Ein wesentliches Ziel der Fernerkundung in der Landwirtschaft ist die Inventur der Bodennutzung. Optische Sensoren lieferten bereits gute Ergebnisse der Klassifizierung und der Abschätzung der Pflanzenvitalität über den ...

Weizenpflanzen wurden in Klimakammern bei unterschiedlichen Ozon-Immissionsmustern exponiert und der Einfluss der Schadgasbelastung auf das Pathosystem Weizen-<i> Mycosphaerella graminicola</i> untersucht. Die Wirkung eines ...

In den Jahren 2006 und 2007 wurde die räumliche Verteilung von Fusarium spp. und assoziierter Mykotoxine in natürlich infizierten Weizenfeldern auf der Regionalebene und auf der Bestandesebene untersucht. Auf der Regionalebene lagen die beprobten Flächen 100 m bis 10 km auseinander, während auf der Bestandesebene in einem 20 m x 20 m-Raster beprobt wurde. Ein Großteil der Untersuchungen wurde auf rekultivierten Flächen durchgeführt, da deren Bodenhomogenität die Analyse räumlicher Verteilung erleichtert. Die Bestimmung des Befalls mit Fusarium spp. geschah mikrobiologisch und mittels quantitativer PCR. Die Mykotoxinkontamination wurde mit einer Analysemethode (LC-ESI/MS) zum simultanen Nachweis von 32 Mykotoxinen durchgeführt. <br /> Vorherrschende Arten auf den Flächen auf der Regionalebene waren in beiden Jahren F. avenaceum und F. poae. Auch F. culmorum und F. graminearum wurden regelmäßig isoliert. Im Jahr 2006 traten zusätzlich F. proliferatum und F. tricinctum auf. Die Häufigkeit befallener Körner lag mit 7,2 % und 5,9 % in beiden Jahren auf einem ähnlichen Niveau. Unterschiedliche Witterungsbedingungen zwischen Blüte und Ernte führten jedoch zu deutlich unterschiedlichen Befallsintensitäten in beiden Jahren (68 pg mg-1 in 2006, 513 pg mg-1 in 2007). Die Mykotoxine Deoxynivalenol, Zearalenon und Enniatin B wurden in allen Proben nachgewiesen, was deren hohe Bedeutung für die Getreideproduktion unterstrich. 3-Acetyldeoxynivalenol, Moniliformin, Monoacetoxyscirpenol und Nivalenol traten vereinzelt auf, dann aber in relativ hohen Konzentrationen<br /> Die Häufigkeit Fusarium-befallener Körner zeigte in vielen Fällen eine Aggregation im Bestand, was auf die heterogene Verteilung von Ernteresten der Vorfrüchte zurückzuführen war. Bei der Befallsintensität herrschten zufällige räumliche Verteilungen vor. In einigen Fällen wurde eine Tendenz zur Aggregation oder regelmäßigen Verteilung nachgewiesen. Die räumliche Verteilung der Mykotoxinbelastung war abhängig vom Mykotoxin. So traten Deoxynivalenol und Moniliformin vorwiegend zufällig verteilt auf, Enniatin B regelmäßig verteilt und Nivalenol, Zearalenon sowie Zearalenol zeigten ein aggregiertes Auftreten. Der Nachweis verschiedener Verteilungen für die Befallsparameter unterstrich die Bedeutung angepasster und optimierter Beprobungs- und Monitoringstrategien, um die Situation im Bestand adäquat abbilden zu können. <br /> Isolate von F. graminearum aus einem Weizenbestand wiesen eine ähnlich hohe genetische Diversität auf wie Populationen auf höheren Skalenebenen....
<strong>Occurrence of Fusarium head blight in wheat fields - spatial distribution of Fusarium species and associated mycotoxins</strong><br /> Investigations into the spatial distribution of Fusarium spp. and associated mycotoxins in naturally infected wheat fields were carried out in 2006 and 2007, both on a regional and a local scale. On the regional scale the distances between the sampled fields were 100 m to 10 km, whereas the sampling on the local scale was carried out in a 20 m x 20 m-grid. A major part of the investigations took place on recultivated lots where the putative homogeneity of the soil substrate was thought to facilitate the analysis of spatial distributions. Infection with Fusarium spp. was analysed both microbiologically and using quantitative PCR. Mycotoxin contamination was determined using a liquid chromatography method (LC-ESI/MS) for simultaneous detection of 32 mycotoxins.<br /> Predominant species in both years were F. avenaceum and F. poae, whereas F. culmorum and F. graminearum occurred less frequently. In 2006 F. proliferatum und F. tricinctum were also isolated from wheat kernels. The frequency of infected kernels was similar in both years, at 7.2 % in 2006 and 5.9 % in 2007. However, different climatic conditions in the period from flowering to harvest resulted in major differences in fungal biomass between years (68 pg mg-1 in 2006 and 513 pg mg-1 in 2007). The mycotoxins deoxynivalenol, zearalenone and enniatin B were detected in each sample, demonstrating their high relevance in the production of small grain cereals. 3-acetyldeoxynivalenol, moniliformin, monoacetoxyscirpenol and nivalenol were isolated less frequently, but in relatively high concentrations.<br /> The frequency of infected kernels showed aggregated patterns in half of the fields, which was explained by aggregations of residues of the previous crop. The spatial distribution of fungal biomass most frequently had random patterns, although in some cases a tendency to regular and aggregated patterns was observed. The spatial distribution of mycotoxin contamination depended on the mycotoxin. Deoxinivalenol and moniliformin showed predominantly random patterns, whereas enniatin B was largely distributed regularly. Nivalenol, zearalenone and zearalenole showed aggregated patterns. The occurrence of different patterns for the various disease parameters demonstrated the high relevance of adjusted and optimised sampling and monitoring strategies for analysing the disease situation in the field.<br /> Isolates of F. graminearum from one wheat canopy showed a similar high level of genetic diversity to populations on larger scales....

The objective of the present study was to detect favourable exotic QTL alleles for the improvement of agronomic traits, pathogen resistance and non-parasitic browning in two BC₂DH populations derived from the ...

Salinity is one of the most serious constraints of rice production in the Mekong Delta of Vietnam. Currently, recommended strategies to overcome the adverse effects of salt stress include the use of tolerant cultivars, ...

Tropical hillsides are ecologically and socially diverse with a multitude of small- to medium-sized farms that offer a potential treasure chest of high-value market crops. Specialty coffees, for example, earn a substantial ...

Drought is a wide-spread limiting factor in coffee (Coffea arabica L.) production, but the development of adapted cultivars is hampered by a limited understanding of the physiological resistance mechanism and the extreme ...

The key objective of the present work was to acquire fundamental knowledge on the impact of nutrient supply and light quality on the accumulation of pharmaceutically relevant secondary metabolites, particularly saponins and lignans, using <i>Centella asiatica</i> and <i>Hydrocotyle leucocephala</i> as examples. Experiments on the impact of N, P, and K supply on saponin and sapogenin (centelloside) accumulation in leaves of <i>C. asiatica</i> were conducted in the greenhouse using soilless culture. Thereby, the relationship between plant growth and centelloside accumulation as influenced by nutrient supply was investigated. Furthermore, the suitability of fluorescence-based indices for non-destructive tracking of centelloside accumulation <i>in vivo</i> was examined. For this purpose, different levels of N, P, and K supply were selected as experimental factors. In order to investigate the effects of light quality on saponin and lignan accumulation, experiments were conducted in technically complex sun simulators providing almost natural irradiance. Here, we postulated that high intensity of photosynthetic active radiation (PAR) and ambient level of ultraviolet (UV)-B radiation additively promote the accumulation of centellosides in leaves of <i>C. asiatica</i>. The specific UV-B response in terms of flavonoid accumulation was monitored <i>in vivo</i> by fluorescence recordings. Finally, the impact of different PAR/UV-B combinations on the concentration and distribution pattern of selected phenylpropanoids, and in particular the lignan hinokinin, was examined in leaves and stems of <i>H. leucocephala</i>. The results ascertained in the single chapters can be summarized as follows: <br /> 1.The higher levels of N, P, or K supply (in the range from 0 to 150% of the amount in a standard Hoagland solution) enhanced net photosynthesis (Pn) and herb and leaf yield of <i>C. asiatica</i>. However, exceeding nutrient-specific thresholds, the high availability of one single nutrient caused lower leaf N concentrations and a decline in Pn and plant growth. Irrespective of N, P, and K supply, the leaf centelloside concentrations were negatively associated with herb and leaf yield. Moreover, negative correlations were found between saponins and leaf N concentrations, and between sapogenins and leaf K concentrations. <br /> 2.The accumulation of both flavonoids and anthocyanins was affected by N, P, and K fertigation in the same way as the centelloside accumulation, indicating that limitations in plant growth were generally accompanied by higher secondary metabolite concentrations. The fluorescence-based flavonol (FLAV) and anthocyanin (ANTH_RG) indices correlated fairly with flavonoid and particularly with anthocyanin concentrations. Moreover, the centellosides were positively correlated with the FLAV and ANTH_RG indices, and with the BFRR_UV index, which is considered as universal ‘stress-indicator’. Thus, the indices FLAV, ANTH_RG, as well as BFRR_UV enabled the <i>in situ</i> monitoring of flavonoid and centelloside concentrations in leaves of <i>C. asiatica</i>. <br /> 3.UV-B radiation favored herb and leaf production of <i>C. asiatica</i>, and induced higher values of the fluorescence-based FLAV index. Similarly, the ANTH_RG index and the saponin concentrations were raised under high PAR. In contrast, UV-B radiation had no distinct effects on saponin and sapogenin concentrations. In general, younger leaves contained higher amounts of saponins, while in older leaves the sapogenins were the most abundant constituents. <br /> 4.The concentration of the selected phenylpropanoids in <i>H. leucocephala</i> depended on the plant organ, the leaf age, the light regimes, and the duration of exposure. The distribution pattern of the compounds within the plant organs was not influenced by the treatments. Based on the chemical composition of the extracts a principal component analysis enabled a clear separation of the plant organs and harvesting dates. In general, younger leaves mostly contained higher phenylpropanoid concentrations than older leaves. Nevertheless, more pronounced effects of the light regimes were detected in older leaves. As assessed, the individual compounds responded very differently to the PAR/UV-B combinations. Hinokinin was most abundant in the stems, where its accumulation was slightly enhanced under UV-B exposure....
<strong>Relevanz der Mineralstoffversorgung und der Lichtqualität für die Akkumulation von Sekundärmetaboliten in Centella asiatica und Hydrocotyle leucocephala</strong><br /> Ziel dieser Arbeit war es, grundlegendes Wissen in Bezug auf den Einfluss des Nährstoffangebots und der Lichtqualität auf die Akkumulation von pharmazeutisch relevanten Sekundärmetaboliten, insbesondere Saponinen und Lignanen, zu erlangen, wobei <i>Centella asiatica</i> und <i>Hydrocotyle leucocephala</i> als Modellpflanzen dienten. Versuche zum Einfluss des N-, P- und K-Angebots auf die Saponin und Sapogenin (Centellosid)-Akkumulation in <i>C. asiatica</i> Blättern wurden im Gewächshaus in hydroponischer Kultur durchgeführt. Dabei wurde die Beziehung zwischen Pflanzenwachstum und Centellosid-Akkumulation in Abhängigkeit vom Nährstoffangebot untersucht. Weiterhin wurde die Eignung von Fluoreszenz-basierten Indizes für die nicht-destruktive Erfassung der Centellosid-Akkumulation <i>in vivo</i> geprüft. Dazu wurde ein unterschiedliches N-, P- und K-Angebot als experimenteller Faktor gewählt. Um die Effekte der Lichtqualität auf die Saponin- und Lignan-Akkumulation zu untersuchen, wurden Experimente in technisch komplexen Sonnensimulatoren durchgeführt, die eine nahezu natürliche Strahlung generierten. Die Studien basierten auf der Hypothese, dass eine hohe photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) und eine ambiente Ultraviolett (UV)-B Intensität die Centellosid-Akkumulation in <i>C. asiatica</i> Blättern additiv fördern. Die spezifische UV-B Antwort, d.h. die Akkumulation von Flavonoiden, wurde mit Hilfe von Fluoreszenz-Messungen <i>in vivo</i> verfolgt. Schließlich wurde der Einfluss von verschiedenen PAR/UV-B Kombinationen auf die Konzentration und das Verteilungsmuster von ausgewählten Phenylpropanoiden, insbesondere dem Lignan Hinokinin, in den Blättern und Stängeln von <i>H. leucocephala</i> untersucht. Die in den einzelnen Kapiteln ermittelten Ergebnisse können wie folgt zusammengefasst werden: <br /> 1.Ein höheres N-, P- bzw. K-Angebot (im Bereich von 0 bis 150% der Nährstoffmenge in einer Standard Hoagland-Nährlösung) erhöhte die Nettophotosyntheserate (Pn) und den Kraut- und Blattertrag von <i>C. asiatica</i>. Bei Überschreitung nährstoffspezifischer Schwellenwerte hatte die hohe Verfügbarkeit der einzelnen Nährstoffe niedrigere Blatt N-Konzentrationen und eine Abnahme der Pn und des Pflanzenwachstums zur Folge. Unabhängig vom N-, P- und K-Angebot war die Centellosid-Konzentration negativ mit dem Kraut- und Blattertrag assoziiert. Des Weiteren wurden negative Korrelationen zwischen den Saponinen und der Blatt N-Konzentration und zwischen den Sapogeninen und der Blatt K-Konzentration gefunden.<br /> 2.Die Flavonoid- und Anthozyan-Akkumulation wurde durch die N-, P- und K-Fertigation auf die gleiche Weise beeinflusst wie die Centellosid-Akkumulation, was darauf hinweist, dass ein limitiertes Pflanzenwachstum generell mit einer höheren Konzentration an Sekundärmetaboliten einherging. Die Fluoreszenz-basierten Flavonol- (FLAV) und Anthozyan- (ANTH_RG) Indizes korrelierten gut mit den Flavonoid- und insbesondere mit den Anthozyan-Konzentrationen. Zudem korrelierten die Centelloside positiv mit den FLAV und ANTH_RG Indizes sowie dem BFRR_UV Index, der als universeller ‚Stressindikator‘ betrachtet wird. Somit ermöglichten die Indizes FLAV, ANTH_RG und BFRR_UV die <i>in situ</i> Beobachtung der Flavonoid- und Centellosid-Konzentration in den Blättern von <i>C. asiatica</i>. <br /> 3.UV-B Strahlung förderte die Kraut- und Blattproduktion von <i>C. asiatica</i>, und induzierte höhere Werte des Fluoreszenz-basierten FLAV Index. Ebenso waren der ANTH_RG Index und die Saponin-Konzentration unter hoher PAR Intensität erhöht. Im Gegensatz dazu hatte UV-B Strahlung keine eindeutigen Effekte auf die Saponin- und Sapogenin-Konzentrationen. Grundsätzlich enthielten jüngere Blätter höhere Saponin-Konzentrationen, während in älteren Blättern die Sapogenine die am häufigsten vorkommenden Substanzen waren. <br /> 4.Die Konzentration der ausgewählten Phenylpropanoide in<i>H. leucocephala</i> war abhängig von Pflanzenorgan, Blattalter, Lichtzusammensetzung und Behandlungsdauer. Das Verteilungsmuster der Substanzen zwischen den Pflanzenorganen wurde nicht durch die Behandlungen beeinflusst. Basierend auf der chemischen Komposition der Extrakte ermöglichte eine Hauptkomponentenanalyse eine klare Trennung der Pflanzenorgane und Erntetermine. Grundsätzlich enthielten jüngere Blätter meist höhere Phenylpropanoid-Konzentrationen als ältere Blätter. Stärkere Effekte der Lichtzusammensetzung wurden jedoch in älteren Blättern detektiert. Wie festgestellt, reagierten die einzelnen Substanzen sehr unterschiedlich auf die PAR/UV-B Kombinationen. Hinokinin kam am häufigsten im Stängel vor, wo die Akkumulation unter UV-B Strahlung leicht erhöht war....

Herbicides are an important tool for agricultural production to control weeds, avoid soil erosion, and maintain high yields. Highly competitive weeds like <i>Amaranthus</i> ssp. and <i>Sorghum halepense</i> have to be ...

Seit einigen Jahren gewinnt die Faserpflanze Hanf (<i>Cannabis sativa</i> L.) in der Diskussion um nachwachsende Rohstoffe und den Klima- und Umweltschutz in der Landwirtschaft als alternative Kulturpflanze in Deutschland immer mehr an Bedeutung.<br /> Diese Arbeit hatte zum Ziel, den Einfluss verschiedener agronomischer Maßnahmen, der standortbedingten Umweltvariabilität sowie der Sortenwahl auf die wertbestimmenden Eigenschaften (Strohertrag und Fasergehalt) von Faserhanf in Nordrhein-Westfalen zu untersuchen. Von dieser Zielsetzung ausgehend, wurde in zweijährigen Anbauversuchen mit der in Deutschland meistangebauten Hanfsorte Fedora 17 sowohl unter Versuchs- als auch unter Praxisbedingungen der Einfluss von zwei Aussaatstärken (108 und 216 kK/m²) und zwei Stickstoffstufen (60 und 120 kg/ha) getestet. Um den Einfluss dieser agronomischen Maßnahmen auf das Ertragspotenzial von Hanf genauer analysieren zu können, wurde die Versuchsanordnung unter Versuchsbedingungen um eine Saatstärke (162 kK/m²) und zwei Stickstoffstufen (0 und 40 kg/ha) erweitert. Zudem wurde im Versuchsanbau das Ertragspotenzial eines Sortenspektrums ermittelt.<br /> Ein Umwelteinfluss auf die wertbestimmenden Eigenschaften konnte zwar nachgewiesen werden, allerdings war es nicht möglich, die Bedeutung dieses Parameters im Vergleich zum Einfluss der Saatstärke oder Stickstoffdüngung eindeutig zu quantifizieren. Die ansteigende Saatstärke wies einen tendenziell – aber nicht statistisch nachweisbaren – negativen Einfluss auf die Ertragsleistung auf. Hinsichtlich der ansteigenden Stickstoffdüngung zeigte sich ein ausgeprägter Einfluss auf das Pflanzenwachstum, welcher sich jedoch kaum auf die wertbestimmenden Eigenschaften auswirkte. Eine Erkenntnis in diesem Zusammenhang war, dass das Düngungsoptimum häufig niedriger liegt als erwartet. Die Auswahl der Sorte hatte aufgrund des unterschiedlichen Reifeverhaltens einen Einfluss auf die wertbestimmenden Eigenschaften; spätreife Sorten erzielten im Mittel höhere Stroherträge als frühreife Sorten. Allerdings ist dieser Zusammenhang nicht direkt auf den Fasergehalt übertragbar, da auch frühreife Sorten vergleichbare Fasergehalte lieferten. Nach jetzigem Kenntnisstand, d. h. unter Berücksichtigung der Ergebnisse der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Anbauversuche und der verwendeten Literatur können folgende Aussagen für den Hanfanbau gemacht werden: Mit einer Aussaatstärke von 30-40 kg/ha, Stickstoffgaben zwischen 80-120 kg/ha und den Sorten Beniko (früh-reifend), Bialobrzeskie (mittel-frühreifend), Fedora 17 (mittel-reifend) oder Epsilon 68 (spät-reifend) können beim Hanfanbau in Nordrhein-Westfalen hohe Strohertragsleistungen bei mittlerem Fasergehalt erzielt werden.<br /> Die Bewertung des Hanfanbaus im Versuchsanbau und auf Praxisstandorten ergab, dass Hanf als Kulturpflanze unter den Bedingungen in Nordrhein-Westfalen anbauwürdig ist. Neben der Erweiterung der Fruchtfolge, den positiven Vorfruchteigenschaften und den vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten bietet der Anbau von Hanf als nachwachsender Rohstoff eine vielversprechende Alternative zu anderen Sonderkulturen. Allerdings wird Faserhanf nur dauerhaft in der heimischen Landwirtschaft als Kulturpflanze etabliert werden können, wenn durch den Vertragsanbau angemessene Erzeugerpreise im Vergleich zu herkömmlichen Kulturpflanzen erzielt werden können....
<strong>Influence of agronomic measures, environment and variety on traits defining the value of fibre hemp (Cannabis sativa L.) in North Rhine-Westphalia </strong><br /> In the last few years fibre hemp (<i>Cannabis sativa</i> L.) has been gaining more and more importance as an alternative crop in the ongoing discussion on renewable resources and the protection of the climate and the environment in agriculture.<br /> The aim of this study was to analyse the influence of varying agronomic measures, environmental variability determined by site as well as the choice of variety on the traits defining the value of hemp (straw yield and fibre content) with a focus on hemp cultivation in North Rhine-Westphalia. For this purpose Fedora 17, the hemp variety most often cultivated in Germany, was tested in two-year field trials under experimental conditions as well as in field cultivation with varying sowing densities (20 and 40 kg/ha) and levels of nitrogen fertilization (60 and 120 kg/ha). To analyse the influence of agronomic measures on the yield potential of hemp in more detail, an additional sowing density (30 kg/ha) and two further levels of nitrogen fertilization (0 and 40 kg/ha) were tested under experimental conditions. Furthermore the yield potential of a number of varieties was evaluated.<br /> Even though it was possible to verify an environmental influence on the traits defining the value of hemp, it was not possible to quantify the relevance of this parameter in comparison to the influence of the sowing density or the nitrogen fertilizer rate. Increasing the sowing density showed a tendency – not statistically proven – to have a negative influence on the yield. Higher levels of nitrogen fertilization showed a strong influence on plant growth, which however, hardly affected the traits defining the value of hemp. A conclusion was that the optimal level of nitrogen fertilization is often lower than anticipated. The choice of variety had an influence on the traits defining the value of hemp with regard to the maturation rate. As a rule, late maturing varieties achieved a higher yield than early maturing varieties. However, this result cannot be directly applied to the fibre content, as early maturing varieties also achieved comparable fibre contents. <br /> According to present knowledge, taking the results of the field trials conducted in this study and the literature evaluated into consideration, the following statement regarding cultivation of hemp can be made: high straw yield and fibre content can be achieved for hemp cultivation in North Rhine-Westphalia with sowing densities between 30-40 kg/ha, nitrogen fertilizer rates between 80-120 kg/ha and the varieties Beniko (early maturing), Bialobrzeskie (middle early maturing), Fedora 17 (middle maturing) or Epsilon 68 (late maturing).<br /> The comparative assessment of hemp cultivation under experimental conditions and in field cultivation showed that hemp can be recommended for cultivation under the condi-tions in North Rhine-Westphalia. In addition to diversification of crop rotation, the positive effects as a preceding crop and the large range of applications, the cultivation of hemp as a renewable resource offers a promising alternative to other specialised crops. However, hemp will only be successfully established as a crop in local agriculture if contract farming guarantees adequate predetermined returns in comparison to traditional crops....