Protection des plantes

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News de la Revue UFA

Mit Hormonen Frost und Kälte trotzen

Mit Hormonen Frost und Kälte trotzen

Pflanzen können sich nicht einfach ein geeigneteres Umfeld suchen, wenn ihnen die Standortbedingungen nicht mehr passen. Stattdessen haben sie ausgeklügelte molekulare Anpassungsmechanismen entwickelt. Wie Wissenschaftler jetzt zeigen konnten, erhöhen die bislang vor allem als Wachstumshormone bekannten Brassinosteroide die Resistenz von Pflanzen gegenüber Frost.

«Kältestress gehört zu den Umwelteinflüssen, die direkte Auswirkungen auf das Wachstum und den Ertrag von Pflanzen zeigen», sagt Pflanzenmolekularbiologin Professorin Brigitte Poppenberger. Mit ihrer Arbeitsgruppe im TUM-Fachbereich für Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen untersucht sie anhand der die Mechanismen, mit denen sich Pflanzen äusseren Einflüssen anpassen.

Nicht zufällig entschied sich Brigitte Poppenberger für ihre aktuelle Studie für die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Wegen ihrer Anspruchslosigkeit, einfachen Struktur und ihrem kleinem Wuchs gilt sie nicht nur als Lieblingspflanze der Genetiker im Allgemeinen. Auch für die Suche nach den Kälteschutzmechanismen von Pflanzen bietet das kleine Kraut optimale Voraussetzungen, denn es überlebt bei niedrigen Temperaturen und kann seine Frosttoleranz durch Kälteanpassung erhöhen.

Um die Mechanismen aufzuklären, führten die Forscher Experimente durch, in denen sie Arabidopsis-Pflanzen langsam sinkenden Temperaturen aussetzten. Bei Versuchen mit Wildformen im Labor zeigte sich, dass die Pflanze bei zunehmender Kälte damit beginnt, in ihren Zellen sämtliche von der DNA in RNA umgeschriebene Gene zu verändern. «Dadurch verringert sich ihr Wachstum, wodurch sich ihre Überlebenschancen erhöhen», erklärt sie den natürlichen Schutzmechanismus der normalen Pflanzen.

Ein anderes Ergebnis erhielten die Forscher bei ihren Versuchen mit genetisch veränderten Modellpflanzen, die Brassinosteroide nicht mehr selbst herstellen oder als Signal erkennen konnten. Während Wildtypformen Temperaturen von Minus sechs Grad noch oft überdauerten, zeigte der Grossteil der Mutanten bereits deutliche Schäden, was die essentielle Funktion der Steroidhormone in diesem Prozess beweist.

Wie die Forscher bei der Analyse des Vorgangs herausfanden, erhöhen Brassinosteroide die Frostresistenz, indem sie ein Protein namens CESTA regulieren. Dieses steuert in einer Signalkaskade die Expression von Genen, bei der DNA in RNA umgeschrieben wird. Auf diese Weise beeinflusst es in weiterer Folge die Proteinzusammensetzung der Zellen, was unter anderem zu einer veränderten Fettsäurekomposition führt. Dadurch wird auf molekularer Ebene dafür gesorgt, dass sich die Pflanze quasi einen Winterspeck zulegt, der sie vor Kälteschäden schützt.

Diese genauen Kenntnisse der Reihenfolge und Art der chemischen Prozesse bei der pflanzlichen Steroidhormonwirkung stellen nicht nur wichtige Fortschritte für die grundlegende Erforschung der Anpassungsstrategien bei Pflanzen dar. Vielmehr bieten sie aus Sicht der Forscher darüber hinaus Lösungen für Probleme, die im Zuge des Klimawandels in der Landwirtschaft aufgetreten sind. Auch wenn die meisten bei globaler Erwärmung nur an das vermehrte Auftreten von Hitzeperioden denken, ist auch verstärkt mit Frostvorkommnissen wie Früh- und Spätfrost zu rechnen, welche verheerende Ernteausfälle zur Folge haben können.

«Der konventionelle Weg resistentere Pflanzen zu züchten, ist bislang wenig erfolgreich gewesen, da Kälteresistenz und vermindertes Wachstum schwer zu trennen sind», sagt Brigitte Poppenberger. «Doch durch unsere Entdeckung, dass Brassinosteroide Wachstum und Kälteresistenz gleichermassen fördern, bieten sich neue Möglichkeiten, beide Merkmale bei Pflanzen hervorzubringen», ist sie überzeugt. Auch sei es möglich Nutzpflanzen mit Brassionosteroiden zu besprühen, um beide Wirkungen zu erzielen. «Das könnte ein gangbarer Weg sein – jedenfalls legen die Ergebnisse das nahe.»

Technische Universität München

Rédaction

Arboriculture fruitière biologique haute-tige

Arboriculture fruitière biologique haute-tige

L'Institut de recherche de l'agriculture biologique a publié la fiche technique «Arboriculture fruitière biologique haute-tige. Réussir à combiner la production et la biodiversité».

Cette fiche technique fournit toutes les informations nécessaires pour la planification et l’exploitation des vergers biologiques haute-tige en Suisse.

FiBL

Säle

Gleichzeitig Energie und Nahrung produzieren

Gleichzeitig Energie und Nahrung produzieren

Unter Agrophotovoltaik versteht man die gleichzeitige Nutzung landwirtschaftlicher Flächen für die Nahrungsmittelproduktion und die Energiegewinnung. Forscher des Frauenhofer-Instituts beschäftigen sich seit 2011 mit diesem Thema und weihten am 18. September eine Pilotanlage in Deutschland am Bodensee ein.

Der rasante Zubau an Photovoltaik (PV)-Kraftwerken auf Freiflächen in Deutschland im vergangenen Jahrzehnt rückt die zunehmende Landnutzungskonkurrenz zwischen der Produktion von erneuerbaren Energien und Nahrungsmitteln immer mehr in den Fokus. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben in Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern nun eine Pilotanlage für Agrophotovoltaik realisiert. Agrophotovoltaik (APV) bedeutet eine innovative, ressourceneffiziente Doppelnutzung landwirtschaftlicher Flächen, welche die Produktion von landwirtschaftlichen Gütern unterhalb von PV-Freiflächenanlagen erlaubt.

Im März 2015 startete die APV-Projektgruppe in der Modellregion Bodensee-Oberschwaben nach umfassenden Untersuchungen, Modellierungen und Simulationen das Pilotvorhaben, in dessen Rahmen jetzt die APV-Pilotanlage auf Ackerflächen der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach installiert und in Betrieb genommen wurde. Eine Testfläche von insgesamt ca. 2.5ha wird hierfür eingesetzt. Davon beansprucht die APV-Anlage einen Drittel Hektar. Unter den in fünf Metern Höhe montierten PV-Modulen werden in der Projektlaufzeit vier Kulturen – Weizen, Kleegras, Kartoffeln und Sellerie – gleichzeitig angebaut. Auf dem übrigen Testacker hat das Projektteam eine Referenzfläche in der gleichen Größe, mit der gleichen Bepflanzung angelegt, aber ohne PV-Module. Aus dem direkten Vergleich werden die Wissenschaftler ableiten, welche Gemüsearten oder Feldfrüchte besonders für die APV-Anlage geeignet sind und eine möglichst effiziente Doppelnutzung der Landfläche ermöglichen.

Die installierte Leistung der APV-Anlage von 194 kWp kann den Strombedarf von rund 62 Haushalten decken. Der überschüssige Strom wird von den Elektrizitätswerken Schönau abgenommen. Die APV-Anlage ist mit sogenannten bifazialen PV-Modulen der deutschen Firma SolarWorld bestückt. Diese können nicht nur vorderseitig Sonneneinstrahlung in Strom umwandeln, sondern über die Rückseite auch die reflektierte Strahlung der Umgebung aufnehmen. Sie erhöhen den Energieertrag pro Fläche und sorgen durch die beidseitige Zellverglasung für eine homogenere Lichtverteilung über den Pflanzen.

Thomas Schmid von der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach: «Für uns ist entscheidend, dass die Anlage einfach zu handhaben ist und ein Ernteertrag von mindestens 80 Prozent im Vergleich zum Referenzfeld ohne PV-Module erzielt werden kann.» Bis 2019 werden die Projektpartner die Pilotanlage gemeinsam betreiben. Im Sommer 2017 und 2018 ist jeweils Erntezeit unter der APV-Anlage in Heggelbach. Danach werden die Ergebnisse in den einzelnen Arbeitsgebieten ausgewertet und in einem gemeinsamen Abschlussbericht veröffentlicht.

Karin Schneider, Presse und Public Relations, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Küng

150 ans de dégâts dans les forêts suisses

150 ans de dégâts dans les forêts suisses

Les tempêtes hivernales sont responsables des dommages les plus graves que peuvent subir les forêts suisses. Une thèse rédigée en collaboration avec l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL et soutenue aujourd’hui à l’Université de Neuchâtel (UniNE) recense 150 ans de dégâts forestiers dus aux vents violents.

Nidwald, Fribourg, Argovie, Zoug et Zurich. Tels sont dans l’ordre décroissant les cantons où les forêts ont le plus souffert des tempêtes hivernales qui ont balayé la Suisse de 1865 à 2014. Le chercheur Tilo Usbeck a pris en compte 26 événements pour se livrer à des comparaisons. «En 150 ans, il y a eu bien plus de 26 tempêtes qui ont causé des dégâts aux forêts, explique-t-il. Mais pour pouvoir disposer de données suffisantes, j’ai considéré celles qui ont abattu plus de 70 000 m3 de bois. Il faut en effet que les conséquences aient une certaine ampleur pour que les registres cantonaux et fédéraux les aient mentionnées.»

Des vents plus violents, des températures en hausse, davantage de précipitations
Sur la durée étudiée, on constate que 23 des 26 événements retenus se soldent par des dégâts inférieurs à 2 millions de m3 de bois. Les trois événements qui en ont causé davantage sont une tempête en 1967 (2.9 millions de m3), la tempête Vivian en février 1990 (5.1 millions de m3) et la tempête Lothar en décembre 1999 (14 millions de m3, soit 200 fois plus que la limite inférieure retenue dans l’étude). Les résultats montrent une augmentation progressive de l’amplitude absolue et relative des dommages ainsi que de leur fréquence. Depuis 1865, plusieurs facteurs se sont conjugués pour accroître les dégâts : augmentation du volume de bois sur pied ainsi que de la vitesse des rafales de vent, des températures et des précipitations.
Les recherches montrent qu’après une centaine d’années de calme relatif et de dommages limités, les dernières années du XXe siècle et les premières du XXIe ont connu les vents plus violents. La situation s’est ensuite calmée depuis une dizaine d’année. Tilo Usbeck explique que «cela ne signifie pas qu’il n’y a pas eu de tempête violente ces dix dernières années. Mais celles qui ont traversé l’Europe se sont situées plus au nord et la Suisse a été épargnée.»

D’autres fortes tempêtes à l’horizon
Même si les liens entre le réchauffement climatique et une possible hausse de l’activité des tempêtes hivernales sont encore discutés, on s’attend à ce qu’il y ait à nouveau des dégâts importants à l’avenir. En effet, indépendamment de la force des tempêtes, la forêt s’agrandit, à la fois par la surface qu’elle occupe au sol et par le volume des arbres, dont la taille s’accroît. Pour la Suisse, les régions du versant nord des Alpes, du Plateau et de l’Arc jurassien continueront d’être en première ligne, alors que le sud et l’est du pays resteront moins exposés. Les reliefs comme le Jura et les Alpes jouent un rôle déterminant dans l’évolution des tempêtes hivernales. Cela peut se traduire aussi bien par une augmentation des dommages sur le Plateau ou les Préalpes que par leur atténuation dans les régions intra-alpines et sur le versant sud des Alpes.
Les résultats de cette thèse ont déjà pu être pris en compte dans la planification forestière des régions particulièrement vulnérables. On veille désormais à y donner une plus grande importance au choix du type d’essence ou à l’âge des arbres afin de renforcer la résistance des forêts en cas de tempête.

Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL

Rédaction

Premiers résultats de qualité positifs pour le blé

Premiers résultats de qualité positifs pour le blé

Selon les résultats des tests rapides, la qualité de la récolte de blé 2016 est, à l’exception des poids à l’hectolitre, supérieure à la moyenne des cinq dernières années. Les poids à l’hectolitre sont faibles à moyens. Les teneurs en protéines, les valeurs zélény et les temps de chute peuvent être qualifiés de bons, comme le montrent les résultats du recensement de la qualité de récolte de swiss granum.

Des tests de qualité ont été effectués sur des échantillons de quatre, respectivement cinq variétés principales par région, prélevés auprès d’un réseau de 21 centres collecteurs. Le choix des variétés analysées a considérablement évolué ces dernières années. Runal (Top), Arina (I), Zinal (I) et Forel (I) sont évaluées depuis plus de 5 ans ; CH Claro (Top), CH Camedo (Top) et CH Nara (Top) depuis 5 respectivement 3 et 2 ans. L’Ecole Professionnelle Richemont a été mandatée par swiss granum pour effectuer les analyses. Les résultats sont évalués selon 5 régions définies. Avant de tirer des conclusions définitives sur la qualité de la récolte 2016, il faut encore attendre les résultats des analyses complètes de laboratoire et des tests de panification. Les résultats complets seront présentés lors de la Journée qualité du blé de swiss granum, le 22 novembre 2016 à Berne.

Poids à l’hectolitre
Les poids à l’hectolitre sont cette année faibles à moyens. La moyenne se situe à 78.8 kg/hl et est inférieure de 3.2 unités à la moyenne des cinq dernières années. Ceci s’explique probablement par un ensemble de facteurs tels que les conditions climatiques du printemps et du début de l’été (précipitations élevées et températures fraîches), une pression élevée en maladie et un ensoleillement réduit qui ont influencé négativement la synthèse de l’amidon dans le grain. Les résultats des variétés analysées oscillent entre 73.6 kg/hl et 82.2 kg/hl. Comme les années précédentes, Arina présente de bons résultats. Avec 80.2 kg/hl (2015 : 84.6 kg/hl), elle réalise la meilleure moyenne. Elle est suivie de près par CH Nara avec 79.8 kg/hl (2015 : 85.9 kg/hl), Forel avec 79.5 kg/hl (2015 : 85.4 kg/hl), Zinal avec 79.2 kg/hl (2015 : 84.1 kg/hl) et Runal avec 78.9 kg/hl (2015 : 83.9 kg/hl). Comme l’année précédente, CH Claro et CH Camedo possèdent les plus faibles poids à l’hectolitre avec 77.6 kg/hl et 76.5 kg/hl (2015 : 83.6 kg/hl et 81.7 kg/hl). Les différences entre régions restent faibles, avec des moyennes par région se situant entre 78.5 kg/hl et 79.3 kg/hl.

Teneurs en protéines
Les teneurs en protéines varient cette année entre 11.4% et 15.7%. Avec 14.1%, la moyenne est supérieure à celle des cinq dernières années (13.0%) et est supérieure de 1.2 unités à celle de 2015. Ceci s’explique en partie par le phénomène de concentration des protéines suite à la faible quantité d’amidon produite et par conséquent, des grains moins remplis. Runal confirme à nouveau ses bonnes propriétés qualitatives en obtenant la meilleure moyenne, avec 14.8% (2015 : 13.6%). En tête de classement se trouve également  CH Nara, qui atteint 14.3% (2015 : 13.0%). CH Camedo et Arina réalisent un résultat identique avec 14.2% (2015 : 12.8% et 13.6%), suivies de très près par CH Claro 14.1% (2015 : 12.7%). Forel et Zinal sont à un niveau inférieur avec 13.8% et 13.3% (2015 : 12.2% et 12.5%).
Comme ces dernières années, les régions 5 et 4 obtiennent les meilleures moyennes avec 14.7% et 14.5% (2015 : 13.2% et 13.0%). Suivent ensuite les régions 6 et 2 avec 13.9% et 13.8% (2015 : 12.9% et 12.4%). La région 1 réalise une moyenne de 13.3% (2015 : 11.7%)

Valeurs zélény
La moyenne est de 68.0 ml. Elle est supérieure de 5.0 unités à la moyenne des cinq dernières années. Comme l’année dernière, CH Nara atteint le meilleur résultat avec 71.5 ml (2015 : 63.7 ml) suivie par Forel avec 70.1 ml (2015 : 60.3 ml) et CH Camedo avec 69.4 ml (58.0 ml).  CH Claro 67.3 ml (2015 : 57.2 ml) et Arina 67.1 ml (56.7 ml) obtiennent des résultats similaires. Runal et Zinal réalisent des résultats légèrement inférieurs avec 65.5 ml resp. 64.8 ml (2015 : 55.5 ml et 54.9 ml)
Comme l’année dernière, les régions 1 et 2 présentent, avec 65.5 ml (2015 : 50.2 ml) et 67.4 ml (2015 : 56.7 ml) une plus faible moyenne par rapport aux autres régions. Les moyennes des régions 4 à 6 oscillent entre 69.2 ml et 70.3 ml.

Temps de chute
Cette année, les temps de chute sont légèrement inférieurs à ceux de l’année dernière, avec une moyenne de 378 s. Ceux-ci restent cependant supérieurs à la moyenne des cinq dernières années (344 s). Le trio de tête est composé de Forel 408 s (2015 : 412 s), CH Nara 394 s (2015 : 402 s) et CH Camedo 387 s (2015 : 387 s). S’ensuit Zinal 383 s (2015 : 402 s), CH Claro et Arina 359 s (2015 : 369 et 381 s). Avec 356 s (2015 : 361 s), Runal atteint la plus faible moyenne, laquelle reste cependant bonne. Les différences entre les régions restent cette année marginale.

swiss granum

Rédaction

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