Biologische Kontrolle pflanzenpathogener Bodenpilze

Projekt

Boden-Mesokosmos mit Fusarium-infiziertem Stroh und Bodentieren im gemulchten Feld (c) Thünen-Institut/Friederike Wolfarth
Boden-Mesokosmos mit Fusarium-infiziertem Stroh und Bodentieren im gemulchten Feld (© Thünen-Institut/Friederike Wolfarth)

Biologische Kontrolle pflanzenpathogener Bodenpilze durch die Bodenfauna

Die landwirtschaftliche Produktion von pflanzlichen Lebens- und Futtermitteln sowie nachwachsenden Rohstoffen setzt einen gesunden Boden voraus. Bodenbürtige Krankheitserreger gefährden jedoch Qualität und Quantität des Ernteguts. Ökologische Leistungen aus dem Biodiversitätspool unserer Böden können die nachhaltige Bekämpfung von Bodenschadpilzen und die Vorsorge gegen hohe Toxinbelastung unterstützen.

Hintergrund und Zielsetzung

Konservierende Bodenbearbeitung als Maßnahme zum landwirtschaftlichen Bodenschutz fördert die Biodiversität und biologische Aktivität im Boden durch den oberflächennahen Verbleib organischer Substanz aus Ernterückständen. Allerdings kann diese Maßnahme dazu führen, dass Kulturpflanzen häufiger mit bodenbürtigen pflanzenpathogenen Pilzen infiziert werden, die gesundheitsgefährdende Mykotoxine produzieren. Große wirtschaftliche Bedeutung haben Pilzarten der Gattung Fusarium mit ihrem häufigsten Toxin Deoxynivalenol. Vor diesem Hintergrund verfolgen wir die Hypothese: Pilzfressende Bodentiere minimieren das Risiko, das von Ernteresten an der Bodenoberfläche ausgeht. Wir identifizieren und bewerten ökologische Leistungen dieser Bodentiere, um folgende Fragen zu beantworten:

(i) Welchen Beitrag leisten verschiedene Bodentiergruppen zur Bekämpfung von Fusarium und zum Abbau von Deoxynivalenol?

(ii) Welche Bedeutung hat hierbei die Interaktion verschiedener Bodentiergruppen?

(iii) Welche Rolle spielt die Bodenart d.h. die Korngrößenverteilung bei diesen Prozessen?

Vorgehensweise

Wir führen Freiland- und Laborexperimente mit verschiedenen Arten an Regenwürmern und pilzfressenden Collembolen und Boden-Nematoden durch. Mikro- und Mesokosmen werden mit Boden, infiziertem Stroh und definierten Besatzdichten an Bodentieren verschiedener Kombination bestückt. Im Vergleich zu Kontrolleinheiten werden nach festgelegten Versuchszeiten die Fusarienproteine und der Gehalt an Deoxynivalenol in Boden und Reststroh quantifiziert.

Ergebnisse

Bislang liegen Ergebnisse zur Leistung unterschiedlicher Regenwurmarten, Collembolen und Nematoden aus Freiland- und Laborversuchen vor. Insgesamt zeigte sich, dass Regenwürmer einen wesentlichen Beitrag zur Eindämmung der phytopathogenen Pilzart Fusarium culmorum leisten. Außerdem beschleunigen sie den Abbau des Mycotoxins Deoxynivalenol. Regenwurmarten, die den Primärzersetzern zuzuordnen sind, leisten mehr als Sekundärzersetzer. In Interaktion leisten Collembolen und Nematoden mehr als bei getrenntem Vorkommen. Die Bodenart ist ein wichtiger Faktor, der die Leistung von Bodentieren steuert.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Beteiligte externe Thünen-Partner


Geldgeber

  • Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
    (national, öffentlich)

Zeitraum

5.2009 - 6.2015

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektstatus: abgeschlossen

Publikationen

Anzahl der Datensätze: 10

  1. Meyer-Wolfarth F, Schrader S, Oldenburg E, Weinert J, Brunotte J (2017) Biocontrol of the toxigenic plant pathogen Fusarium culmorum by soil fauna in an agroecosystem. Mycotoxin Res 33(3):237-244, DOI:10.1007/s12550-017-0282-1
  2. Meyer-Wolfarth F, Schrader S, Oldenburg E, Weinert J, Brunotte J (2017) Collembolans and soil nematodes as biological regulators of the plant pathogen Fusarium culmorum. J Plant Dis Protect 124(5):493-498, DOI:10.1007/s41348-017-0111-y
  3. Schrader S (2016) Bodeninvertebraten sind entscheidende ökologische Leistungsträger. Agrobiodiversität 39:67-80
  4. Wolfarth F, Schrader S, Oldenburg E, Brunotte J (2016) Mycotoxin contamination and its regulation by the earthworm species Lumbricus terrestris in presence of other soil fauna in an agroecosystem. Plant Soil 402(1-2):331-342, DOI:10.1007/s11104-015-2772-2
  5. Wolfarth F, Wedekind S, Schrader S, Oldenburg E, Brunotte J (2015) Regulation of the mycotoxin deoxynivalenol by Folsomia candida (Collembola) and Aphelenchoides saprophilus (Nematoda) in an on-farm experiment. Pedobiologia 58(1):41-47, DOI:10.1016/j.pedobi.2015.01.003
  6. Schrader S, Wolfarth F, Oldenburg E, Brunotte J (2014) Förderung der Bodengesundheit – Bodentiere dezimieren Schadpilze und ihre Toxine. Forschungsreport Ernähr Landwirtsch Verbrauchersch(1):4-7
    PDF Dokument (nicht barrierefrei) 323 KB
  7. Schrader S, Wolfarth F, Oldenburg E (2013) Biological control of soil-borne phytopathogenic fungi and their mycotoxins by soil fauna – A review. Bull Univ Agric Sci Vet Med Cluj-Napoca - Agric 70(2):291-298
  8. Wolfarth F, Schrader S, Oldenburg E, Weinert J (2013) Nematode-collembolan-interaction promotes the degradation of Fusarium biomass and deoxynivalenol according to soil texture. Soil Biol Biochem 57:903-910, DOI:10.1016/j.soilbio.2012.11.001
  9. Wolfarth F, Schrader S, Oldenburg E, Weinert J, Brunotte J (2011) Earthworms promote the reduction of Fusarium biomass and deoxynivalenol content in wheat straw under field conditions. Soil Biol Biochem 43(9):1858-1865, DOI:10.1016/j.soilbio.2011.05.002
  10. Oldenburg E, Kramer S, Schrader S, Weinert J (2008) Impact of the earthworm Lumbricus terrestris on the degradation of Fusarium-infected and deoxynivalenol-contaminated wheat straw. Soil Biol Biochem 40(12):3049-3053, DOI:10.1016/j.soilbio.2008.09.004