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ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht
JÜLICH
Untersuchung der Stress-/
Wachstumsreaktion von Maispflanzen nach der Behandlung
mit Spritzmitteln
Marcus Imbert
Albert Plum
Schule:
Gymnasium Haus Overbach
Overbacher Weg
52428 Jülich/Barmen
Jugend forscht 2011
Titel:
Untersuchung der Stress-/
Wachstumsreaktion von Maispflanzen
nach Behandlung mit
Spritzmitteln
Von Albert Plum & Marcus Imbert
Inhaltsverzeichniss
1 Einleitung, Versuchsidee
2 Allgemeines über Mais
3 Versuchsvorbereitung
3.1Allgemeines über Spritzmittel
3.2Das ökologische Spritzmittel
3.3 Präparation der Felder
3.4Aufbau der Pflanzen für FZ
4 Versuchsdurchführung und Ergebnisse
4.1 Ermittlung der Stresssituation durch
Fluoreszenzmessungen im Forschungszentrum Jülich
4.2 Messergebnisse der Endgröße
4.3 Gewicht der Maiskolben
5
Zusammenfassung/Gesamtauswertung
6
Danksagung/Schluss
7
Literaturverzeichnis
1 Fragestellung, Einleitung, Versuchsidee
Wir beschäftigen uns mit dem vorherigem Thema: Untersuchung der Stress-/
Wachstumsreaktion von Maispflanzen nach Behandlung jeweils ohne Spritzmittel, mit
chemischem und mit ökologischem Spritzmittel. Dazu haben wir uns bei dem Wettbewerb „
Jugend Forscht (Schüler experimentieren)“ angemeldet.
Da wir im letzten Jahr auf dem Feld gesehen haben, dass der Mais fast immer synthetischchemisch gespritzt wurde, wollten wir uns eine umweltfreundlichere, billigere aber auch
effektive Alternative ausdenken . Dazu haben wir Brennnesseljauche verwendet. Auf dem
Feld haben wir Mais im Frühjahr angebaut und haben zwei kleine bereiche a ein
Quadratmeter auf dem Feld abgegrenzt, den ersten haben wir mit ökologischem Spritzmittel
behandelt und den anderen Teil haben wir ungespritzt gelassen. Der Rest des Feldes wurde
chemisch gespritzt. Den Maisanbau ermöglichte uns Alberts Vater, der Landwirt ist.
Die Jauche wurde zwar schon im kleinen Maße bei Gärtnern als Düngemittel und
Spritzmittel gebraucht, jedoch wurde sie soweit wir wissen noch nicht im landwirtschaftlichen
Maisanbau verwendet.
Bevor wir forschten , mussten wir uns mit einigen Grundlagen beschäftigen :
-Wie ist eine Maispflanze aufgebaut?
-Wie entsteht ein umweltfreundliches Pflanzenschutzmittel?
-Woraus besteht ein chemisches Spritzmittel?
Anschließend haben wir Experimente zu den Fragen durchgeführt:
-Welche Höhen-/ Gewichtsunterschiede der Maispflanzen und Maiskolben sind bei
verschiedenen Pflanzenschutzmitteln bemerkbar?
-Zeigen die unterschiedlich behandelten Maispflanzen auch unterschiedliche Streßreaktionen?
Wir dachten, dass der chemisch gespritzte Mais zwar sehr groß wird und schwere Kolben hat,
aber sehr gestresst ist. Genau das Gegenteil war bei dem ungespritzten Mais zu erwarten. Bei
dem selbst ausprobierten ökologischen Spritzmittel wussten wir es nicht.
2.1 Allgemeines über Mais
Mais ist eine so genannte C-4-Pflanze. Das heißt, dass sie die Sonnenenergie
viel effektiver nutzt als andere Kulturpflanzen. Keine Pflanze benötigt weniger
Wasser als die Maispflanze zur Bildung von Pflanzentrockenmasse und somit
von Energie, da Mais als Energiemais für Biogasanlagen genutzt werden kann.
Viele Landwirte nutzen ihn auch als Viehfutter. Ein wichtiger Bestandteil der
Maispflanze ist die Wurzel, welche auch für die erheblich große Stabilität
zuständig ist. Dort ernährt sich die Pflanze von Nährstoffen und Flüssigkeiten
über viele kleine Knoten, die alle zur Wurzel gehören.
An der Pflanze wachsen bis zu 40 dunkelgrüne Blätter, welche ca. 10cm breit
und bis zu 100cm lang werden können. Die Blätter mit den parallelen Nerven
haben einen ausgeprägten Mittelnerv und umfassen den Stängel sehr deutlich.
Die Blattoberfläche ist außerdem stark behaart.
Ausgereifte Körner sind normalerweise goldgelb. Es gibt aber auch Maissorten
mit blasroten Körnern, welche jedoch nur die Hälfte des Zuckergehalts von
gewöhnlichen Maissorten enthalten. Die Maiskörner enthalten bis zu 72%
Wasser und viele verschiedene Vitamine. Wird der Mais länger gelagert, kommt
es zu einer Umwandlung des Zuckers in Stärke.
Mais ist eine einjährige Pflanze. Die männlichen Blüten (auch Rispen genannt)
befinden sich an der Spitze der Maispflanze, die weiblichen Blüten sitzen in
mehreren Kolben, die mit Scheidenblättern (Lieschen) umhüllt sind.
Mais ist ein typisches Sommergetreide. Die Aussaat erfolgt im April bis Anfang
Mai mit einer Dichte von etwa 10 Pflanzen je Quadratmeter. Die
Keimtemperatur liegt bei 10 Grad. Die optimale Temperatur für das Wachstum
liegt bei ca. 25-35 Grad. Bis Juli wächst die Pflanze relativ langsam. Die Ernte
findet dann im Oktober statt.
Weltweit werden derzeit mehr als 700 Mio. Tonnen Mais geerntet. Die größten
Anbauländer sind dabei die USA und China. Mais ist neben dem Weizen und
Reis die wichtigste Getreideart weltweit.
Der Mais wurde bereits 3000v. Chr. in Mexiko angebaut. Zu dieser Zeit wurde er
nur wenige Zentimeter hoch. 1525 wurde Mais bereits in Europa angebaut.
Seit den 90er Jahren wird gentechnisch veränderter Mais angebaut. Dies soll
eine erhöhte Resistenz gegen Schädlinge wie auch gegen Herbizide bewirken.
Derzeit sind auf weniger als 1% der Anbauflächen gentechnisch veränderte
Maissorten angebaut. Heute erreicht der Mais eine Wuchshöhe von 150-250cm
und einen Durchmesser von ca. 5cm.
Abb.1: Aufbau einer Maispflanze
Aus: www.google-bilder.de
3.1 Stresssituation von Mais nach unterSchiedlichen Behandlungen
Messergebnisse :
Ph-
Ungespritzt
Synthetisch-
Öko-
Wert
gespritzt
Spritzmittel
1.Blatt 0,756
0,549
0,680
2.Blatt 0,781
0,650
0,618
3.Blatt 0,761
0,547
0,694
4.Blatt 0,755
0,563
0,758
3.2 Endmessungen der unterschiedlich
gespritzten Maispflanzen
Materialien: Zollstock, Maispflanzen
Durchführung: Kurz vor der Ernte sind wir zum Feld gegangen, um die Größe der
unterschiedlich behandelten Maispflanzen zu ermitteln. Von jeder Art haben wir 5
Stichproben genommen und von der Wurzel bis zur Spitze gemessen.
Messergebnisse:
M= Meter
ungespritzt
1.Stichprobe
2.Stichprobe
3.Stichprobe
4.Stichprobe
5.Stichprobe
Durchschnitt
2.36 m
2.31 m
2.41 m
2.34 m
2.38 m
2.36 m
Synthetischgespritzt
2.64 m
2.70 m
2.61 m
2.73 m
2.58 m
2.65 m
Ökologischgespritzt
2.53 m
2.57 m
2.63 m
2.49 m
2.68 m
2.58 m
Ergebnisse:
Der synthetisch gespritzte Mais wird am größten. Der ungespritzte Mais hingegen wird im
Durchschnitt 29cm kleiner und ist damit am kleinsten. Bei dem ökologisch gespritzten Mais
gibt es nur eine geringe Abweichung des Durchschnittswertes des synthetisch gespritzten
Mais, die 7cm beträgt.
3.3 Gewichte der Maiskolben
Materialien: Von jeder Art 4 Maiskolben , Grammwage
Durchführung: Zuerst haben wir die unterschiedlich gespritzten Maiskolben auf dem
abgegrenzten Versuchsbereich gepflückt. Anschließend haben wir zu Hause die Lieschen
( Scheidenblätter ) abgetrennt. Die „reinen“ Maiskolben haben wir dann auf einer
Grammwage gewogen.
G = Gramm
Ungespritzt
Synthetisch- gespritzt
1.Kolben
2.Kolben
3.Kolben
4.Kolben
Durchschnitt
153g
123g
141g
134g
138g
321g
264g
293g
303g
295g
ÖkologischGespritzt
274g
289g
291g
293g
287g
Interpretation/Auswertung:
Das Ergebnis zeigt, dass ohne Spritzmittel der Kolben nicht so schwer wird. Der ökologischgespritzte Kolben ist wiederum leichter als der synthetisch-gespritzte. Erstaunlicherweise fällt
das Kolbengewicht bei dem „ökologischem Spritzmittel“ gegenüber dem Mais , der
„synthetisch“ gespritzt wurde, nur unwesentlich anders aus. DasKolbengewichtungespritzten
Mais
ist
sogar
45%
weniger
als
des
synthetisch
gespritzten.
5. Zusammenfassung/Gesamtauswertung
Der synthetisch gespritzte Mais wird am größten und am schwersten, ist also damit vom
Ergebnis her die beste Variante aus der Sicht der Bauern. Allerdings ist es sehr teuer das
chemische Spritzmittel zu spritzen (60 Euro pro Hektar), jedoch hat es die effektivsten
Inhaltsstoffe . Obwohl der Mais kurz nach dieser Spritzung sehr gestresst ist, hat dies keine
Auswirkungen auf den Ertrag, der bei diesem Mais am höchsten ist. Die ökologische Weise
schneidet in den Versuchen gut ab, die Messergebnisse sind nur ein bisschen schlechter als
die des synthetisch gespritzten Mais. Wie viel
Zeit und wie viel Geld die Herstellung
größerer Jauchemengen kostet, wissen wir nicht genau. Einen Tag nach der Spritzung ist der
Mais, der ökologisch gespritzt wurde, kaum gestresst. Für die Natur ist es besser mit diesem
Spritzmittel zu spritzen. Es lohnt sich diese Variante bei Bauern, die ihren Mais nicht
ungespritzt lassen wollen aber umweltbewusst handeln möchten. Der ungespritzte Mais
schneidet bei Ertrag und Größe mit Abstand am schlechtesten ab, nur bei dem Versuch
„Messung der Stresssituation“, am besten ab. Das einzige positive Argument ist, dass für die
fehlende Spritzung Zeit und Geld eingespart werden.Zeit. Doch ziehen diese nur wegen des
geringern Ertragen deutlich weniger Gewinn aus ihrem Produkt Bei den Bärten der
Maispflanzen konnte man auch erkennen, dass die des ungespritzten Mais braun und
ausgetrocknet sind. Ganz anders ist es bei den Bärten der Maispflanzen, die synthetisch und
ökologisch gespritzt werden. Sie waren grün-gelb und feucht. Unsere persönliche Meinung
ist, dass man den Mais auf keinen Fall ungespritzt lassen sollte und dass man nur die
chemische oder ökologische Spritzung verwenden soll. Welche von beiden die Bessere ist,
sind wir uns auch nicht sicher. Größere Feldversuche mit ökologisch gespritztem Mais
könnten insbesonders Auskunft darüber geben, wie aufwendig die Herstellung der
Brennnesseljauche ist und ob sich unsere Ergebnisse bei größeren Zahlen reproduzieren
lassen.
4.1 Danksagung/Schluss
Vielen Dank an Frau Groth für die Unterstützung des
Projektes und dem tollen Einsatz und die Hilfe in der JugendForscht AG, an der wir in der Schule teilnehmen konnten.
Außerdem bedanken wir uns bei Frau. Matsubara ,
die uns den Besuch im Forschungszentrum ermöglicht und
das teure Meßgerät zur Verfügung gestellt hat.
Wir bedanken uns auch bei Herrn. Plum, der uns mit
Landmaschinen, Spritzmittel, Feld und vielen wichtigen
Informationen mit Rat und Tat zur Seite gestanden hat.
Das Forschen hat uns sehr viel Freude bereitet. Ohne die Hilfe
von diesen Personen hätten wir nicht forschen können.
Danke!!!!
4.2 Literaturverzeichnis
Literatur
http://www.mexiko-lexikon.de/mexiko/index.php?title=Mais
http://www.lebensmittellexikon.de/20000080.php
landwirtschaftliche Zeitung Rheinland (LZ)
Zeichnungen:
http://www.bilderwoerterbuch.com