Seminarheft Kernobst zur Bearbeitung 1 - Obstbau

_______________________________________________________________________________1
Einsatz von DCA (Dynamic Control Atmosphere) und SmartFresh (1-MCP)
zur besseren Erhaltung der Fruchtqualität in der Apfellagerung
Dr. Dirk Koepke, OVA Jork
Einsatz von DCA (Dynamic(
Control Atmosphere)
und SmartFresh (1-MCP) zur besseren Erhaltung
der Fruchtqualität in der Apfellagerung
1. Einleitung
2. Definition und Wirkungsweise
3. Einfluss der Verfahren auf die Fruchtqualität
am Beispiel von Versuchen am OVB Jork
4. Schlussfolgerung und Empfehlung
5. Zusammenfassung
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
OVB Jork
Obstbau Abt. Versuchs- Fruchtqualität und Beratungszentrum u. Obstlagerung
Jork
Dr. Dirk Köpcke
Bild: Google Earth
Evolution der Apfellagerung
Naturlager
CA-Lagerung
21er Lager
Kühlhauslagerung
ULO-
Lagerung
DCA-
Lagerung
CO 2 -Adsorber SmartFresh
(1-MCP)
N 2 -Separatoren
SmartFresh
(1-MCP)
CH 3
1-MCP besetzt die Ethylen-Rezeptoren
in der Frucht und verhindert so, dass
das Ethylen seine reifefördernde
Wirkung entfalten kann.
Streif, J. (2005): Äpfel im Schneewittchenschlaf – 1- MCP hält
Äpfel firsch und lässt flexible Erntetermine zu. Innofrutta 1, S.
20-22
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork
www.dlr-rheinpfalz.rlp.de
28. Bundeskernobstseminar 2008
www.obstbau.net

_______________________________________________________________________________2
SmartFresh-Einsatz an der Niederelbe 2007
Elbe-Obst-Mitglieder
5.100 t
hauptsächlich Elstar (ca. 80 %)
ca. 15 % Jonagold-Gruppe
etwas Rubens, Golden Delicious, Gala und Rubinette
Dynamische CA-Lagerung
(DCA = dynamic control atmosphere)
Bei der dynamischen CA-Lagerung wird
die O 2 -Konzentration im Lager in
Abhängigkeit von der Atmungsintensität
der Früchte schrittweise auf das
niedrigste gerade noch verträgliche
Niveau abgesenkt.
Dadurch wird der Stoffwechsel und
somit auch die Ethylenproduktion und
letztendlich die Reifeentwicklung sehr
stark gebremst.
1,4
Ernte
Dynamische CA-Regelung
(schematisch)
1,1
0,8
0,6 % (O 2 )
Auslagerung
DCS (Dynamic Control System)
(Niederlande)
Prinzip: Messung von Ethanol in der Lagerluft
HarvestWatch
(Kanada)
Prinzip: Messung der Chlorophyllfluoreszenz an repräsentativen Früchten im Lager.
Bei Gärung ist die Photosynthese gehemmt und die Fluoreszenz steigt an.
Fluorescence
Photosystem II (PS II)
Problem
☹ Gesunde Früchte konsumieren das Ethanol der gärigen Früchte
☹ Faulende Früchte produzieren auch Ethanol
=> funktioniert nur in kleinen Versuchszellen
CP43
CP47
Q e -
A Q B
e - Pheo
e -
P e - 680
Z
e D1
-
D2
Mn 4
e -
2H 2O 4H + + O 2
Cyt.b 559
anaerobe
Bedingungen
HarvestWatch
HarvestWatch
(Kanada)
(Kanada)
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork
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_______________________________________________________________________________3
HarvestWatch (OVB 20/21.10.2007, Elstar)
O2-Konzentration (%)
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
F (normiert)
O -Konzentration
theoretische Gärgrenze
O2-Messung, anschließend
Frischluftzufuhr (Sollwert 0,5 %)
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66
Zeit (h)
130
120
110
100
90
80
70
60
F (normiert)
HarvestWatch
(Kanada)
Prinzip: Messung der Chlorophyllfluoreszenz an repräsentativen Früchten im Lager.
Bei Gärung ist die Photosynthese gehemmt und die Fluoreszenz steigt an.
Vor- und Nachteile
☹
☹
☹
☺
☺
es wird die Photosynthese und nicht direkt die Gärung gemessen
pro Sensor nur 6-8 Früchte (keine visuelle Kontrolle auf z. B. Fäulnis)
hohe Kosten (ca. 15.000 EUR/Raum, bei 6 Sensoren)
permanente Kontrolle der Früchte („Frucht-EKG“)
unabhängiges Kontrollsystem (parallel zur O 2 - u. CO 2 -Messung)
=> derzeit schon ca. 150 Praxis-Räume in Südtirol
System Niederelbe
Prinzip: Messung der Gärstoffentwicklung (Ethanol,
Ethylacetat, Acetaldehyd) anhand von Fruchtproben
Vor- und Nachteil
☹
☹
☺
☺
☺
Fruchtprobenentnahme notwendig
nur „Punktbetrachtung“
Messung der tatsächlich auftretenden Gärung
visuelle Kontrolle der Früchte
relativ kostengünstig (50 EUR / Probe)
Wirkung von SmartFresh (1-MCP) und
DCA am Beispiel von Elstar, Jonagold,
Holsteiner Cox, Rubens und Cox Orange
=> derzeit über 50 Praxis-Räume
(hauptsächlich Elstar)
Probleme bei der Elstar-Lagerung
• schneller Festigkeitsabbau
• Schalenflecken
• Fleischbräune / CO 2 -Schäden
Elstar
Gemeinschaftsversuch NL-NE
Ernte (harvest):
Datum
(date)
06.10.06
Stärke
(starch, 1-10)
3.7
Härte
(firmness, kg cm -2 )
6.3
Zucker
(sugar, %)
11.8
Säure
(acid, o /oo)
7.0
Temperatur (temperature)
1,7 – 2,4 °C
Atmosphären (atmosphere)
1,3 - 1,5 % O 2 , 2,4 – 2,6 % CO 2
+/- SmartFresh (1-MCP)
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_______________________________________________________________________________4
Versuchsfragen bzw. Hypothesen:
• Ist es möglich, mit Hilfe von SmartFresh die ULO-Lagerdauer (bei
gleicher Gesamtlagerdauer) zu verkürzen, ohne die sonstige
Fruchtqualität negativ zu beeinflussen?
Versuchsfragen bzw. Hypothesen:
• Ist es möglich, mit Hilfe von SmartFresh die ULO-Lagerdauer (bei
gleicher Gesamtlagerdauer) zu verkürzen, ohne die sonstige
Fruchtqualität negativ zu beeinflussen?
Ernte
ULO-Einlagerung
ULO-Lagerung
Auslagerung
Shelf-life
Vermarktung
Ernte
ULO-Einlagerung
(verzögert)
ULO-Lagerung
Auslagerung
Shelf-life
Vermarktung
1-MCP
Versuchsfragen bzw. Hypothesen:
• Ist es möglich, mit Hilfe von SmartFresh die ULO-Lagerdauer (bei
gleicher Gesamtlagerdauer) zu verkürzen, ohne die sonstige
Fruchtqualität negativ zu beeinflussen?
Ernte
1-MCP
ULO-Einlagerung
ULO-Lagerung
Auslagerung
(vorgezogen)
Shelf-life
Vermarktung
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness, kg cm²)
12
10
8
6
4
2
0
Elstar
ULO-Öffnung (ULO opening )
23.04.2007 (215 d )
5,2
5,9
0 Wochen
(0 weeks )
4,5
6,3
4 Wochen
(4 weeks )
Kühllagerung anschließend ULO
(cold storage then ULO)
5,2
5,6
n.n. n.n. n.n.
8 Wochen
(8 weeks )
- 1-MCP
+ 1-MCP
6,1
20.01.07 15.03.07
ULO-Auslagerung am:
(ULO-opening on: )
Schalenflecken (skin spot)
Schalenflecken
(skin spot, %)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Elstar
Nachlagerung (shelf life )
25.05.2007 (247 d )
21,4
31,3
0 Wochen
(0 weeks )
12,7
34,0
4 Wochen
(4 weeks )
Kühllagerung anschließend ULO
(cold storage then ULO)
30,7
53,5
n.n. n.n. n.n.
8 Wochen
(8 weeks )
- 1-MCP
+ 1-MCP
50,8
20.01.07 15.03.07
ULO-Auslagerung am:
(ULO-opening on: )
Fleischbräune (flesh browning)
Fleischbräune
(flesh browning, %)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Elstar
Nachlagerung (shelf life )
25.05.2007 (247 d )
2,5
8,2
0 Wochen
(0 weeks )
0,0
7,4
4 Wochen
(4 weeks )
Kühllagerung anschließend ULO
(cold storage then ULO)
4,5
13,2
n.n. n.n. n.n.
8 Wochen
(8 weeks )
- 1-MCP
+ 1-MCP
7,3
20.01.07 15.03.07
ULO-Auslagerung am:
(ULO-opening on: )
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_______________________________________________________________________________5
Ernte
Rubens
ULO-Lagerung Elbe-Obst (ULO storage Elbe-Obst)
(harvest): KQ
Herkunft
(origin)
Datum
(date)
06.10.06
Stärke
(starch, 1-10)
3.5
Härte
(firmness, kg cm -2 )
7.6
HS 06.10.06 5.2
6.7
14.5
1.4 % O 2 , < 1 % CO 2
RP 06.10.06 3.3
7.0
14.1 7.6
JS 06.10.06 3.5
6.8
13.8 6.9
Temperatur (temperature)
2 °C
Atmosphären (atmosphere)
7.4
Zucker
(sugar, %)
13.7
Säure
(acid, o /oo)
8.0
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness,kg cm²)
15
10
5
0
Rubens
Elbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )
ohne 1-MCP (without 1-MCP)
7,4
6,8 6,6
5,7
6,7
7,0
6,6
6,8
5,9 5,8 6,1
5,8 5,7
4,9 5,1
4,6
KQ HS RP JS
Betrieb, Herkunft (fruit farm, origin )
Ernte (harvest)
ULO (122d)
2 °C (+18d)
18 °C (+7d)
Fruchtfleischfestigkeit (firmness), 1-MCP
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness,kg cm²)
15
10
5
0
Rubens
Elbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )
mit 1-MCP (without 1-MCP)
7,4 7,4 7,1 6,9
6,7 6,8 7,0
6,5
6,9 6,8 7,0 6,8
6,3
6,3 6,3 6,4
KQ HS RP JS
Betrieb, Herkunft (fruit farm, origin )
Ernte (harvest)
ULO (122d)
2 °C (+18d)
18 °C (+7d)
Säuregehalt (acid content)
Säuregehalt
(acid content, %O)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Rubens
Elbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )
ohne 1-MCP (without 1-MCP)
8,0 7,6 7,6
6,5 6,6
6,1 6,4
6,0 6,2
5,3 5,5
5,1
KQ HS RP JS
Betrieb, Herkunft (fruit farm, origin )
Ernte (harvest)
ULO (122d)
2 °C (+18d)
18 °C (+7d)
6,9
5,5 5,1
4,4
Säuregehalt (acid content), 1-MCP
Säuregehalt
(acid content, %O)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Rubens
Elbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )
mit 1-MCP (without 1-MCP)
8,0 7,6 7,6
6,9
6,3 6,3
6,4
6,8 7,0
6,0 6,2 6,6
6,9
5,6 5,9
5,0
KQ HS RP JS
Betrieb, Herkunft (fruit farm, origin )
Ernte (harvest)
ULO (122d)
2 °C (+18d)
18 °C (+7d)
Fleischbräune und Kavernenbildung bei Rubens
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_______________________________________________________________________________6
Fleischbräune (flesh browning)
Fleischbräune
(flesh browning, %)
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Rubens
Elbe-Obst Lager (store room Elbe-Obst )
0,0
0,5
1,9
3,9
16,0
39,8
- 1-MCP
+ 1-MCP
KQ HS RP JS
1,2
2,1
- MCP
+ MCP
Fleischbräune (flesh browning)
RP
HS KQ
JS
Betrieb, Herkunft (fruit farm, origin )
Aktuelle Empfehlungen des OVB Jork zum Einsatz von SmartFresh (1-
MCP) an der Niederelbe
Sorte
H. Cox
Cox O.
Elstar
Gala
Rubens
Rubinette
Boskoop
Golden D.
Jonagold
Topaz
Kanzi
Braeburn
Kühlhaus
Beh.
(Tage)
7
7
> 14
< 7
< 7
7
< 7
7
< 7
> 7
Wirk.
++
++
+++
+
+++
+++
-
+++
-
++
++
+
Nw. 1
KB , SB
S, SB
(SF)
SB
SB, F
S
FB
KB , SB
Emp. 2
☹
☹
☺
☺
☺
☺
☺
☹
☹
☹
ULO-Lagerung
Wirk.
+++
+++
+++
++
+++
Emp. 2
☹
☹
keine ULO-Empfehlung
+
+++
+++
++
-/+
++
Nw. 1
KB, SB
S, SB
SF, FB
FB
FB
S , SB
SB, F
S
FB, KB
KB, SB
☺
☺
☹
☹
☹
Agro-
Fresh
-
-
-
Bemerkung
nur SF bzw. FBunempfindliche
u.
ausreichend gekühlte
Ware behandeln
wenig Erfahrung
zügig behandeln
wenig Erfahrung
1 Nebenwirkung: hemmend – fördernd (Schalenbräune SB, Schalenflecken SF, Fleischbräune FB, Kernhausbräune
KB, Schalenschäden S, Fettigwerden F)
2 ☺ sehr …, eingeschränkt …, ☹ nicht zu empfehlen
Bilder: C. Hennecke, Fachhochschule Osnabrück
O2- und CO2-Werte
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
2.10.06
8.10.06
H. Cox u. Cox Orange, Dynamisches CA
O 2 -Konzentration
CO 2 -Konzentration
1,2
1,0
14.10.06
21.10.06
28.10.06
3.11.06
10.11.06
17.11.06
23.11.06
30.11.06
7.12.06
Probenahme
0,8
14.12.06
20.12.06
27.12.06
3.1.07
9.1.07
0,6
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness, kg cm²)
10
9
8
7
6
5
H. Cox, ULO-Auslagerung
8,9
ULO
7,7
7,9
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 % O 2
DCA
y = -0,0159x + 630
7,5
r 2 = 0,91
7,1
6,9
6,7
7,1
6,3 6,3
6,3
6,3
y = -0,0191x + 752
r 2 = 0,98
4
29.08. 18.09. 08.10. 28.10. 17.11. 07.12. 27.12. 16.01. 05.02. 25.02. 17.03. 06.04.
Datum (date)
5,3
5,4
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_______________________________________________________________________________7
Reifehemmung bei H. Cox
ULO
DCA
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness, kg/cm²)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Cox Orange
CA/ULO-Öffnung 23.03.07
5,3 dc
6,5 b
5,3 c
6,6 b
Erntewert (8,5 a*)
4,8 de
4,4 e
ULO
DCA
CA-Öffnung + 3 Wochen kühl + 7 Tage warm
* Duncan-Test (α = 0,05)
Schalenbräune (skin browning) bei Cox Orange
Elstar
Versuche 2006 / 2007
Ernte (harvest):
Datum
(date)
06.10.06
Stärke
(starch, 1-10)
3.7
Härte
(firmness, kg cm -2 )
6.3
Zucker
(sugar, %)
11.8
Säure
(acid, o /oo)
7.0
Temperatur (temperature)
1,7 – 2,4 °C
Atmosphären (atmosphere)
DCA
ULO
1,3 - 1,5 % O 2 / dyn. O 2 + 2,4 – 2,6 % CO 2
+/- SmartFresh (1-MCP)
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
0,5 % O 2
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
5,5
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6
7,0
7,0
Elstar
6,5 ULO-Auslagerung (ULO-opening )
6,5
6,0
6,0
5,5
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness, kg cm²)
5,0
4,5
DCS
DCS+MCP
ULO
ULO+MCP
4,0
06.10. 06.11. 06.12. 06.01. 06.02. 06.03.
Datum (date )
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness, kg cm²)
5,0
4,5
4,0
Elstar
Nachlagerung + 3 Wochen kühl (Shelf-life, + 3 weeks cool)
DCS
DCS+MCP
ULO
ULO+MCP
06.10. 06.11. 06.12. 06.01. 06.02. 06.03.
Datum (date )
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_______________________________________________________________________________8
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness, kg cm²)
7,0
6,5
6,0
5,5
5,0
4,5
4,0
Elstar
Nachlagerung + 7 Tage warm (Shelf-life, + 7 days warm )
DCS
DCS+MCP
ULO
ULO+MCP
06.10. 06.11. 06.12. 06.01. 06.02. 06.03.
Datum (date )
Schalenflecken (skin spot)
Schalenflecken (Skin spot, Index 0-4)
2,0
1,5
1,0
0,5
Elstar
CA/ULO
Lagerung bis 21.03.2007 (166 d )
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 % O 2
DCS + 1-MCP
ULO
ULO + 1-MCP
DCS
0,0
01.10.06. 01.11.06. 01.12.06. 01.01.07. 01.02.07. 01.03.07.
Schalenflecken (skin spot)
Schalenflecken (Skin spot, index 0-4)
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 % O 2
0,0
CA-Öffnung + 3 Wochen kühl + 7 Tage warm
Fruchtfleischfestigkeit (firmness)
12
2,0
Jonagold
ULO
Elstar
11 CA/ULO-Öffnung 22.03.07
ULO (MCP)
CA/ULO
+ 3 Wochen Nachlagerung (+ 3 weeks cold storage )
10
DCA
1,5
DCA (MCP)
ULO + 1-MCP
9
7,8a
8 7,5a* 7,5a 7,5a
7,6a
7,4a 7,4a 7,4a
7,5a
7,1b
1,0
ULO
7
DCS + 1-MCP
6
5,8c 5,6c
0,5
5
DCS
4
* Duncan-Test (α = 0,05)
01.10.06. 01.11.06. 01.12.06. 01.01.07. 01.02.07. 01.03.07.
Fruchtfleischfestigkeit
(firmness, kg/cm²)
Schlussfolgerung
CO 2 -Zyklen
CO2-Zyklen
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Elstar
CO2-Zyklen
DCS
23.10.06 20.11.06 18.12.06 15.1.07 12.2.07
Datum (date )
ULO
1-MCP
sehr große reifehemmende
Wirkung (inkl. Shelf-life), auch im
Kühlhaus und bei kurzer
Lagerdauer sinnvoll einsetzbar
geringe Anforder. a. d. Technik
(Raumdichtigkeit, Messtechnik)
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
DCA
Wirkung rel. unabhängig von
der Ethylenentwicklung
nicht chemisches Verfahren
geringe Kosten
(Niederelbe-System)
gute Sortenverträglichkeit, keine
Nebenwirkungen bekannt
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_______________________________________________________________________________9
Schlussfolgerung
1-MCP
DCA
DCA ist zu empfehlen wenn …:
DCA
1. … eine lange Lagerdauer geplant ist (Grundbedingung)
2. … eine SmartFresh-Unverträglichkeit besteht
• Elstar (Schalenflecken, Fleischbräune)
• H. Cox, Braeburn (Kernhausbräune)
• Cox Orange (Schalenschäden)
3. … der SmartFresh-Einsatz verboten oder nicht erwünscht ist
sehr große reifehemmende
Wirkung (inkl. Shelf-life), auch im
Kühlhaus und bei kurzer
Lagerdauer sinnvoll einsetzbar
Wirkung rel. unabhängig von
der Ethylenentwicklung
nicht chemisches Verfahren
geringe Kosten
(Niederelbe-System)
• Öko-Anbau, spezielle Vermarktungswege
• Betriebsleitereinstellung
4. … der SmartFresh-Einsatz nicht wirtschaftlich ist
• bestimmte Vermarktungswege und Sorten (Jonagold?)
5. … der SmartFresh-Einsatztermin verpasst wurde
geringe Anfordungen a. d. Technik
(Raumdichtigkeit, Messtechnik)
gute Sortenverträglichkeit, keine
Nebenwirkungen bekannt
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork
SmartFresh ist zu empfehlen wenn …:
1. … die Sortenverträglichkeit gegeben ist (Grundvoraussetzung)
2. … hohe Ansprüche an ein gutes Shelf-life bestehen
• bestimmte Vermarktungswege (z. B. Export nach England)
• lange Nachlagerungsphase (Direktvermarktung)
3. … Kühlhauslagerung erforderlich ist (obligatorisch bei einzelnen Sorten)
• z. B. Elstar (bei Schalenfleckengefahr)
1-MCP
• Mangel an ausreichendem ULO-Lager
4. … technische Gründe dafür sprechen
• undichte Räume, fehlende Messtechnik für DCA
• Mischräume (hohe Ethylenentwicklung)
Im Einzelfall ist sogar die Kombination aus
DCA und SmartFresh empfehlenswert
z. B. lange Lagerung von Elstar mit hohen Ansprüchen
an das Shelf-life bei Verringerung des Schalenfleckenrisikos
DCA
1-MCP
Glaub‘ mir, dieser Apfel ist zwei Jahre alt.
Zusammenfassung
beide Verfahren haben ihre Berechtigung
DCA neuer Standard mit sehr positiven reifehemmenden Effekten
und sehr guter Hemmung altersbedingter Krankheiten ohne
negative Nebenwirkungen
SmartFresh ideal dort, wo die Verträglichkeit gegeben ist und
es auf ein gutes Shelf-life ankommt
Dr. Dirk Köpcke, Abteilung Fruchtqualität und Obstlagerung
Obstbau Versuchs- und Beratungszentrum Jork
Bild: www.kanziapple.com
www.dlr-rheinpfalz.rlp.de
28. Bundeskernobstseminar 2008
www.obstbau.net