DD255874A1

DD255874A1 - Mittel zur erhoehung der salztoleranz von kulturpflanzen

Info

Publication number: DD255874A1
Application number: DD29832586A
Authority: DD
Inventors: Hans Bergmann; Hans Eckert; Gerhard Breitschuh; Gerd Meisgeier; Klaus Kachel; Edeltraut Jaeger; Gundel Eckert; Reinhardt Boehme
Original assignee: Forschzent Bodenfruchtbarkeit
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1988-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft Mittel zur Erhoehung der Salzstresstoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise von Getreide auf NaCl-versalzten Boeden. Als Wirkstoff enthalten sie N-(2-Hydroxyethyl)piperazin. Formel

Description

Ausführungsbeispiel Beispiel 1: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Getreide unter Salzstreß

Untersuchungen zum Keimlingswachstum sind in Petrischalen vorgenommen worden. Zu diesen Zwecke wurde Saatgut von Winterweizen (cv. Alcedo) und Sommergerste (cv. Salome) entweder für 5 Stunden in destilliertem Wasser oder in Salzlösung vorgequollen. Ein Teil der Wasser- oder Salzlösung wurde vor dem Einquellen der Körner mit unterschiedlichen Mengen der erfindungsgemäßen Mittel versetzt. Im Anschluß an die Vorquellphase sind die Körner auf feuchtes Filterpapier in verschlossenen Petrischalen gelegt worden. Die Bestimmung des Keimungsgradesund des Keimlingswachstums erfolgte 48 Stunden nach dem Auslegen der Körner in die Petrischalen (Kultivierung bei 23°C in Dunkelkammer).

Aus diesen Untersuchungen geht hervor (Tab. I und II), daß die erfindungsgemäßen Mittel die pflanzliche Toleranz gegenüber Salzbelastung deutlich verbesserten, so daß die durch Alkalisalze — insbesondere NaCI —verusachte Keimhemmung im Ergebnis der Mittelanwendung verringert oder aufgehoben wurde. Die erfindungsgemäßen Mittel waren in geeigneter Konzentration wirksamer als Kinetin, Chlorcholinchlorid und das teuere Gibberellin A3. Für die Erzielung der Toleranzeffekte mit dem neuen Mittel waren keine höheren Mittelmengen gegenüber den Vergleichssubstanzen erforderlich.

Tabelle I: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Winterweizen unter Salzstreß

Mittel

Konzentration¹¹ mol-r¹

Keimlingswachstum (rel.) ohne Salz

mit Salz

a) erfindungsgemäß	2	•10-"
N-(2-Hydroxyethyl)piperazin
b) Vergleichssubstanzen	1	•ΙΟ""
Kinetin	3	•ΙΟ"⁵
Gibberellin A₃	3	irr⁴
	1	•ΙΟ"⁴
Chlorcholinchlorid	1	•ΙΟ"³

c) ohne Mittel		_
Kontrolle

98

(70 mg/10 PfI.)

125*

94 115* 110

94

97

100

(55 mg/10 PfI.)

* GD_s%(rel.) = 15,0

¹ Ausgewiesene Konzentration der erfindungsgemäßen Mittel (a) war in Konzentrationsreihen am wirkungsvollsten. Konzentrationen der Vergleichssubstanzen (b) beziehen sich auf positive Effekte aus Literaturquellen.

² Salzgehalt: 0,3% NaCI, 0,15% KCI

Tabelle II: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Sommergerste unter Salzstreß

Mittel

Konzentration¹¹ mol-r¹

Keimlingswachstum (rel.)

ohne Salz mit Salz²¹

a) erfindungsgemäß	1-10"³
N-(2-Hydroxyethyl)piperazin
b) Vergleichssubstanzen	1-10-"
Kinetin	3-10"⁵
Gibberellin A₃	3-10"⁴
	1-10-"
Chlorcholinchlorid	1-10"³

c) ohne Mittel	_
Kontrolle

(79 mg/1 OPfI.;

119 84

110 103 114

100

(65 mg/1 OPfI.

GD_5% (rel.) = 15,2 ( + ) Sicherungsgrenze

² Salzgehalt: 0,5% NaCI, 0,15% KCI

Beispiel 2: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf den Salztoleranzindex (STI) von Sommergerste

Der Einfuß des erfindungsgemäßen Mittels auf die Wasserausnutzung im Ertragsbildungsprozeß wurde im Beispiel 2 in einem Gefäßversuch ermittelt. Die Pflanzenanzucht erfolgte auf Quarzsand (6,5kg Quarzsand/Gefäß). In jedem Mitscherlichgefäß sind 15 Pflanzen bei folgender Düngung/Gefäß: 1,63g N; 0,49g P; 0,62g K; 0,58g Ca; 0,26g Mg; 0,12ml FeCI₃ als 10%ige Lösung; 0,12 ml A-Z (a)-Lösung nach HOAGLAND (1:20 verdünnt), kultiviert worden. Das in Gefäßkulturen verbrauchte Wasser (aktuelle Evapotranspiration) ist durch täglich wiederholte Wägung der Gefäße ermittelt und im Anschluß an jede Wägung ersetzt worden. Das Transpirationsquantum pro Mitscherlichgefäß wurde durch Subtraktion des Evapotranspirationsanteils vom Wasserbrauch/Gefäß errechnet. Der Salzstreß wurde durch ein Salzgemisch induziert. Aus diesen Untersuchungen geht hervor (Tab. Ill), daß das erfindungsgemäße Mittel den Salztoleranzindex, gemessen an Gerstenertrag, erhöhte. Der Salztoleranzindex (STl) wurde wie folgt ermittelt: Kornertrag bei Streß Kornertrag ohne Streß

STI =

Tabelle III: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf den Salztoleranzindex (STI) von Sommergerste

Mittel (mg-Gefäß"¹)	Streßbedingungen¹¹	STI
Ohne ohne N-(2-Hydroxyethyl)piperazin(2)²¹	kein Streß mit Streß mit Streß	1,00 0,82 0,92^l+l
Gibberellin A₃ (5) (Vergleichssubstanz)	mit Streß	0,71

¹ Streßbedingungen wurden über osmotischen Druck M der Bodenlösung bestimmt; mit Streß: 0,45MPa, ohne Streß 0,15MPa. An der Streßwirkung vorrangig beteiligte Ionen:

Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cr, NO₃", SO₄ ²"" u. HPO₄ ²".

² Im Feldversuch übt 0,1 kg...2kg · ha"¹ eine ertragswirksame Streßtoleranzverbesserung aus.

Claims

Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise von Getreide auf NaCI-versalzten Böden, gekennzeichnet dadurch, daß sie neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff N-(2-Hydroxyethyl)piperazin der Formel I

CH₀ ~" CH₀
HN ^N - GH₀ - CH₀ - OH

enthalten.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Mittel können zur Verbesserung der Toleranz von Kulturpflanzen gegenüber Salzbelastung, insbesondere bei NaCI-Belastung, angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß etwa 1 Milliarde Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche der Erde ertragssenkende Salzgehalte im Bodensubstrat aufweisen und daß durch Zusatzbewässerung sowie Mineraldüngung dieser Flächenanteil noch zunimmt. Auch in humiden Klimazonen steigt die Salzkonzentration im Bodenwasser während zeitweiliger Trockenheit auf pflanzenphysiologisch ungünstige Werte an. Besonders salzempfindlich sind dabei bekanntlich keimende Pflanzen sowie Jungpflanzen. Zur Abschwächung dieser ertragssenkenden Salzeffekte werden zum Beispiel Bodenbehandlungen mit Gips vorgenommen, die aber mit einem enormen Transport- und Energieaufwand verbunden sind. Ferner wird versucht, durch Züchtung von salztoleranten Pflanzen das Salzproblem zu lösen. Wesentliche Züchtungserfolge liegen aber bekanntlich noch nicht vor. Mit Hilfe von Phytohormonen und synthetischen Wirkungsanaloga der Phytohormone zeichnet sich dagegen ein Lösungsweg ab (DD-PS 218260, DD-PS 217408, DD-PS 217409, DD-PS 217410). Auch bei Anwendung von wachstumsregulierend wirkenden quaternären Ammoniumbasen ist bekanntlich eine Erhöhung der pflanzlichen Salztoleranz erreichbar (DD-PS 215686, DD-PS 215688). Die Wirkung der Phytohormone und synthetischen Wachstumsregulatoren ist jedoch unter bestimmten Bedingungen unzureichend. Die Wirkungsunsicherheit der Gibberelline und Cytokinine mit Phytohormoncharakter beruht u.a. darauf, daß diese Substanzen gleichzeitig die Transpiration erhöhen und dadurch die Wasserstatusstabilität der Pflanzen erniedrigt wird. Bei Anwendung des Wachstumshemmers Chlorcholinchlorid kann unter Salzbedingungen die Schwelle von wachstumshemmenden Einflüssen überschritten werden, so daß dann keine Ertragsvorteile durch Mitteleinsatz resultieren. Ferner ist die Herstellung von Phytohormonen sehr kostenaufwendig und der Einsatz von Chlorcholinchlorid mit toxikologischen Problemen behaftet. Toxikologisch ungünstig sind auch salzstreßabschwächende Hydroxylaminderivate (DD-PS 216159) zu bewerten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, neue Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise für NaCI-versalzte Böden, zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise von Getreide auf NaCI-versalzten Böden zu entwickeln, die kostengünstig herstellbar sowie toxikologisch unbedenklich sind und in der salzempfindlichen Keimungs- und Jungpflanzenphase besonders streßabschwächend wirken. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff N-(2-Hydroxyethyl)piperazin der Formel

/^CH2 - ™Z _K

ES' N- GH₀ - CH₀ - OH

enthalten.