. Zusammengefasst steigern Lenksysteme den Komfort und die Ergonomie von Trak torarbeitsplätzen. Die Fahrer bleiben länger leistungs fähig und die Arbeitsqualität bleibt auf einem konstant hohen Niveau. Autorinnen und Autoren Martin Holpp, Thomas Anken, Monika Sauter, ART

Milan Kroulík, Zdeněk Kvíz Tschechische Universität für Lebenswissenschaften, Prag Oliver Hensel, Universität Kassel, Agrartechnik Witzenhausen martin.holpp@art.admin.ch Impressum

Herausgeber: Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Tänikon, CH-8356 Ettenhausen, Redaktion: Etel Keller, ART

Die ART-Berichte/Rapports ART erscheinen in rund 20 Nummern pro Jahr. Jahresabonnement Fr. 60.–. Bestellung von Abonnements und Einzelnummern: ART, Bibliothek, 8356 Ettenhausen T +41 (0)52 368 31 31 F +41 (0)52 365 11 90 doku@art.admin.ch Downloads: www.agroscope.ch ISSN 1661-7568

Agroscope untersuchte den arbeitswirtschaftlichen und ergonomischen Nutzen präziser automatischer Lenksysteme. (Foto: M. Kroulik)

Satellitenbasierte automatische Lenksysteme sollen eine hohe Lenkgenauigkeit einhalten und die Fahrerin oder den Fahrer entlasten. Doch lassen sich diese arbeitswirtschaftlichen und ergonomischen Auswirkungen für die Praxis beziffern? Die Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART klärte diese Fragen in Zusammenarbeit mit der Tschechischen Universität für Lebenswissenschaften in Prag sowie der Universität Kassel, Agrartechnik Witzenhausen, in einem gross angelegten Feldversuch unter Praxisbedingungen. 17 Fahrer wurden während der Grundbodenbearbeitung, der Saatbettbereitung und der Aussaat mit und ohne automatisches Lenksystem beobachtet und ausgewertet. Die Arbeitsbreiten lagen zwischen 5 und 15 m, die Schlaggrössen zwischen 1,2 und 15,7 ha. Die Lenksysteme hatten mit einer Präzision von ± 2,5 cm die höchste Genauigkeitsklasse. Die Ergebnisse zeigten, dass Fahrgeschwindigkeiten, Wendezeiten und Arbeitsbrei-

tenausnutzung mit Lenksystem zum Teil leicht vorteilhafter waren, sich aber nicht signifikant unterschieden. Die durch Fahrer, Feldform und Feldränder verursachten Abweichungen hatten einen grösseren Einfluss auf die Werte als die Nutzung von Lenksystemen. Zwei Messwerte unterschieden sich hingegen signifikant: Zum einen erhöhte sich mit dem Lenksystem wie erwartet die Lenkgenauigkeit. Der Effekt war mit grossen Arbeitsbreiten ohne Spuranreisser wesentlich stärker ausgeprägt als bei der Saat mit geringeren Arbeitsbreiten und Spuranreissern. Zudem führten Lenksysteme zu einer Entlastung des Fahrers. Beim Fahren mit Lenksystem war die Herzfrequenz als Mass der Belastung immer tiefer. Zusammengefasst steigern Lenksysteme den Komfort und die Ergonomie von Traktorarbeitsplätzen. Die Fahrer bleiben länger leistungsfähig und die Arbeitsqualität bleibt auf einem konstant hohen Niveau.

Mit Hilfe des hydrologischen Modells WaSiM-ETH wurde die potenziell benötigte Bewässerungsmenge für die landwirtschaftlichen Flächen in mittelgrossen Einzugsgebieten für die Monate Juni, Juli, August der Jahre 1981 bis 2010 berechnet und den Abflussmengen gegenübergestellt. Für Gebiete mit einem kritischen Verhältnis von Bedarf und Dargebot wurden zusätz lich Berechnungen für den Zeithorizont 2050 durchge führt. Unter Verwendung von zwei regionalen Klimas zenarien ergaben diese Berechnungen, dass mit dem Klimawandel die Wasserknappheit besonders in den Gebieten Broye-Mentue und Birs deutlich zunehmen könnte, was ohne Anpassung der Bewässerungspraxis vermehrt zu Nutzungskonflikten führen könnte. Jürg Fuhrer, ART

Martin Holpp, Thomas Anken, Monika Sauter, ART

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 52–55, 2013

Aktuell

Medienmitteilungen

www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen www.agroscope.admin.ch/medienmitteilungen 11.12.2012 Sherlock Holmes im Land der Früchte und Gemüse

10.12.2012 «Dornröschen»-Hefe ist praxistauglich

Zu Agroscope gelangen alte und modernere Pflanzen sorten, die ihr von öffentlichen oder privaten Instituti onen anvertraut werden. Die Aufgabe der AgroscopeExperten besteht darin, diese Sorten von allfälligen Krankheiten zu sanieren und sie der Landwirtschaft und der Forschung zur Verfügung zu stellen – eine wichtige Aufgabe für den Erhalt der Biodiversität von Nutzpflanzen. Doch dazu muss die Identität der jewei ligen Sorte festgestellt werden. Nur so können Doppel spurigkeiten oder Verwechslungen verhindert werden. Die Forscher von Agroscope entwickeln dazu moleku lare Methoden, mit deren Hilfe jede Kulturpflanzen sorte aufgrund ihres genetischen Fingerabdrucks iden tifiziert werden kann.

2008 sorgte ein Wein mit Jahrgang 1895 für eine kleine Sensation: Mikrobiologen von Agroscope fanden darin Weinhefen, die 113 Jahre in der Weinflasche überdauert haben (Mitteilung vom 26.10.2009). Heute wissen die For schenden, weshalb dies möglich war: Als ihr Leben davon abhing, haben die Hefen in der Flasche eine andere Ener giequelle als Traubenzucker angezapft. Diese Flexibilität der Hefen wird heute genutzt, um so genannte Gärsto ckungen zu verhindern und zu beheben – einen Zustand, bei dem die Gärung stoppt und ein Wein mit unerwünsch ter Restsüsse resultiert. Diese Entdeckung der AgroscopeExperten hilft mit, finanzielle Einbussen von der Schwei zer Weinbranche abzuwenden. Auch bei Destillaten und der Flaschengärung von Sekt und Champagner hat man die «Dornröschen»-Hefe bereits erfolgreich eingesetzt, um neue, erstklassige Produkte zu kreieren.

Donnerstag, 7. Februar 2013, 9:00 –16:00, Forschungsanstalt Agroscope Freitag, 8. Februar 2013, 8:00 –15:45, Forschungsanstalt Agroscope

BGS-Jahrestagung 2013: Kohlenstoff im Boden

Themen • Methodische Entwicklung in Analytik und Modellierung • Datenverfügbarkeit, Monitoring und Modellierung • C-Umsatz und C-Austausch Boden-Atmosphäre • Exogene organische Einträge • Organischer Kohlenstoff und Bodenfunktionen

www.agroscope.ch

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Agrarforschung Schweiz 4 (1): 52–55, 2013

Tagungsort Forschungsanstalt Agroscope Reckenholzstrasse 191, 8046 Zürich Detailprogramm und Anmeldung www.soil.ch/fachgesellschaft/veranstaltungen.html Anmeldeschluss Teilnahme: 18 Januar 2013

Schweizerische Eidgenossenschaft Confédération suisse Confederazione Svizzera Confederaziun svizra

Eidgenössisches Departement für W irtschaft, Bildung und Forschung WBF Agroscope

06.12.2012 15:51:16

Aktuell

Internetlinks

Veranstaltungen

2013: Jahr der Zusammenarbeit im Bereich Wasser www.unwater.org; www.unesco.de Stetig ansteigender Wasserverbrauch, Wasserknappheit, ungerechte Verteilung, Kontamination von Trinkwasser – dies sind nur einige der globalen Herausforderungen im Bereich «Wasser», denen sich die Weltbevölkerung künf tig zunehmend stellen muss.

Vor schau

Januar 2013 19.01.2013 Infotag HAFL Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwis senschaften Zollikofen Informationen: www.hafl.bfh.ch 24.01.2013 ART-Tagung: Bio-Landwirtschaft Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Zürich Februar 2013

Februar 2013 / Heft 2 Bei der Geflügel- und Kaninchen mast fallen umweltrelevante Ausscheidungen an Stickstoff-, Phosphor und Kalium an. In zwei Artikeln dieser Ausgabe beschreiben Forscher von ALP-Haras und HAFL die Nährstoffgehalte in Futter und Tierkörper sowie die Nährstoff ausscheidungen von Geflügel und Kaninchen aus Schweizer Pro duktion. (Foto: Bell AG, Zell)

••Schweizer Kaninchenproduktion und deren Stickstoff-, Phosphor- und Kaliumausscheidung, Patrick Schlegel und Harald Menzi, ALP-Haras und HAFL ••Stickstoff-, Mengen- und Spurenelementgehalt in Ganzkörpern von Mastgeflügel Patrick Schlegel und Harald Menzi, ALP-Haras und HAFL ••Grundempfindlichkeit der Septoria-Blattdürre des Weizens gegenüber den SDHI-Fungiziden (Carboxa mide), Stéphanie Schürch et Thibaut Cordette, ACW und Université de Picardie Jules Vernes ••Ernährungsfläche der Agglomeration Basel – Versuch einer Visualisierung, Adrian Moser und Claude Lüscher, Fachstelle für Geoinformation Basel-Stadt und Hoch schule für Life Sciences (HLS) FHNW ••Symbionten und Arthropoden: Welche Rolle spielen sie in der biologischen Schädlingsbekämpfung?, Alexandre Aebi und Renate Zindel, ART ••DOK-Versuch: Nährstoffversorgung in Winterweizen – Wo wird es eng? Lucie Gunst et al., ART und FiBL ••Brasiliens Landwirtschaft im Vorwärtsgang, Urs Gantner, BLW ••Listen der empfohlenen Sorten von Soja, Sonnen- blumen, Eiweisserbsen und Mais für die Ernte 2013

07. – 08.02.2013 BGS-Jahrestagung 2013: Kohlenstoff im Boden Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Zürich 08.02.2013 Journée Agriculture 2013 Agroscope Changins-Wädenswil ACW Nyon März 2013 20. – 21.03.2013 4. Täniker Melktechniktagung Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Ettenhausen April 2013 25.04 2013 8. Jahrestagung Netzwerk Pferdeforschung Schweiz Schweizerisches Nationalgestüt SNG Avenches 28.04. – 01.05.2013 GCIRC technical meeting 2013 Agroscope Changins-Wädenswil ACW Nyon Juni 2013 07. – 08.06.2013 Tage der offenen Tür 2013 Agroscope Changins-Wädenswil ACW Wädenswil

Informationen: Informationen: www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen www.agroscope.admin.ch/veranstaltungen

Agrarforschung Schweiz 4 (1): 52–55, 2013

Berner Fachhochschule Hochschule für Agrar-, Forst- und Lebensmittelwissenschaften

Reinschauen!

ue im brandne

Infotag, 19. Januar 2013 Bachelor in Lebensmitteltechnologie breite Ausrichtung in Food Science & Management

ngsbau n Erweiteru

www.hafl.bfh.ch

Bachelor in Forstwirtschaft einziger FH-Studiengang in Forstwirtschaft in der Schweiz

Bachelor in Agronomie z.B. Pferdewissenschaften oder Internationale Landwirtschaft

Master in Life Sciences Vertiefungen in angewandten Agrar- und Forstwissenschaften

Donnerstag, 24. Januar 2013, 9:00–16.15 Uhr

ART-Tagung 2013 Acker- und Futterbau: Aktuelles für den Biolandbau

Themen • Reduzierte Bodenbearbeitung • Biologische Bekämpfung von Drahtwürmern • Bio-Futterpflanzenzüchtung • Stickstoff-Fixierung von Klee-Gras-Mischungen • Wurzelausscheidungen • Boden-Biodiversität – eine wichtige Komponente? • Arbeitszeitbedarf: Vergleich Bio/Konventionell • Ökobilanzen im Bioacker- und -futterbau • Nutzen für die Beratung – Praxis-Bestätigung Infomarkt

Tagungsort Forschungsanstalt Agroscope, Vortragssaal Reckenholzstrasse 191, 8046 Zürich Anmeldeschluss Anmeldung bis 15.1. 2013 auf www.agroscope.admin.ch/ veranstaltungen/00522/ Auskunft Priska Gassmann, ART Reckenholzstrasse 191, CH-8046 Zürich Telefon +41 (0)44 377 72 53 Schweizerische Eidgenossenschaft Confédération suisse Confederazione Svizzera Confederaziun svizra

Eidgenössisches Departement für W irtschaft, Bildung und Forschung WBF Agroscope