Pflanzenschutz durch Reste aus der Insektenproduktion (Frass) gegen bodenbürtige Pilzpathogene
Creators: name: Panov, Jovan
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2021
Subjects: Frass
Food from Wood
FfW
Hermetia illucens
Schwarze Soldatenfliege
Tenebrio molitor
Mehlwurm
Trypoxylus dichotomus
Hirschkäfer
Chitin
Chitinase
Topfsubstrat
Lactuca sativa var. capitata
Kopfsalat
Lepidium sativum
Gartenkresse
Pythium ultimum
Rhizoctonia solani
Verticillium dahliae
632: Pflanzenkrankheiten, Schädlinge

description: Durch den wachsenden Bedarf an hochwertigem und umweltfreundlich produziertem Protein nimmt die Insektenproduktion auch in Europa zu. Dadurch werden vermehrt Produktionsreste bestehend aus Insektenexkrementen (Frass), Insektenhäuten (Chitin) und Futterresten anfallen. Der Verwertung von diesem Abfallstoff als Düngemittel oder Substratzusatz wird deshalb grosses Interesse geschenkt. Die potentielle Wirkung gegen Pflanzenpathogene ist durch den Chitingehalt im Frass vielversprechend. Chitin ist bekannt dafür, chitinolytische Mikroorganismen im Boden zu fördern, welche durch lytische Enzyme wie Chitinase chitinhaltige pflanzenparasitische Pilze oder Nematoden bekämpfen.
In dieser Arbeit wurde der Frass von drei Insektenarten zur Eignung als Substratzusatz sowie auf die Wirkung gegen bodenbürtige Pilzpathogene getestet. In einem ersten Kressetest (Lepidium sativum) wurde die Wirkung von 10% und 20% Frass von Trypoxylus dichotomus in Substrat gegen Pythium ultimum untersucht. Im zweiten Kressetest wurde der Einfluss der Mikroorganismen durch Sterilisation und Inkubation des Frass-Substrat-Gemisches und in einem dritten Kressetest zusätzlich die Wirkung von Tenebrio molitor und Hermetia illucens gegen P. ultimum geprüft. In einem Topfversuch wurde die Wirkung des Frasses von Trypoxylus dichotomus und Tenebrio molitor an Kopfsalat (Lactuca sativa var. capitata) gegen Rhizoctonia solani und Verticillium dahliae getestet. Während der Versuchsdauer wurden die Chitinaseaktivität und die Anzahl an chitinolytischen Bakterien im Substrat ermittelt.
In den ersten beiden Kressetests konnte der Frass von Trypoxylus dichotomus den Befall durch P. ultimum signifikant unterdrücken. Die Inkubation des Substrats verschlechterte die Wirkung und die Sterilisation hatte einen kompletten Befall zur Folge. Im dritten Kressetest und im Topfversuch haben die Pilze eine zu geringe Infektiosität aufgewiesen, wodurch keine Krankheitssymptome ausgewertet werden konnten. Die Negativkontrolle wies das stärkste Wachstum im Topfversuch auf. 20% Frass von Trypoxylus dichotomus bewirkte anfänglich ein verzögertes Wachstum. 20% Zugabe des Frasses von Tenebrio molitor bewirkte das Absterben der Pflanzen, jedoch konnten im Substrat eine signifikant höhere Chitinaseaktivität und grössere Anzahl an chitinolytischen Bakterien im Substrat beobachtet werden.
Die unterschiedlichen Nährstoffgehalte im Frass der verschiedenen Insektenarten und deren differente Produktionsbedingungen erschweren eine allgemeine Empfehlung zur Anwendung von Frass. Für eine Wirkung gegen Pflanzenpathogene muss die Menge an zugesetztem Frass so angepasst sein, dass genügend nützliche Mikroorganismen wie chitinolytische Bakterien gefördert werden und das Pflanzenwachstum nicht beeinträchtigt wird.

The mass rearing of insects in Europe is increasing due to the rising demand for high quality and environmentally friendly protein. The accumulating residues, as a mixture of insect excrements (frass), exuvie (chitin) and feeding substrate, can potentially be used as a fertilizer or as a potting substrate amendment. Plant protection against soiborne pathogens can be a promising application of frass, because of the Chitin content. Chitin is known to promote chitinolytic microorganisms in soil and induces the activity of Chitinase, which is a lytic enzym, that degrades the cell walls of plant parasitic fungi and the egg shells of nematodes.
In this thesis, the frass of three different insect species have been analysed for application as a substrate amendment and for the suppression of soilborne fungal pathogens. Frass of Trypoxylus dichotomus, Tenebrio molitor and Hermetia illucens have been tested for suppression against Pythium ultimum on garden cress (Lepidium sativum). The impact of incubation and sterilisation of the substrat-frass mixture of Trypoxylus dichotomus against P. ultimum has been tested as well. In a pot experiment frass of Trypoxylus dichotomus und Tenebrio molitor have been evaluated for the suppression of Rhizoctonia solani and Verticillium dahliae on lettuce (Lactuca sativa var. capitata). Measurements of chitinase-activity and the CFU of chitinolytic bacteria in the soil have been made throughout the experiment.
The concentration of 10% and 20% Frass of Trypoxylus dichotomus in potting substrate was able to suppress P. ultimum significantly. Incubation of the substrate resulted in less suppression and sterilisation resulted in total infection of the plants. In the third experiment on cress and in the potting experiment no symptoms of desease could be evaluated, due to low infectiousness of the inoculated pathogens. Highest growing rates of lettuce was observed without frass. 20% of frass from Tenebrio molitor resulted in death of the plants but had a significant enhancement effect on chitinase-activity and on CFU of chitinolytic bacteria.
Frass of different insect species and production sites show different nutrient contents and chemical properties, wich make a general recommendation for the application of frass difficult. On the one hand enough frass has to be applied to support beneficial microorganisms for the suppression of plant pathogens and on the other hand the amount has to be limited for the prevention of phytotoxicity.