BIOSTIM

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Entwicklung einer Prüfmethode der pflanzenbaulichen und bodenbiologischen Wirkung von Biostimulanzien

Titel (englisch)

Development of a test method for agronomic and soil biological effects of biostimulants

Abstract (deutsch)

Biostimulanzien umfassen eine breite Palette von Produkten, die Stressresistenz, Ertrag und Qualität ackerbaulicher Kulturen verbessern soll. Die Wirkung der Biostimulanzien läuft dabei über Einflüsse auf physiologische Mechanismen der Pflanze oder über Veränderungen im Boden, die sich direkt (z.B. verbesserte Nährstofffreisetzung aus dem Bodenvorrat) oder indirekt (z.B. bessere Nährstoffaufnahme über Förderung des Wurzelwachstums) auf die Pflanze auswirken. Zentrales Ziel des Projekts ist es eine Bewertungsmethodik für Biostimulanzien zu entwickeln.

Abstract (englisch)

Currently there are high expectations that biostimulants can contribute to sustainable intensification via strengthening the plant ability to make use of natural resources. The market of biostimulants is thus quickly increasing. However there is still no comprehensive testing scheme to proof the mode of action of biostimulants and effectively predict the probability of a positive yield effect.

This project therefore aims to develop a testing method for plant physiological and soil biological effects of biostimunlants and their impact on yield. It combines investigations on three scales, including lab based characterization of products and molecular high throughput testing, greenhouse based investigation of root, rhizosphere and plant physiological processes and field scale investigation of yield and stress resistance effects. The project combines methods of molecular biology (stress marker), plant physiology (horomons, isotope methods) and plant sciences (root analysis, nutrient uptake) and soil sciences (microbial community analysis and activity, organic carbon inputs into soil).

It is expected that the results provide improved insights into the mode of action of biostimunlants for plant growth promotion, the key physiological and soil biological mechanisms that are influenced for enhancing plant growth and stress resistance as well as effective methods to analyze these effects to allow standardized product testing and reliably market information for customers.

Schlagwörter (deutsch)

Biostimulanzien,Pflanzenstärkung,Bodenbiologie,Prüfmethode

Schlagwörter (englisch)

biostimulants

Projektleitung

Gernot Bodner

Forschungseinrichtung

Universität für Bodenkultur Wien

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101690

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Zentrales Ziel des Projekts ist es eine Bewertungsmethodik für Biostimulanzien zu entwickeln, die:
(1) Den Nachweis der von Herstellern unterstellten Wirkungsmechanismen erlaubt, sowie
(2) Eine Prognose des ertragssteigernden Potentials von Biostimulanzien unter Freilandbedingungen ermöglicht.

Das Projekt liefert damit wissenschaftliche Grundlagen um:
(1) Die tatsächlichen physiologischen und bodenbiologischen Mechanismen zur Pflanzenstärkung durch Nutzung bioaktiver Stoffe in Biostimulanzien von einer scheinbaren Wirkung (etwa durch düngewirksame Begleitstoffen in der Formulierung) zu differenzieren, sowie
(2) Die Skalierung der Ergebnisse zur Wirkung von Biostimulanzien aus Laborschnelltests auf die Ebene von Feldanwendungsbedingungen zu verbessern.

Aufgrund der zunehmenden Bedeutung von Biostimulanzien als neuartige Betriebsmittel, ist es von entscheidender Bedeutung für die Landwirtschaft und die Zulassungsbehörde, über geeignete und wissenschaftlich abgesicherte Methode zu verfügen, um diese Produkte und ihre Wirkungsweise zu prüfen. Den Zielen des Projekts liegen folgende wissenschaftliche Hypothesen zugrunde:

(1) Physiologische Wirkung: Biostimulanzien greifen in den Phytohormonhaushalt der Pflanzen ein und optimieren die natürlichen Fähigkeiten zur Erschließung von Bodenressourcen.
(2) Bodenbiologische Wirkung: Biostimulanzien führen zu einer Veränderung der bodenbiologischen Gemeinschaft und zu höherer mikrobieller Funktionalität. Dadurch verbessern sie die Nährstoffverfügbarkeit des Bodens und somit das Pflanzenwachstum.
(3) Stressresistenz: Die Verbesserung der Ressourcenverfügbarkeit durch die pflanzenphysiologischen und bodenbiologischen Wirkungen von Biostimulanzien verbessern die Stressresistenz und führt daher zu einer positiven Ertragswirkung vor allem an Standorten und Jahren mit erhöhtem abiotischem und biotischem Stress. Damit sind Biostimulanzien für die Klimawandelresilienz von großer Bedeutung.
(4) Marker-basierte Prüfbarkeit: Die Wirkung von Biostimulanzien über verbesserte Stressresistenz lässt sich duruch molekulare Marker bereits in einer frühen Phase der Pflanzenentwicklung nachweisen. Daher bieten diese ein geeignetes Monitoring-Instrument für die Wirkungsprüfung.

Diese Hypothesen werden im Projekt auf drei Untersuchungsskalen (Labor, Glashaus, Feld) mit modernen Messmethoden verfolgt und erlauben in ihrem Ergebnis eine wissenschaftlich abgesicherte Beantwortung der zentralen Ziele des Projekts und damit die Etablierung der Grundlagen einer Prüfmethode für Biostimulanzien.

Praxisrelevanz

1. Beitrag zu einer zukunftsfähigen nachhaltigen Landwirtschaft
Die Landwirtschaft sieht sich mit immer größer werdenden klimatischen, wirtschaftlichen sowie gesellschaftlichen Herausforderungen konfrontiert. Der Klimawandel und die damit verbundenen Wetterextremen wie Hitzewellen, Dürreperioden und Starkregen bedrohen, bei gleichzeitig steigendem Preisdruck durch den Welthandel, die wirtschaftliche Existenz zahlreicher österreichischer Landwirtschaftsbetriebe. Hinzu kommen immer höhere gesellschaftliche Ansprüche hinsichtlich einer umweltgerechten Produktion, die sich auch in europaweiten und nationalen Verordnungen und Gesetzen wiederfinden. Damit eine nachhaltige und ökonomisch sinnvolle Produktion, trotz Klimawandel und Reduktion von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln, aufrechterhalten werden kann, müssen Alternativen für den Landwirt zur Verfügung stehen. Der Einsatz von Biostimulanzien kann hier, neben weiteren langfristigen Maßnahmen wie der züchterischen Anpassung der Kulturarten und nachhaltigem Bodenmanagement, einen möglichen Beitrag leisten, sofern durch die Produkte eine Förderung der pflanzlichen Resistenzmechanismen (z.B. Wurzelwachstum, phytohormonelle Sensitivierung) gegen abiotischen Stress erzielt wird. Bisher sind Biostimulanzien in der Landwirtschaft jedoch nur eine Randerscheinung, da zu wenig über die Wirkmechanismen und Einflussfaktoren bekannt ist und so der Erfolg einer Anwendung noch nicht prognostiziert und ausreichend definiert werden kann. Dieses Projekt unterstützt die Bestrebungen, diese Wissenslücke zu füllen und fördert somit die Aufrechterhaltung der österreichischen Landwirtschaft durch eine wesentliche Ergänzung des bisherigen Repertoires an Pflanzenschutz- und Düngemitteln.

2. Umweltschutz und Beitrag zur Umsetzung des Regierungsprogrammes (Kapitel 3 Klimaschutz, Infrastruktur, Umwelt & Landwirtschaft) durch die Möglichkeit des reduzierten Dünger- und Pflanzenschutzeinsatzes.
Aufgrund des gesellschaftlichen Druckes und der europäischen Zielstellungen ist in der Landwirt-schaft mit einer weiteren Senkung des Betriebsmitteleinsatzes zu rechnen. Biostimulanzien können dazu beitragen, die natürlichen Produktivitätspotentiale des Bodens zu fördern und die Resistenz der der Pflanzen gegen abiotischen und biotischen Stress zu erhöhen. Damit sind Biostimulanzien mit wissenschaftlich nachgewiesener Wirkung eine Möglichkeit, Landwirten ein Managementinstrument in die Hand zu geben, mit dem sie den Übergang von einer stark von externen Inputs abhängigen Produktionssteigerung („grüne Revolution“) zu einer auf die Stärkung und effiziente Nutzung der natürlichen Potentiale des Bodens und der Pflanze beruhen Produktionssicherung („nachhaltige Intensivierung“) überzugehen. Das Projekt leistet damit eine wesentliche Beitrag, eine Strategie zur Reduktion des Dünge- und Pflanzenschutzmitteleinsatzes zu erarbeiten, die gleichzeitig über die Nutzung innovativer Produkte aus dem Bereich der Biostimulanzien die Ertragssicherheit und Konkur-renzfähigkeit der heimischen Produktion sicherstellt.

3. Unterbindung von Konsumententäuschung
Während das Interesse an Biostimulanzien stetig steigt, sind jedoch Wirkmechanismen und Wirksamkeit durch die Komplexität und Vielfältigkeit an Produkten kaum überschaubar. Dies bedingt ein hohes Risiko von Produktplazierungen mit unzureichend nachweisbarem Nutzen für die Landwirtschaft, nicht wissenschaftlich nachgewiesenen Wirkmechanismen und unrealistischen Ertragseffekten. Für den Anwender wird die Unterscheidung von Präparaten, die auf naturwissenschaftlich nachvollziehbaren Prozessen in Pflanze und Boden beruhen, von nicht ausreichend belegten Wirkungspfaden immer schwieriger. Durch dieses Projekt wird die Entwicklung von Methoden zur wissenschaftlichen Absicherung der Wirkung von Biostimulanzien verbessert. Damit können angebotene Produkte in Österreich aber auch europaweit unabhängig überprüft und Konsumententäuschung weitgehend unterbunden werden.

4. Förderung der Wettbewerbsfähigkeit von österreichischen Bio-Landwirten hinsichtlich Ertrag und Qualitätsparametern der Ernteerzeugnisse
Derzeit sind die Ertragsleistungen im Biolandbau bei den meisten Kulturarten etwa ein Drittel geringer als bei konventioneller Produktion. Dabei ist die geringere Nährstoffverfügbarkeit (Stickstoff, Phosphor) aufgrund feh-lender Mineraldüngung eine wichtige Ursache. Daher ist besonders für die biologische Produktion, die aufgrund der Marktlage einem verstärkten europäischen und internationalen Wettbewerb unterliegt, von großer Bedeutung, die ertragslimitierenden Faktoren zu erkennen und mit entsprechenden Managementinstrument wie Biostimulanzien die Produktivität zu optimieren.