Breitenbach, Edda: Phytosanitäre Qualitätsbeurteilung von gewerblich hergestellten Komposten anhand ihres Pilzspektrums
Phytosanitäre Qualitätsbeurteilung von gewerblich hergestellten Komposten anhand ihres
Pilzspektrums
Dissertation

zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum horticulturarum
(Dr. rer. hort.)

eingereicht an der
Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät
der Humboldt-Universität zu Berlin

durchgeführt am
Institut für Mikrobiologie der
Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, Berlin


von Dipl. oec. troph. Edda Breitenbach ,
geb. am 26. 12. 1967 in Lohr am Main

Präsidentin/Präsident
der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. Dr. H. c. H. Meyer

Dekanin/Dekan der
Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät
Prof. Dr. Dr. h. c. E. Lindemann

Gutachter:
Prof. Dr. Dr. h. c. H. Bochow
Prof. Dr. habil. G. Deml
Dr. Helgard I. Nirenberg

Tag der mündlichen Prüfung: 17.07.1998

Zusammenfassung

Die vorliegende Forschungsarbeit leistet einen Beitrag zu einem nach phytosanitären und hygienischen Kriterien unbedenklichen Einsatz von Komposterden in Gartenbau und Landwirtschaft.

Das Pilzspektrum von Biomüllkomposten aus zwei verschiedenen Kompostierungsverfahren (offene Mietenrotte bzw. Rottebox) wurde im Verlauf der Rotte erfaßt.

Insgesamt 960 Kompostproben, mit einem Trockengewicht von 6,9 g, wurden untersucht. 1187 Isolate konnten bestimmt und 99 Pilzarten aus 43 Gattungen zugeordnet werden. Am Ende der Vorrotte war das Pilzspektrum der Frischkomposte aus beiden Herstellungsverfahren auffallend gering, im Probenmaterial aus der offenen Mietenkompostierung noch deutlicher als im rotteboxbehandelten Material.

Im Falle der offenen Mietenkompostierung ging das Artenspektrum der Komposte während der Nachrotte zurück. In dem mittels Rottebox hergestellten Fertigkompost erweiterte sich das Pilzspektrum während der Nachrotte um das Zwei- bis Dreifache.

Die Pilzflora der Frisch- und Fertigkomposte umfaßte fast ausschließlich saprophytische und unter phytosanitären Gesichtspunkten unbedenkliche oder antagonistisch wirkende Pilzarten. Nur in einer Charge des rotteboxbehandelten Materials trat das als pathogen bekannte Pythium irregulare auf.

Fast 70 % der Gesamtpilzflora setzte sich aus 15 Pilzarten zusammen. Diese dominierende Pilzflora und ein Isolat von Pythium oligandrum wurde auf ihr antagonistisches Potential gegenüber den vier phytopathogenen Pilzen Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis var. graminis, Rhizoctonia solani und Fusarium oxysporum f. sp. pisi in vitro bei 10 °C und 20 °C untersucht. In unterschiedlichem Umfang waren bei beiden Temperaturen Trichoderma atroviride, Pythium oligandrum, Penicillium expansum, Mucor hiemalis, Mucor circinelloides und Mortierella stylospora signifikant antagonistisch wirksam.

Zusätzlich wurden Biotests an Erbsen- und Weizenkeimlingen mit diesen nachweislich antagonistisch wirkenden Pilzarten, mit Ausnahme von Mucor circinelloides, durchgeführt. Fusarium redolens wurde als zusätzliches Pathogen ausgewählt. Die antagonistische Wirksamkeit der aufgeführten Pilzarten aus Komposterde konnte in vivo bestätigt werden.

Daraus läßt sich schließen, daß die Pilzflora von Komposten durch gezielte Rottesteuerung qualitativ und quantitativ beeinflussbar ist. Außerdem kann die Analyse der Pilzflora als Indikator zur Bewertung antiphytopathogener Wirkungen und hygienischer Unbedenklichkeit von Komposterden dienen.

Abstract

The study is a contribution to the knowledge of the antiphytopathogenic properties of biogenic waste compost used in gardening and agriculture.

The fungal species community of commercially composted organic household waste was recorded. The decomposition process of two different composting methods (as an open heap or rotting in a box) was monitored.

A total of 960 compost samples with a dry weight of 6,9 g were studied. 1187 isolates representing 99 species out of 43 genera were identified. The fresh and matured composts contained mostly saprophytic and apathogenic fungi or species with antiphytopathogenic properties.

In the case of the compost, rotted in a heap, the fungal species community dropped during the maturing process. By contrast to that, the fungal species community of the compost rotted in a box increased twice to threefold during the maturing process.

The known pathogen Pythium irregulare could be isolated out of a single sample. 15 fungal species were found to be dominating the community of all investigated compost heaps. Almost 70 % of all isolates belonged to this group. The dominating fungal species and an isolate of Pythium oligandrum were checked by the biotic series method at 10 °C and 20 °C against the following four fungal pathogens: Pythium ultimum, Gaeumannomyces graminis var. graminis, Rhizoctonia solani, and Fusarium oxysporum f. sp. pisi. Significant antagonistic properties at both temperatures were shown to varying degrees by Trichoderma atroviride, Pythium oligandrum, Penicillium expansum, Mucor hiemalis, Mucor circinelloides and Mortierella stylospora.

To prove the results, several biotests on seedlings of wheat and pea with these selected species, with the exception of Mucor circinelloides, were also made. Fusarium redolens was chosen as an additional pathogen. The antagonistic properties of the above listed fungal species taken from compost could be confirmed in vivo.

It can be concluded that the fungal species community of compost can be influenced in quality and quantity by controlling the rotting process. Besides, the fungal community spectrum can be used as an indicator for the phytosanitary quality and the antiphytopathogenic properties of compost.


Seiten: [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117]

Inhaltsverzeichnis

TitelseitePhytosanitäre Qualitätsbeurteilung von gewerblich hergestellten Komposten anhand ihres Pilzspektrums
1 Problemstellung und Zielsetzung
2 Literaturübersicht
2.1. Die aktuelle Situation der Abfallentsorgung in Deutschland
2.2. Der Stand der Bioabfallentsorgung in den Staaten der Europäischen Union (EU)
2.3. Allgemeines zur Kompostierung
2.3.1. Geschichtlicher Rückblick
2.3.2. Charakterisierung der Kompostierung
2.3.3. Aufgabe der Kompostierung
2.3.4. Der Kompostierungsprozeß
2.3.5. Kompostierungsverfahren
2.4. Kompostqualität
2.4.1. Richtlinien und Anwendungsempfehlungen für Komposte
2.4.2. Nährstoffwirkung von Komposten
2.4.3. Schadstoffbelastung von Komposten
2.4.4. Seuchen- und phytohygienische Unbedenklichkeit von Komposten
3 Material und Methoden
3.1. Beschreibung der Versuchsanlagen
3.1.1. Jessen GmbH - Offene Mietenkompostierung
3.1.2. Deponie Parkentin - Herhof-Rottebox
3.2. Versuchsaufbau und -durchführung
3.2.1. Probenahme
3.2.2. Analyse der Pilzflora
3.2.3. Überprüfung der Pflanzenverträglichkeit der untersuchten Komposte als Kultursubstrat für Jungpflanzen
3.2.4. Überprüfung des antiphytopathogenen Potentials der dominierenden Pilzarten in vitro
3.2.4.1.Auswahl der Testpilze
3.2.4.2.Wachstumsverhalten der getesteten Pilze bei 10 °C und 20 °C
3.2.4.3.Versuchsanordnung und -durchführung in vitro
3.2.5. Überprüfung des antiphytopathogenen Potentials ausgewählter Pilzarten anhand von Biotests
3.2.5.1.Auswahl der Testpilze
3.2.5.2.Überprüfung der Infektiosität der phytopathogenen Testpilze und Auswahl geeigneter Inokulumdichten
3.2.5.3.Versuchsanordnung und -durchführung der Biotests
3.2.6. Nährstoffanalyse der Komposte
4 Ergebnisse
4.1. Analyse der Pilzflora aus gewerblich hergestellten Komposten
4.1.1. Analyse der Pilzflora einer offenen Kompostmiete im Rotteverlauf
4.1.1.1.Versuchsreihe 1
4.1.1.2.Versuchsreihe 2
4.1.2. Analyse der Pilzflora einer Kompostmiete nach Herhof-Rotteboxbehandlung im Rotteverlauf
4.1.2.1.Versuchsreihe 1
4.1.2.2.Versuchsreihe 2
4.2. Überprüfung der Pflanzenverträglichkeit der untersuchten Komposte als Kultursubstrat für Jungpflanzen
4.3. Überprüfung des antiphytopathogenen Potentials der dominierenden Pilzarten in vitro
4.3.1. Wachstumsverhalten der getesteten Pilze bei 10 °C und 20 °C
4.3.2. Ergebnisse in vitro bei 10 °C und 20 °C
4.4. Überprüfung des antiphytopathogenen Potentials ausgewählter Pilzarten anhand von Biotests
4.4.1. Überprüfung der Infektiosität der phytopathogenen Testpilze und Auswahl geeigneter Inokulumdichten
4.4.2. Das antiphytopathogene Potential ausgewählter Pilze aus Komposterde
4.5. Nährstoffanalyse der Komposte
5 Diskussion der Ergebnisse
5.1. Das Pilzspektrum in Abhängigkeit von ökologischen Faktoren während des Rotteprozeßes
5.1.1. Die dominierende Pilzflora der Komposterde
5.1.2. Die Pilzflora am Ende der Vorrotte
5.1.3. Die Pilzflora am Ende der Nachrotte
5.2. Pflanzenverträglichkeit der untersuchten Komposte als Kultursubstrat für Jungpflanzen
5.3. Die antagonistische Wirksamkeit und Wirkungsweise von Komposterde gegenüber phytopathogenen Pilzen
5.4. Das antagonistische Potential der dominierenden Pilzarten aus der Komposterde
5.4.1. Das antagonistische Potential in vitro
5.4.2.Das antagonistische Potential ausgewählter Pilze in vivo
5.5. Nährstoffanalyse der Komposte
5.6. Schlußfolgerungen
5.7. Vorschläge zur Überprüfung der phytohygienischen Qualität von Komposten
6 Zusammenfassung
7 Abstract
Bibliographie Literaturverzeichnis
Anhang A Anhang
Danksagung
Lebenslauf
Anhang B Veröffentlichte wissenschaftliche Schriften und Vorträge
Selbständigkeitserklärung

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Überblick über die erfaßbare und bereits erfaßte und kompostierte Menge an getrennt gesammeltem Bioabfall in Mitgliedsstaaten der EU
Tab. 2: Einteilung der Rottegrade entsprechend den Maximaltemperaturen im Selbsterhitzungsversuch
Tab. 3: Empfehlungen der Bundesgütegemeinschaft Kompost zur Kompostanwendung
Tab. 4: Berechnung der mittleren Nährstoffwirkung von Grün- und Bioabfallkomposten
Tab. 5: Aktuelle Grenz- und Orientierungswerte verschiedener Prüfungsinstanzen für Schwermetalle in Grün- und Bioabfällen und häufig gefundene Werte im Vergleich
Tab. 6: Durchschnittliche PCB, PAK und PCDD/PCDF-Gehalte in Komposten unterschiedlicher Herkunft
Tab. 7: Prüfungsumfang des Nachweises der seuchen- und phytohygienischen Unbedenklichkeit bei Kompostierungs- und Anaerobanlagen (nach Bioabfall-VO, Fassung 11/97, Anlage 2, Tabelle 1)
Tab. 8: Anzahl und Häufigkeit (in %) der isolierten Pilzarten zweier gewerblich hergestellter Komposte im Rotteverlauf
Tab. 9: Pilzflora der Randzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 10: Pilzflora der Hauptrottezone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 11: Pilzflora der Kernzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 12: Pilzflora der Randzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 13: Pilzflora der Hauptrottezone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 14: Pilzflora der Kernzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 15: Pilzflora der Randzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 16: Pilzflora der Hauptrottezone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 17: Pilzflora der Kernzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 18: Pilzflora der Randzone einer offenen Kompostmiete nach 6wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 19: Pilzflora der Hauptrottezone einer offenen Kompostmiete nach 6wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 20: Pilzflora der Kernzone einer offenen Kompostmiete nach 6wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 21: Pilzflora der Randzone einer Kompostmiete nach 8tägiger Rotteboxbehandlung (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 22: Pilzflora der Hauptrottezone einer Kompostmiete nach 8tägiger Rotteboxbehandlung (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 23: Pilzflora der Kernzone einer Kompostmiete nach 8tägiger Rotteboxbehandlung (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 24: Pilzflora der Randzone einer Kompostmiete nach 12wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 25: Pilzflora der Hauptrottezone einer Kompostmiete nach 12wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 26: Pilzflora der Kernzone einer Kompostmiete nach 12wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 1)
Tab. 27: Pilzflora der Randzone einer Kompostmiete nach 8tägiger Rotteboxbehandlung (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 28: Pilzflora der Hauptrottezone einer Kompostmiete nach 8tägiger Rotteboxbehandlung (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 29: Pilzflora der Kernzone einer Kompostmiete nach 8tägiger Rotteboxbehandlung (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 30: Pilzflora der Randzone einer Kompostmiete nach 11wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 31: Pilzflora der Hauptrottezone einer Kompostmiete nach 11wöchiger Nachrotte (Kompostpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 32: Pilzflora der Kernzone einer Kompostmiete nach 11wöchiger Nachrotte (Kom postpartikelgröße 0,5-0,63 mm; Versuchsreihe 2)
Tab. 33: Komposterde als Kultursubstrat für Erbsenkeimlinge
Tab. 34: Komposterde als Kultursubstrat für Weizenkeimlinge
Tab. 35: Antiphytopathogenes Potential ausgewählter Pilze aus Komposterde im Biotest
Tab. 36: Nährstoffanalyse der Komposte aus beiden Rotteverfahren
Tab. 37: Pilzflora der Randzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 2 mm)
Tab. 38: Pilzflora der Hauptrottezone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 2 mm)
Tab. 39: Pilzflora der Kernzone einer offenen Kompostmiete nach 8wöchiger Vorrotte (Kompostpartikelgröße 2 mm)
Tab. 40: Artenhäufigkeit (in %) und -verteilung der Pilzflora zweier gewerblich hergestellter Komposte nach der Vorrotte
Tab. 41: Artenhäufigkeit (in %) und -verteilung der Pilzflora zweier gewerblich hergestellter Komposte am Ende der Nachrotte
Tab. 42: Dunnett-Test: Überprüfung der phytopathogenen Pilze auf Infektiosität
Tab. 43: Dunnett-Test: Überprüfung der Antagonisten aus Komposterde in ihrer Wirkung auf die Erbse als Testpflanze

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Hausmüllaufkommen 1985
Abb. 2: Die Entwicklung der Kompostierung in Deutschland 1990-1995
Abb. 3: Kompostproduktion aus separat erfaßtem Bioabfall in den EU-Mitgliedsstaaten (Gesamt: 4,1 Mio. Tonnen)
Abb. 4: Vernetzung der Stoffumsatzleistungen im Verlauf der Kompostierung
Abb. 5: Allgemeiner Verfahrensablauf der Kompostierung von Bio- und Grünabfällen
Abb. 6: Rottezonen einer Kompostmiete
Abb. 7: Versuchsanordnung
Abb. 8: Kumulative Häufigkeit der dominanten Pilzarten aus Komposterde
Abb. 9: Artenumfang und -verteilung der Pilzflora einer offenen Kompostmiete im Rotteverlauf (Versuchsreihe 1)
Abb. 10: Artenumfang und -verteilung der Pilzflora einer offenen Kompostmiete im Rotteverlauf (Versuchsreihe 2)
Abb. 11: Artenumfang und -verteilung der Pilzflora einer Kompostmiete nach Herhof-Rotteboxbehandlung im Rotteverlauf (Versuchsreihe 1)
Abb. 12: Artenumfang und -verteilung der Pilzflora einer Kompostmiete nach Herhof-Rotteboxbehandlung im Rotteverlauf (Versuchsreihe 2)
Abb. 13: Wachstumsverlauf der phytopathogenen Pilze bei 10 °C und 20 °C (PDA)
Abb. 14: Wachstumsverlauf der Pilze aus Komposterde bei 10 °C und 20 °C (PDA)
Abb. 14: Wachstumsverlauf der Pilze aus Komposterde bei 10 °C und 20 °C (PDA) (Fortsetzung)
Abb. 15: Penicillium expansum: Wachstumsverlauf in vitro bei 10 °C nach 30 Tagen
Abb. 16: Penicillium expansum: Wachstumsverlauf in vitro bei 20 °C nach 30 Tagen

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