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Optimierung thigmomorphogenetischer Effekte für die alternative Wuchsregulierung von Topfkulturen durch Einsatz luftgesteuerter Reize

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Ruttensperger, Ute; Sparke, Marc-André; Wünsche, Jens and Hintze, Christoph (2019) Optimierung thigmomorphogenetischer Effekte für die alternative Wuchsregulierung von Topfkulturen durch Einsatz luftgesteuerter Reize. [Optimizing (Use of) thigmomorphogenetic effects for alternative growth regulation in potted horticultural crops by employment of air driven stimuli.] Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Gartenbau, D-Heidelberg und Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften, D-Stuttgart .

[img] PDF - German/Deutsch (Gesamtschlussbericht)
2MB

Summary

Als Reaktion auf die Forderung konventionell wirtschaftender Gartenbaubetriebe wurde ein neuartiges technisches Verfahren entwickelt mit dem Ziel, den Einsatz chemischer Hemmstoffe durch den Einsatz luftgesteuerter Reize zu substituieren und dennoch qualitätsgebende Eigenschaften, wie beispielsweise einen kompakten Pflanzenwuchs, unter Gewächshausbedingungen zu gewährleisten.
Zu Projektbeginn wurde ein Luftstrom über ein Druckluftaggregat erzeugt und über spezielle Düsen an den Pflanzenbestand abgegeben. Die Luftreize versetzen den Pflanzenbestand in Bewegung und führen zu einer Biegung der Hauptsprosse. Infolge dieses mechanischen Reizes tritt eine Veränderung im Phytohormonhaushalt der Pflanze, insbesondere ein verminderter basipetaler Auxintransport von der Sprossspitze ein, welche zu einer Minderung des Streckungswachstums führen.
Anschließende Weiterentwicklungen des Verfahrens beinhalteten den Austausch des Druckluftaggregats durch ein Zentrifugal- oder Axialgebläse. Des Weiteren wurde der Luftstrom über Schlauchleitungen und eine Verteilerschiene mit einer Schlitzöffnung an den Pflanzenbestand appliziert. Eine Weiterentwicklung beruht auf der Reizausbringung über 360° rotierende Röhrenöffnungen. Als Trägereinheit für das gesamte System diente ein praxisüblicher Gießwagen.
Eine systematische Erprobung aller Systeme hat ergeben, dass eine regelmäßige und gezielte Ausbringung von Luftreizen zu einer kompakten und stabilen Wuchsform der Pflanze führt.
Es konnte festgestellt werden, dass die Reizintensität eine entscheidende Rolle für das Maß der Wuchshemmung spielt. Die Reizhäufigkeit ist dagegen von untergeordneter Bedeutung.
Die Wirksamkeit des Verfahrens hängt dabei vom ursprünglichen Pflanzentyp ab. Pflanzen mit weichem und weniger verholztem Gewebe (z.B. Tomate) werden einfacher in Bewegung versetzt und reagieren demzufolge mit einer verstärkten Wuchshemmung im Vergleich zu holzigeren Pflanzen (z.B. Weihnachtsstern).
Das System wurde erfolgreich in die Praxis integriert. Der Praxisbetrieb konnte durch das neue Verfahren Pflanzenware ohne Einsatz von chemischen Hemmstoffen und in Bioqualität produzieren.
In Zukunft gilt es, die Pflanze-Luftreiz Interaktion detailliert zu beleuchten, um auf den Pflanzentyp angepasste Anwendungsempfehlungen geben zu können. Mit der Entwicklung dieses innovativen Verfahrens konnte ein Beitrag für eine nachhaltiger Pflanzenproduktion im Gartenbau geliefert werden.

Summary translation

The demand of conventional horticulturists for alternatives to chemical plant growth regulators (PGRs) led to the development of a new production procedure, which allows the reduction of PGR applications while maintaining major quality criteria such as compacted plant growth under greenhouse conditions.
The technical procedure is based on the generation of air streams, which was initially realized by a compressor unit, and applied to the plant stand through custom-built nozzles.
Thereby, the bent plant perceived a mechanical stimulus, leading to phytohormonal changes, which in turn results in a reduction of extension shoot growth. Specifically, a decline in auxin transport rates from the shoot tip to lower plant parts is responsible for the reduced extension growth.
Further improvements of the technical components comprised the replacement of the air pressure unit by a centrifugal or axial fan. Moreover, the air stream was guided through conduit pipes to a distribution unit and pressed through a thin opening to produce an air curtain. An alternative construction enabled the air stream application by 360° rotating tubes.
A movable watering carriage served as carrier unit for the air distribution unit.
All technical configurations showed that the application of a regular and directed air stream results in a compact and robust growth habit of treated plants.
It was demonstrated that the stimulus intensity is of major significance for the degree of stem growth inhibition, whereas the stimulus frequency seems to have an inferior role. However, the efficacy of the air stream treatment depends on the natural growth habitat of the plant.
Those with soft and less lignified tissue (e.g. tomato) can be bend more easily and subsequently respond to a greater extend compared to stiffer and less flexible stem tissue (e.g. Poinsettia).
The new procedure was successfully implemented into practice and enabled a local grower to produce plants with a certified Bio-based product label without any PGR applications.
In future, the plant-air stimulus interactions need to be further investigated. Thereby, specific implementation pattern of the air stream procedure for individual plant types might be recommended. The new procedure was an important step towards more sustainable plant production.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖL, BOEL, BÖLN, BOELN, FZK 11NA057, FKZ 11NA067, Thigmomorphogenese, Reize, Luftreiz, Berührungsreize, Pflanzenphysiologie, Stressphysiologie, Ethylenbestimmung, Phytohormonanalyse, elektrophysiologische Signale, Topfpflanzen, Topfkräuter, Euphorbia pulcherrima, Lycopersicum esculentum
Subjects: Knowledge management > Education, extension and communication > Technology transfer
Crop husbandry > Crop health, quality, protection
Crop husbandry > Production systems > Ornamentals, flower bulbs and tree nurseries
Research affiliation: Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Plants > Pflanzenschutz
Germany > University of Hohenheim > Institute of Crop Science
Germany > Other organizations
Related Links:https://www.bundesprogramm.de, https://orgprints.org/perl/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=2811NA057&projects=BOELN&_order=bypublication&_action_search=Suchen, https://orgprints.org/id/saved_search/1508
Deposited By: Ruttensperger, Ute
ID Code:36330
Deposited On:07 Aug 2019 11:28
Last Modified:07 Aug 2019 11:28
Document Language:German/Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Projektleitung des Teilprojektes FKZ 11NA057: Christoph Hintze, Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Gartenbau
Projektleitung des Teilprojektes FKZ 11NA067: Prof. Dr. Jens Wünsche, Universität Hohenheim, Fakultät Agrarwissenschaften, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften
Bei dem hier eingestellten Schlussbericht handelt es sich um einen Gesamtschlussbericht, an dem die Teilprojekte 11NA057 und 11NA067 beteiligt waren.

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