Archiv für Gartenbau: Band 26, Heft 4 1978 [Reprint 2021 ed.] 9783112507186, 9783112507179

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ISSN 0003-90SX A K A D E M I E DER

LANDWIRTSCHAFTSWISSENSCHAFTEN

DER D E U T S C H E N D E M O K R A T I S C H E N

ARCHIV FÜR

GARTENBAU

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HEFT 4 • 1978 - B A N D 2.b

Arch. Gartenbau, Berlin 26 (1978) 4 , S. 1 6 9 - 2 0 9

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REPUBLIK

Zeitschrift „Archiv für Gartenbau" Herausgeber: Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der Deutschen Demokratischen Republik D D E . - 108 Berlin. Krausenstraße 38/39 Verlag: Akadéftiie-Verlag, D D E , - 1 0 8 Berlin, Leipziger Stfaße 3 - 4 Fernruf 2 23 62 21 oder 2 23 62 29, Telex-Nr 11 44 20; Bank: Staatsbank der DDE, Berlin, Kto..-Nr.: 6836-26-20712. Chefredakteur' Prof. Dr. Dr. h. c. GERHARD FRIEDRICH, Archiv für Gartenbau" der AdL, DDE - 8057 Dresden, Pillnitzer Platz 2. Eedaktionskollegium Prof. Dr. hábil. \V. FEHRMANN, Dresden, Prof. Dr. Dr. h. c. G. FRIEDRICH, Dresden Dr H KEGLER, Aschersleben, Prof. Dr H.-G. KAUFMANN, Berlin; Prof. Dr sc. S. KRAMER, Berlin, Prof Dr. habil. G. STOILE, Halle, Prof. ein. Dr sc. H. RLPPRECHT, Berlin. Anschrift der Eedaktion Archiv für Gartenbau" der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften, DDE - 8057 Dresden, Pillnitzer Platz 2. Veröffentlicht unter der Lizenznummer 1276 des Presseamtes beim Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Bepublik. Gesamtherstellung VEB Druckerei „Gottfried Wilhelm Leibniz", DDE - 445 Gräfenhainichen Erscheinungsweise: Die Zeitschrift „Archiv für Gartenbau" erscheint jährlich in einem Band mit 8 Heften. Das letzte Heft eines Bandes enthält Inhalts-, Autoren- und Sachverzeichnis. Bezugspreis eines Bandes 120,- M zuzüglich Versandspesen (Preis für die DDE 40,-M). Preis je Heft 15,-M (Preis für die DDE 5,-M). Bestellnummer dieses Heftes 1039/26/4 Urheberrecht: Die Eeclite über die in dieser Zeitschrift abgedruckten Arbeiten gehen ausschließlich an die Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der Deutschen Demokratischen Republik über. Ein Nachdruck in anderen Zeitschriften oder eine Übersetzung in andere Sprachen bedarf der Genehmigung der Akademie, ausgenommen davon bleibt der Abdruck von Zusammenfassungen. Kein anderer Teil dieser Zeitschrift dar fin irgendeiner Form — durch Photokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren — ohne scliriftliche Genehmigung der Akademie reproduziert werden. All rights reserved (including those of translation into foreign languages). Xo part of this issue, except the summaries, may be reproduced in any form, by photoprint, microfilm or any other means, without written permission from the pu blishers. © 1978 by Akademie-Verlag. Printed in the German Democratic Republic. AN (EDV) 51 515

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ISSN 0003-908X Arch. Gartenbau, Berlin 26 (1978) H. 4, S. 189-175 Sektion Gartenbau Humboldt-Universität zu Berlin JOHANNES

EGEKT

Die Messung des elektrischen Widerstandes des Blattgewebes zur indirekten Bestimmung des Wasserzustandes bei der Apfelsorte 'Carola' Eingang: 20. September 1977

Einleitung

Der Wasserzustand der Obstgehölze ä n d e r t sich u n t e r d e m E i n f l u ß von meteorologischen Bedingungen u n d pflanzenbaulichen M a ß n a h m e n . E r gibt A u s k u n f t über die jeweils herrschenden Wasserverhältnisse der Pflanze ( W A L T H E R U . K E E E B , 1 9 7 0 ) . Die genaue K e n n t n i s des Wasserzustandes in der Pflanze ist eine wesentliche Voraussetzung f ü r eine optimale Bewässerung der Obstanlage. F I E D L E R ( 1 9 6 7 ) b e n u t z t e die Refraktometer-Methode zur B e s t i m m u n g des Wasserzustandes bei Obstgehölzen. Wasserpotenialmessungen an Apfelblättern (GOODE u. H I G G S , 1 9 7 3 ) geben ebenfalls I n f o r m a t i o n e n über den Wasserhaushalt. Beide Methoden sind jedoch an labormäßige Untersuchungen gebunden u n d wurden nicht u n m i t t e l b a r u n t e r Freilandbedingungen angewendet. Die Versuchsfrage der vorliegenden Arbeit war darauf gerichtet, eine einfache Methode, die f ü r Feldmessungen geeignet ist, zur Bestimmung des Wasserzustandes bei Obstgehölzen zu finden. Dabei sollte kein Pflanzenmaterial v e r b r a u c h t werden. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Messung des elektrischen Widerstandes a m B l a t t mit Stechelektroden. Entscheidend f ü r die W a h l waren a u c h die von K T T S N I R E N K O et al. ( 1 9 7 2 , 1 9 7 4 ) publizierten Ergebnisse von Widerstandsmessungen a n B l ä t t e r n von Obstgehölzen, die zeigten, daß mit dieser Methode die Bewässerungstermine präzisiert werden können.

Material u n d Methodik

Die Messung des elektrischen Widerstandes mit Stechelektroden wurde bisher besonders f ü r die B e s t i m m u n g der Frostresistenz von Obstgehölzen ( H E N Z E , 1 9 6 6 ) , zur U n t e r s u c h u n g von Temperaturschädigungen, aber auch bei Bewässerungsversuchen bei Getreide ( N A M K E N U . L E M O N , 1 9 6 0 ) benutzt. Die B e s t i m m u n g des elektrischen Widerstandes des Blattgewebes beim Apfel erfolgt über eine Wheatston'sche Brückenschaltung. Als Meßgerät dient das Universalmeßgerät UM 111 vom V E B F u n k w e r k Dresden. U m eine Polarisierung des Gewebes zu vermeiden, wird bei 5 k H z gearbeitet. IS

Archiv für Gartenbau, XXVI. Band, He£t 4, 1978

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J. EGEKT, Bestimmung des Wasserzustandes bei Apfel

Die folgende Abbildung zeigt die M e ß a n o r d n u n g :

A b b . 1. M e ß a n o r d n u n g zur elektrischen W i d e r s t a n d e s im (R1; R 2 = Festwiderstände, stand, R g = Blattwiderstand,

B e s t i m m u n g des Blattgewebe R P = RegelwiderE = Elektrode)

An das Universalmeßgerät UM 111 wird eine äußere H a l b b r ü c k e angeschlossen. Die Widerstände R 1 u n d R 2 sind niederohmig, während der W i d e r s t a n d R p in der Größenordnung des Blattwiderstandes R B liegt. Als B l a t t w i d e r s t a n d R B wird der Widers t a n d des Blattgewebes zwischen den beiden parallelen Elektroden im A b s t a n d von 10 m m definiert. Die Elektrodendicke b e t r ä g t 1 m m . Die Elektroden bestehen a u s Platin, sind vorn angespitzt u n d werden durch das B l a t t hindurchgestochen. D a s Meßgerät wird mit b e k a n n t e n ohmschen Widerständen geeicht u n d kapazitiv abgeglichen. Der Einfluß der T e m p e r a t u r , die in der Anlage mitgemessen wurde, auf den elektrischen Widerstand, k o n n t e über eine E i c h k u r v e korrigiert werden (WALTHER U. KREEB, 1970). D a das Gerät mit einer 12 V-Batterie betrieben werden k a n n , ist eine Messung direkt in der Anlage möglich. Die Untersuchungen erfolgten von Anfang September . . . Mitte Oktober 1976 bei der Sorte 'Carola' u n d in einigen Fällen bei ' J a m e s Grieve'. Ergebnisse 1.

Messung des elektrischen Widerstandes auf einem B l a t t

U m eine repräsentative Einstichstelle der Elektroden im B l a t t zu bekommen, wurde die Widerstandsverteilung auf einem B l a t t des Langtriebes u n t e r s u c h t . Die Abbildung zeigt, d a ß die niedrigsten Widerstandswerte etwa in der Mitte der Blattspreite liegen. Die Schwankungen sind in diesem Bereich gering. Die S t a n d a r d a b w e i c h u n g der Widerstände der 3 Einstiche beträgt bei 50 B l ä t t e r n 2 , 5 % . D e r Einstich der Elektroden darf jedoch nicht in u n m i t t e l b a r e r N ä h e größerer B l a t t a d e r n erfolgen.

A b b . 2. W i d e r s t a n d s v e r t e i l u n g ( k ß ) auf einem B l a t t , Sorte 'Carola' (Die P u n k t e d e m o n s t r i e r e n die Einstiche der Elektroden)

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Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4 , 1 9 7 8

An der Blattspitze liegen die höchsten Widerstände, gefolgt von den Widerständen der Blattaußenseite und der Basis. E s zeigt sich, daß größere Blätter allgemein niedrigere Widerstandswerte besitzen, als kleine Blätter gleicher Insertion. Die Widerstände in der Blattmitte werden jedoch nicht von der Blattgröße beeinflußt. Für die Charakterisierung des Wasserzustandes des Blattes wird im Folgenden der Mittelwert der 3 Widerstände in der Mitte der Blattspreite benutzt. 2.

Messung des elektrischen Widerstandes am Blattstiel

Die Messungen erfolgten an Stielen von Blättern gleicher Insertion und Lage kurz unter dem Blattansatz. Die Widerstandschwankungen sind erheblich (20 . . . 3 0 % ) . 3.

Messung des elektrischen Widerstandes der Blätter des einjährigen Langtriebes

Für reproduzierbare Ergebnisse ist die Kenntnis der Widerstände der Blätter des Langtriebes notwendig. Die Abbildung 3 gibt den Widerstandsverlauf an einem einjährigen Langtrieb von der Spitze zur Basis wieder. Die niedrigsten Widerstände sind R 650-

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Abb. 3. Elektrischer Widerstand der Blätter eines Langtriebes von der Spitze zur Basis, Sorte 'Carola'

allgemein an der Triebspitze und die höchsten an der Basis des Triebes zu finden. Beim Vergleichen mit anderen Langtrieben zeigt sich, daß die Standardabweichung des 7. . . . 10. Blattes gering ist ( 3 , 2 % bei 50 Trieben). Der elektrische Widerstand der Langtriebe wird deshalb nach dem Mittelwert der 4 Blätter angegeben. 13*

172 4.

J . EGERT, Bestimmung des Wasserzustandes bei Apfel

Messung des elektrischen Widerstandes der Blätter der zweijährigen Triebe

Die Widerstandsschwankungen der Blätter des zweijährigen Triebes liegen etwa bei 15 . . . 3 0 % . Die Blattwiderstände erhöhen sich mit der Entfernung von der Spitze. Zwischen den Widerständen der Blätter gleicher Insertion und Lage an verschiedenen Fruchtästen bestehen z. T. erhebliche Streuungen. Parallelmessungen am einjährigen Langtrieb zeigen, daß die Widerstände der Blätter gleicher Insertion am Kurztrieb um 45 . . . 7 0 % höher liegen.

5.

Messung des elektrischen Widerstandes der Blätter der Langtriebe eines Baumes und mehrerer Bäume

20 Langtriebe (10 pro Baum) wurden auf ihren Blattwiderstand untersucht. Es ergibt sich eine Standardabweichung zwischen den Trieben eines Baumes von 4 , 2 % . Bei 20 Bäumen (10 längs einer Reihe) erfolgte die Messung an jeweils einem Trieb pro Baum. Die Standardabweichung der Widerstände beträgt 4,8%. Die Untersuchungen wurden an Trieben der Baumkronen, die etwa die gleiche Blattzahl aufweisen konnten ( ± 2 Blätter), durchgeführt.

Abb. 4. Elektrischer Widerstand der Blätter an Langtrieben in unterschiedlicher Höhe, Sorte 'Carola' ( Spitzenbereich, mittlerer Bereich) 11. 12. 13. 1k. 15. 16. 1?. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. September

Archiv für Gartenbau, XXVI. Band, Heft 4,1978

6.

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Messung des elektrischen Widerstandes der Blätter an Langtrieben unterschiedlicher Höhe über einen längeren Zeitverlauf

Zur Bestimmung des Blattwiderstandes wurden Triebe aus dem mittleren- und Spitzenbereich des Baumes verwendet. Die Messungen erfolgten vormittags (ca. 10.00 Uhr) an 10 Bäumen bei 18°C (korrigiert). Die Abbildung 4 demonstriert eindeutig die signifikant unterschiedliche Höhe des Blattwiderstandes bei Trieben des Spitzen- und mittleren Bereiches. Die Widerstandswerte des Spitzenbereiches sind geringer als die des mittleren Bereiches. Aus der Abbildung geht weiterhin die Abnahme des Widerstandes im Verlauf des Monats hervor.

7.

Messung des elektrischen Widerstandes an Blättern der Sorten 'Carola' und 'James Grieve'

Die bisher dargelegten Ergebnisse wurden bei der Apfelsorte 'Carola' gewonnen. Auch bei der Sorte 'James Grieve' erweist sich die Messung in der Blattmitte und am 7. . . . 10. Blatt der Langtriebe als günstig. Beim Vergleichen der Widerstände an den Langtrieben der Baumkronen zwischen 'Carola' und 'James Grieve' ergeben sich signifikant höhere Werte für 'James Grieve'. Es sind also Sortenunterschiede vorhanden. Der elektrische Widerstand der Blätter bei 'James Grieve' zeigt im Verlauf des September auch fallende Tendenz.

Diskussion konnte den engen Zusammenhang zwischen elektrischem Widerstand und Wasserzustand des Blattes zeigen. Ein hoher elektrischer Widerstand bedeutet eine geringe Wasserversorgung, ein niedriger Widerstand eine gute Wasserversorgung im Blatt ( W A L T H E R U. K R E E B , 1 9 7 0 ) . Mit den Widerstandsmessungen wird hauptsächlich der Wassergehalt der Membranen und nicht die Wasserverschiebung in den Vakuolen erfaßt ( K R E E B , 1 9 6 6 ) . Die dargestellten Ergebnisse zeigen, daß die angewandte Methode der Messung dies elektrischen Widerstandes des Blattgewebes mit Elektroden zur Charakterisierung des Wasserzustandes beim Apfelsproß geeignet ist. Die Methode registriert empfindlich Widerstandsunterschiede an einem Blatt, innerhalb des Baumes und zwischen verschiedenen Sorten. Widerstandsmessungen am Blattstiel und am Kurztrieb führten wegen der hohen Streuungen zu keinem reproduzierbaren Ergebnis. Es bestand zunächst die Aufgabe der Standardisierung der Messungen, um Aussagen über die Wasserverhältnisse der Bäume machen zu können. Der durch 3 Einstiche in die Blattmitte des 7. . . . 10. Blattes der Kronentriebe gewonnene Widerstandswert wurde als repräsentativ für den ganzen Baum definiert. Die Streuungen der Widerstände zwischen den einzelnen Bäumen sind gering. Die Methode kann also für eine bestimmte Anzahl von Bäumen eine einheitliche Information über die Wasserverhältnisse erbringen. ABDELAIL (1971)

J . EGERT, Bestimmung des Wasserzustandes bei Apfel

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Bei der Interpretation der Ergebnisse sind Jahreszeit (September, Oktober) und die vorherige Trockenheit im Jahre 1976 zu berücksichtigen. Die besseren Wasserverhältnisse des einjährigen Langtriebes gegenüber dem Kurztrieb sind u. a. auf das gegenüber dem Kurztrieb höher entwickelte Palisadenparenchym und die größere Photosyntheserate zurückzuführen (GHOSH, 1973). Morphologisch-strukturelle Gegebenheiten sind auch für die Unterschiede der Widerstände der jüngeren und älteren Blätter bedeutsam. Unterschiede in der Wasserversorgung der Blätter der verschiedenen Höhe wurden auch mit anderen Methoden festgestellt (vgl. FIEDLER, 1963). Eine höhere photosynthetische Aktivität in der Baumkrone könnte für die günstigeren Wasserverhältnisse in diesem Bereich verantwortlich sein. Eine Interpretation der Widerstandsänderungen über einen längeren Zeitraum von September bis Oktober ist kompliziert. Die allgemeine Verbesserung des Wasserzustandes ist möglicherweise auf die zu diesem Zeitpunkt erfolgte Zunahme der Bodenfeuchtigkeit (EGERT, 1977) im Anschluß an die starke Trockenperiode des Jahres zurückzuführen. Ein Einfluß der Luftfeuchtigkeit, die gleichzeitig in der Anlage mit gemessen wurde, auf den Widerstandsverlauf ist nicht ausgeschlossen. Weitere meteorologische Faktoren, wie Sonnenscheindauer, Windgeschwindigkeit u. a. können ebenfalls den W a s s e r z u s t a n d b e e i n t r ä c h t i g e n (FIEDLER, 1 9 6 7 ) .

Die Methode der Messung des elektrischen Widerstandes mit Stechelektroden stellt nur eine Möglichkeit der Untersuchung der Wasserverhältnisse, mit dem Ziel der Steuerung der Bewässerung nach pflanzenphysiologischen Parametern, dar. Der Vorteil der Methode gegenüber bisherigen Verfahren besteht darin, daß diese Untersuchung der Wasserverhältnisse auf einfache Weise in kürzester Zeit ohne Verbrauch von Pflanzenmaterial direkt in der Anlage erfolgen kann. Zusammenfassung Mit Hilfe von Stechelektroden aus Platin wird der elektrische Widerstand im Blattgewebe bestimmt. Widerstandsunterschiede ergeben sich im Blatt, zwischen den Blättern des Langtriebes, des ein- und zweijährigen Triebes, in verschiedenen Höhen des Baumes und zwischen den Sorten 'Carola' und 'James Grieve'. Die Meßdaten werden standardisiert. Durch die Messung des elektrischen Widerstandes können in kürzester Zeit Informationen über die Wasserverhältnisse der Gehölze direkt in der Obstanlage erhalten werden, ohne Pflanzenmaterial zu verbrauchen. Pe3K>Me Ha3BaHHe jiHCTa

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Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4,1978

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pnajia. Summary T i t l e of the p a p e r : Measurement of electrical resistance in leaf tissue f o r indirect determination of water balance in 'Carola' apple T h e electrical resistance of leave tissue is determined with the help of pointed platinum electrodes. Differences of resistance are p r o v e d in the leave, between the leaves of long shoots, the one-year old and the t w o - y e a r old shoots, at different heights of the tree and between the varieties 'Carola' and 'James Grieve'. T h e measured values are standardized. T h e measurement of electrical resistance allows t o rapidly obtain information about the water relations of the trees in the orchard without consuming plant material. Literatur ABDELALL, R. SH. : Die Indikation des Wasserhaushaltes der Pflanze über den elektrischen Widerstand der Blätter und seine Beziehung zu Wachstum und Produktion. Dissert. Univ. Hohenheim, Stuttgart, 1971 EGERT, JT.: Neutronensondeneinsatz zur Bodenfeuchtebestimmung in der Obstproduktion. Gartenbau 3 (1977), 86-87 FIEDLER, W . : Untersuchungen über die Eignung der Refraktometer-Methode zur Bestimmung der Hydraturverhältnisse von Obstgehölzen. Tag.-Ber. Dt. Akadem. d. Landw.-Wiss., Berlin, Nr. 65 (1964), 211-233 —, Untersuchungen über den Wasserhaushalt der Obstgehölze mit Hilf« der Refraktometer-Methode. Habil.-Schr. M.-Luther-Univ. Halle (1967) GHOSH, S. P.: Internal structure and photosynthetic activity of different leaves of apple. J. hotic. Sei. 48 (1973), 1 - 9 GOODE, J. E., K . H. HIGGS: Water, osmotic and pressure potential relationship in apple leaves. J. hortic. Sei. 48 (1973), 203-215 HENZE, J.: Untersuchungen über die Anwendung von Leitfähigkeitsmethoden zur Bestimmung der Frostresistenz von Obstgehölzen. Angewandte Botan. 40 (1966), 249—274 KCSNIRENKO,

M. D.,

G. L . KURCATOVA,

JU. M. CAKIR: Bestimmung

der

Bewässerungstermine

bei Obstgehölzen durch den elektrischen Widerstand des Blattgewebes (russ.) Sadovodstvo, Vinogradarstvo i Vinodelie Moldavii Kisinev 27 (1972) 8, 11—13 KTJSNIRENKO, M. D.: Die Bestimmung der Dürreresistenz und des Bewässerungszeitpunktes von Obstkulturen (russ.). Sadovodstvo 2 (1974), 4 5 ^ 6 KREEB, K . : Die Registrierung des Wasserzustandes über die elektrische Leitfähigkeit der Blätter. Ber. Dt. Bot. Ges. 79 (1966) 150-162 NAMKEN, L. N., E. R. LEMON: Field studies of internal moisture relations of the corn plant. Agronomy J. 52 (1960), 643-646 WALTHER, H., K . KREEB: Die Hydratation und Hydratur des Protoplasmas der Pflanzen und ihre ökophysiologische Bedeutung. Protoplasmatologica I I C 6 (1970) 1—308 D r . J. EGERT

Sektion Gartenbau der Humboldt-Universität zu Berlin Wissenschaftsbereich Obstproduktion 1501 Marquardt

Arch. Gartenbau, Berlin 26 (1978) H. 4, S. 177-187 Institut für Obstforschung Dresden-Pillnitz der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR SIEGFRIED

SCHMIDT

Nukleinsäuremetabolismus und Blütenknospenentwicklung bei Apfel (Malus domestica)

Eingang: 14. Oktober 1977

Einleitung

I m zweijährigen Ertragszyklus der Apfelbäume stellt die Blütenknospenentwicklung die entscheidende E t a p p e dar ( S C H M I D T , 1 9 7 4 ) . Die E r h ö h u n g der Wahrscheinlichkeit, mit der die Knospenmeristeme in einem bestimmten U m f a n g Blüten differenzieren, ist deshalb eine wesentliche Voraussetzung f ü r die Sicherung stabiler E r t r ä g e . Dieses Ziel k a n n n u r in dem Maße erreicht werden, wie unser Wissen über die an der Blütenknospenentwicklung beteiligten Prozesse vertieft wird. Unser gegenwärtiger Wissensstand ist von L U C K W I L L ( 1 9 7 4 ) anschaulich z u s a m m e n g e f a ß t worden. E r m a c h t e gleichzeitig auf Wissenslücken aufmerksam, wo v e r s t ä r k t e Forschungsarbeit n o t wendig ist. U. a. verweist er auf offene Probleme der Blühinduktion u n d den offenbar d a m i t im Z u s a m m e n h a n g stehenden RNS-Metabolismus. Der R N S k o m m t ohne Zweifel auf G r u n d ihrer Beziehungen zur Eiweißsynthese bei den morphogenetischen Prozessen in den Meristemen der Knospen eine hervorragende B e d e u t u n g zu. Z E E V A A R T ( 1 9 7 6 ) diskutiert in seinem Review-Artikel über die Physiologie der Blütenbildung widerspruchsvolle Ergebnisse zur Rolle der R N S - S y n t h e s e bei der Blühinduktion, die zahlreiche Fragen ungelöst lassen. Mit einigen Ergebnissen unserer biochemischen Untersuchungen mit Radionukliden zum R N S - H a u s h a l t von Apfelknospen wollen wir einen Beitrag zur Blütenknospenentwicklung bei Apfelbäumen liefern.

Material u n d Methoden Die u n t e r s u c h t e n K n o s p e n wurden 1975 10jährigen B ä u m e n der Sorte 'Golden Delicious'/M 4 u n d 1976 4jährigen B ä u m e n der Sorten 'Golden Delicious'/M 4 u n d 'Auralia'/M 4 e n t n o m m e n . Ein Teil der B ä u m e war im J u n i 2mal mit 150 p p m E t h e phon gespritzt worden (5. u n d 12. J u n i 1975, 9. u n d 17. J u n i 1976). E s wurde zwischen terminalen Knospen von Kurztrieben u n d lateralen Knospen von Langtrieben von Sproßsystemen im 2. Entwicklungsjahr unterschieden. Die P r o b e n a h m e erfolgte wöchentlich. J e d e P r o b e bestand aus 10 Knospen, die verschiedenen B ä u m e n entn o m m e n waren. Die an der Basis der ersten K n o s p e n s c h u p p e abgeschnittenen Knospen wurden im L a b o r sofort in 1ml einer 10~ 3 mol. K H 2 P 0 4 - L ö s u n g bei 25 °C mit ca. 80 ¡.iCi 32PO'" u n d 40 fxCi 3 H-Uridin inkubiert. Nach 2 h wurde der E i n b a u der R a d i o a k t i v i t ä t durch Einfrieren bei ca. — 80 °C gestoppt. Durch P r ä p a r a t i o n mit Hilfe

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S . SCHMIDT, Nukleinsäuremetabolismus und Blütenknospenentwicklung

eines Stereomikroskopes wurde die Nodienzahl und das Auftreten von Blütenprimordien festgestellt. Nach Zerkleinerung der gefrorenen Knospen erfolgte eine fraktionierte Extraktion. Die Extrakte und Rückstände wurden durch Zentrifugieren getrennt. Folgende Fraktionen wurden unterschieden: (1) bei ± 0 ° C in 0,5 n HC10 4 lösliche Fraktion; (2) Lipoidfraktion, löslich in Äthanol (20°C) und Äthanol/Äther-Geraisch (70 °C); (3) hydrolysierbar in 0,5 n KOH nach ca. 18 h bei 35 °C und löslich nach anschließender Ansäuerung auf pH = 1 und (4) nicht an Aktivkohle adsorbierbare Hydrolyseprodukte der Fraktion (3) (SCHMIDT, 1971). An den auf diese Weise gewonnenen Fraktionen wurden folgende Messungen vorgenommen: Nach Veraschung mit konz. HCIO/, wurde der Phosphatgehalt kolorimetrisch in einem Analysenautomaten, der nach dem 'flow-stream'-Prinzip arbeitet, auf Grund der Molybdänblau-Reaktion bestimmt und die 3 2 P-Aktivität mit einem Tri-Carb-Szintillationsspektrometer anhand der Cerenkov-Strahlung in wäßriger Lösung ermittelt. Im alkalischen Hydrolysat der Fraktion (3), das in erster Linie die Mononukleotide der R N S enthält, wurde daneben die Tritium-Aktivität, die aus dem 3 H-Uridin-Einbau herrührt, mit einem DioxanCocktail im Szintillationsspektrometer gemessen. Aus UV-Spektren von 240—340 nm der Fraktion (3) wurde der RNS-Gehalt berechnet. Ergebnisse Das entwicklungsphysiologische Verhalten des Versuchsmaterials soll durch folgende Fakten beschrieben werden: Der Termin der Vollblüte stimmte 1975 und 1976 weitgehend überein (12. Mai), ebenso das durch die Zahl der in den Knospen vorhandenen Blattanlagen ( = Nodienzahl) charakterisierte Plastochron; nur 'Golden Delicious' zeigte 1976 eine etwa um ein Nodium verzögerte Entwicklung. Die Ethephonapplikation erfolgte zu einem Zeitpunkt, zu dem etwa 10 Nodien angelegt waren. Nach Errei1

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Abb. 1. Anteil Blütenknospen in % der ab September analysierten Knospen (n —100). ||| behandelt m i t 2 x l 5 0 p p m E t h e p h o n , • unbehandelte Kontrollen.

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Archiv für Gartenbau, XXVI. Band, Heft 4,1978

chen von 18 Nodien ( ~ 1 5 . August) konnten erste Blütenprimordien festgestellt werden. Hervorzuheben ist, daß 1975 die terminalen Knospen der Kurztriebe von 'Golden Delicious' mehr als zwei Wochen später als 1976 Blüten differenzierten. Die Entwicklung der Lateralknospen war natürlicherweise verzögert. Für Blattachselknospen aus dem mittleren Bereich von Langtrieben betrug diese Verzögerung 3—4 Nodien, so daß die ersten Blütenprimordien in Lateralknospen auch erst 3—4 Wochen nach denen der Terminalknospen beobachtet wurden. Die am Ende der Vegetationsperiode erreichten Anteile an Blütenknospen sind in Abbildung 1 dargestellt. Insgesamt differenzierten die Lateralknospen — besonders 1976 — weniger Blüten als die terminalen. Die nachgewiesene blühfördernde Wirkung einer zweimaligen Ethephonbehandlung (SCHMIDT et al., 1975; B U B A N et al., 1977) drückte sich auch in den analysierten Knospenproben aus. Um die Wachstums- und Ent wicklungsprozesse in den Knospen genauer zu beschreiben, als das durch die erläuterten morphologischen Beobachtungen möglich ist, wollen wir Aussagen über den RNS-Gehalt der Knospen machen. Erwartungsgemäß war mit dem Wachstum der Knospen eine Zunahme des RNS-Gehaltes zu beobachten, die aber die ebenfalls vermutete Stetigkeit vermissen ließ. Im Gegenteil, es wechselten Perioden geringer Konzentrationsänderungen einschließlich rückläufiger Tendenzen mit Perioden rascher Zunahme des RNS-Gehaltes (Abb. 2). Der in Abbildung 2 dargestellte Phosphatgehalt des alkalischen Hydrolysats der Fraktion (3) entspricht in der Hauptsache der R N S , was durch eine weitgehende Übereinstimmung mit den durch UVMessung gewonnenen RNS-Werten bestätigt wurde. Auf eine Darstellung der letzteren wurde deshalb verzichtet. Die Perioden intensiverer RNS-Anhäufung fallen überraschenderweise in morphologisch gut charakterisierte Abschnitte der Knospenentwicklung. Der erste ist der Beginn der Differenzierung der Anlagen der echten Blätter, d. h. die Zeit der Differen30-

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1.7.

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Abb. 2. Phosphatgeb alt der RNS-Fraktion terminaler Knospen ethephonbehandelter Bäume von 'Golden Delicious' 1975 o o und 1976 ® — ® sowie'Auralia'1976 • A . a , b, c = Entwicklungsabschnitte (s. Text).

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S. SCHMIDT, Nukleinsäuremetabolismus und Blütenknospenentwicklung

zierung des 11.—14. B l a t t p r i m o r d i u m . Der zweite stärkere Anstieg des R N S - G e h a l t e s liegt zur Zeit des Erscheinens der Blütenprimordien. Diese Beobachtung u n t e r s t ü t z t e u n s in unserem Vorhaben, die Meßergebnisse unserer biochemischen Analysen f ü r bestimmte Entwicklungsabschnitte zusammenzufassen. Die Zusammenfassung haben wir in folgender Weise v o r g e n o m m e n : Abschnitt a : Zeitraum bis zur Anlage aller späteren Knospenschuppen (11—12 Nodien); Abschnitt b : Differenzierung weiterer Blattanlagen bis zum Beginn der Blütendifferenzierung u n d Abschnitt c: Ausbildung der Blütenmeristeme (s. Abbildung 2). W ä h r e n d a u n d b vegetative Entwicklungsabschnitte sind, ist der Abschnitt c durch den Übergang der Vegetationspunkte zur generativen Entwicklung charakterisiert. Aus den Analysenwerten der einzelnen Entwicklungsabschnitte haben wir Mittelwerte errechnet u n d als Säulendiagramme graphisch dargestellt. F ü r den P h o s p h a t g e h a l t der RNS-Fraktiori sind diese in Abbildung 3 wiedergegeben. Sie verdeutlichen zunächst nochmals die Z u n a h m e des R N S - G e h a l t e s in den einzelnen Entwicklungsabschnitten. Vergleicht m a n Abbildung 1 mit Abbildung 3, so ist offensichtlich, d a ß zwischen der Blütendifferenzierung u n d dem R N S - G e h a l t eine Beziehung b e s t e h t : Eine intensivere Blütendifferenzierung korreliert mit einem höheren R N S - G e h a l t , insbesondere im Entwicklungsabschnitt c. Das gilt sowohl f ü r den Vergleich der

abc abc Del 75

abc abc Del 76

abc abc Au 76

A b b . 3. Phosphatgehalt der R N S - F r a k t i o n terminaler (term.) und lateraler (lat.) Knospen ethephonbehandelter ( | | | ) u n d unbehandelter Bäume ( • ) der Sorten 'Golden Delicious' u n d 'Auralia' als Mittelwerte wöchentlicher Analysen f ü r die Entwicklungsabschnitte a, b und c (s. Abb. 2).

Knospen verschiedener Sorten u n d J a h r e als auch f ü r den Vergleich der zwei Knospena r t e n u n d der ethephonbehandelten u n d unbehandelten Knospen. Eine A u s n a h m e von dieser Feststellung bilden n u r die ethephonbehandelten terminalen K n o s p e n von 'Golden Delicious' 1975. D a m i t wird aber im Prinzip unsere E r w a r t u n g bestätigt, d a ß es möglich ist, die Entwicklungsprozesse in den K n o s p e n durch biochemische P a r a meter, wie es der R N S - G e h a l t darstellt, zu beschreiben.

Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4 , 1 9 7 8

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U m die D y n a m i k des RNS-Gehaltes präziser zu fassen, haben wir versucht, aus den E i n b a u r a t e n von 3 H-Uridin u n d 3 2 P 0 4 ' " gewisse Schlüsse auf die I n t e n s i t ä t der R N S Synthese zu ziehen. I n Abbildung 4 ist zunächst als Beispiel der Jahresverlauf des 3 H-Uridin-Einbaues in die R N S - F r a k t i o n der K n o s p e n einiger Versuchsvarianten wiedergegeben. Man erkennt, d a ß dem unterschiedlichen R N S - G e h a l t in den einzelnen Entwicklungsabschnitten auch eine unterschiedliche Syntheseintensität z u k o m m t . Man k a n n deutlich unterschiedene Niveaus der R N S - S y n t h e s e feststellen, die u m ein Mehrfaches zunehmen, wenn die Blütenbildung mit hoher I n t e n s i t ä t einsetzt. Die

A b b . 5. E i n b a u von 3 H-Uridin in die R N S - F r a k t i o n als Mittelwerte f ü r die drei Entwicklungsabschnitte; Erläuterungen siehe Legende Abb. 3.

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S. SCHMIDT, Nukleinsäuremetabolismus und Blütenknospenentwicklung

Abb. 6. Relativer Einbau von 3 2 PO' 4 "in die R N S in % des insgesamt durch die Knospen aufgenommenen 3 2 P als Mittelwerte f ü r die drei Entwicklungsabschnitte; Erläuterungen siehe Legende Abb. 3.

Abbildung 5 f a ß t die Meßwerte der 3 Entwicklungsabschnitte wiederum als Mittelwerte zusammen. Die Ergebnisse des 3 H-Uridin-Einbaus entsprechen weitgehend den Gehaltsänderungen der R N S - F r a k t i o n (Abb. 3), n u r daß die Unterschiede zwischen den K n o s p e n a r t e n , Sorten u n d J a h r e n wesentlich stärker zum Ausdruck k o m m e n . Die durch die E t h e p h o n b e h a n d l u n g bedingten Differenzen bleiben auf einem ähnlichen Niveauunterschied wie beim R N S - G e h a l t . Auf G r u n d der K o m p l e x i t ä t des P-Stoffwechsels haben wir den 3 2 P-Einbau in die R N S - B a u s t e i n e des alkalischen Hydrolysats (Differenz aus F r a k t i o n (3) u n d (4)) als relativierte W e r t e wiedergegeben, d. h. auf den Gesamteinbau bezogen (Abb. 6). D a m i t werden Verschiebungen im 3 2 P-Einbau zwischen den u n t e r s u c h t e n F r a k t i o n e n widergespiegelt. Insofern ergibt sich daraus eine etwas andere Aussage als aus dem in absoluten W e r t e n ausgedrückten 3 H-Uridin-Einbau. Dennoch bestätigen sie das f ü r den 3 H-Uridin-Einbau in die R N S - F r a k t i o n Gesagte grundsätzlich. Sie betonen darüber hinaus, daß in den Knospen mit geringer Blütendifferenzierung d i e R N S - S y n t h e s e im Entwicklungsabschnitt c auffällige Einschränkungen im Vergleich zu den übrigen Varianten erfahren h a t . W ä h r e n d die Ergebnisse zur R N S - S y n t h e s e f ü r den Entwicklungsabschnitt c einigermaßen klare Beziehungen zur Blütenknospendifferenzierung erkennen lassen, k a n n das f ü r den noch vegetativen Entwicklungsabschnitt b nicht gesagt werden. Hierzu m ü ß t e n weitere Untersuchungen d u r c h g e f ü h r t werden.

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Diskussion Es kann heute als gesichert angenommen werden, daß das Prinzip von der „minimalen Blattzahl" als Voraussetzung für die Blütendifferenzierung auch für den Apfelbaum gilt. Damit erlangt das Plastochron eine entscheidende Bedeutung in der Blütenknospenentwicklung ( L U C K W I L L , 1 9 7 4 ) . Andererseits hat sich gezeigt, daß das Plastochron eine relativ konstante Größe in der normalen Knospenentwicklung ist (FULFORD, 1965) und sowohl unter den klimatischen Bedingungen Englands als auch unter unseren Bedingungen etwa 7 Tage umfaßt. Da die minimale Nodienzahl nach Beobachtungen ABBOTTS ( 1 9 7 0 ) etwa 2 0 und nach unseren Beobachtungen mindestens 1 8 beträgt, sowie eine bestimmte Nodienzahl in verschiedenen Jahren etwa zum gleichen Termin erreicht wird, kann die Differenzierung von Blütenprimordien nicht vor Mitte August erwartet werden. Die rein vegetative Entwicklung bis zur Erreichung der minimalen Nodienzahl durchlaufen, wie wir feststellen konnten, auch solche Knospen mit annähernd gleichem Plastochron, die danach keine Blüten differenzieren. Wie unsere Ergebnisse zeigten, ist diese vegetative Phase kein einheitlicher Entwicklungsabschnitt. Entsprechend der unterschiedlichen Intensität der RNS-Synthese lassen sich zumindest der Abschnitt bis zur Differenzierung aller späteren Knospenschuppen und danach die Periode der Differenzierung der echten Blätter unterscheiden. Diese Unterteilung der vegetativen Phase der Blütenknospenentwicklung gewinnt unseres Erachtens auch deshalb an Bedeutung, weil die Terminisierung der Blühinduktion noch keineswegs ganz klar ist. Andererseits kann ebenso als gesichert gelten, daß die Blühinduktion vorrangig unter hormonaler Kontrolle steht ( L U C K W I L L , 1 9 7 4 ) und Ernährungsfaktoren dieser untergeordnet sind. Aus der Wirksamkeit hormonaler Faktoren, wie sie sich aus Ergebnissen der Fruchtausdünnung, der Anwendung von Gibberellinen, Morphaktinen und des auch in unseren Versuchen verwendeten Ethephons ergeben, vermuten wir, daß die Blühinduktion wenige Wochen nach der Vollblüte anzusetzen ist, also etwa in dem Zeitraum des Überganges des von uns postulierten Abschnittes a in den Abschnitt b der vegetativen Entwicklungsphase der Knospen. Das bedeutet, daß die Blühinduktion lange vor der Differenzierung der ersten Blütenprimordien realisiert wird und erst noch weitere Blattanlagen gebildet werden müssen. Wenn die Blühinduktion die Entscheidung über die weitere Entwicklung des Knospenmeristems fällt, dann müssen die dazu notwendigen stofflichen Veränderungen schon während der vegetativen Entwicklung vor sich gehen. resümierte erste Veränderungen in den Vegetationspunkten nach der Blühinduktion, wie sie an photoperiodisch induzierten krautigen Pflanzen erhalten wurden. In einigen Fällen konnte frühzeitig eine Stimulierung der RNS-Synthese beobachtet werden, in anderen erst mit dem Beginn der Differenzierung der Blütenorgane. Die Beispiele reichen bis zum Nachweis der Unabhängigkeit der Blütendifferenzierung von der RNS-Synthese. Die Bedeutung der RNS-Synthese für die Blütendifferenzierung wird durch Ergebnisse von B U B A N ( 1 9 6 9 , 1 9 7 0 , 1 9 7 4 , 1 9 7 6 ) bestätigt. Die in den ersten Wochen nach der Blüte von Apfelbäumen applizierten Uracil-Derivate hemmen stark die Blütendifferenzierung, ohne weitere nachweisbare Effekte auf das vegetative Wachstum zu zeigen. Dennoch ist B U B A N der Auffassung, daß keine Spezifität der Uracil-Wirkung auf die RNS-Synthese im Zusammenhang mit der Blütendifferenzierung vorliegt ZEEVAABT ( 1 9 7 6 )

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S. SCHMIDT, Nukleinsäuremetabolisrnus und Blütenknospenentwicklung

(BUBAN et al. 1974). Eine solche Spezifität in der R N S - S y n t h e s e ist natürlich auf der Grundlage der gegenwärtigen Vorstellungen der Molekularbiologie sehr vordergründig, wenn m a n a n n i m m t , d a ß bei den morphogenetischen Prozessen der Blütendifferenzierung neue genetische I n f o r m a t i o n f ü r spezifische E n z y m e wirksam wird. ZEEVAART ( 1 9 7 6 ) zitiert aber auch die alternative Hypothese, die a n n i m m t , d a ß die Blütenentwicklung das Ergebnis einer allgemeinen Aktivierung u n d Reorganisation des vegetativen Sproßscheitels ist ohne vorheriges Einschalten spezieller Gene. D a s Vorkommen spezifischer morphologisch wirksamer stofflicher Veränderungen im Ergebnis der Blühinduktion bei Apfelbäumen wäre unwahrscheinlich, wenn die Blühinduktion tatsächlich, wie weiter oben angedeutet, mehrere Wochen vor Abschluß der vegetativen Entwicklungsphase der Knospen liegen würde. Der Nachweis der Blühinduktion als solcher bleibt deshalb ein vordringliches Problem f ü r die weitere Arbeit mit Apfelbäumen (LUCKWILL, 1974). Wir glauben auch nicht, d a ß sich die Blühinduktion allein auf Veränderungen des Plastochrons z u r ü c k f ü h r e n l ä ß t bzw. d a ß blühfördernde oder b l ü h h e m m e n d e Maßnahmen über eine Beschleunigung oder Verlangsamung des Plastochrons wirksam werden. Denn folgende Beobachtungen stehen dagegen: Die immer wieder festzustellende große Variabilität in der Anzahl Blütenknospen steht im Widerspruch zur relativen K o n s t a n z des Plastochrons (FULFORD, 1965). Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen vielleicht eine Beziehung des verzögerten Plastochrons von 'Golden Delicious' 1976 zu dessen geringerer Blütenanzahl erkennen. W a r u m setzte aber 1975 die Blütendifferenzierung bei beschleunigtem Plastochron verspätet ein ? Unsere auch in anderem R a h m e n d u r c h g e f ü h r t e n Untersuchungen über die B l a t t bildungsrate von Apfelknospen bestätigen im Prinzip die Feststellung FULFORDS (1965) über die Stabilität des Plastochrons über lange Perioden u n d in verschiedenen J a h r e n . U m die Abhängigkeit der Blütendifferenzierung vom Plastochron genauer beschreiben zu können, brauchen wir offensichtlich weitere Untersuchungen (LUCKWILL, 1 9 7 4 ) . I n FULFORDS ( 1 9 6 5 ) I n t e r p r e t a t i o n e n der Unabhängigkeit des Plastochrons von der T e m p e r a t u r steckt unseres E r a c h t e n s noch ein Hinweis f ü r den Charakter der Veränderungen im Vegetationspunkt während der v e r m u t e t e n Blühinduktionsphase. Höhere T e m p e r a t u r e n steigern zwar die meristematische A k t i v i t ä t ; über eine korrelative H e m m u n g auf der Grundlage einer negativen R ü c k k o p p l u n g beeinflussen sich die Meristeme gegenseitig derart, d a ß das Plastochron k o n s t a n t bleibt. Andererseits ist mehrfach beschrieben worden, d a ß höhere T e m p e r a t u r e n im Entwicklungsabschnitt b die Blütendifferenzierung positiv beeinflussen (SCHMIDT, 1 9 7 1 ; N E U M A N N , 1 9 7 3 ; ABBOTT et al., 1 9 7 4 ) . D a r a u s ergibt sich als eine Bedingung der Blütendifferenzierung die Steigerung der meristematischen Aktivität in der wahrscheinlichen I n d u k tionsphase. Eine solche Steigerung der meristematischen A k t i v i t ä t im Entwicklungsabschnitt b m ü ß t e auch a n h a n d einer gesteigerten R N S - S y n t h e s e nachweisbar sein. Mit den von uns angewandten Methoden k o n n t e dieser Nachweis noch nicht e r b r a c h t werden. Die bisher nachgewiesenen Veränderungen in der R N S - S y n t h e s e liegen bereits in der Periode der Blütendifferenzierung. Der Schwerpunkt weiterer Untersuchungen zur R N S - S y n t h e s e im Z u s a m m e n h a n g mit der Blütenentwicklung bei Apfelbäumen m u ß sich deshalb besonders auf den Zeitraum des vegetativen Entwicklungsabschnittes b der Knospen konzentrieren, in dem wir mit großer Wahrscheinlichkeit die Veränderungen erwarten können, die mit der Blühinduktion in kausaler Beziehung stehen. Die B e d e u t u n g q u a n t i t a t i v e r Veränderungen bei der Blühinduktion von Apfelbäumen

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ergibt sich auch aus dem vermuteten Wirkungsmechanismus des Ethephons auf die Blütenknospenentwicklung. Die Förderung der Blütendifferenzierung geht mit großer Wahrscheinlichkeit auf die durch die zeitweilige Ethephonwirkung hervorgerufene Schwächung der Apikaidominanz zurück ( K A T Z F T T S S U . S C H M I D T , 1 9 7 7 ; P H I L L I P S , 1975). Verringerte Apikaidominanz bedeutet schließlich erhöhte Aktivität der lateralen Meristeme in den Knospen, die bei unverändertem (?) Plastochron mit größerer Häufigkeit Blüten differenzieren. Herrn J . EGERER danke ich für die zuverlässige Mitarbeit.

Zusammenfassung An Bäumen der Apfelsorten 'Golden Delicious' und 'Auralia', die z. T. mit Ethephon behandelt waren, wurden 1975 und 1976 Untersuchungen zum RNS-Stoffwechsel in Beziehung zur Knospenentwicklung mit Hilfe von Radionukliden durchgeführt. I m Freiland entnommene Stichproben von terminalen Kurztriebknospen und lateralen Langtriebknospen zweijähriger Sproßsysteme wurden im Labor mit 32 PO^" und 3 H Uridin inkubiert. In der durch Extraktion gewonnenen RNS-Fraktion wurden der Phosphatgehalt kolorimetrisch, der RNS-Gehalt spektrometrisch und die 3 2 P- und 3 H-Aktivität mit einem Szintillationsspektrometer gemessen. Von Ende Mai bis Mitte Oktober wurden drei Entwicklungsabschnitte — zwei vegetative und eine generative — angenommen, die sich durch unterschiedliche R N S Niveaus und Syntheseraten auszeichnen und zu wesentlichen Etappen der Blütenknospenmorphogenese in Beziehung stehen. Die niedrigsten RNS-Konzentrationen und -syntheseraten beobachteten wir im ersten vegetativen Entwicklungsabschnitt, der bis zur Differenzierung der Anlagen aller späteren Knospenschuppen reicht. Die bisherigen Analysenergebnisse über den zweiten vegetativen Entwicklungsabschnitt, in dem die Blühinduktion zu vermuten ist, lassen noch keine klaren Beziehungen zwischen Blütenknospendifferenzierung und RNS-Metabolismus erkennen. I m dritten, generativen Entwicklungsabschnitt korrelierte die RNS-Syntheseintensität weitgehend mit der Intensität der Blütendifferenzierung.

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S. SCHMIDT,

Nukleinsauremetabolismus und Blutenknospenentwicklung

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Summary Title of the paper: Nucleic acid metabolism and flower bud development in apple (Malus domestica) In trees of the apple cultivars 'Golden Delicious' and ' Auralia' partly treated with ethephon investigations were carried out in 1975 and 1976 about the RNA metabolism in relation to bud development using radionuclides. Samples were taken in the orchard from terminal buds of spurs and lateral buds of shoots of two-year old shoot systems and were incubated with 32POyi and 3 H-uridine in the laboratory. In the RNA fraction obtained by extraction, the phosphate level was measured colorimetrically, the RNA level spectrophotometrically, and the 32 P- and 3 H-activity by means of a scintillation spectrometer. In the period from the end of May until the middle of October three developmental stages — two vegetative ones and a generative one — were supposed, which are characterized by different RNA levels and different rates of RNA synthesis and are related to main steps of the flower bud morphogenesis. The lowest R N A levels and rates of synthesis were observed in the first vegetative developmental stage concerning the differentiation of all later bud scales. The presented analytical results of the second vegetative developmental stage, where the flower induction is supposed, showed no clear relationship between RNA metabolism and flower bud differentiation. In the third, generative developmental stage the intensity of RNA synthesis correlates with the intensity of the flower differentiation. Literatur ABBOTT, D . L . : T h e role of budscales in t h e morphogenesis a n d d o r m a n c y of t h e apple f r u i t b u d . I n : Physiology of Tree Crops; A c a d e m i c P r e s s 1970, 65—82 ABBOTT, D . L . : R u b a c h , M., S. N . BISHOP: I n R e p . Long A s h t o n Res. S t a t . 1974, 3 2 - 3 4 BUBAN, T . : T h e inhibition of flower b u d f o r m a t i o n w i t h bromacil in apple trees. Bot. Kozl. 66 (1969), 2 5 1 - 2 5 6 BUBAN, T . : T h e inhibition of flower b u d f o r m a t i o n of apple trees b y m e a n s of uracil derivates. Kiserl. Kozl. 63/C (1970), 1 1 - 2 2 B U B A N , T . : Mode of action a n d practical utilization of chemicals acting on flower b u d f o r m a t i o n in apple. Gyiimolcstermesztes 1 (1974), 55—80

Archiv für Gartenbau, XXVI. Band, Heft 4, 1978

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Institut für Obstforschung Dresden-Pillnitz der AdL der DDR 8057 Dresden Pillnitzer Platz 2

Arch. Gartenbau, Berlin 26 (1978) H. 4, S. 189-197 Sektion Pflanzenproduktion der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR, Forschungszentrum für Mechanisierung der Landwirtschaft Schlieben/Bornim GOTTFRIED STOLPE, B E R N D HEROLD u n d GÜNTER

SCHMIDT

Die Messung mechanischer Belastungen von Äpfeln bei Ernte und Transport durch telemetrische Meßkörper Eingang: 20. Oktober 1977

1.

Problemstellung

Der zunehmende Einsatz von Mechanisierungsmitteln bei der Ernte, dem Transport und der Aufbereitung von Kernobst und anderen Früchten führt in der Regel zu einer höheren mechanischen Belastung. Dadurch wird die Frage nach der Grenze, an der die Belastung zur Beschädigung führt, immer bedeutsamer. Unter Beschädigungen werden nicht mehr regenerierbare Veränderungen an der Frucht durch mechanische Beeinflussung verstanden, die direkt oder indirekt zu einer Qualitätsminderung oder zum Verlust der Frucht führen. Sie können in Druckstellen, Schalenverletzungen, offene Wunden und Totalschäden klassifiziert werden. Das Ausmaß der Beschädigung hängt ab von der Größe, der Richtung und der Dynamik der einwirkenden Kraft, d. h. auch von der Form und der Elastizität der die Kraft übertragenden Körper sowie der Möglichkeit der Frucht auszuweichen. Auch von Merkmalen der Frucht, wie Schalenund Fleischfestigkeit und elastischen Eigenschaften wird der Grad der Beschädigung bestimmt. Die im Produktionsprozeß am häufigsten auftretenden Beschädigungen sind Druckstellen. Sie haben auch wirtschaftlich die größte Bedeutung, weil sie Qualitätsabstufungen bedingen, die Orte ihrer Entstehung nicht immer klar zu identifizieren sind, das Beseitigen der Ursachen oft nicht ohne weiteres möglich ist und weil sie visuell sofort nach dem Entstehen nicht immer eindeutig erkannt werden können. Um das Ausmaß von Beschädigungen im Produktionsprozeß wirkungsvoll verringern zu können, muß bekannt sein, bei welchen Belastungen an den Früchten Beschädigungen auftreten. Die Kenntnis dieser Grenzbelastungen ist von Bedeutung zur Formulierung von Forderungen für die Gestaltung des technologischen Prozesses im weitesten Sinne. Sie ist auch Voraussetzung für das Auffinden von Orten, an denen diese Grenzwerte überschritten werden. Aus den Arbeiten von L A N G E ( 1 9 7 3 ) und W A H L ( 1 9 7 2 ) lassen sich die genannten Grenzbelastungen ableiten. In diesen beiden Arbeiten wurde auch die bis dahin veröffentlichte Literatur behandelt. Beide Autoren kommen bei Verwendung von unterschiedlichen Methoden zu recht ähnlichen Größenordnungen. Von L A N G E wurde ein Pendelschlag-Gerät verwendet. Es treten bei Schlagenergien von 0 , 0 5 7 Nm Druckstellen mit unterschiedlicher Häufigkeit auf. W A H L nahm Kraft-Deformations-Diagramme auf und stellte den Quetschpunkt (engl. Yieldpoint) fest. Dabei wird der Quetschpunkt als Grenzwert betrachtet, bei dessen Überschreitung eine Beschädigung auftritt. In Abhängigkeit von Sorte, Lagerdauer

190

G. STOLLE, U. a., Mechanische Belastungen von Äpfeln

und Lagerverfahreri wurde der Quetschpunkt bei 0,02 . . . 0,06 Nm bestimmt. Es erscheint daher angemessen, den Grenzwert für die mechanische Belastungsenergie von Äpfeln mit 0,04 Nm festzulegen. Wird dieser Wert überschritten, können Druckstellen an den Früchten auftreten. Bei der Übertragung von Grenzwerten der Belastungsenergie auf praktische Belastungsfälle sind natürlich stets die konkreten Belastungsbedingungen zu berücksichtigen, die maßgeblich durch die geometrisch-mechanischen Eigenschaften des einwirkenden Arbeitsmittels oder Werkzeuges bestimmt werden. In beiden genannten Arbeiten wird jedoch auch bewiesen, daß eine wiederholte Belastung schon bei wesentlich geringeren Werten zu Schäden führen kann. Soll daher das Ausmaß der Schäden an den Früchten durch mechanische Belastung entscheidend vermindert werden, darf an keiner Stelle im Produktionsprozeß die Belastungsenergie den Grenzwert von 0,04 Nm überschreiten. Es ist bekannt, daß es Bedingungen gibt, bei denen der Wert in Grenzen überschritten werden kann, aber es gibt auch Fälle, die bei geringerer Belastung zu Schäden führen. Derartige, im Experiment gewonnene Kennwerte lassen sich in der Regel nur schwer in den Produktionsprozeß direkt übertragen. Das im Forschungszentrum für Mechanisierung der Landwirtschaft der Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der D D R in Potsdam-Bornim entwickelte Meßverfahren zur Erfassung von Beschädigungsursachen beim Einsatz von Kartoffelerntemaschinen ( H E R O L D und S I E R I N G , 1974) schien eine Möglichkeit zu bieten, die theoretisch gewonnenen Daten in den Produktionsprozeß zu übertragen. Es bestand die Aufgabe, ob und unter welchen Bedingungen dieses Verfahren geeignet ist, bestimmte Teile des Produktionsprozesses auf Belastungen der Früchte zu prüfen. Dabei waren Informationen über besonders gefährdete Orte zu erwarten.

2.

Meßverfahren

Das Verfahren beruht auf der drahtlosen Übertragung von Meßwerten bei Druckbeanspruchungen, die im Produktionsprozeß beim Durchlaufen von Verfahrensabschnitten oder Mechanisierungsmitteln auf einen kugelförmigen Meßkörper (drahtloser Druckmeßkörper) einwirken. Der Meßkörper ist ein flüssigkeitsgefüllter Gummiball ( 0 5 8 mm) mit eingebautem telemetrischen Druckmeßsystem, das von Distanzfedern im Mittelpunkt gehalten wird. Das vom Meßkörper ausgestrahlte Hochfrequenzsignal gestattet am Meßplatz die kontinuierliche Aufzeichnung des im Meßkörper herrschenden Innendruckes. Das Meßsignal widerspiegelt zeitgetreu die Stärke der von außen auf den Meßkörper wirkenden Druckbeanspruchungen mit einer von der Belastungsintensität abhängigen Amplitude. Vor der Messung wird an einer geeigneten Stelle des zu untersuchenden Verfahrensabschnittes oder Mechanisierungsmittels (max. Entfernung zum Meßkörper 0,5 m) eine Antenne angebracht. Die Untersuchung erfolgt unter normalen oder geeigneten, definierten Betriebsbedingungen, indem der Meßkörper dem Gutstrom am Anfang der Meßstrecke beigefügt und am Ende wieder entnommen wird. Während des Durchlaufes wird am Meßplatz das Meßsignal aufgezeichnet. Längere Meßstrecken lassen sich im allgemeinen in Teilabschnitte untergliedern. Nach den bisherigen Erfahrungen genügen n — 30

Archiv für Gartenbau, XXVI. Band, Heft 4,1978

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Wiederholungen des MeßkörperdurchJaufes zur ausreichenden Charakterisierung der Meßstrecke. Der Meßplatz ist in einem besonders ausgerüsteten L a s t k r a f t w a g e n installiert. Daher sind auch Messungen an mobilen Objekten möglich.

3.

Bewertungsmethodik

Die Aufzeichnungen des Meßsignals ermöglichen Aussagen über Anzahl u n d I n t e n s i t ä t aufgetretener Belastungen unter Berücksichtigung ihres zeitlichen Verlaufes. Die Bewertung der Belastungsintensität (Amplitude des Meßsignals) erfolgt durch Vergleich mit einer Kalibrierkurve, die unter definierten Lastbedingungen ermittelt wird. Dabei sind verschiedene Zuordnungen d e n k b a r . Die bisher meistverwendete Bewertungsmethode beruht auf der Zuordnung der Meßsignalamplitude zu einer Kalibrierkraft, die bei dynamischer Quetschbelastung des Meßkörpers zwischen parallelen P l a t t e n wirkt. W e n n aber z. B. im Untersuchungsabschnitt vorwiegend einfache Fallvorgänge a u f t r e t e n , können den Meßwerten mit Hilfe einer entsprechenden Kalibrierkurve auch freie Fallhöhen über einer bestimmten Unterlage zugeordnet werden. Außerdem werden die Belastungen näherungsweise n a c h ihrer Wirkungsdauer in stoßartige (Dauer ^ 0 , 1 s) u n d statisch quetschende (Dauer > 0 , 1 s) unterschieden. Da letztere n u r relativ selten a u f t r e t e n , finden im allgemeinen n u r die stoßartigen Belastungen Berücksichtigung. Zur Bewertung von Verfahrensabschnitten u n d Mechanisierungsmitteln werden folgende Kenngrößen b e n u t z t : — Mittlere Stoßzahl — Maximale S t o ß k r a f t bzw. Belastungsintensität — Mittlere Belastungsintensität — Belastungsspektrum (Häufigkeitsverteilung der Belastungen nach ihrer I n t e n s i t ä t ) . Bewertungsgröße ist das Maß f ü r die K r a f t (N). I n den Arbeiten von LANGE u n d WAHL sind jedoch W e r t e f ü r die Belastungsenergie bzw. Deformationsarbeit (pm) angegeben. Auch wurde der eingangs e r w ä h n t e Grenzwert in p m angegeben. Die Beziehungen zwischen den beiden Größen sind experimentell durch Vergleichsuntersuchungen bestimmbar. Aus den Angaben von WAHL läßt sich ableiten, daß in einem Beispiel zum Erreichen des Quetschpunktes 0,02 . . . 0,03 N m erforderlich waren, was einem Maß f ü r die K r a f t von 40 . . . 50 N entspricht. E s erscheint daher gerechtfertigt, als Grenzwert f ü r das E n t s t e h e n von Druckstellen 40 bis 50 N a n z u n e h m e n . Beim Vergleich verschiedener Arbeitsmittel sind mehrere K e n n g r ö ß e n als Bewertungsmerkmale heranzuziehen. Die mit dem P r ü f v e r f a h r e n erzielten Ergebnisse werden im folgenden a n ausgewählten Arbeitsabschnitten dargestellt. 4.

Versuchsdurchführung u n d Ergebnisse

4.1.

Pflücken bei Verwendung von Plastepflückbeuteln

E s wurden die Belastungen gemessen, die bei einem unsachgemäßen Füllen des B e u t e l s (Fallenlassen der Früchte) a u f t r e t e n . Beim Fall des Meßkörpers auf eine Schicht Äpfel a m Boden des Beutels wurde eine mittlere Belastungsintensität von 30,3 N gemessen. W a r der Beutel halb gefüllt, ver-

192

G. STOLLE U. a., Mechanische Belastungen von Äpfeln

ringerte sich der Wert auf 20,4 N. Die Maximalbelastung betrug 70 bzw. 60 N. Wurde der Meßkörper auf eine Schicht Früchte am Boden des Beutels gelegt und Früchte fielen vom oberen Beutelrand auf den Meßkörper, traten mittlere Belastungen von 42,4 N auf ( F E m a x = 70 N). Lag eine Schicht Früchte über dem Meßkörper, dann wurde fast die gesamte Fallenergie von diesen Früchten aufgenommen und es wurden nur geringe Belastungen des Meßkörpers registriert. Beim halbgefüllten Beutel verringerten sich die Belastungen beim Fall der Früchte auf den Meßkörper auf 23,6 N ( F E m a x = 40 N).

4.2.

Transport gefüllter Pflückbeutel

Zur Prüfung der Belastung der Früchte beim Transport der Beutel wurden folgende Arbeitsgänge simuliert: — Abheben des gefüllten Beutels von einem etwa schulterhohen Astmodell — Leichtes Schütteln des Beutels mit beiden Händen — Tragen des Beutels — Seitliches Anstoßen mit dem Knie — Absetzen auf gewachsenem Boden. Die Arbeitsgänge wurden so durchgeführt, wie sie im normalen Arbeitsablauf vorkommen können. Es handelte sich also nicht um ein bewußt starkes Schütteln, Anstoßen oder Absetzen. Bei allen Varianten wurde der Meßkörper obenauf, im oberen Drittel und unten im gefüllten Beutel den Früchten beigemischt. Bei allen untersuchten Manipulationen traten keine Belastungen auf, die zu Beschädigungen führen konnten ( < 1 2 N). Als Tendenz ließ sich erkennen, daß die Häufigkeit der Belastung beim Aufschütteln, Anstoßen und Absetzen von oben nach unten im Beutel abnahm. Die Intensität der Belastung war beim „Aufschütteln" oben am größten, beim „Anstoßen" in allen Positionen des Meßkörpers etwa gleich und beim „Absetzen" unten im Beutel am stärksten.

4.3.

Füllen der Großkiste

Beim unsachgemäßen Entleeren des Pflückbeutels in eine Großkiste treten erfahrungsgemäß Belastungen an den Früchten auf. Wir prüften die in Abbildung 1 stilisiert dargestellten Varianten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Am eindrucksvollsten sind die Differenzen der maximalen Belastungsintensität zwischen den Meßreihen, bei denen der Beutel auf der Unterlage entleert wurde und dem öffnen der Beutel in etwa 30 cm Höhe über der jeweiligen Unterlage. Beim ordnungsgemäßen Entleeren der Beutel treten demzufolge keine Belastungen auf, die zu Beschädigungen führen können. Wird der Beutel in einer bestimmten Höhe über der Unterlage geöffnet, können Belastungen auftreten, die den Grenzwert wesentlich überschreiten. Die am Grunde des Beutels liegenden Früchte sind mehr gefährdet als die darüber liegenden (Variante 1, 3, 5 bei A = 30 cm). Die zuerst den Beutel verlassenden Früchte dämpfen den Aufprall der folgenden. Das Fallen der Früchte auf den Kistenboden ist wesentlich nachteiliger als das Fallen auf bereits in der Kiste befindliche Früchte. Beim Fallen auf den Kistenboden wirkt die Kraft nur auf eine

193

Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4 , 1 9 7 8

h : 30 cm

Abb. 1. Entleeren des Pflückbeutels in eine Großkiste (stilisierte Darstellung der untersuchten Varianten) Der Beanspruchungs-Meßkörper ist der besseren Erkennbarkeit wegen schwarz gezeichnet, Tabelle 1 Relative Häufigkeit der Belastungen in den einzelnen Intensitätsklassen (Belastungsspektrum) bei unterschiedlicher Höhe der Entleerung und verschiedener Positionen des Meßkörpers (Varianten siehe Abb. 1) Höhe (cm)

Variante

Intensität (N)

1 2 3 4 5 6

40

1

2 13 20 12 16 9 13

8 14 7 11 1 10

8 1 3 2 3

26,1 10,4 32,4 10,4 17,7 13,9 19,2 11,5 24,0 12,2 16,1 9,3

Stelle der Frucht. Liegen bereits Früchte in der Kiste, dann können diese in begrenztem Maße ausweichen, die Früchte selbst sind elastischer als das Holz des Kistenbodens, und es ist die Wahrscheinlichkeit gegeben, daß die fallende Frucht gleichzeitig an mehreren Stellen belastet wird. Die Anzahl der Belastungen ist von Interesse, weil wiederholte, unter dem Grenzwert liegende, auch zu Druckstellen führen können. Die Tabelle 1 zeigt, daß ein Entleeren des Beutels unmittelbar auf der Unterlage zu einer z. T. höheren Anzahl von Belastungen führt als das Entleeren in 30 cm Höhe. Die

194

G. STOLLE U. a., Mechanische Belastungen von Äpfeln

Früchte, die durch die Art des Entleerens besonders stark zum Rollen gebracht werden, erhalten viele Stöße. Bei h = 0 l i e g e n d 9 5 % der Stöße im Lastbereich< 10 N. Fallen die Früchte aus 30 cm Höhe, ist im ungünstigsten Fall damit zu rechnen (Variante 1 bei A = 30 cm), daß etwa 8 % aller Stöße > 4 0 N sind.

4.4.

Absetzen von Gebinden

Beim Absetzen von B-Steigen (15 kg) treten erfahrungsgemäß dann Belastungen auf, wenn die volle Steige als vierte oder fünfte auf einen Stapel manuell abgesetzt werden muß. Der Vorgang wurde durch hartes Absetzen (Fallhöhe 6—10 cm) einer Steige simuliert. Der Meßkörper wurde auf den Boden der Steige (in der Mitte, am Rand, in der Ecke) den Früchten beigegeben. Die höchsten Belastungen wurden am Boden in den Ecken der Steigen gemessen. Sie waren geringer am Rand und in der Mitte des Steigenbodens. Bei kleineren Früchten (50—55 mm) lagen die mittleren Belastungen in den Ecken bei 42 N, bei größeren Früchten ( 6 0 - 6 5 mm) bei 33 N. An den Eckpunkten wird die Stauchbelastung unmittelbar auf die Früchte übertragen. An den davon entfernten Positionen trägt die Federwirkung des Steigenbodens zur Verminderung der Belastung bei. Beim harten Absetzen von B-Steigen können demnach Druckstellen verursacht werden, da mit hoher Wahrscheinlichkeit die gleichen Orte an der Frucht wiederholt belastet werden. Das Absetzen von Großkisten mit einem Elektro-Gabelstapler wurde geprüft, indem die Großkiste aus größerer Höhe (=-1 m) mit größtmöglicher Senkgeschwindigkeit abgesetzt wurde. Dabei befand sich der Meßkörper in verschiedenen Positionen im Gebinde. Es traten dabei Belastungen auf, die in allen Fällen < 1 0 N waren. Auch ein schnelles Absetzen mit dem Stapler erreicht nicht die Geschwindigkeit des freien Falles und führte dadurch zu einer wesentlichen Minderung der Belastung. Ähnliche Ergebnisse wurden beim Fahren eines Gabelstaplers mit voller Großkiste über Hindernisse (30 mm Holzbohle, Ziegelsteine) erzielt. Hier war die Federwirkung und das mehrmalige Nachschwingen des beladenen Staplers deutlich nachzuweisen. Es ist demnach festzustellen, daß jedes Fallenlassen von Früchten Belastungen mit sich bringt, die zu Beschädigungen führen können. Alle Umstände, die einen sogenannten harten Stoß, auch in einem für menschliche Sinne kaum wahrnehmbaren Ausmaß mindern, bedingen eine oft entscheidende Verringerung der Belastung.

4.5.

Transport von Großkisten

Der Transport von Großkisten konnte nur an einem Beispiel untersucht werden. Ein mit einer Großkiste beladener Tieflader (keine volle Beladung) wurde über eine Wegstrecke gefahren, die normalerweise dem Obsttransport dient. Der Meßkörper lag einmal etwa 0,5 m iief im Gebinde, zum anderen obenauf. Bei Unebenheiten des Weges wurde der Meßkörper teilweise so stark beschleunigt, daß er emporsprang und wieder zurückfiel. Es traten dabei Stoßbelastungen auf, die bei Früchten zu Beschädigungen führen können. Bei tiefer liegendem Meßkörper traten kaum Stöße, aber von mehreren Seiten wirkende Quetschbelastungen auf, die mit den Schwingungen

Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4,1978

195

des Fahrzeuges abklangen. Die Belastung selbst war geringer als bei obenauf liegendem Meßkörper. Es ist auch hier anzunehmen, daß Früchte dadurch an einer Stelle mehrmals belastet werden.

4.6.

Sortiermaschine

Eine weitere Aufgabe wurde darin gesehen, daß Meßverfahren für Belastungsuntersuchungen an Sortiermaschinen zu prüfen. Der Umfang der Untersuchungen konnte nur so bemessen werden, daß lediglich Aussagen über die grundsätzliche Eignung getroffen werden können. Sie werden im folgenden verbal dargestellt. Die Untersuchungen wurden an einer Sortiermaschine (Typ: Grfeefa V4) mit Großkisten-Kippentleerung und automatischem Kistenabfüller durchgeführt. An der Maschine wurden für die Untersuchung keinerlei Veränderungen vorgenommen. Die Prüfbedingungen entsprachen den im Betrieb vorgefundenen Einsatzbedingungen. Es erwies sich als zweckmäßig, die Anlage in Baugruppen aufzugliedern und diese getrennt zu prüfen (z. B. Großkistenentleerer — Wasch- und Putzeinrichtung — Verleseband — Kalibriereinrichtung — Kistenabfüller). Das Verfahren läßt neben Aussagen über die Belastungen auch Angaben über die Verweildauer des Meßkörpers in einzelnen Baugruppen zu. Von den ermittelten Werten seien als Beispiel nur die bei einzelnen Baugruppen gemessenen Maximalbelastungen genannt: Großkistenkippvorrichtung 90 N Putzeinrichtung (Bürsten) 40 N (Diese Angaben sind ausgedrückt in Werten Rollensortiertisch 70 N der Kalibrierkraft bei freiem Fall auf einem Kalibrierteller und Kistenfüller Kraftaufnehmer) a) leere B-Steige 80 N b) halbvolle Steige 60 N Intensität und Häufigkeit von Belastungen nahmen zu, wenn der Meßkörper in einen Stau von Früchten geriet. Die Werte zeigen deutlich, daß unter den gegebenen Bedingungen in allen wesentlichen Baugruppen Belastungen auftraten, die zu Beschädigungen führen.

5.

Schlußfolgerungen

Die Ergebnisse von Untersuchungen während Ernte, Transport und Sortierung lassen erkennen, daß das Beanspruchungs-Meßverfahren mit drahtlosem Druckmeßkörper grundsätzlich zur Erfassung und Quantifizierung der in den verschiedenen Arbeitsabschnitten auf Äpfel einwirkenden Belastungen geeignet ist. Der Meßkörper besitzt eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Druckbelastungen. Sein Meßbereich schließt im wesentlichen den bei der Apfelproduktion technologisch vorgegebenen Belastungsbereich ein. Der Meßbereich bei statischer Belastung zwischen parallelen Platten umfaßt Druckkräfte von 1 . . . 150 N und bei freiem Fall auf ebene harte Unterlagen Fallhöhen von 1 . . . 50 cm. Bei weichen Unterlagen vergrößert sich der Fallhöhenmeßbereich.

G. STOLLE u. a., Mechanische Belastungen von Äpfeln

196

Zur Bewertung von Baugruppen und Arbeitsabschnitten sind im allgemeinen mehrere Kenngrößen (bez. Anzahl und Intensität der Belastungen) heranzuziehen. Ein direkter Vergleich der Belastungsmeßwerte von unterschiedlichen Baugruppen ist möglich, wenn vergleichbare Lastbedingungen vorliegen. Anderenfalls sind bei Detailuntersuchungen stets die Meßwerte im Zusammenhang mit den Lastbedingungen zu betrachten. Entsprechend ist zu verfahren, wenn die Beziehungen zwischen Belastungsmeßwerten und Grenzwerten der Belastbarkeit von Äpfeln untersucht werden. Nach den Untersuchungsergebnissen von Ernte, Transport und Sortierung sind Äpfel bei der Ernte durch unvorsichtiges Einbringen in den Pflückbeutel sowie unachtsames Füllen der Großkiste und bei der Sortierung durch Kippentleeren der Großkiste sowie an Übergabestellen mit großem Höhenunterschied besonders gefährdet. Die ermittelten Kennwerte sind für die Auswahl und darüber hinaus für die Neukonstruktion von Maschinen und Baugruppen und die Maschineneinstellung beim laufenden Betrieb von Bedeutung.

Zusammenfassung Ausgehend von Kenntnissen über die Belastbarkeit von Äpfeln, wird die Eignung eines Beanspruchungs-Meßverfahrens mit drahtlosem Druckmeßkörper zur Erfassung und Quantifizierung der Belastung von Äpfeln bei Ernte, Transport und Sortierung untersucht. Die Ergebnisse lassen erkennen, daß das Meßverfahren zur Bewertung von Baugruppen und Arbeitsabschnitten geeignet ist und physikalische Kennwerte über die Belastung von Früchten beim Durchlauf liefert. Die forschungsseitige Entwicklung des Meßverfahrens ist abgeschlossen; es ist aber noch nicht standardisiert. Pe3K»Me

Ha3BaHHe paßoTti: M3MepeHHe MexamiHecKux Harpy30K Ha HÖJIOKH npii yßopKe ypojKaH H ipaHcnopTHpoBKe c noMomtio mapoBoro paflHOTejieMeTpnqecKoro naTiHKa «aBjieHHH H C X O A H H3 3HaHHH o npeaejibHoü flonycKaeMoft Harpy3Ke Ha iuioflH, HCCJienyeTCH npHroAHoeTb c n o c o ö a H3MepeHHH Harpy3KH c noMombio mapoBoro pap,HOTejieMeTpHlecKoro ßaTHHKa flaBJieHHH « J I H y i e i a H KBaHTH(|)HKAIJHH Harpy30K Ha HÖJIOKH npn y ß o p i t e y p o j K a n , TpaHcnopTHpoBKe H copTHpoBaHHH. H 3 pe3yjibTaTOB BHAHO, HTO c n o c o ß H 3 M e p e H H H ro^HTcn A-na o i ^ e H K n y 3 J i O B h ynacTKOB paßoTH h A a e T H3HHecKMe noKa3aTejin 0 Harpy3Ke Ha N J I O A H BO B P E M H N P O B E A E H H H nepeHHCJieHHux onepauHH. HaynHan

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Arohiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4 , 1 9 7 8

197

Summary Title of the paper: Telemetrie measuring device for recording mechanical stress on apple during.harvest and transport Proceeding from the present knowledge of stress resistance in apple, the suitability of a measuring method using wireless pressure-gauges is investigated for recording and quantifying stress on apple during harvest, transport and sorting. The results reveal that this method is good for evaluating operational units and sections as well as for recording physical parameters of mechanical stress on fruit passing the handling system. Research work has been completed on this measuring method which, however, must still be standardized. Literatur B., G. S I E R I N G : Erfassen von Beschädigungsursachen in Mechanisierungsmitteln der Kartoffelernte u n d -aufbereitung. Agrartechnik, Berlin 24 (1974) 2, 85—87 LANGE, B.: Untersuchungen zur Beschädigungsempfindlichkeit u n d zum E n t s t e h e n von Warenverlusten bei der Aufbereitung u n d dem Absatz von Äpfeln. Diss. A d L Dresden 1973 WAHL, H . : Untersuchungen zu mechanischen Fruchtbeschädigungen an Äpfeln. Diss. MartinLuther-Universität Halle-Wittenberg 1972 HEROLD,

Anschrift der Autoren Prof. Dr. sc. G. S T O L L E I n g . G . SCHMIDT

Martin- Luther- Universität Hal I e- Wittenb erg Sektion Pflanzenproduktion, L K Obst- und Gemüseproduktion Dipl.-Ing. B. H E R O L D Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der D D R Forschungszentrum f ü r Mechanisierung der Landwirtschaft Schlieben/Bornim

Arch. Gartenbau, Berlin 26 (1978) H . 4, S. 199-209 Akademie der Landwirtschaftswissenschaften der DDR Institut für Obstforschung Dresden-Pillnitz M I C H A E L VOGL u n d H O R S T

MITTELSTADT

Frostschutz im Obstbau — Möglichkeiten in Gegenwart und Zukunft

Eingang: 21. Oktober 1977

1.

Einleitung

I n der Direktive des I X . Parteitages der S E D zur Entwicklung der Volkswirtschaft der D D R 1 9 7 6 — 1 9 8 0 wird auf die besondere B e d e u t u n g der M a ß n a h m e n hingewiesen, welche die landwirtschaftliche P r o d u k t i o n unabhängiger von negativen Witterungseinflüssen machen u n d d a m i t zur Stabilität der P r o d u k t i o n beitragen. F ü r den Obstbau in der D D R sind u n t e r diesen negativen F a k t o r e n zu n e n n e n : Trockenheit, Frost, f ü r den Bienenflug ungünstige W i t t e r u n g zur Blütezeit, S t u r m , Hagel, Nässe, Sonnenb r a n d u n d Hitze. Wirklich energische M a ß n a h m e n werden z. Zt. im Obstbau der D D R zur Sicherung des komplexen Intensivierungsfaktors Bewässerung eingeleitet (LEMKE 1 9 7 6 , B L A S S E 1 9 7 7 , F E H R M A N N U. a. 1 9 7 6 ) . Dem offensichtlich nächst wichtigen W i t t e r u n g s f a k t o r Frost wird demgegenüber in einmal stehenden Anlagen k a u m entgegengewirkt. Der F a k t o r Frost wird im wesentlichen bei der S t a n d o r t w a h l durch Ausgrenzung ausgesprochener Frostlagen u n d bei der W a h l der Unterlagen-Sortenkombinationen im R a h m e n der gegebenen Möglichkeiten beachtet. Die E r f a h r u n g e n im Obstbau in den letzten J a h r e n zeigten jedoch eindeutig, d a ß die Verminderung von Schäden durch Frost in bereits stehenden Baumobstanlagen eine wesentliche Voraussetzung f ü r die Stabilisierung der Obstproduktion in den einzelnen Betrieben n a c h Menge, Sortiment u n d Qualität sein wird. Hieraus ergibt sich die A k t u a l i t ä t eines Überblicks über Möglichkeiten zur Minderung von Frostschäden im Obstbau in der D D R in Gegenwart u n d Z u k u n f t . 2.

Frostschäden

Die Schäden, die bei Obst infolge tiefer T e m p e r a t u r e n a u f t r e t e n , äußern sich je nach Jahreszeit u n d Entwicklungsstand der Pflanzen in F o r m v o n : — F r ü h f r o s t s c h ä d e n vor Vegetationsschluß — Winterfrostschäden während der Vegetationsruhe u n d — Spätfrostschäden im Zeitraum v o m Schwellen der K n o s p e n bis z u m Ansatz junger Früchte. Starke F r ü h f r ö s t e können vor allem das E r n t e g u t bei K e r n o b s t schädigen. Wichtigste vorbeugende Maßnahmen sind die Vermeidung von Sorten mit e x t r e m später P f l ü c k reife u n d die Organisation einer rechtzeitigen E r n t e . Harmonische D ü n g u n g u n d ordentliche Pflege erhöhen die Widerstandsfähigkeit des Baumes ( F R I E D R I C H 1 9 7 0 ) .

200

M. Voai u. a., Frostschutz im Obstbau

Insgesamt spielen Frühfröste bei unseren Hauptobstarten unter unseren Bedingungen eine untergeordnete Rolle. Über Frostschäden an Obstgehölzen existiert eine umfangreiche Literatur (FRIEDRICH 1 9 7 0 , KEMMES u. SCHULZ 1956, MAURER 1 9 6 6 ) . Die Winterfrostschäden selbst und das Resistenzverhalten bei Gehölzen sind dabei eine recht vielschichtige Erscheinung (LEVITT 1956, PISEK 1958, ROLLINS U. a . 1 9 6 2 , TUMANOV 1963, KRASAVTSEV 1 9 6 1 , 1969, SCHEUMANN U. SCHÖNBACH 1968, MITTELSTADT 1 9 6 5 , 1970, LARCHER U. MAIR 1 9 6 9 , LASCHER 1970, WEISER 1 9 7 0 ) . Wie MAURER (1966) herausstellte, traten im

Durchschnitt alle 11 Jahre Frostkatastrophen in verschiedenen Teilen der Erde auf und bedrohten den Obstbau in seiner Existenz. Extreme Schadwinter führen zu schweren Schädigungen bis hin zum Totalausfall einzelner Baumobstanlagen. Durch die Schadwinter 1 9 3 9 / 4 0 und 1 9 4 0 / 4 1 verlor der Obstbau allein auf dem heutigen Gebiet der DDR 14 Millionen ertragsfähige Obstbäume (BUSCH 1968). Entscheidend für Winterfrostschäden sind nicht die Kältesummen, sondern der Witterungsverlauf im Wechselspiel von Enthärtung und Abhärtung der Pflanzen. Außerdem ist die Frostempfindlichkeit der Baumteile im Winter unterschiedlich (LARCHER U. MAIR, 1 9 6 9 ) ; am empfindlichsten sind die jüngsten Wurzeln (Barfrostgefahr). Für den industriemäßigen Obstbau ist die wichtigste Gegenmaßnahme die richtige Wahl von Obstart, Sorte und Unterlage gemäß der speziellen Gefährdung der Standorte. Angaben über das Sortenverhalten liegen z. B. bei FRIEDRICH (1970) und MITTELSTADT U. MURAWSKI (1975) vor. Das gegenwärtige Sortiment (u. a. der Apfelunterlagen) ist in extremen Wintern durchaus gefährdet. Die weitaus größte Bedeutung kam in der DDR in den letzten Jahren jedoch den Spätfrostschäden zu. Sortenwahl, Pflege und nicht zuletzt der Einsatz chemischer Regulatoren (SCHMIDT U. a. 1975, KATZFUSS u. a. 1975) bieten eine immer bessere Gewähr, die gegenwärtig noch zu hohen Ertragsschwankungen über die Regelung des Blüten- und Fruchtansatzes zu mindern. Damit werden die verbleibenden Ertragsschwankungen vor allem durch Erfrieren von generativen Organen verursacht, da Gegenmaßnahmen fast völlig fehlen. Der Spätfrost im Jahre 1957 führte in der BRD zu einem Ertragsausfall bei Obst im Werte von 500 Mill. DM (DINKELACKER U. AICHELE 1 9 5 9 ) ; in der DDR wurde im gleichen Jahr nur etwa 3 0 % des langjährigen Erntedurchschnittes erreicht (FRIEDRICH 1 9 7 0 ) . Während der letzten Jahre kam es 1968, 1972 (SCHURICHT 1973), 1974 u n d 1976 zu größeren Blütenfrostschäden, die

1976 allerdings nur territoriale Bedeutung hatten. Auch 1977 verursachten Fröste im April und Mai nach warmer Witterung im März zum Teil erhebliche Schäden bei allen Obstarten, vorwiegend im südlichen Teil der DDR (FEHRMANN U. a. 1 9 7 7 ) . Die Auswirkungen waren je nach Zeitpunkt des Spätfrostes und der Blütenentwicklung in den einzelnen Jahren und Gebieten unterschiedlich. Wenn auch unmittelbar nach einem Frosteinbruch zur Zeit der Blüte („Blütenfrost") der Schaden meist überschätzt wird, kam es doch im Elbtal in Pillnitz 1974 zu einer Senkung der Obsternte auf etwa 30% des Ertragswertes, während die Minderung im DDR-Maßstab bei Kernobst in der Größenordnung der bisher üblichen jährlichen Ertragsschwankungen blieb. Doch bei Süßkirsche war 1974 gebietsweise Totalausfall und im staatlichen Aufkommen der DDR eine Minderung um 50% zu verzeichnen. Dabei ist zu beachten, daß bei Kernobst auch Sorten mit 80% zerstörten Blüten bei guter Fruchtungstendenz noch eine normale Ernte bringen können (SCHURICHT 1973).

Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4 , 1 9 7 8

3.

201

Spätfrost-Typen

Spätfröste treten als Konvektions-(Strahlungs-)fröste bei hoher nächtlicher Abstrahlung und als Advektivfröste durch Heranführung polarer Kaltluftmassen auf. Schwere Spät- oder „Blütenfrostschäden" werden meist durch die Kombination beider Typen verursacht, wobei Kaltluft mit leichtem Wind („Windfrost") besonders schwer zu begegnen ist (SCHNELLE 1963). Die Spätfrostgefahr sinkt zwar mit fortschreitender Jahreszeit, diese Korrelation wird in der meist entscheidenden Zeit Mitte April bis Mitte Mai jedoch so häufig durchbrochen (SCHNELLE 1963), daß kleineren Unterschieden im Austriebs- und Blühtermin in dieser Zeit nur eine begrenzte Schutzwirkung zukommt. Die Frostempfindlichkeit der Knospen sinkt mit der Entwicklung im Frühjahr. Die Grenztemperaturen bei Kernobst steigen von etwa —10 °C während des C-Stadiums b i s z u — 1 , 5 ° C i m H - S t a d i u m (WINTER, z i t . KNOLL 1 9 7 3 ; K E M J I E E U. SCHULZ 1 9 5 5 ) .

Auch innerhalb der voll entwickelten Blüte zeigen die einzelnen Blütenorgane eine differenzierte Frostresistenz, wobei das Gynäzeum am empfindlichsten ist (FRIEDRICH 1970). Blütenblätter und Kelch sind am resistentesten. Deshalb konnte man gerade 1977 öfters beobachten, daß scheinbar ungeschädigte Blütenknospen zwar noch aufblühten, dann aber verkümmerten. Sie wiesen eine Krümmung zwischen Blütenstiel und Blütenboden auf. Vor dem Austrieb ist die Markbrücke der empfindlichste Teil der Knospe.

4.

Möglichkeiten zur Verhütung von Spätfrostschäden in stehenden Anlagen

4.1.

Technische Möglichkeiten

Eine ausführliche Übersicht über die bisherigen technischen Möglichkeiten geben SCHURICHT (1964) u n d SCHNELLE (1965). I m f o l g e n d e n w e r d e n die w i c h t i g s t e n P r i n -

zipien auf ihre Anwendbarkeit auch in der industriemäßigen Obstproduktion unter den Bedingungen der D D R geprüft.

4.1.1.

Abdeckung

Die Abdeckung durch Folie oder Schirme (CARY 1974) ist im industriemäßigen Obstbau nicht realisierbar. Interessant — und nicht nur f ü r Baumobst oder den Obstbau — sind dagegen anlaufende Versuche zum Schutz durch Schaum. In K a n a d a wurden Früchte mit 2 4 - 4 8 Stunden Wirksamkeit gegen Frühfröste bis zu — 11°C geschützt (ANONYM 1 9 7 2 ) . KOTOVICH U. SCHERSCHABOV ( 1 9 7 7 ) e r p r o b t e n S c h a u m z u m

Schutz

der vegetativen Organe im Obst- und Weinbau gegen schwere Fröste. Die Methode zeichnet sich druch geringe Windempfindlichkeit aus. Noch fehlen Angaben über Schäume, die nach der Verdunstung oder Abspülung durch Beregnung die Blütenfunktion nicht beeinträchtigen. Die Ausbringungstechnik ist noch zu aufwendig u n d langsam. Doch auch außerhalb der Landwirtschaft, bei der Feuerwehr, wird über leistungsstarke Schaumerzeuger gearbeitet (USLAR 1977). 15

Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4, 1978

202 4.1.2.

M. VoGL, u. a., Frostschutz im Obstbau

Lufttrübung

Zur Verminderung der Abstrahlung ist Frostschutz durch Räuchern oder Nebeln möglich. Das Verfahren erfordert die Beachtung einer Reihe von Bedingungen, wie z. B . Geländeform, Frostentstehungsherde, Beginn und Dauer des Einsatzes, Tröpfchengröße, Luftfeuchtigkeit usw. Wichtigste Einschränkungen sind die Mindestentfernung zum nächsten Wohngebiet von 1 km und die Begrenzung der Windgeschwindigkeit auf Werte unter 1 m/sec. Die Methoden zur raschen Ausbringung auf Großflächen sind für den industriemäßigen Obstbau zu verbessern. In verschiedenen Ländern werden andere Varianten des gleichen Grundprinzips erprobt ( S C H E F E L S K I U. T S C H U C H N O 1 9 7 6 ) , wobei die Entwicklung eines Raucherzeugers in Form kontinuierlicher Stränge ( S M I T H U. Z I L C O S K Y 1 9 7 5 ) weiter beobachtet werden muß. 4.1.3.

Geländeheizung

Zur Geländeheizung wurden zahlreiche Systeme entwickelt

(SCHUBICHT 1 9 6 4 , SCHNEL-

In Kleinanlagen ist es die wirksamste und einfachste Methode. Für Großanlagen fehlen finanziell tragbare Lösungen. Da die Arbeitsgassen frei bleiben müssen und in Intensivanlagen unter den niedrigen, geschlossenen Obstwänden kaum noch Heizstellen gezündet werden können, ist die Perspektive dieses Prinzips für die industriemäßige Obstproduktion gering. LE 1965,

S T E G E M A N N 1 9 7 0 , M E Z E T T I U. V E R O N E S I 1 9 7 3 ) .

4.1.4.

Luftverwirbelung

Unter den vielfältigen Methoden der Luftverwirbelung (SCHNELLE 1965) ist für den Einsatz in Großanlagen lediglich die Zerstörung der Kaltlufthaut durch Hubschraubereinsatz ( B R I T T U. a. 1975; E C C L E S 1976) interessant. M I L E S U. H I N Z (1976) setzen bei Citrusanlagen Hubschrauber mit einer Fluggeschwindigkeit von 40 km/h in Bahnen von 75 m Breite mit Überfhigintervallen von 10 Minuten ein. Bisher fehlen noch ausreichende Angaben über Temperaturerhöhungen in Abhängigkeit von Inversion, Abklingzeit, Überflughäufigkeit und somit Aufwand je ha.

4.1.5.

Frostschutzberegnung

Die Methode zur Verhütung von Frostschäden während der Vegetationsperiode durch Dauerregner ist ausreichend ausgearbeitet ( S C H N E L L E 1965, S C H U R I C H T 1964) und wird vor allem in Südtirol, wo nahezu jährlich ernste Spätfröste auftreten, auf 12 000 ha angewandt (PICHLER 1976). Die Methode basiert auf dem Freiwerden von Erstarrungswärme beim Gefrieren des Wassers. Dabei ist der Wärmeentzug durch Verdunstung des Wassers aus der Frostschutzberegnung zu kompensieren und darüber hinaus Erstarrungswärme für den eigentlich beabsichtigten Frostschutz bereitzustellen. Deshalb können zu geringe Wassermengen oder zu große Benetzungsintervalle oder eine

Archiv für Gartenbau, XXVI. Band, Heft 4, 1978

203

ü b e r h ö h t e Verdunstung bei a u f k o m m e n d e m Wind den Schaden sogar verstärken. Man r e c h n e t bei Windstille mit einer erforderlichen Regendichte von 2,9 m m / h mit einer U m d r e h u n g s d a u e r der Regner u n t e r 1 Minute. Diese Anforderungen sind mit allen in der D D R angewandten Beregnungsanlagen nicht realisierbar u n d würden einen u n v e r t r e t b a r hohen zusätzlichen A u f w a n d verlangen.

4.1.6.

Austriebsverzögerung durch Beregnung

Durch Abkühlung, z. B. Verdunstungskühlung der Knospen k a n n der Austrieb verzögert u n d verlangsamt werden. A N D E R S O N U. a. (1975) benetzten in einem Versuch in U t a h / U S A B a u m k r o n e n im Zyklus von 2 Minuten, sowie die F r ü h j a h r s t e m p e r a t u r 7 °C überschritt. Die K n o s p e n t e m p e r a t u r wurde damit u m 2 °C gesenkt u n d verzögerten die Blüte um 17 Tage. Von E n d e J a n u a r bis Mitte März in Intervallen beregnete Pfirsichbäume wiesen eine Blühverzögerung von 15 Tagen auf. Durch diese B e h a n d lung erzielte m a n eine gesteigerte Blütenfrostresistenz bis Anfang März (BAUER U. a. 1976). G U E R R I E R O U . N A T A L I (1976) erreichten n a c h dem gleichen Prinzip in Italien eine Verzögerung von nur 5 bis 6 Tagen. Diese Methode ist nur mit Stationär-Regnern sinnvoll. J e größer die Beregnungsinter valle, desto geringer ist der E f f e k t . Deshalb ist mit den gegenwärtig in der D D R überwiegenden Beregnungsanlagen kein wesentlicher E f f e k t zu erwarten.

4.2.

Chemische Möglichkeiten zur Frostschadensverhütung

E s gibt eine Vielzahl von Literaturhinweisen zur Frostschadenvorbeugung mit chemischen P r ä p a r a t e n . Die unzureichende kausale Durchdringung ist sicher Ursache der m a n g e l h a f t e n Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.

4.2.1.

Chemische Austriebsverzögerung

Blühverzögerung vor allem durch Mittel der biologischen Prozeßsteuerung (AGAVONOV u. P O N O M A R E V 1973) wurde mehrfach nachgewiesen. Dabei erfolgt die Applikation jeweils im Vorjahr. Eingesetzt wurde bei Kernobst vor allem Alar, CCC u n d Gibberellin u n d bei Steinobst E t h e p h o n u n d Gibberellin. Besonders erfolgversprechend ist die Verzögerung des Austriebs bei Süßkirsche u m 3 bis 5 Tage durch Spätsommerspritzung mit E t h e p h o n (in der D D R als „ F l o r d i m e x " im Handel), wobei allerdings D E N N I S (1976) im Gegensatz zu P R O E B S T I N G U . M I L L S (1973) auch negative Begleiterscheinungen bis zur E r t r a g s s e n k u n g feststellen m u ß t e . Die Schutzwirkung, die d a m i t erreicht werden k a n n , ist freilich gering, u n d auch in J a h r e n mit s p ä t e m Austrieb ist mit Austriebsverzögerung zu rechnen, die sich wiederu m auf den E r n t e t e r m i n auswirken k a n n . E i n Einsatz von Chemikalien erst im F r ü h j a h r nach Vegetationsbeginn zur Verlangsamung der Weiterentwicklung stößt auf große Schwierigkeiten bei der Dosierung. R O D E (mündliche Mitteilung) beobachJ 5*

M.

204

VOGI

u. a., Frostschutz im Obstbau

t e t e Austriebsverzögerungen bei Apfel nach der Applikation von Obstbaum-Carbolineum (Abulin) auf schwellende Knospen bis zu einer Woche. Ähnlich riskant ist der Einsatz von Magnesiumchlorat

4.2.2.

z u r A u s t r i e b s v e r z ö g e r u n g ( O K N I N A U. K U Z I X A 1971).

Chemische Steuerung der Holzfrostresistenz der Triebe

Zahlreiche Versuche dienten der Steigerung der natürlichen Frostresistenz der Triebe während der Winterruhe ( K E T C H I E 1 9 7 4 u n d 1 9 7 6 , H O L U B O W I C Z U. PIEJCIAZEK U. a. 1 9 7 4 , SAKKISOVA U. TSCHAILACHJAX 1974, L I u. W E I S E R 1 9 7 3 U . a.). Dabei k a m e n vor allem Äthylenglykol, Glvzerol, Polyvinylpvrolidon, CCC. Gibberellinsäure, ABA, Zystein, Dimethylsulfoxine u. a. zum Einsatz. Praxisreife Methoden fehlen. F ü r den praktischen Obstbau ist es sicher wichtiger, durch richtige pflanzenbauliche M a ß n a h m e n d a f ü r zu sorgen, d a ß die Bäume mit ausgereiften Trieben u n d ausreichenden Reservestoffen in den Winter k o m m e n ( R Y B A X O V U. X A Z A R O V 1969, F R I E D R I C H 1970).

4.2.3.

Chemische Beeinflussung der Frostresistenz der Blüten

Ähnlich wie zur E r h ö h u n g der Winterfestigkeit wurden k r y o p r o t e k t i v e Substanzen auch zur kurzfristigen E r h ö h u n g der Frostresistenz der Blüten erprobt. I n den USA wird dazu bereits das P r ä p a r a t „Chem-Frost" vertrieben, dessen Wirksamkeit aber sehr u m s t r i t t e n ist (KETCHIE U. a. 1971). KTJIPER (1964 a) erhöhte bei der Behandlung von Apfelbäumen 4 S t u n d e n vor der Frostbelastung mit N-Decenyl-Bernsteinsäure die F r o s t h ä r t e der Blüten u m 6°C. Auch bei Erdbeeren verliefen die Versuche erfolgversprechend. Die günstige W i r k u n g erfolgt anscheinend über eine Beeinflussung der Lipid-Schichten der Zellmembranen mit einer E r h ö h u n g ihrer Wasserdurchlässigkeit ( K U I T E R 1964b). K Ü P E L I A N (1975) erzielte a n blühenden Birnen mit einer wäßrigen Lösung von 1000 p p m 4-hydroxo-3,6dioxohexanhydropyridiazinyl-(4)Essigsäure eine Senkung der Blütenausfälle bei einem Spätfrost auf 12°/ 0 gegenüber der u n b e h a n d e l t e n Kontrolle mit einem Ausfall von 8 9 % bei T e m p e r a t u r e n von — 4,3°C, beginnend 30 S t u n d e n nach der Applikation. Mit derartigen Substanzen k a n n also innerhalb von Zeiträumen, die mit der W e t t e r prognose relativ zuverlässig zu fassen sind, der Gefahr begegnet werden. Die E n t wicklung zuverlässiger, ausreichend geprüfter u n d rasch wirksamer kryoprotektiver Substanzen ohne negative Nebeneffekte würde neue Aspekte f ü r die Minderung von Verlusten durch Spätfröste eröffnen.

4.2.4.

Chemische Behandlung zur Minderung der negativen Auswirkungen vorangegangener Blütenfröste

Bei Birne gelang es, nach geringen Blütenfrostschäden den F r u c h t a n s a t z durch Phytohaemagglutinin-Spritzungen zu erhöhen. Mit dieser M a ß n a h m e w u r d e die Entwicklung p a r t h e n o k a r p e r F r ü c h t e induziert, die im Gegensatz zu GibberellinBehandlungen formentypisch waren (BANGERTH U. a. 1972).

Archiv für Gartenbau, XXVI. Band, Heft 4, 1978

4.3.

205

Biologische Methoden zur Minderung von Spätfrostschäden

Hierbei geht es um die züchterische N u t z u n g der genetischen Variabilität. Neben U n t e r s c h i e d e n in d e r W i n t e r h ä r t e (MITTELSTADT u . MITRAWSKI 1976), i m R u h e v e r l a u f

u n d Austriebsverhalten (FISCHER 1976) werden bei jedem Spätfrosteinbruch erhebliche Art- u n d Sortenunterschiede beobachtet. Dabei heben sich nur wenige Sorten wie z. B. 'Golden Delicious' immer wieder durch gute E r t r ä g e trotz S p ä t f r o s t b e l a s t u n g heraus; sonst ist das Bild aber je nach Entwicklungsstadium u n d sonstigen U m s t ä n d e n sehr widerspruchsvoll (Übersicht bei SCHURICHT 1964, 1972). Noch ist offen, ob diese unterschiedliche „Spätfrostresistenz" in erster Linie auf einer Variabilität der Frostresistenz von Blüten im gleichen Entwicklungsstadium (also echte plasmatische Resistenz) oder vorwiegend auf der unterschiedlich langen und teils auch verschieden f r ü h einsetzenden Blütezeit (also zeitlich bedingte Scheinresistenz) oder bei den als positiv im oben genannten Sinne zu bezeichnenden Sorten auf einer Kombination beider E f f e k t e beruht. Bei Scheinresistenz durch lange Aufblühfolge wird immer nur ein kleiner Teil der Blüten oder Blütenknospen zur Zeit des Frosteinbruches im empfindlichsten Entwicklungsstadiuni betroffen. Wahrscheinlich sind beide F a k t o r e n a m unterschiedlichen Sorten verhalten beteiligt. D a m i t ließe sich der Wechsel bei der Rangfolge in der „Spätfrostresistenz" zwanglos erklären. Die N u t z u n g der züchterischen Möglichkeiten ist die einfachste u n d dazu eine der wirksamsten Methoden des vorbeugenden Frostschutzes. Der Weg jedoch ist langwierig. I n besonderen Fällen wird es durch territoriale K o n z e n t r a t i o n u n d Spezialisierung nicht möglich sein, spätfrostgefährdete Lagen aus dem Obstbau a u s z u k l a m m e r n . F ü r diese Flächen sei an die relativ wenig gefährdeten s p ä t b l ü h e n d e n Arten wie Quitte u n d Edeleberesche erinnert, deren aromareiche F r ü c h t e f ü r die Verarbeitung z u n e h m e n d an Interesse gewinnen.

5.

Sofort einsetzbare Maßnahmen zur Minderung von S p ä t f r o s t s c h ä d e n im Obstbau der D D R

1. Vermeidung von spätfrostgefährdeten S t a n d o r t e n bei der Begründung von Obstanlagen, also von feuchten Niederungsgebieten, Senken, Mulden, Flächen mit leichter Hangneigung, jedoch mit natürlichen oder künstlichen Grenzen f ü r den K a l t l u f t a b f l u ß , Flächen mit nördlicher Hangneigung. I n den g e n a n n t e n Fällen handelt es sich u m k a l t l u f t g e f ä h r d e t e Gebiete, die sich durch eine erhöhte Zahl von Frosttagen sowie durch eine Verschiebung der D a t e n des ersten u n d letzten Frostes beschreiben lassen. Zu vermeiden sind auch K u p p e n u n d luvseitige Hänge, bei denen durch erhöhte Windgeschwindigkeit mit größerer W i n d k ü h l u n g zu rechnen ist.

M. VOGL u. ii., Frostschutz im Obstbau

206 2. Sortenwahl gemäß Sortenbeschreibung.

3. Frühzeitige Pflegemaßnahmen des Teilgrasmulchverfahrens. Ein begrünter Boden nimmt weniger Wärme auf und isoliert den Wärmenachschub aus dem Boden. Unkraut und Gras wirken wie lockerer Boden. Deshalb ist im Frühjahr rechtzeitig zu mähen. Die Baumstreifen müssen völlig unkrautfrei sein. Zwischen nacktem Boden und Grasdecke besteht eine Temperaturdifferenz bis zu 5°C zu Gunsten des nackten Bodens ( U T E K M A R K , 1974). 4. Fester, dunkler Boden erwärmt sich schneller und besitzt eine größere Wärmeleitfähigkeit. In Flächen noch ohne Grasmulch ist in der Zeit mit Blütenfrostgefahr der Boden in den Arbeitsgassen nicht zu bearbeiten und lockerer Boden möglichst anzuwalzen. E s ist eine Erwärmungszunahme bis 4 ° C möglich ( U T E R M A R K , 1 9 7 4 ) . 5. Verwendung der Frostschutzberegnung in Kleingärten und Anlagen kleiner Dimension. Erforderlich ist eine kontinuierliche Wasserzufuhr durch Überkronenberegnung mittels Schwachregner (3—4 mm Düsen), die eine Umdrehungszeit von annähernd 1 Minute aufweisen. Geeignet sind auch 'Gela-Regen-Pilze'. Beregnungsbeginn bei Lufttemperatur knapp über 0 °C-Grenze (Abkühlungseffekt). Regendauer muß bis Sonnenaufgang andauern, wenn die Lufttemperatur außerhalb der zu schützenden Pflanzung + 1 °C beträgt. 6. Heizen mit kleinen Feuerstellen in Kleingärten und Kleinanlagen. Xach R E > T S C H L E R ( 1 9 6 0 ) zit. bei S C H N E L L E ( 1 9 6 5 ) sind z. B . zur Abwehreines Strahlungsfrostes mit Tiefsttemperaturen von — 5 °C 15000 bis 2 0 0 0 0 kcal Wärmemengen j e 100 m'2 und Stunde notwendig. 7. Hoher Bienenbesatz, um mit der Bestäubung aller Blüten auch die vollständige Bestäubung der nach Spätfrost verbliebenen fruchtungsfähigen Blüten zu sichern. T

Zusammenfassung Frostschäden, vor allem Spätfrostschäden, verursachen in den Obstbaubetrieben der D D R immer wieder stärkere Ertragsdepressionen bei einzelnen Obstarten. E s wird deshalb ein Überblick über den Stand der Forschung zur Minderung dieser Ausfälle gegeben. Dabei steht die jeweilige Anwendbarkeit unter den Bedingungen des industriemäßigen Obstanbaues in der D D R im Vordergrund. Anschließend werden Maßnahmen herausgestellt, die sofort zur Minderung von Spätfrostschäden eingesetzt werden können. Pe3K>Me

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207

Archiv für Gartenbau, X X V I . Band, Heft 4, 1978

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Summary T i t l e of t h e p a p e r : P r e v e n t i o n of f r o s t d a m a g e in f r u i t g r o w i n g — p r e s e n t a n d f u t u r e possibilities D a m a g e done b y frost, especially b y late frost, again a n d again causes h e a v y yield l o s s e s in i n d i v i d u a l f r u i t species of f r u i t g r o w i n g f a r m s in t h e G D R . F o r t h i s r e a s o n a n o u t l i n e is g i v e n of t h e level of r e s e a r c h w o r k a i m e d a t r e d u c i n g t h e s e losses. A p p l i c a b i l i t y t o i n d u s t r i a l i z e d f r u i t g r o w i n g in t h e G D R is m o s t i m p o r t a n t in all f i n d i n g s . E m p h a s i s is l a i d o n m e a s u r e s w h i c h m a y i m m e d i a t e l y b e a p p l i e d f o r r e d u c i n g d a m a g e done by late frost.

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Institut f. Obstforsehung Dresden-Pillnitz der AdL (1er DDR 8057 Dresden-Pillnitz

Hinwelse und Richtlinien filr den Autor Das „Archiv für Gartenbau" publiziert Originalmitteilungen über Methoden und wissenschaftliche Ergebnisse des Obst-, Gemüse- und Zierpflanzenbaus. Auf gedrängte Darstellungsform ist zu achten. Eine Darstellung der Ergebnisse in mehreren Mitteilungen läßt Bich nur ausnahmsweise befürworten. Umfangreichere Beiträge sollten als .Informationsartikel' erscheinen. Ihnen liegen ausführliche Beiträge zugrunde, die Als Manuskripte in einem Faqhdepot gespeichert und auf Wunsch eingesehen werden können. In der Regel werden nur abgeschlossene Untersuchungen veröffentlicht. Das schließt jedoch nicht aus, daß besonders bedeutungsvolle ^Teilergebnisse als kurze Mitteilung erscheinen. Übersichtsbeiträge können nur dann gedruckt werden, wenn sie eine straffe Verarbeitung des Stoffes erkennen lassen und von aktueller Bedeutung sind.

1.

Inhaltliche Gestaltung der Manuskripte

Die E i n l e i t u n g ist so,kurz wie möglich zu halten und hat sich nur auf die Problematik der Arbeit zu beschränken. Nur die neueste und wichtigste Literatur ist heranzuziehen. Über M a t e r i a l und M e t h o d e n ist eine kurze Übersicht, evtl. in Tabellenform, angebracht, sofern es sich nicht um neu entwickelte oder modifizierte Methoden handelt. Von einer Beschreibung bereits bekannter Verfahren ist unbedingt abzusehen. Die Darstellung dieses Abschnittes muß trotz aller Kürze dem Leser die genaue Beurteilung der Ergebnisse ermöglichen. Die wichtigsten E r g e b n i s s e sind in Form von übersichtlichen Tabellen oder graphisehen Darstellungen mitzuteilen. Eine doppelte Darstellung als Tabelle und zugleich Abbildung ist unzulässig. Es ist zu vermeiden, die Angaben aus den Tabellen und Darstellungen in Wortin nochmals in den Text einziibeziehen. Der Text in diesem Abschnitt hat sich nur auf das zum Verständnis der ausgeführten Ergebnisse sowie der daraus herzuleitenden Zusammenhänge Notwendige zu beziehen. Die D i s k u s s i o n der E r g e b n i s s e muß auf der neuesten einschlägigen Literatur beruhen und zu klaren Schlußfolgerungen führen. Hinwelse auf die weitere Entwicklung der Arbeit sowie Schlußfolgerungen für Forschung und Praxis sind erwünscht, sie erhöhen den Informationswert des Beitrages. Keine Wiederholung zum vorhergehenden Abschnitt. Die Z u s a m m e n f a s s u n g hat sich auf die Wiedergabe der wichtigsten Ergebnisse mit den daraus gezogenen Schlußfolgerungen zu beschränken und ist so zu formulieren, daß sie als P„eferat in Dokumentationsorgane übernommen werden kann.

2.

Technische Gestaltung der Manuskripte und Veröffentlichuqgen

Die Manuskripte sind zweifach an die Schriftleitung, Archiv für Gartenbau, Chefredakteur Prof. Dr. Dr. h. c. FRIEDRICH, 8057 Dresden, Pillnitzer PI. 2 zu senden. : Die Schriftleitung nimmt nur Manuskripte an, deren Oesamtumfang 15 Schreibmaschinenseiten, einschl. Tabellen, Abbildungen und Literaturverzeichnis, nicht überschreitet (Manuskriptgestaltung nach TGL 6710). Die Arbeit darf nicht, in anderer Form, im In- oder Ausland yeröffentlioht worden sein. Der Kopf des Manuskriptes enthält in der genannten Reihenfolge: Entstehungsor't (Institution) [ Vor- und Zunamen des Autors (der Autoren) Titel der Arbeit Für die Gliederung des Textes gilt TGL 0-1421. Die Zusammenfassung (nicht länger als J0 Zeilen) ist in deutscher und möglichst auch in russischer und englischer Sprache zur Verfügung zu stellen. Gegebenenfalls wird die Übersetzung von der Redaktion veranlaßt. Das Literaturverzeichnis ist unter der Überschrift „Literatur" alphabetisch zu ordnen. Für die Zitierweise gelten TGL 20 972 und TGL 20969. Die Abbildungen sollen reproduktionsfähig sein, d. h. Photos sind möglichst als Hochglanzabzüge zu liefern und zeichnerische Darstellungen mit schwarzer Tusche auf weißem Grund auszuführen (s. TGL 24470). Alle ABbildungen sind fortlaufend zu numerieren. Die Abbildungsunterschriften sind als gesondertes Verzeichnis beizufügen. Abbildungen sind nicht auf Text- oder Tcxtrückseiten zu kleben. Die Tabellen sind mit Überschriften zu versehen und gesondert fortlaufend zu numerieren. Im Text des Manuskriptes ist zu vermerken, wo die Abbildungen und Tabellen einzuordnen sind. Formelzeichen sind nach TGL 0 1304, mathematische Zeichen nach TGL 0-1302 zu verwendefi. Bei Maßen sind die gesetzlich vorgeschriebenen physikalisch-technischen Einheiten zu benutzen (Gesetzblatt der DDR, Sonderdruck Nr. 605, 1. Mätz 1969 - Anordnung über die Tafel der gesetzlichen Einheiten vom 26. Nov. 1968) Am Schluß des Beitrages ist die Anschrift des Verfassers anzugeben. Die Autoren erhalten Umbruchabzüge zur Korrektur (Korrekturzeichen nach TGL 0 16511) mit befristeter Terminsteilung. Bei Nichteinhaltung der Termine erteilt die Redaktion Imprimatur. Alle TGL sind zu beziehen durch das Buchhaus Leipzig, Abteilung Standards, 701 Leipzig, Postfach 140.

INHALT T . IIITOJIJIE, B . XEPOJII.A, F . IUMIIAT IlsMepenne MexamwecKHX iiarpyaoK Ha HÖJIOKH n p n

J . EGERT

Die Messung des elektrischen Widerstandes des Blattgewebes zur indirekten Bestimmung des Wasserzustandes bei der Apfelsorte 'Carola'

I

169

Nukleinsäuremetabolismus und Blütenknospenent wieklung bei Apfel (Malus domeshca)

Boro pa^HOTejieMOTpii'iecKoro flaTinKa «aBneHiiH

189

M . O o r j i B , X . MHTTEJILIHTBAT — B03M0JKH0CTH B HACTOFIMEE Bpf'MH

H i! Sy^ymcM

CONTENTS 189 J . EGEET

M . VOGL, H . MITTELSTADT

Frostschutz im Obstbau — Möglichkeiten in Gegenwart und Zukunft .

199

Measurement of electrical resistance in leaf tissue for indirect determination of water balance in 'Oarola' apple .

169

S. SCHMIDT

CO/JEPiKAHIIE

Nucleic acid metabolism and flower bud development in apple (Malus dometfica)

E. BrEPT

y copTa HSJIOHH ' K a p o n a '

177

G . STOLLE, B . HEROLD, G . SCHMIDT

M3MepeHHe ojieKTpimecKoro conpoTHBJieHHH TKaHH JIHCTa JJJIfl KOCBOII Horo onpeneneHMH BOflHoro pewwvia 169

Telemetric measuring deVice for recording mechanical stress on apple during harvest and transport . . .

189

M . VOGL, H . MITTE'LSTADT

G. IHMHJJT 05M6H HyKneHHOBHX KHCJIOT II pa3BHTHE UBETO'IHHX noiiei< y

199

177

SCHMIDT

Die Messung mechanischer Belastungen von Äpfeln bei Ernte und Transport durch telemetrische Meßkörper

(Malus domestical

H

3am;HTa OT MOPO3OB B NNOROBOACTBE

S. SCHMIDT

G . STOLLE, B . HEROLD, C

yoopi;e y p e m a a

TpäHcnopTHpoBi;e c noMomtio inapo-

H6JIOHH

177-

Prevention of frost damage in fruit grow ing — present and future possibilities

199