RT Dissertation/Thesis T1 Untersuchungen zum Herbizidstress in Zuckerrüben mit drei feldtauglichen optischen Sensoren und Methoden der Bildanalyse A1 Roeb,Johannes WP 2015/04/28 AB Die am weitesten verbreitete Strategie zur Unkrautbekämpfung in Zuckerrüben basiert auf der wiederholten Applikation von Herbizidmischungen im Nachauflauf der Kultur. Aufgrund der eingeschränkten Selektivität der Herbizide werden dabei auch das Wachstum und die Entwicklung der Zuckerrüben beeinträchtigt. Die durch Herbizidstress verursachten Ertragsverluste werden auf etwa 5-15% geschätzt. Durch den Einsatz von optischen Sensoren ist es möglich, herbizidbedingte Stressreaktionen in der Reflexion, der Fluoreszenz und der Chlorophyllfluoreszenzkinetik nichtdestruktiv zu erfassen. Um die Anwendbarkeit von drei optischen Sensoren zur Untersuchung von Herbizidstress zu bewerten und den Einfluss von praxisüblichen Herbiziden und Herbizidmischungen auf die Zuckerrübe zu untersuchen, wurde an der Universität Hohenheim ein Gefäßversuch im Freiland angelegt. Dabei wurden handelsübliche Produkte mit den Wirkstoffen Metamitron, Phenmedipham, Desmedipham, Chloridazon, Ethofumesat, Triflusulfuron-methyl und Dimethenamid-P eingesetzt. Die Applikation der Herbizidprodukte erfolgte einzeln oder als Bestandteil von fünf Herbizidmischungen im Keimblatt- (BBCH 10), 2-Blatt- (BBCH 12) oder 4- bis 6-Blatt-Stadium (BBCH 14/16) der Zuckerrüben. Die resultierende Stressreaktion wurde mit drei optischen Sensoren verfolgt: Bildaufnahmen einer Digitalkamera (Canon EOS 1000D) dienten zur Bestimmung der Blattdeckungsfläche, der Blattform und Blattfarbe. Aus den wiederholten Messungen wurde ein Wachstumsindex berechnet. Messungen mit einem multispektralen Fluorometer (FORCE-A MULTIPLEX®) dienten zur Bestimmung der Blaugrün-, Rot- und Dunkelrotfluoreszenz sowie der Berechnung mehrerer Fluoreszenzindizes. Mit einer tragbaren Chlorophyllfluoreszenzkamera (WALZ IMAGING-PAM) wurde nach der Herbizidapplikation täglich die maximale Quanteneffizienz (Fv/Fm) ermittelt. Vier beziehungsweise zwei Wochen nach der jeweiligen Applikation wurde die Trockenmasse der Versuchspflanzen bestimmt. Der Versuch wurde für alle Herbizidvarianten und für jeden er drei Applikationstermine mit fünf Mitscherlichgefäßen wiederholt. Jedes der Versuchsgefäße enthielt durchschnittlich vier Zuckerrüben. Anhand der Bildaufnahmen der Digitalkamera ließ sich die Wachstumsreduktion der Blattdeckungsfläche nach Applikation von Wirkstoffmischungen mit Phenmedipham, Desmedipham und Ethofumesat erfassen. Mit steigendem Gehalt an weiteren Wirkstoffen nahm die Stressreaktion zu. Unterschiede zwischen den Herbizidvarianten wurden wenige Tage nach der Applikation deutlich. Die Ergebnisse korrelierten mit der Gesamttrockenmasse der Versuchspflanzen. Unterschiede in der Blattform wiesen auf einen Entwicklungsrückstand der herbizidbehandelten Pflanzen hin. Der zeitweise höhere Rotanteil in der Blattfarbe ließ sich auf eine Abnahme des Chlorophyllgehalts zurückführen. Mit dem FORCE-A MULTIPLEX® ließ sich 1-2 Tage nach der Applikation ein Anstieg der Rot- und Dunkelrotfluoreszenz, nicht aber der Blaugrünfluoreszenz bei Herbizidvarianten mit den oben genannten Wirkstoffen ermittelt. Das Entwicklungsstadium und die Blattdeckungsfläche der Zuckerrüben beeinflussten die Chlorophyllfluoreszenz, sodass trotz großer Unterschiede zur Kontrollgruppe keine Quantifizierung der Stressreaktion zwischen den Herbizidvarianten möglich war. Durch die Messung der maximalen Quanteneffizienz (Fv/Fm) mit der WALZ IMAGING-PAM Chlorophyllfluoreszenzkamera wurden frühere Untersuchungen zum Verlauf der Stressreaktion nach Applikation von PSII-Inhibitoren in Zuckerrüben bestätigt. Auf eine starke Abnahme von Fv/Fm innerhalb eines Tages folgte eine Wiederaufnahme der photosynthetischen Effizienz innerhalb von zehn Tagen. Anhand der Intensität und Dauer der Stressreaktion ließen sich quantitative Unterschiede zwischen den verschiedenen Herbizidvarianten mit PSII-Inhibitoren feststellen. Die photochemische Stressreaktion nahm von Produkten mit Metamitron über Chloridazon über Phenmedipham und Desmedipham und bei den Herbizidmischungen mit steigendem Gehalt an PSII-Inhibitoren abhängig von der Formulierung zu. Die Witterung hatte eine größere Bedeutung für die Stressreaktion als das Entwicklungsstadium der Zuckerrüben. Berichte von einer stärkeren Stressreaktion nach Niederschlägen und bei geringen Temperaturen wurden innerhalb dieser Untersuchung bestätigt. Unterschiede in der Stressreaktion zwischen Keim- und Laubblättern ließen sich durch eine höhere Wirkstoffaufnahme in jüngeren Blättern erklären. Der Einfluss von anderen Herbiziden, Mischungen, Dosierungen und Formulierungen auf die Stressreaktion in Zuckerrüben muss in weiteren Untersuchungen geklärt werden. Der komplexe Zusammenhang zwischen Entwicklungsstadium, Witterung und Herbizidstress ließe sich anhand von systematischen Feldversuchen erfassen. Zur Bestimmung der Stressreaktion könnten die vorgestellten optischen Sensoren mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen eingesetzt werden. K1 Zuckerrübe K1 Sensor K1 Bildanalyse K1 Chlorophyllfluoreszenz PP Hohenheim PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2015/1044