Einfluss von Fungiziden auf die Ertragsphysiologie von Weizen

Abstract

Für Fungizide aus der Gruppe der Strobilurine ist neben der Ertragswirkung durch Ausschalten der Pathogene auch eine Steigerung des Ertrags durch direkten Einfluss auf den Metabolismus der Pflanzen beschrieben. Indikatoren dafür sind der Erhalt der grünen Blattfläche und die photosynthetische Aktivität der Pflanzen, die anhand der Elektronentransportrate des Photosyntheseapparates und des Gaswechsels der Pflanzen erfasst werden kann. Trotz des gleichen Wirkungsprinzips unterscheiden sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften der verschiedenen Strobilurine voneinander, z. B. hinsichtlich der Aufnahme in das Blatt, der Verteilung und Mobilität im Blatt sowie der Umverteilung über die Dampfphase.<br /> In Freilanduntersuchungen sowie unter kontrollierten Bedingungen wurde die Wirkung von Strobilurinen (Azoxystrobin, Fluoxastrobin, Kresoxim-methyl, Picoxystrobin, Pyraclostrobin, und Trifloxystrobin) auf die Photosynthese und den Kornertrag von Weizen mit der von Azolhaltigen Präparaten verglichen. Durch mehrmalige Applikation wurden die Pflanzen der Fungizidvarianten befallsfrei gehalten, um Einflüsse eines Pathogenbefalls auf ertragsphysiologisch relevante Parameter auszuschließen. Alle Strobilurine beeinflussten die Stoffwechselaktivität der Pflanzen (z.B. erhöhte CO₂-Aufnahme) - verglichen mit unbehandelten und Azol-behandelten Pflanzen - bereits vor Beginn der Seneszenz positiv und letztlich auch den Ertrag. <br /> Die Auswirkungen verschiedener Fungizidbehandlungen auf den Krankheitsbefall, physiologische Parameter der Ertragsbildung sowie auf den Flächenertrag von Winterweizen wurden in mehreren Vegetationsperioden an Standorten in Nordrhein-Westfalen untersucht. Dazu wurden Weizensorten, die sich in Krankheitsanfälligkeit, Ertragspotential und Kornqualität unterschieden, ausgesucht. Weder das Ertragspotential noch die Krankheitsanfälligkeit der Sorten waren mit dem Mehrertrag durch Strobilurine korreliert. Ein Zusammenhang zwischen dem standortabhängigen Ertragsniveau und den Mehrerträgen durch Strobilurine konnte nicht festgestellt werden. Weiterhin zeigten auch die Applikationsmenge und der Applikationszeitpunkt - im Bereich der empfohlenen Aufwandmengen und Applikationszeitraumes - keinen messbaren Einfluss auf die physiologischen Parameter der Ertragsbildung. <br /> Dagegen modifizierten Umweltbedingungen und Genotyp die Strobilurin-bedingten Ertragszuwächse. Sorten, die ein genetisch bedingtes niedrigeres Tausendkorngewicht (TKG) und eine höhere Anzahl von Körnern pro Ähre aufweisen, reagierten zum Teil mit signifikant höheren Strobilurin-bedingten Mehrerträgen. Ungünstigere Umweltbedingungen konnten von Strobilurin-behandelten Pflanzen bis zu einem gewissen Grad besser kompensiert werden. Bei einsetzendem Trockenstress ging die CO₂ -Aufnahme zurück, hatte aber bei Strobilurin-behandelten Pflanzen immer ein höheres Niveau als bei Azolbehandelten Pflanzen. Messungen der C¹²/C¹³-Isotopensignatur bestätigten den Einfluss des Trockenstresses und der Fungizidbehandlungen auf die C-Assimilation, die sich letzlich im Korn widerfindet. Strobilurin-haltige Fungizide lösten eine permanente Aktivierung des Stoffwechsels der Pflanzen aus, die auch durch einen kurzzeitigen Wassermangel nicht wieder aufgehoben wurde.

<strong>Influence of fungicides on the yield physiologie of wheat</strong><br /> For the group of strobilurine fungicides, is in addition to the effect on yield through inhibtion of the pathogen, also a effect on yield through direct effect on plant metabolism described. This is indicated by the maintainance of the green leaf area and the photosynthestic activity of the plant, which can be detected by the electron transport rate of the photosynthetic system and by the gas exchange of the plants.<br /> Despite the same mode of action the physical and chemical properties of the different strobilurins, differ for example, with regard to the uptake into the leaf, the distribution and mobility in the leaf as well as the redistribuition through the vapor phase.<br /> In this work the impact of newer strobilurin containing fungicides on the yield physiology of winter wheat were compared with products which have been on the market for a longer period of time.<br /> In field trials as well as under protected conditions the influence of the strobilurins (Azoxystrobine, Fluoxastrobine, Kresoxim-methyle, Picoxystrobine, Pyraclostrobine and Trifloxystrobine) on photosynthesis and the grain yield of wheat were compared with azole-treated plants. By repeated treatments all fungicide-treated variants were kept disease free to prevent effects of pathogens infestation on yield physiological relevant parameters. Already before the beginning of senescence all strobilurins affected the metabolic activity of the plants (e.g. higher CO₂ uptake) positivly - compared to azole treated plants -and finally also the yield.<br /> The influence of different fungicide treatments on the disease infestation, physiological parameters of yield formation, as well as the acreage yield of winter wheat were evaluated through several vegetation periods in North-Rhine-Westfalia. Therefore wheat varities were chosen which differed in disease susceptibility, yield potential and grain quality. <br /> Neither yield potential nor disease susceptibility of the different varities correlated with higher yields due to strobilurins. Also, no correlation between the yield level of the location and the higher yields due to strobilurins were found. Furthermore the application amount and the timing of the application - in the range of recommended application amounts and the application time - showed no measurable influence on physiological parameters on yield formation. Nevertheless, the environmental condition and the genotype modified the higher yields due to strobilurins. Varieties with geneticaly lower fixed thousand grain yields and a higher amount of grains per ear responded with significantly higher yields due to strobilurins. To a certain point, strobilurin treated plants could better compensate unfavorable environmental conditions. <br /> With incipent drought stress the level of CO₂-uptake decreased, but always had a higher level for the strobilurin treated plants compared to the azole treated plants. Measurements of the C¹²/C¹³-isotope signature confirmed the influence of drought stress and the fungicide treatment on the C-assimilation, which finally was reflected in the grain. Strobilurin containing fungicides provoke a permanent activation of the plant metabolism, which is not interrupted due to short term water deficiency.