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German Pages 48 Year 1987
A K A D E M I E DER
LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN
DER DEUTSCHEN DEMOKRATISCHEN REPUBLIK
ARCHIV FÜR
GARTENBAU zi—i
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o< H-l ei a i> W HH
s
Q
1. RUDOLPH, Mineralische Düngung der Speisezwiebel
Tabelle 4 Einfluß der mineralischen Düngung auf den Botrytis-, Peronospora-
und Virusbefall
Statistische Größen bzw. Prüfglieder
Botrytis-Befall % 1980 1981 1982
Peronospora-Befall " „ 1980 1981 1982
MQ MQ MQ s «
Fber.
2,16 1,25 3,13 5,28 3,92 1,83 4,99 1,65 3,53 27,67 68,69 65,70 8,1 2,9 1,9 0,43 0,76 0,89
2,89 3,78 1,14 91,00 1,2 2,53
FTab. (1980) = 5,14
^Tab. (1981 und 1982) = 2,90
(A) (Block) (Rest) „
X
1 2 3 4 5 6
NPK NPK NPK NPK NPK NPK
140/30/85 90/30/85 190/30/85 140/78/85 140/30/255 140/30/255
8,4 — —
8,6 —
7,2
2,4 1,0 1,6 2,2 2,4:
1,6
2,7 2,3 4,1 1,8 2,5 3,7
0,3 — —
1,2 —
2,0
49,57 80,95 69,43 33,61 24,80 0,71
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
24,7 31,0 24,8 23,9 20,0 24,4
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Virus-Befall % 1980 1981 1982 0,94 1,97 23,55 1,05 5,89 3,2 1,93 2,7 4,77 97,98 45,72 25,8 3,6 8,5 1,4 0,49 0,75 4,93 2,0 — —
1,3 —
1,0
3,2 4,3 2,6 3,2 4,2 4,0
G D (DÜNNETT)
7,9 8,8 5,8 8,2 7,2 13,0 4,3
Tabelle 5 Einfluß der mineralischen Düngung auf den Schaftbruch und den Samenertrag Statistische Größen bzw. Prüfglieder MQ (A) MQ (Block) MQ (Rest) X
%
Fber.
Schaftbruch n/o 1980 1981 1982
Samenertrag g/Dolde 1980 1981 1982
dt/ha 1980 1981
2,32 7,54 2,66 20,41 39,04 2,94 4,35 11,34 7,44 23,06 4,37 54,99 5,0 9,1 77,0 0,53 0,67 0,36
0,04 0,03 0,01 5,19 1,80 5,11
GD
140/30/85 90/30/85 190/30/85 140/78/85 140/30/255 140/30/255
0,02 0,0 0,01 7,57 1,35 1,0
0,05 0,11 0,06 7,35 3,22 0,83
0,03 0,43 0,60 12,62 6,16 0,06
0,12 0,25 0,34 7,51 7,77 0,37
0,81 1,23 2,42 10,09 15,42 0,33
1,32 1,32 1,38 1,43 1,38 1,30
3,18 3,08 3,17 3,19 3,31 3.38
6,26 7,77 7,52 — 8,02 6,25 7,90 — 7,79 6,08 7,63
15,15 15,85 15,30 14,90 16,07 15,23
^Tab. (1981 und 1982) = 2,90
F-rab. (1980) = 5,14 1 NPK 2 NPK 3 NPK 4 NPK. 5 NPK 6 NPK
1982
8,2 -
9,6 —
9,4
78,8 78,3 75,5 76,0 76,0 77,8
5,7 4,0 5,7 3,9 5,4 5,0
1,72 — —
1,76 —
1,92
—
(DUNNETT)
Der Einfluß unterschiedlicher N P K - G a b e n auf den Pilzbefall ist indifferent ( T a b . 4). Signifikante Unterschiede wurden in zwei Versuchsjahren bei den Merkmalen der Saatguteigenschaften ermittelt, so bei der Keimschnelligkeit, Keimfähigkeit und dem Rohproteingehalt (Tab. 6 und 7).
Arch. Gartenbau 34 (1986) 5
267
Tabelle 6 Einfluß der mineralischen Düngung auf die Keimschnelligkeit, Keimfähigkeit und Leitfähigkeit der Samen Statistische Größen bzw. Prüfglieder MQ (A) MQ (Block) MQ (Rest) s e % X
Fber. F T a b . (1980) = 5 , 1 4 1 2 3 4 5 6
NPK NPK NPK NPK NPK NPK
GD
140/30/85 90/30/85 190/30/85 140/78/85 140/30/255 140/30/255
Keimschnelligkeit %
Keimfähigkeit °/0
1980
1981
1982
1980
1981
1982
Leitfähigkeit ;jt S • c m - 1 1980 1981
45,08 41,11 37,53 8,55 71,7 1,2
83,5 11,17 10,63 4,28 76,3 7,85
564,34 23,93 21,63 5,85 79,5 26,09
134,33 4,75 34,33 7,55 77,6 3,91
93,54 17,71 12,28 4,48 78,3 7,62
71,87 17,67 15,67 4,38 90,3 4,59
93,08 133,00 42,08 6,43 100,0 2,21
1982
131,94 137,15 33,32 5,02 115,0 3,96
6,48 4,84 4,61 7,01 30,6 1,41
FTab. (1981 und 1982) = 2,90 69,3 — —
70,3 —
75,5
72,3 71,3 66,3 79,5 95,0 92,5
73,0 70,5 78,0 81,0 81,5 73,5
—
74,8 —
84,3
9,28
6,51
(DUNNETT)
73,8 —
75,5 71,3 79,0 82,3 84,8 77,0 6,99
86,5 87,3 87,0 90,3 96,3 94,8
99,3 — —
97,0 —
106,3
124,8 118,5 111,3 109,8 111,0 115,0
7,90
29,5 30,3 29,3 30,5 32,5 31,8
11,51
Tabelle 7 Einfluß der mineralischen Düngung auf Tausendkornmasse, Rohproteingehalt u n d Feldaufgang der Samen Statistische Größen bzw. Prüfglieder
Tausendkornmasse g 1980
MQ (A) MQ (Block) MQ (Rest) Se°/o X
Fber. Fjab. (1980) = 5 , 1 4 ; 1 2 3 4 5 6
NPK NPK NPK NPK NPK NPK
GD
140/30/85 90/30/85 190/30/85 140/78/85 140/30/255 140/30/255
(DUNNETT)
0,02 0,01 0,00 1,71 3,52 4,38
1981
1982
Rohproteingehalt % 1981 1982
0,05 0,00 0,00 1,69 3,14 16,64
0,01 0,02 0,02 3,65 3,76 0,49
1,20 0,64 0,01 0,00 0,01 0,01 0,37 0,34 30,8 28,0 93,89 70,82
F j a b . (1981 und 1982) = 2,90 3,04 3,78 31,1 — 3,12 3,77 29,9 — 3,11 3,72 31,2 3,45 3,36 3,80 30,8 — 3,10 3,69 30,7 3,53 3,13 3,82 31,4 3,58
0,11
0,2
28,1 28,1 28,2 28,4 27,5 27,4
Feldaufgang °/0 1980
1981
77,08 6,56 18,97 7,53 57,8 4,06
12,94 36,88 20,82 3,82 22,85 15,19 10,67 4,96 44,8 78,6' 0,57 2,43
58,3
46,3 43,8 45,5 47,3 43,0 43,0
— —
53,3 —
62,0
1982
76,0 77,3 74,8 80,3 82,0 81,5
0,2
N a c h z u s ä t z l i c h e r K a l i u m c h l o r i d — G a b e ( P r ü f g l i e d 5) e r h ö h t e n s i c h d i e W e r t e d e r beiden zuerst g e n a n n t e n M e r k m a l e . Die D ü n g e w i r k u n g auf T a u s e n d k o r n m a s s e u n d L e i t f ä h i g k e i t w a r n u r 1981 f ü r d a s P r ü f g l i e d 4 b z w . d i e P r ü f g l i e d e r 3, 4 u n d 5 s i g n i f i k a n t n a c h w e i s b a r ( T a b . 6 u n d 7). D e r V e r g l e i c h d e r E n t w i c k l u n g s b o n i t u r w e r t e wies 1981 f ü r die V a r i a n t e 2 eine geringfügig beschleunigte A b r e i f e z u r Zeit d e r Doldenernte auf.
268 4.
M. RUDOLPH, M i n e r a l i s c h e D ü n g u n g (1er S p e i s e z w i e b e l
Diskussion
Die Erträge im Düngungsversuch lassen erkennen, daß bei einem bereits bestehenden hohen Versorgungsniveau der Böden PK-Gaben über das praxisübliche Maß hinaus sehr geringe Wirkungen erwarten lassen. Ahnliches trifft für erhöhte N-Aufwandmengen zu. Reduzierte N-Gaben von 90 kg/ha vermögen hohe Saatguterträge zu liefern. Der Jahreseinfluß ist gegenüber dem Düngeeinfluß stets stärker nachweisbar. Diese Ergebnisse bestätigen somit im wesentlichen die Befunde von LEVY U. a. (1981) aus einer ariden Region. In zweijährigen Topfversuchen mit 11 Düngungsvarianten wies MALACHOWSKI (1974) die große Bedeutung von N P K für die Zwiebelsaatgutproduktion nach. Seine Ergebnisse können jedoch lediglich Orientierungscharakter besitzen. DUDNIK (1971) erzielte mit erhöhten NPK-Mengen steigende Samenerträge, die sich aus der größeren Schaftanzahl je Pflanze und der größeren Doldendurchmesser ergaben. Seine höchste Düngestufe lag bei 180 kg/ha für jeden der drei Nährstoffe. Die Einzeleffekte der Makronährstoffe sind über seine Versuchsanlage nicht festzustellen. Auch SCHUDEL (1952) erreichte bei steigendem PK-Aufwand höhere Erträge. Er fand aber, daß unter den Bedingungen des Willamette Valley in Oregon N-Gaben von 84 kg/ha für die Ertragshöhe optimal waren. Außerdem war die Herbstapplikation des P-Düngers der Frühjahrsgabe überlegen. Bei N war es umgekehrt. Diese Erkenntnis hat auch unter unseren Bedingungen ihre Bedeutung. In der Praxis erfolgt auf den Lößstandorten die PK-Düngung prinzipiell im Herbst nach dem Abernten der Vorfrucht (meist 2- bis 3jährig auf Vorrat) und die A r -Applikation im zeitigen Frühjahr. In der Sowjetunion wird bisweilen auf eine relativ späte NPK-Diingung ab Vegetationsbeginn orientiert (VOROB'EVA, 1978). Auch die NP-Düngung während des Schossens wird für aride Gebiete empfohlen (SACH u n d EGOROV, 1973; SATMANOV, 1971). KRUZILIN e r z i e l t e n a c h F r ü h j a h r s a n -
wendung von P e i n e Steigerung des Samenertrages um 35,8 1 1 Versuchserläuterungen fehlten. Der positive Effekt von P nach relativ später Ausbringung kann durch die verstärkte Wasserbewegung im Boden unter obligaten Beregnungsbedingungen und bei grober Bodentextur erklärbar sein. Diese Verhältnisse liegen bei uns nicht vor. Als Richtwerte für Zwiebelsamenträger, die in der DDR stets auf trockeneren LößStandorten angebaut werden, können bei einjährigem Düngungsturnus allgemein gelten: P - 30 bis 40 kg/ha K - 80 bis 100 kg/ha Bei einem 2- bis 3jährigen Düngungsturnus sind folgende Mengen empfehlenswert: P - 48 bis 56 kg/ha K - 180 bis 220 kg/ha Wie die vorliegenden Versuche zeigten und von LEVY U. a. (1981) sowie SCHUDEI-
(1952) ebenfalls herausgestellt, haben Schossergaben an N kaum positive Effekte auf den Ertrag, so daß die einmalige N-Gabe im zeitigen Frühjahr mit 75 bis 90 kg/ha am rationellsten erscheint. Eine genaue Festlegung kann nach der Ermittlung des 2Van-Gehaltes des Bodens erfolgen. Die bei Speisezwiebeln nachgewiesene bessere Wirkung von schwefelsaurem Ka i
Arch. Gartenbau 34 (1986) 5
269
gegenüber Kaliumchlorid
auf
d6n E r t r a g (JASA u n d ROBOTKOVA,
1965) kann
in
unserem Versuch für S a m e n t r ä g e r nicht bestätigt werden ( T a b . 5). O b die bei S ä z w i e b e l n rtnitunter b e o b a c h t e t e u n g ü n s t i g e W i r k u n g a u f den E r t r a g d u r c h a m m o n i u m - u n d s c h w e f e l h a l t i g e D ü n g e m i t t e l (KOLBE u n d SCHARF, 1 9 6 8 ; NARANG u n d DASTANE, 1 9 7 1 ) a u c h f ü r die Z w i e b e l s a a t g u t e r z e ü g u n g
z u t r i f f t , ist zu
über-
prüfen. E i n e V e r r i n g e r u n g u n d V e r z ö g e r u n g des A u f g a n g s d e r S a m e n t r ä g e r n a c h N P K - A u s b r i n g u n g k u r z v o r bzw. k u r z n a c h d e m L e g e n d e r M u t t e r z w i e b e l n k a n n im v o r l i e g e n d e n V e r s u c h n i c h t n a c h g e w i e s e n w e r d e n . D i e s e r B e f u n d d e c k t s i c h im w e s e n t l i c h e n n i c h t m i t den E r g e b n i s s e n , die bei S ä z w i e b e l n zu d e r s e l b e n P r o b l e m a t i k
ermittelt
wurden. Namentlich höhere N- und K - G a b e n verursachten dort deutliche Auflaufs c h ä d e n (HEGARTY, 1 9 7 6 ; HENRIKSEN, 1 9 7 8 ; K O L B E u n d SCHARF, 1 9 6 8 ) . A n S a m e n t r ä g e r n w u r d e n lediglich n a c h A p p l i k a t i o n s e h r h o h e r N- u n d N P - G a b e n v o n 2 5 3 kg/ha b z w . 2 5 3 k g iV/ha u n d 162 k g P / h a b e i g e r i n g e r B o d e n f e u c h t e
ein
s c h w ä c h e r e r P f l a n z e n b e s t a n d u n d E r t r a g s v e r l u s t e b e o b a c h t e t (SHASHA U. a . 1 9 7 6 ) . D e r E i n f l u ß v o n N P K a u f die S a a t g u t q u a l i t ä t k o n n t e t e i l w e i s e n a c h g e w i e s e n w e r d e n ( T a b . 6 u n d 7), w ä h r e n d in d e r L i t e r a t u r k a u m D i f f e r e n z e n b e i u n t e r s c h i e d l i c h s t a r k e r D ü n g u n g h i n s i c h t l i c h T K M u n d K e i m f ä h i g k e i t d e r S a m e n g e f u n d e n w u r d e n (DUDNIK, 1 9 7 1 ; SCHUDEL, 1 9 5 2 ) . E s f e h l e n V e r s u c h e , in d e n e n d e r E i n f l u ß der E r n ä h r u n g d e r M u t t e r z w i e b e l n im e r s t e n A n b a u j a h r a u f den S a a t g u t e r z e u g u n g s w e r t d e r f o l g e n d e n G e n e r a t i o n
(Samenträger)
u n t e r s u c h t w o r d e n ist. O b w o h l z. B . die N ä h r s t o f f v e r s o r g u n g v o n G e t r e i d e zur S a a t g u t e r z e u g u n g die s a a t g u t b e d i n g t e E r t r a g s f ä h i g k e i t des N a c h b a u e s n i c h t (BARAN,
beeinflußt
1 9 8 4 ; L A M P E T E R u n d MATTHIES, 1 9 7 9 ; MATTHIES u n d L A M P E T E R ,
1984),
sollten diese B e f u n d e an a n d e r e n K u l t u r p f l a n z e n a r t e n ü b e r p r ü f t w e r d e n . F ü r die S p e i s e z w i e b e l b e s t a n d diese Ü b e r p r ü f u n g s m ö g l i c h k e i t
nach Auswertung der
Dün-
g u n g s v e r s u c h e von BÖTTCHER und KOLBE ( 1 9 7 5 ) , BÖTTCHER U. a. ( 1 9 7 9 ) sowie K O L B E u n d SCHARF ( 1 9 6 8 ) .
Zusammenfassung E s wurde g e p r ü f t , welchen E i n f l u ß die P K - D i i n g u n g ü b e r d a s p r a x i s ü b l i c h e
Maß
h i n a u s a u f V e g e t a t i o n s m e r k m a l e , S a m e n e r t r a g und S a a t g u t q u a l i t ä t bei b e r e i t s v o r h a n d e n e r g u t e r N ä h r s t o f f v e r s o r g u n g d e r B ö d e n b e s i t z t . D e s w e i t e r e n sollte die W i r k u n g e r h ö h t e r bzw. r e d u z i e r t e r N - M e n g e n a u f d i e s e l b e n Z i e l g r ö ß e n u n t e r s u c h t w e r d e n . D e r d r e i j ä h r i g e V e r s u c h e r g a b , d a ß die z u s ä t z l i c h e P K - D ü n g u n g k e i n e n
ge-
r i c h t e t e n E i n f l u ß a u f die E r t r a g s h ö h e b e s i t z t , die S a a t g u t e i g e n s c h a f t e n j e d o c h teilweise zu v e r b e s s e r n
vermag.
Somit
sind e r h ö h t e P K - D i i n g e r g a b e n
nicht
ratsam.
V e r s c h i e d e n h o h e A r - G a b e n b r i n g e n k e i n e U n t e r s c h i e d e im E r t r a g und in d e r S a a t g u t q u a l i t ä t , so d a ß die e i n m a l i g e G a b e von 75 bis 9 0 kg N/ha im zeitigen empfohlen werden k a n n .
20
Arch. Gartenbau 34 (198«) 5
Frühjahr
M. RUDOLPH. Mineralische Düngung der Speisezwiebel
270 Pe3ioMe
Ha3BaHiie paöoTbi: 0 BJIHHHHH MHHepajibnoro y^oöpeHHH Ha y p o n i a ß CGMHH H KanecTBO ceMeHHoro MaTepnajia permaToro jiyKa ( A l l i u m ce-pa L . ) M s y n a j i o c b BJIHHHHG aonojiHHTGJibHoro BHecemin Y ^ O ß P E H H H P H K H A BERETAIIHOHHTIE NPH3HAKH,
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HanpaBJiGHHoro BJIHHHHH HaypoJKafl CGMHH, HO cnococöcTByeT, oTnacTii, yjiyqiuGHMiom KAHGCTBA C G M G H H o r o M a T G p n a j i a . O T O 3 H A H H T , HTO n o B b i m e H H H G a o 3 H P n K H G H B J I H I O T C H
IiejIGC006pa3HI,IMH. BBHJly TOTO, HTO pa3JIHHHbie A03bl H He CnOCoSCTByroT nOBbllllGHHK) ypojKan
CGMHH
H yjiyniueHHio
KanecTBa
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MaTGpnajia,
peKOMeH^yGTCH
oj;H0pa30B0G BHeceHHG 75—90 Kr N/ra B p a H H G B e c e H H H f t ncpno^.
Summary T i t l e of t h e p a p e r : E f f e c t of m i n e r a l f e r t i l i s a t i o n on t h e y i e l d a n d q u a l i t y of o n i o n seeds ( A l l i u m ce-pa L . ) E x p e r i m e n t s w e r e m a d e t o d e t e r m i n e t h e e f f e c t of P K f e r t i l i s a t i o n e x c e e d i n g c o m m o n rates on g r o w t h characters, seed y i e l d and seed q u a l i t y of onions g r o w n on soils w i t h a d e q u a t e n u t r i e n t status. F u r t h e r m o r e , studies w e r e m a d e on t h e e f f e c t of increased or r e d u c e d n i t r o g e n rates on these p a r a m e t e r s . T h e t h r e e - y e a r e x p e r i m e n t has s h o w n that supplemental P K
f e r t i l i s a t i o n does n o t p r o d u c e a d i r e c t e d i n f l u e n c e o n y i e l d
levels, b u t seed q u a l i t y m a y g o u p in s o m e cases. H e n c e it is n o t a d v i s a b l e t o a p p l y increased P K
quantities. V a r y i n g n i t r o g e n rates c h a n g e neither seed y i e l d nor seed
q u a l i t y . T h e r e f o r e it is r e c o m m e n d e d t o a p p l y o n e single dose of b e t w e e n 75 a n d 90 k g N/ha e a r l y i n s p r i n g .
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A n s c h r i f t des A u t o r s : D r . M. RUDOLPH
V E G P f l a n z e n p r o d u k t i o n Eisleben D D R - 4250 L u t h e r s t a d t Eisleben U n t e r r i ß d o r f e r Str., P S F 9
20*
Arch. Gartenbau, Berlin 3 4 ( 1 9 8 6 ) 5, 272
Buchbesprechung
PAUL-GERHARD DE HAAS: „Naturgemäßer Obstbaumsehnitt der Bäume und Sträucher. E i n e Anleitung für die P r a x i s . " 5. Auflage, 192 Seiten, Zahlen, Abb., und Tab., P r e i s : 30,—DM B L V Verlagsgesellschaft München, Wien, Zürich Vom Autor werden Methoden der Kronenbehandlung dargestellt, bei denen die natürliche E n t wicklung des Baumes, sein art- und sortentypischer Wuchs und Charakter, seine Trieb- und Blütenbildung soweit wie möglich ausgenutzt und nicht durch scharfe Eingriffe verändert werden. Ausgehend von der Erläuterung der allgemeinen Grundlagen und Begriffe des Schnittes wird die Reaktion der Bäume auf den Schnitt erläutert. Dem folgen Aussagen zu den Schnittarten und zum Schnittzeitpunkt. Ausgehend von ihrem typischen Wuchs- und Ertragsverhalten wird der Schnitt der Baumobstarten dargestellt. Dem schließen sich Ausführungen zu den Wirkungen des Schnittes auf den Ertragsbeginn, den Ertragsverlauf und die Fruchtgröße an. Vom Autor werden im weiteren Aussagen zur Anpassung des Schnittes an eine mechanische Obsternte gemacht. I m zweiten Teil des Buches werden der Schnitt der Beerensträucher erläutert und auf die Besonderheiten einzelner Arten eingegangen. Abschließend erfolgen vom Autor eine arbeitswirtschaftliche Beurteilung des Schnittes lind die Darstellung neuer Entwicklungstendenzen. Das Buch hat einen hohen wissenschaftlichen W e r t und gibt einen guten Überblick über den Schnitt der Obstgehölze. Durch die zahlreichen Fotos werden die im T e x t getroffenen Aussagen anschaulich dargestellt. Ziel dieses Buches ist es, daß jeder ohne fremde Hilfe die Bäume und Sträucher so zu behandeln lernt, wie es ihrer Natur entspricht. Dr. W.-D.
WACKWITZ
Dresden-Pillnitz
Arch. G a r t e n b a u , Berlin 34 (1986) 5, 2 7 3 - 2 8 3 Landwirtschaftliche Hochschule B r n o I n s t i t u t f ü r Obst- u n d Oeinüsetechnologie Lednice n a Morave J a n
Golias
Zusammenhang zwischen der Aromabildung u n d dem Stärkeabbau während der Reife von Äpfeln a m B a u m
E i n g a n g : 3. O k t o b e r 1985
1.
Problemstellung
In der Frucht, die ihre W a c h s t u m s p h a s e beendet u n d mit d e m Reifeprozeß beginnt, sind die P r o d u k t i o n flüchtiger Aromastoffe und der S t ä r k e a b b a u zwei wichtige Stoffwechselprozesse, die in diesem Zeitraum ablaufen. Biochemisch handelt es sich u m völlig unterschiedliche Prozesse, die entgegengesetzt verlaufen u n d die m a n n u r u n t e r dem Gesichtspunkt ihrer Geschwindigkeit während des Reifeprozesses der F r u c h t a m Baum vergleichen k a n n . U n t e r den Reifetesten, die als K r i t e r i u m f ü r die Beurteilung des Reifegrades von Äpfeln eingesetzt wurden, wertet m a n die beiden a n g e f ü h r t e n in der Regel getrennt aus. Die Geschwindigkeit der Freisetzung flüchtiger Aromastoffe aus der F r u c h t in das umgebende Milieu ist z. B. im Vergleich mit der C0 2 - oder Wasserdampf Produktion u m ein Vielfaches geringer. F ü r ihre Messung werden häufig verschiedene modifizierte headspace-Techniken in Verbindung mit gaschromatographischen Methoden b e n u t z t . Das direkte Einspritzen einer P r o b e der gasförmigen P h a s e über d e m S a f t , d e m Homogenisat oder der unversehrten F r u c h t ist die einfachste F o r m der Analyse; die Empfindlichkeit ist aber durch das Probenvolumen begrenzt, das sich noch in die chromatographische Kolonne einleiten läßt. Benutzt m a n geeignete Anreicherungskolonnen, erreicht m a n eine Konzentrierung der zu messenden K o m p o n e n t e n aus größeren Volumina ( G o l i a s und N o v ä k , 1 9 7 9 , S t r e i f , 1 9 8 1 ) . Bei E x t r a k t i o n der Aromastoffe mittels L u f t k a n n m a n in einem offenen System arbeiten, d. h. ihre Messung k a n n im perkolierenden Gas erfolgen, das die i n t a k t e n F r ü c h t e u m s t r ö m t . Die flüchtigen Aromastoffe aus dem perkolierenden Gas konzentrieren sich d a n n auf d e m Sorbens, dessen Thermostabilität, Sorptionsfähigkeit u n d relative I n a k t i v i t ä t gegenüber Wasserdampf grundlegende Voraussetzungen f ü r die Messung sind. F ü r die Konzen trierung von Kohlenwasserstoffen und anderen Aromaten bewährte sich Tenax GC (R) . Den S t ä r k e a b b a u als K r i t e r i u m der Reife der F r u c h t ermittelt m a n a m häufigsten in der F o r m des Jod-Stärke-Testes oder durch Messung der S t ä r k e k o n z e n t r a t i o n im Fruchtfleisch. Die Meinungen über die Aussagekraft der Konzentrationswerte und der Abbaugeschwindigkeit gehen oft auseinander; die G r ü n d e d a f ü r liegen im W i t t e r u n g s verlauf, in der E r n ä h r u n g der F r u c h t , in den Besonderheiten der Sorte usw. In der vorliegenden Arbeit werden die gegenseitigen Beziehungen zwischen d e m Beginn der progressiven Bildung von Aromastoffen u n d der S t ä r k e k o n z e n t r a t i o n während des Reifeprozesses von Apfelsorten am B a u m u n t e r s u c h t .
274
J . GOLiÄS, Aromabildung und Stärkeabbau bei Äpfeln
2.
Versuchstechnik
2.1.
Adsorption flüchtiger Aromastoffe im perkolierenden Gas und ihre analytische Messung
Sie erfolgte durch eine Anreicherungstechnik der headspace-Gas-Analyse. Unversehrte Früchte (3 kg) werden in einen Respirator gelegt, der von einem definierten Luftstrom (70 ml • m i n - 1 ) durchflössen wird. Die Anreicherungskolonne darf erst dann angeschlossen werden, wenn die Konzentration der flüchtigen Stoffe am Ausgang des Respirators für die Zeitdauer der Probenentnahme keine wesentlichen Schwankungen mehr aufweist. Nach dem Einreihen der Anreichermigskolonne mit dem Sorbens (50 mg Tenax GC (R ') in den Strom der perkolierenden Luft kommt es in dieser Kolonne zur frontalen Chromatographie der gemessenen Komponenten. Wenn das Durchsaugen beendet wird, bevor die frontale Zone jener Komponente, die innerhalb der Gruppe der gemessenen Stoffe am wenigsten sorbiert wird, durchzubrechen beginnt (hierzu eingesetztes spezifisches Elutionsvolumen V G beachten!), liegt eine vollständige Adsorption aller Komponenten des durchgesaugten Gasvolumens vor. Das Verhältnis der einzelnen Komponenten zueinander in der Kolonne ist dann das gleiche wie im analysierten Gas (konservative Version). Das erhaltene Konzentrat der adsorbierten Komponenten wird mit einer Heizspirale wärmedesorbiert (5 Minuten bei 160 °C) und gelangt mit einem Trägergas in die chromatographische Kolonne (15 °„ Carbowax 1540 auf Chromosorb W-AW-DMCS). Die Analyse wurde auf dem Gerät Chrom 41 mit Flammenionisationsdetektion durchgeführt. Die Konzentration c. des Stoffes i, der aus der Frucht in das perkolierende Gas freigesetzt wurde, hängt von der Masse dieses Stoffes, die in der Anreicherungskolonne adsorbiert wurde, und vom Volumen, das durch die Anreicherungskolonne gesaugt wurde, ab, so daß die Berechnung nach folgender Beziehung erfolgt: (i)
mit Ai — Fläche des Peaks des gemessenen Stoffes i(mm 2 ) As — Fläche des Peaks des gleichen Stoffes als Standard (mm-) c — Konzentration des Standardstoffes (ja • l - 1 ) ®(s)— Volumen des eingespritzten Standards (¡¿1) V — Volumen des in die Kolonne perkolierenden Gases (1) K
Wenn wir die Durchflußgeschwindigkeit der Luft durch den Respirator F (1 • h _ 1 ) und die Masse der Frucht im Respirator W (kg) kennen, können wir die spezifische Geschwindigkeit der Bildung des Stoffes i, Gt , durch folgende Beziehung ausdrücken: (2)
=
^g.kg-i.h-i]
Bei konstanter Durchströmgeschwindigkeit wird die Adsorption der gemessenen Stoffe von der Durchströmzeit bestimmt. Sie beträgt bei Routinearbeiten 2 bzw. 3 Stunden, was einem Durchflußvolumen von 8,4 bzw. 12,6 1 entspricht.
Arch. Gartenbau 34 (1986) 5
2.2.
275
Q u a n t i t a t i v e Stärkebestimmung
E s wurde die Methode von C A R T E R und N E U B E R T (1954) benutzt. Eine definierte Menge Homogenisat (5 g bzw. 10 g) übergießt m a n mit 20 ml 7,8 n HCIO/, und nach l m i n ü t i g e m Mischen mit dem elektromagnetischen R ü h r e r wird die Lösung auf 200 ml aufgefüllt. Von dem Filtrat pipettiert m a n 50 ml in einen 100-ml-Meßkolben, gibt 1 ml 0,01 n K J O j zu, nach 5 Minuten 1 ml 5 %iges K J und füllt bis zur E i c h m a r k e auf. Die I n t e n s i t ä t der blauen F ä r b u n g wurde mit dem Specol bei 620 nm gemessen. Die E i c h k u r v e wurde mit Stärke angefertigt, die aus unreifen Früchten isoliert wurde (die P r o b e n e n t n a h m e und -Verarbeitung erfolgte in der 2. Julidekade). U n t e r der Voraussetzung, d a ß die Stärke vollkommen gereinigt ist, kann ihre Qualität f ü r die untersuchten Sorten verglichen werden, so d a ß bei einer Wellenlänge von 620 nm die gleiche E i c h k u r v e verwendet werden k a n n . Die Ergebnisse sind in g S t ä r k e auf 100 g Fruchtgewebe angegeben.
3.
Ergebnisse und Diskussion
3.1.
Arbeitsbedingungen f ü r die Messung flüchtiger Aromastoffe
Die verwendete Methode ermöglicht die q u a n t i t a t i v e Erfassung der aus den unversehrten F r ü c h t e n freigesetzten flüchtigen Aromastoffe auf zwei A r t e n : einmal als Konzentration der gemessenen Stoffe im perkolierenden Gas und zum anderen in den Einheiten der Stoffbildung, denn die dazu notwendigen Größen wurden bei der experimentellen Anordnung erfaßt (W — Masse in kg, F — D u r c h f l u ß in 1 • h - 1 ) . Die Angabe zur Stoffbildung k a n n m a n als Endwert ansehen; die K o n z e n t r a t i o n des gegebenen Stoffes ([ig • l - 1 ) k a n n m a n aus den Angaben in den Abbildungen erhalten, indem m a n durch 1,4 teilt, was der Wert F/W aus Gl. (2) ist, wenn W^ = 3kg u n d F = 4,21- h ~ i perkolierender L u f t sind. Die zahlenmäßigen Angaben sind f ü r einige Aromastoffe a n g e f ü h r t , die im Verlauf des Reifens deutlichen Änderungen unterliegen u n d deren Peaks sich im mittleren Teil des Chromatogramms befinden. Die Auswahl der zahlenmäßig erfaßten Stoffe stimmt mit den Angaben von D R A W E R T et al. (1969) überein. Bei unreifen Früchten wurde eine Konzentration in der Größenordnung von einigen H u n d e r t ¡ig • 1 _ 1 festgestellt, was den Anforderungen entspricht, die a n die Spurenanalyse gestellt werden ( N O V A K und G O L I A S 1981). Das Volumen V des d u r c h die Anreicherungskolonne geleiteten Gases wurde n u r innerhalb eines gewissen Bereiches geregelt, d a m i t das Deposit der Kolonne nach der Eluation d u r c h das Trägergas eine ausreichende Reaktion bei der eigentlichen chromatographischen Messung zeigt. Diese Konservierungsmethode ermöglicht im ganzen das schnelle Ansaugen durch die Kolonne bei genauem Verfolgen des Durchflußvolumens des perkolierenden Gases. Bei der Gleichgewichtsmethode wäre hingegen der D u r c h f l u ß einiger H u n d e r t Liter perkolierenden Gases notwendig, wodurch diese Methode zur Messung der Aromastoffe ihre Vorteile verlieren würde. Diese Versuche wurden bei einer T e m p e r a t u r von 13 bis 14 °C d u r c h g e f ü h r t .
276
,T. GOLIÄS, Aromabildung und Stärkeabbau bei Äpfeln
3.2.
Bildung flüchtiger Aromastoffe als Kriterium des Eintritts der klimakterischen Entwicklungsphase
Dank der breiten Anwendungsmöglichkeiten dieser Methode kann man auch schon bei vollkommen unreifen Früchten die Bildung von Aromastoffen messen, indem man ein größeres Volumen des perkolierenden Gases durchströmen läßt. Auf der Grundlage weiterer Probenentnahmen hat dann die Bildung flüchtiger Aromastoffe zwei Grundphasen: a) Phase des Basiswertes, in der die typischen Stoffe mit einer Geschwindigkeit kleiner als 0,1 ¡j.g • k g - 1 • h~ J durch die Schale der unversehrten Früchte freigesetzt werden. b) Phase der progressiven Bildung, in der sich die Produktion während eines kurzen Zeitabschnittes vervielfacht und wo sie einen linearen oder exponentiellen Anstieg aufweist. Diese Phase eröffnet die klimakterische Entwicklungsphase und kennzeichnet auch den Beginn der typischen Reife. Sobald die Frucht diesen kritischen Zeitabschnitt überschreitet, hat die Freisetzung der Stoffe aus der Frucht in das umgebende Milieu bis zum klimakterischen Höhepunkt (Abb. 1) eine ständig steigende Tendenz; der klimakterische Höhepunkt gibt dabei an, d a ß die Frucht die physiologische Reife direkt am Baum erreicht hat. Bei längerandauernder niedriger Tagestemperatur stagniert die Bildung praktisch auf dem erreichten Stand (Abb. 2 und 3). Im zweiten Versuchsjahr (Abb. 2) lagen die Temperaturen während der Reifezeit der Apfel 6 °C niedriger als der langjährige Durchschnitt, so daß die in der Zeiteinheit ausgeschiedenen Mengen der untersuchten Aromastoffkomponenten 0,2 ug • k g - 1 • h _ | nicht überschritten. Bei normalem Temperaturverlauf (Abb. 3) erreichten die in der gleichen Entwicklungsphase gebildeten und ausgeschiedenen Mengen an BuOAc den 8fachen,
277
Arch. Gartenbau 34 (1986) 5
Gi
Abb. 2. Produktion von B u t y l a z e t a t , Isoa m y l a z e t a t , B u t y l b u t y r a t beider S o r t e Golden Delicious im 2. V e r s u c h s j a h r
IsoAmQAc
278.
9.9.
j
19.9.
i_
28.9.
Abb. 3. wie bei Abb. 2, 3. V e r s u c h s j a h r
an IsoAmOAc den 3,3fachen und an B u O B u t den 3,6fachen Wert. Trendunterschiede zwischen zwei Vegetationsperioden führen auch NEUBELLERund BUCHLOH(1973) an. Die Biogenese der Aromastoffe ist deshalb eine wichtige qualitative Kenngröße, weil sie in der progressiven Phase schon in flüssiger Form in hoher Konzentration vorliegen, wovon immer ein stabiler Anteil von Aromastoffen durch das Parenchym und die Schale in die umgebende Atmosphäre austritt (GOLIÄS und NOVAK, 1983). So bleibt auch bei einem vorübergehenden Absinken der Tagestemperaturen, wenn die natürliche Biogenese gehemmt ist, im Zellsaft eine genügend hohe Konzentration dieser Stoffe, von denen auf der Grundlage verschiedener Fugazitäten ein gasförmiger Anteil in die umgebende Atmosphäre freigesetzt wird. Aber trotz dieser Einschränkung, die sich aus der Teinperaturabhängigkeit der Biogenese flüchtiger Aromastoffe ergibt, kann man für die untersuchten Sorten bei einer genügenden Anzahl von Messungen die Grenze zwischen der vorklimakterischen und der klimakterischen Entwicklungsphase erkennen (Abb. 3 und 4). Aus dem Angeführten ist ersichtlich, daß der Beginn der typischen Reife um so leichter erkennbar ist, je günstiger die meteorologischen Bedingungen in der Reifephase sind.
278
3.3.
J. GOLIÄS, Aromabildung und Stärkeabbau bei Äpfeln
Die Geschwindigkeit des S t ä r k e a b b a u s im Fruchtfleisch
Wie CARTER und N E U B E R T ( 1 9 5 4 ) anführen, ist die kolorimetrische Messung des blau gefärbten Amylose-Jod-Komplexes deshalb günstig, weil das Verhältnis der Amylose zum Amylopektin während der k u m u l a t i v e n u n d der Degradationsphase konstant und außerdem f ü r die einzelnen Sorten a n n ä h e r n d gleich ist (Golden Delicious enthält 26 % Amylose, J o n a t h a n 25 % und Mclntosh 27,1 «/„). Beim E i n t r i t t des K l i m a k t e r i u m s dauert die Hydrolyse der Stärke in einfache Zucker schon einige 35
!
30
fefe]
I
I
SK
2,0
1.5
!
! !
1.0
!
0,5 0
I
23.8.
I &9.„„ 12.9. 8.9.
22.9.
279.
Abb. 5. Stärkegehalt bei der Sorte J o n a t h a n ; auf der yA c h s e sind Stärkekonzentrationen aufgetragen
Arch. Gartenbau 34 (1986) 5
279
Abb. 6. Stärkegehalt bei der Sorte 'Golden Delicious' aus 2jährigen Beobachtungen
Abb. 7. Stärkegehalt bei der Sorte 'Idared' aus 3jährigen Beobachtungen
Abb. 8. Stärkegehalt bei der Sorte Starkrimson aus 3jährigen Beobachtungen 20.9.22 25.9.
2.10. 710.
280
J . (ioLlÄs, A r o t n a b i l d u n g lind S t ä r k e a b b a u bei Ä p f e l n
Wochen an.. Wie SCHULZ (1980) angibt, sind die Stärkekonzentrationen in den einzelnen Jahren so unterschiedlich, daß sich keine direkte Beziehung zum Pfliickzeitpunkt angeben läßt. Nach POAPST et al. (1959) soll die Stärkekonzentration bei der Sorte Mc Intosh zur Erntezeit 2—3 g/100 g betragen; vor und nach der Ernte soll der Abbau einen linearen Zeitverlauf aufweisen. Ähnliche Zeitverläufe konstruierten HEID et al. (1982) f ü r eine B o n i t u r s k a l a u n d SMITH et al. (1979) f ü r die W e r t e einer
Boniturskala in Abhängigkeit von der Summe der aktiven Temperaturen von der Zeit der vollen Blüte bis zur Erntereife am Baum. Für die klimakterischen Bedingungen im Staat Ontario (Kanada) wird die Stärke-Jod-Bonitur (starch chart) für die praktische Ernte der Sorten Delicious und Northern Spy empfohlen (LOUGHEKD, 1984). Aus den erhaltenen Ergebnissen (Abb. 5 bis 8) folgt, daß der Stärkeabbau wenigstens 21 Tage vor und nach der angenommenen Ernte einen linearen Verlauf hat, wobei der Anstieg der Geraden bei der gegebenen Sorte von der Temperatur abhängt, die im untersuchten Zeitraum vorherrscht. Die Ergebnisse der chemischen Analysen werden für die untersuchten Sorten und Yersuchsjahre nach folgender Regressionsgleichung ausgewertet: cst = cst-k-
t
[g • 1 0 0 g - ' ]
mit: cst — Stärkekonzentration während des untersuchten Zeitraums c ( — Stärkekonzentration zu Beginn des untersuchten Zeitraums k — (ieschwindigkeitskonstante des Stärkeabbaus (g • 1 0 0 g _ l • 24 h _ 1 ) r — Zeit in Tagen Die Konstanten der Regressionsgleichungen werden in Tabelle 1 angegeben. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, wird besonders bei der Sorte Jonathan der lineare Verlauf durch hohe Korrelationskoeffizienten bestätigt, bei den anderen Sorten liegen sie über 0,82. Bei der Sorte Jonathan verläuft der Stärkeabbau kontinuierlich, während bei Starkrimson 3 Wochen vor der Ernte im Abbau eine Stagnation eintrat; dieser Zeitbereich wurde nicht in die Rechnungen einbezogen. Tabelle i Regressionskoeffizienten des Stärkeabbaus während des Reifens Sorte/Versuehsjahr
I. csi„
Jonathan Golden Delicious Idared Starkrimson
2,09 2,64 3,22
II. b
-0,073 -0,035 -0,046
III.
cst0
b
csta
3,28 2,14 2,73 3,39
-0,074 -0,032 -0,019 -0,044
3,10 2,60 2,80 3,93
csl[i — Stärkegehalt zu Beginn der Messung [g/100 g] b — Regressionskoeffizient I. Versuchsjahr ... Jonathan 22. 8. Golden Delicious 25. 8. Starkrimson 8. 9. II. Versuchsjahr ... Jonathan und Gplden Delicious 22. 8. Idared 16. 8. Starkrimson 10. 9. III. Versuchsjahr ... Jonathan, Golden Delicious und Idared 21. 8. Starkrimson 2. 9.
b -0,068 -0,030 -0,025 -0,042
Arch. Gartenbau 34 (1986) 5
281
Tabelle 2 K o r r e l a t i o n s k o e f f i z i e n t e n (r) d e s S t ä r k e a b b a u s w ä h r e n d des R e i f e n s
3.4.
Sorte/Versuchsjahr
1.
II.
III.
Jonathan Golden Delicious Idared Starkrimson
-0,979 -0,906 -0,968
-0,972 -0,943 -0,830 -0,922
-0,944 -0,850 -0,938 -0,825
Beziehung zwischen dem E i n t r i t t der klimakterischen P h a s e und Stärkegehalt im Fruchtfleisch
dem
Eines der Ziele der Arbeit w a r die Analyse der Beziehung zwischen der Änderung des Stärkegehalts u n d dem E i n t r i t t der klimakterischen E n t w i c k l u n g s p h a s e ; es sollte geklärt werden, ob und in welchem U m f a n g eine Abhängigkeit zwischen d e m Gehalt von Reststärke u n d der physiologisch bedingten Einleitung der F r u c h t r e i f e besteht. Die Gegenüberstellung des Beginns des K l i m a k t e r i u m s u n d der aus den Regressionsgleichungen berechneten Stärkemengen f ü h r t zu den Schlußfolgerungen, die in Tabelle 3 dargestellt sind. Aus dreijährigen Beobachtungen k a n n m a n f ü r die einzelnen Sorten die E r n t e bei folgender Restkonzentration der S t ä r k e empfehlen: J o n a t h a n 1,6-2,2 g - 100 g - i , Golden Delicious 1,5-2,0 g • 100 g~>, I d a r e d 2 , 2 - 2 , 4 g • 100 g-> u n d Starkrimson 2,5—3,2 g • 100 g~ J . Aus dem Verlauf der Regressionsgeraden der Sorte Golden Delicious im 2. Versuchsjahr ist ein ständig niedrigerer Stärkegehalt ersichtlich. Wahrscheinlich ist der hohe F r u c h t e r t r a g (4,65 t • h a - 1 ) , der doppelt so hoch wie im 3. Versuchsjahr (2,31 t • h a - * ) war, die Ursache d a f ü r . Die R i c h t u n g e n der Geraden in den Abb. 5—8 zeigen die Geschwindigkeit des S t ä r k e a b b a u s , dessen Zahlenangaben in Tab. 1 m i t dem W e r t k a n g e f ü h r t sind. Z. B. liegt f ü r die Sorte J o n a t h a n die durchschnittliche Abbaugeschwindigkeit aus den 3 Versuchsjahren im Bereich von 68 bis 74 mg S t ä r k e pro 100 g Fruchtgewebe in 24 S t u n d e n , während bei der Sorte Golden Delicious die W e r t e etwa halb so hoch sind. Tabelle 3 S t ä r k e g e h a l t i m F r u c h t f l e i s c h zu B e g i n n d e s k l i m a k t e r i s c h e n A n s t i e g e s Sorte/Versuchsjahr Jonathan
Golden Delicious
Ida red
Starkrimson
I B e g i n n des k l i m a k t e r i s c h e n Anstieges g Stärke/100 g Fruchtgewebe B e g i n n des k l i m a k t e r i s c h e n Anstieges g Stärke/100 g Fruchtgewebe B e g i n n des k l i m a k t e r i s c h e n Anstieges g Stärke/100 g Fruchtgewebe Beginn des klimakterischen Anstieges o Stärke/100 g Fruchtgewebe
11 8. 9
6. 9.
III 12. 9
1,6 ... 1,7
2,0 ... 2.2
1,5 .. 1,6
18. 9. 1,7 .. 2,0
10. 9. 1,5 ... 1,7
16. 9 1.9 .. 2,0
_
18. 9. 2,2 ... 2.4
12. 9 2,2 .. 2 , 4
20. 9. 2,8 ... 3,1
23. 9 3,0 .. 3,2
-
25. 9. 2,5 ... 2,7
282
J . GOLIÄS, A r o m a b i l d u n g u n d S t ä r k e a b b a u bei Ä p f e l n
4.
Schlußfolgerungen
Mit der Technik der headspace-Gas-Analyse wurde im Verlauf des Reifens der Ä p f e l die Produktion flüchtiger A r o m a s t o f f e gemessen. I n allen untersuchten Sorten und Versuchsjahren wurden zwei Phasen unterschieden: der Bereich des Basiswertes, bei dem die Produktion der untersuchten S t o f f e unter 0,1 ¡ig • k g - 1 • h _ 1 liegt und der Entwicklungsphase „unreifer F r ü c h t e " entspricht, und der Bereich der progressiven Bildung, der eine lineare oder exponentielle Zeitabhängigkeit aufweist. Den Übergang zwischen diesen beiden Phasen kann man als den Beginn des klimakterischen A n stieges ansehen, durch die die Wachstumsphase der Frucht beendet wird und die typische R e i f e beginnt. A u f diesen Punkt wurde das K r i t e r i u m des Stärkegehaltes bezogen. D i e Restkonzentration der Stärke im Fruchtfleisch wird im untersuchten Zeitraum durch Regressionsgeraden ausgedrückt, deren Konstanten in Tabellen aufgeführt sind. Der lineare A b f a l l des Stärkegehaltes während des Reifens wird durch hohe Korrelationskoeffizienten bestätigt. Aus dreijährigen Beobachtungen Grenzwerte der Stärkekonzentration
wurden
ermittelt, die man gleichzeitig auch für die
Bestimmung des Erntezeitpunktes empfehlen kann. Es zeigte sich auch eine geringe Streuung des Beginns des klimakterischen Anstieges zum K a l e n d e r d a t u m .
Zusammenfassung I m Verlauf des Reifens von Apfelsorten wurden auf der Grundlage der Bildung und Ausscheidung flüchtiger A r o m a s t o f f e zwei Phasen abgeleitet (Bereich des Basiswertes und Bereich der progressiven Bildung), deren Grenze den Beginn des klimakterischen Anstieges kennzeichnet. Der Stärkegehalt im Fruchtfleisch fällt in dieser P e r i o d e linear a b ; für die Zeit des Eintrittes des klimakterischen Anstieges werden f ü r die einzelnen Sorten Konzentrationsbereiche der Stärke angegeben, die für diese Sorten charakteristisch sind und nur in geringem U m f a n g schwanken.
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