Chlorotische Pflanzen in Torfsubstraten - Deutsche Gesellschaft für ...

Chlorotische Pflanzen in Torfsubstraten - 

Analyse möglicher Ursachen 

Internationales Hochschulinstitut (IHI) Zittau 

in Zusammenarbeit mit dem Verband deutscher Substrathersteller 

und der Deutschen Gesellschaft für Moor- und Torfkunde (DGMT) 

Sebastian Peter, Constanze Stark, Jacqueline Kamenz, 

Martin Hofrichter & Christina Seidler 

DGMT Jahrestagung Karlsruhe 24.-25.09.2009

Chlorotische Pflanzen in Torfsubstraten - Analyse möglicher Ursachen 

Gliederung 

1 Hintergründe 

2 Methoden 

3 Ergebnisse 

3.1 Substratanalysen 

3.2 Pflanzenanalysen 

3.3 Huminstoffanalysen 

3.4 Sterilversuche 

3.5 Weitere Ergebnisse 

4 Zusammenfassung 

5 Ausblick 


1. Hintergründe 

Problem Weißblättrigkeit 

Auffällige Chlorosen und Wachstumshemmung 

bei unterschiedlichen Pflanzenarten in einzelnen 

Torfsubstraten 

� Wirtschaftliche Schäden für Gartenbaubetriebe 

und Substrathersteller 

� Suche nach den Ursachen 


1. Hintergründe 

Beginn der Untersuchungen mit wenigen Substraten 2006/07 

weiße Keimblätter und Vergilbungen, Verkrüppelungen 

weitere Untersuchungen ab 2008 mit weiteren Substraten und 

Originaltorfen 

� Keimteste 

� Makro- und Mikronährstoffanalysen 

� Huminstoffanalysen 

� Sterilversuche und mikrobiologische Tests 

� Extraktions- und Gießversuche 

� Untersuchung von 23 Torfen vor und nach der 

Aufbereitung zu Substraten 


2. Methoden 

Pflanzenalysen: 

1. Wachstumsanalysen 

Bestimmung der Keimrate am 4. und 8. Tag 

Anzahl Keimlinge, davon normal entwickelte Keimpflanzen 

Bestimmung Frisch- und Trockenmasse 

Endbonitierung nach 3 bis 4 Wochen 

�Keimblattentwicklung 

�Laubfarbe 

�Bewurzelungsintensität 

�Wurzelgesundheit 

�allgemeine Pflanzenentwicklung 

2. Chemische Analysen 

Elementanalysen in grünen und weißen 

Pflanzen 

Pflanzenaufschluss nach DIN EN 13656 

Elementanalyse nach DIN 38406-29 und DIN EN ISO 11885 


2. Methoden 

Substratanalysen 

1. Methoden Nährstoff- und 

Schwermetallanalytik: 

Eluate: Wasser (DIN 38414-4) 

Ammonium (DIN 19730) 

Untersuchungen nach VD LUFA 

Totalaufschlüsse 

2. Huminstoffanalytik 

1. Wässrige & alkalische (NaOH) Extraktion der Torfproben 

2. Trennung von Humin- und Fulvinsäuren (Fällung) 

3. Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung mittels 

High Performance Size Exclusion Chromatography 

4. Abschätzung des Humin- und Fulvinsäuregehaltes anhand der 

Huminsäure- und Fulvinsäure-Peakflächen (HPSEC) 

5. Quantitative Bestimmung der Humin- und Fulvinsäuregehalte in den 

Torf- und Substratproben 

5. Verwendung der wässrigen Extrakte in Keimungstesten 

DGMT Jahrestagung Karlsruhe 24.-25.09.2009 

HPSEC für die Huminstoffanalytik 

(high performance size exclusion 

chromatography)

2. Methoden 

Sterilisierungsversuche 

1. Wärmebehandlung bei unterschiedlichen Temperaturen und 

unterschiedlicher Dauer 

3 x 105°C, 30 min, 24 h Pause zwischen den Behandlungen im Autoklaven 

1 x bei 105°C für 30 min im Autoklaven 

1 x 80°C 20 h im Wärmeschrank 

1 x 60°C 20 h im Wärmeschrank 

2. Sterilisierung mit Gamma-Strahlung ( 60 Co, AdW Prag) 

3. Keimungsteste mit den behandelten Substraten aus 1 und 2 

Extraktions- und Gießversuche 

1. Wässrige Extraktion der Torfsubstrate 

2. Keimungsteste unter Verwendung der Extrakte als Gießwasser 

3. Transferversuche mit Jungpflanzen 


2. Methoden 

In den Untersuchungen verwendete Substrat- und Torfprobenproben 

K 

A, B 

M 

C, D, E 

EST 16, 17, 18 

1 - 23 

Kontrolle (handelsübliches Torfsubstrat) 

zeigten im Vorgängerprojekt bereits weiße Keimblätter 

zeigten in Abhängigkeit von den Wachstumsbedingungen 

aufgehellte bis stark verkrüppelte Blattspreiten 

verursachten lt. Hersteller Weißblättrigkeit in unterschiedlicher 

Intensität je nach Ballenlage 

Proben aus einem Schadensfall 

Torfe verschiedener Hersteller, die entsprechend der Angaben 

der Substrathersteller gekalkt und gedüngt wurden 


3.1 Substratanalysen 

Probe 50 VI 

Gehalt [mg/g TS] 

40 

30 

20 

10 

0 

Proben A und B 

- geringe Wasserspeicherung 

- hohe pH-Werte 

- erhöhte Gehalte an Zn und Cu 

- geringe Gehalte an Mo 

K M A B 

Probe 

Cu µg/g Zn µg/g Mo µg/g 


35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 


- auffällige Ca/Mg - Verhältnis 

K M A B 

Probe 

Mg [mg/g] Ca [mg/g]


Endbonitur 2006 und 2008 

2006/1 

K 

M 

A 

2006/2 

M 

A 

Boniturwert 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

2008/3 


K M A 

Probe 

B D 

2006 2008 

Substrate A und B 

- Keimrate gut, 

- Keimblätter chlorotisch 

- kein Wachstum ab etwa 5. Tag 

A K M EST 18


- Kein extremer Nährstoffmangel oder -überschuss 

- Keine kritischen Schwermetallgehalte (Cd, Hg, Ni, etc.) 

- Düngung mit Mo, Nitrat, Mg � keine Verbesserung 

- Erhöhter Gehalt an Zn (und Cu) in den weißen Pflanzenteilen 

� Superoxid-Dismutase � oxidativer Stress. 

Konzentration [µg/g] 

700 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

Mn Fe Zn 

A-weiß B-weiß A-grün B-grün K 


Ergebnisse der ersten Untersuchungsphase 

- Weißblättrigkeit konnte mehrfach in Laborversuchen 

nachgewiesen und reproduziert werden 

- Nitrit und Sulfid scheiden als mögliche Ursachen aus 

- Lagerung des Torfs an der Luft führte nicht zum 

Verschwinden der Symptome in erneuten Keimungstesten 

- toxische Schwermetalle (Cd, Hg, Ni) scheiden als Ursache aus 

- bestimmte Makro- und Mikronährstoffe wiesen bezüglich ihrer 

Konzentrationen Auffälligkeiten auf: Ca / Mg, Fe / Mn, Mo 

- gezielte Düngung verbesserte das Wachstum, führten aber 

nicht zum Verschwinden der Chlorosen 

- in bereits verwendeten Substraten (A und B) und nach längerer 

Lagerung an der Luft waren Keimung und Wachstum besser 


2006 Probe A 10. Tag 

2008 Probe A 21. Tag


Trennsäule HEMA-Bio linear 

High Performance Size Exclusion Chromatography = HPSEC 

(hochauflösende Größenausschluss-Chromatographie) 

- Substrate K, A, B, M, C, D, E 

- 23 Torfe vor und nach der Aufbereitung zu Substrat 

- 3 Substrate aus Schadensfall 


Huminsäureprobe

Absorption in mAU bei 260 nm 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 


Beispiele für Elutionsprofile von Huminsäuren aus Torfsubstraten 

� Rückschlüsse auf die Molekulargewichtsverteilung (~0,5-30 kDa) 

� Konzentrationsbestimmung über Peakhöhe/-fläche (Eichkurven) 

Emax 1,25 kDa 

Amax 1,26 kDa 

Bmax 1,26 kDa 

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 

Huminsäuren: 

32,9 kDa 3,8 kDa 1,09 kDa 0,24 kDa 

Zeit in min 

Kmax 1,32 kDa 

Mmax 1,28 kDa 

Cmax 1,16 kDa 

Dmax 1,28 kDa 

K M C D E A B 



Kalibrierkurven zur Berechnung der Humin- und Fulvinsäuregehalte 

Absorption bei 260 nm [mAU] 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

y = 0,7717x - 3,259 


y = 0,4929x + 0,9137 

0 20 40 60 80 100 120 

Konzentration [µg/ml] 

Kalibrierung HS Mittelwert Kalibrierung FS Mittelwert 

Linear (Kalibrierung HS Mittelwert) Linear (Kalibrierung FS Mittelwert)

HS und FS [mg/g TS] 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 


Vergleich: „betroffene Substrate“ Kontrolle 

� HS/FS-Verhältnis bei betroffenen 

Substraten immer kleiner als 2:1 

� „gesunde“ Torfe i. D. 7:1 

0 

Originaltorfe 

Deu ST Deu WT Balt ST Balt WT Irl WT 

Huminsäuren HS 


Deu ST Deu WT Balt ST Balt WT Irl WT k. S. 

Fulvinsäuren FS 

� Düngung/Kalkung beeinflusst HS/FS-Verhältnis 


120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

K A B Est 16 

Probe 

Est 17 Est 18 

Huminsäuren in mg/g Fulvinsäuren in mg/g 

gedüngte Torfe


Einfluss von Düngung und Kalkung hauptsächlich durch Zugabe von Ca 2+ 

� Bildung von Ca-Humaten, Veränderung in der Mobilität der Huminstoffe 

� Molekülaggregationen bis hin zu unlöslichen Huminen 


Hofrichter 2008


� Sterilversuch mit den 

Substraten A und B, bei 

unterschiedlichen 

Temperaturen behandelt 

(105°C, 80°C, 60°C), 

� obere Reihen: 

nicht wärmebehandeltes 

Substrat 

untere Reihen: 

wärmebehandeltes Substrat 


105°C 

80°C 

60°C


� deutlicher Unterschied zwischen autoklaviertem Substrat (unten) 

und nicht autoklaviertem (oben). 

K A B C 



Mittels Gammastrahlung sterilisierte Substrate: 

� keine Verbesserung zu erkennen 

� Weißblättrigkeit wird nicht von MO direkt verursacht, 

sondern von einer thermisch labilen Substanz. 



� Abschwächungseffekt bei mehrmaligem Benutzen 

betroffener Substrate bzw. längerer Lagerung (Jahre) 

z. B.: Substrate Est16 und Est17 (bereits einmal zur Aussaat verwendet), 

und Est18 (rechts) noch „unbenutzt“. 



� Pflanzen auf „gesunden“ Substraten zeigen nach Gießen mit 

wässrigen Extrakten aus betroffenen Substraten ebenfalls Symptome 

� wasserlösliche Substanz(en) sind für die Chlorosen verantwortlich 

Kontrollsubstrat mit 

Leitungswasser 

Kontrollsubstrat mit 

Extraktionslösung aus 

dem Substrat B 



Nach dem Umsetzen auf 

gesunde Substrate erholen sich 

weißblättrige Jungpflanzen 


Nach Umsetzen auf kritische 

Substrate zeigen normal 

entwickelte Jungpflanzen 

ebenfalls Symptome

4 Zusammenfassung 

- ein HS/FS-Verhältnis < 2:1: Indiz für Weißblättrigkeit hervorrufende 

Torfsubstrate 

- Düngung von Torfen: Beeinträchtigung der Mobilität von Huminstoffen 

- Veränderte Metallkonzentration (Zn, Cu) in den chlorotischen Pflanzenteilen: 

Indiz für oxidativen Stress 

- Lagerung von Substraten bei erhöhter Temperatur und in Abwesenheit von 

Sauerstoff ermöglicht spezielle mikrobielle Abbauprozesse 

- Wärmebehandlung betroffener Substrate verhindert die Entstehung der 

Weißblättrigkeit, Sterilisierung durch γ-Strahlung nicht 

- Gießversuche mit wässrigen Torfextrakten und Abschwächungseffekt nach 

Nutzung/Lagerung belegen die Wasserlöslichkeit der verantwortlichen 

Substanz 

die Weißblättrigkeit wird durch (eine) thermisch 

labile, wasserlösliche Substanz(en) hervorgerufen 


5 Ausblick 

- Entwicklung neuer Methoden um die Substanzgruppe 

einzugrenzen 

- Pflanzenversuche mit Herbiziden zum Abgleich der 

Symptome 

- Recherche am Gewinnungsort der Torfe und in der 

Verarbeitungskette über den möglichen Eintrag oder die 

Entstehung von phytotoxischen Substanzen 

- Grundlegende Untersuchungen zur Charakterisierung von 

Torfen und zum Verhalten von Torfen als Pflanzensubstrat

Chlorotische Pflanzen in Torfsubstraten - Deutsche Gesellschaft für ...

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?