Zürich-Reckenholz, Switzerland
November 10, 2020
Seed treatments aim to protect germinating crops from diseases. In collaboration with the agricultural cooperative fenaco, Agroscope examined thermal methods using steam and warm water, among others, for the treatment of cereal seed. The results demonstrate the great potential of these methods.
In autumn 2017, the Swiss Confederation initiated a national action plan for reducing the risk of plant protection products (see below). In response to this, Agroscope and the agricultural cooperative fenaco, with the additional support of the Hauser Foundation and Sativa Rheinau, launched an ‘Alternative Seed Treatments’ project. In this project, Agroscope tested, among others, the efficiency of warm water and steam treatments of cereal seed in the laboratory and field.
Effective against diseases on the grain surface
The focus was on the plant diseases snow mould, common bunt and loose smut. In the laboratory, Agroscope researchers analysed seed germinability and health after treatment. The advantages of the steam treatment over other methods stood out: treatment time is short, and the method is economical and effective against diseases found on the outside of the grain. A disadvantage of the steam treatment, however, is its ineffectiveness, compared to the costly warm water bath, against diseases found inside the seed, such as the loose-smut pathogen.
Better diagnostics needed
“The steam treatment will be more widely used. In order to additionally improve the protection against pathogens in the seed embryo, it is important to optimize the diagnostic capabilities. The implementation of steam treatments paired with improved disease diagnostics will help further reduce synthetic chemical seed dressings while producing healthy crops.” says Karen Sullam, Head of the ‘Alternative Seed Treatments’ project at Agroscope.
Seed certification must be adapted
A shift from conventional seed dressing to the steam treatment is possible in practice. Years with demanding weather conditions and a high incidence of disease, however, can be a challenge. In the coming years, further data and practical experience will be amassed on this topic. In addition, the seed certification process must be adapted by conducting small-scale tests in advance to determine the optimal treatment conditions for each batch of seed.
Further information
- Background to the joint research project: Scientists from Agroscope’s ‘Ecological Plant Protection in Arable Crops’ and ‘Seed Quality’ Research Groups carried out field trials and laboratory analyses with winter wheat and winter barley between 2018–2019 and 2019–2020. Based on the findings of this research, the agricultural cooperative fenaco will now implement the steam treatment. Details are given in fenaco’s press release (link see below, in german or french). To ensure quality control, Agroscope will analyse samples of untreated and steam-treated seed in the future.
- National Action Plan for Reducing Plant-Protection Products: In September 2017, the Swiss Federal Council adopted the Action Plan for Risk Reduction and Sustainable Use of Plant Protection Products (Federal Council press release of 6 September 2017). The basic principle of the Action Plan is that chemical-synthetic control measures are only to be used if there is no other way of ensuring adequate plant protection.
- Seed dressing today: To date, chemical-synthetic seed dressing in cereal production has been an important preventive measure for protecting seed from pests and fungal diseases (e.g. bunt diseases). Healthy bread and fodder grains are of major importance for Switzerland’s security of supply. Seed-borne diseases such as snow mould (Microdochium majus), common- and dwarf bunt (Tilletia caries / Tilletia controversa) and loose bunt (Ustilago spp.) lead to high yield losses. Additionally, the metabolites of common bunt also endanger the health of both humans and animals.
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Saatgutbehandlung mit Dampf wirkt effektiv gegen Getreidekrankheiten
Saatgutbehandlungen zielen darauf ab, die keimenden Nutzpflanzen vor Krankheiten zu schützen. Agroscope überprüfte in Zusammenarbeit mit der Agrargenossenschaft fenaco unter anderem die thermischen Verfahren mit Dampf und Warmwasser zur Saatgutbehandlung bei Getreide. Die Ergebnisse zeigen das grosse Potenzial dieser Methoden auf.
Der Bund hat im Herbst 2017 einen nationalen Aktionsplan ins Leben gerufen, um das Risiko von Pflanzenschutzmitteln zu verringern (siehe unten). Deshalb haben Agroscope und die Agrargenossenschaft fenaco, mit zusätzlicher Unterstützung durch die Hauser Stiftung und Sativa Rheinau ein Projekt zum Thema «Alternative Saatgutbehandlung» lanciert. Dabei überprüfte Agroscope im Labor und auf dem Feld unter anderem die Effizienz von Warmwasser- und Dampfbehandlungen bei Getreidesaatgut.
Wirksam gegen Krankheiten auf der Kornoberfläche
Im Fokus standen die Pflanzenkrankheiten Schneeschimmel, Stinkbrand und Flugbrand. Im Labor haben die Agroscope-Forschenden analysiert, wie keimfähig und gesund die Samen nach der Behandlung waren. Dabei stachen die Vorteile der Dampfbehandlung gegenüber anderen Methoden heraus: Sie hat eine kurze Behandlungszeit, ist kostengünstig und wirksam gegen Krankheiten, die sich aussen auf dem Korn befinden. Ein Nachteil: Gegen Krankheiten, die sich im Inneren des Samens befinden, wie zum Beispiel die Flugbranderreger, hilft Dampf im Vergleich zum kostenintensiven Warmwasserbad hingegen nicht.
Bessere Diagnose nötig
«Die Dampfbehandlung soll nun breiter eingesetzt werden. Um auch den Schutz gegen Krankheitserreger im Samenembryo zu verbessern, ist es wichtig, dass wir die Diagnosemöglichkeiten verbessern. Die Dampfbehandlung, kombiniert mit verbesserter Krankheitsdiagnostik, wird mithelfen, den Einsatz von chemisch-synthetischen Saatgutbeizungen zu reduzieren und gleichzeitig gesundes Getreide zu produzieren», sagt Karen Sullam, Leiterin des Projekts Alternative Behandlungen von Getreidesaatgut bei Agroscope.
Saatgutzertifizierung muss angepasst werden
Eine Umstellung von der herkömmlichen Saatgutbeizung zur Dampfbehandlung ist in der Praxis möglich. Jahre mit anspruchsvollen Witterungsbedingungen und hohem Krankheitsdruck können jedoch eine Herausforderung sein. In den kommenden Jahren werden dazu weitere Daten und Erfahrungen aus der Praxis gesammelt. Zudem muss der Prozess der Saatgutzertifizierung angepasst werden, indem vorgängig durch einen Test in kleinem Massstab die optimale Behandlungsbedingung für jeden Saatgutposten ermittelt wird.
Weiterführende Informationen
- Hintergrund zur Zusammenarbeit: Forschende der Gruppen Ökologischer Pflanzenschutz im Ackerbau und Saatgutqualität von Agroscope führten zwischen 2018/2019 und 2019/2020 Feldversuche und Laboranalysen mit Winterweizen und Wintergerste durch. Aufgrund der Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten setzt die Agrargenossenschaft fenaco neu auf die Dampfbehandlung. Details dazu sind in der Medienmitteilung der fenaco aufgeführt (Link unten). Um die Qualitätskontrolle zu gewährleisten, wird Agroscope künftig Proben von unbehandeltem und mit Dampf behandeltem Saatgut analysieren.
- Nationaler Aktionsplan zur Reduktion von Pflanzenschutzmitteln: Im September 2017 hat der Bundesrat den Aktionsplan zur Risikoreduktion und nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln verabschiedet (Medienmitteilung des Bundesrats vom 6. September 2017). Es gilt der Grundsatz, dass chemisch-synthetische Bekämpfungsmassnahmen erst dann zum Einsatz kommen sollen, wenn anders kein ausreichender Schutz der Pflanzen gewährleistet werden kann.
- Die Saatgutbeizung heute: In der Getreideproduktion ist die chemisch-synthetische Saatgutbeizung bis heute eine wichtige Präventivmassnahme zum Schutz des Saatguts vor Schädlingen und Pilzkrankheiten (z.B. Brandkrankheiten). Gesundes Brot- und Futtergetreide sind für die Versorgungssicherheit der Schweiz von grosser Bedeutung. Die samenbürtigen Krankheiten wie Schneeschimmel (Microdochium majus), Stink- und Zwergbrand (Tilletia caries / Tilletia controversa) und Flugbrand (Ustilago spp.) führen zu hohen Ertragsverlusten. Zudem gefährdet beispielsweise der Stinkbrand mit seinen Stoffwechselprodukten die Gesundheit von Mensch und Tier.
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La vapeur d’eau est efficace pour lutter contre les maladies des semences de céréales
Les traitements des semences visent à protéger des cultures contre les maladies lors de la germination. En collaboration avec la coopérative agricole fenaco, Agroscope a étudié, entre autres, les procédés thermiques utilisant la vapeur et l'eau chaude pour le traitement des semences de céréales. Selon les résultats obtenus, ces méthodes ont un grand potentiel.
En automne 2017, la Confédération a lancé un plan d'action national pour réduire les risques liés aux produits phytosanitaires (voir ci-dessous). Agroscope et la coopérative agricole fenaco, avec le soutien supplémentaire de la Fondation Hauser et de Sativa Rheinau, ont donc lancé un projet intitulé «Traitement alternatif des semences». Agroscope a notamment testé, en laboratoire et sur le terrain, l'efficacité des traitements à l'eau chaude et à la vapeur pour les semences de céréales.
Efficace contre les maladies à la surface des graines
L'accent a été mis sur les maladies fongiques que sont la moisissure des neiges, la carie commune et le charbon nu. En laboratoire, les scientifiques d'Agroscope ont étudié la capacité de germination et l’état de santé des semences après le traitement. Les avantages du traitement à la vapeur par rapport aux autres méthodes sont évidents: la durée du traitement est courte, il est peu coûteux et efficace contre les maladies qui se trouvent à l'extérieur de la graine. Seul désavantage: contrairement au bain d'eau chaude coûteux, la vapeur n'aide pas à lutter contre les maladies qui se trouvent à l'intérieur des semences, comme les agents pathogènes du charbon nu.
Un meilleur diagnostic est nécessaire
«Le traitement à la vapeur sera désormais de plus en plus utilisé. Afin d'améliorer également la protection contre les agents pathogènes dans l'embryon des semences, il est important que nous optimisions les possibilités de diagnostic. Le traitement par la vapeur, combiné à un diagnostic amélioré des maladies, permettra de réduire l'utilisation des produits chimiques de synthèse pour le traitement des semences tout en produisant des céréales saines», explique Karen Sullam, responsable du projet «Traitement alternatif des semences de céréales» chez Agroscope.
La certification des semences doit être adaptée
Dans la pratique, il est possible de passer du traitement conventionnel des semences au traitement à la vapeur. Cependant, les années où les conditions météorologiques sont difficiles et où la pression des maladies est élevée peuvent constituer un défi. D'autres données et expériences de la pratique seront recueillies dans les années à venir. En outre, le processus de certification des semences doit être adapté en déterminant au préalable, par un test à petite échelle, les conditions de traitement optimales pour chaque lot de semences.
Informations complémentaires
- Contexte de la collaboration: Entre 2018/2019 et 2019/2020, les scientifiques des groupes de recherche d'Agroscope Protection écologique des végétaux en grandes cultures et Qualité des semences ont effectué des essais en plein champ et des analyses en laboratoire avec du blé et de l'orge d'automne. Sur la base des résultats de ces travaux de recherche, la coopérative agricole fenaco entend utiliser désormais le traitement à la vapeur. Des détails à ce sujet figurent dans le communiqué de presse de fenaco (lien ci-dessous). Pour assurer le contrôle de la qualité, Agroscope analysera à l'avenir des échantillons de semences non traitées et traitées à la vapeur.
- Plan d'action national visant la réduction des produits phytosanitaires: En septembre 2017, le Conseil fédéral a adopté le plan d'action visant la réduction des risques et l'utilisation durable des produits phytosanitaires (communiqué de presse du Conseil fédéral du 6 septembre 2017). Ce plan prévoit entre autres que les produits phytosanitaires chimiques de synthèse ne doivent être utilisés que lorsqu’il y a aucune autre mesure de lutte pour assurer une protection adéquate des plantes.
- Le traitement des semences aujourd'hui: Dans la production céréalière, le traitement des semences au moyen de produits chimiques de synthèse reste une mesure préventive importante pour les protéger contre les ravageurs et les maladies fongiques (par exemple charbons). Des céréales panifiables et fourragères saines sont d'une grande importance pour garantir la sécurité d'approvisionnement de la Suisse. Les maladies transmises par les semences telles que la moisissure des neiges (Microdochium majus), la carie commune et la carie naine (Tilletia caries / Tilletia controversa) ainsi que le charbon (espèces d’Ustilago) entraînent des pertes de rendement élevées. En outre, la carie commune, par exemple, avec ses produits du métabolisme, peut mettre en danger la santé humaine et animale.
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Vapore per trattare efficacemente le sementi contro le malattie dei cereali
I trattamenti alle sementi mirano a proteggere le piante utili dalle malattie durante la germinazione. In collaborazione con la cooperativa agricola fenaco, Agroscope ha esaminato i procedimenti termici con vapore e acqua calda impiegati per trattare le sementi di cereali. I risultati rivelano il grande potenziale di questi metodi.
Nell’autunno del 2017 la Confederazione ha avviato un piano d’azione per ridurre il rischio legato ai prodotti fitosanitari (v. sotto). In questo ambito, con il sostegno della fondazione Hauser e di Sativa Rheinau, Agroscope e la cooperativa agricola fenaco hanno avviato un progetto incentrato sui trattamenti alternativi delle sementi. In questo progetto Agroscope ha effettuato analisi di laboratorio e sul campo per verificare l’efficacia dei trattamenti con acqua calda e vapore sulle sementi di cereali.
Efficacia contro le malattie sulla superficie dei semi
L’attenzione si è focalizzata sulla muffa delle nevi, sulla carie comune e sul carbone. I ricercatori di Agroscope hanno analizzato in laboratorio la capacità di germinazione e la salute delle sementi dopo il trattamento. Rispetto agli altri metodi, quello con il vapore ha vantaggi evidenti: breve durata del trattamento, convenienza ed efficacia contro le malattie che si trovano all’esterno dei semi. Uno svantaggio è invece che diversamente dal costoso bagno in acqua calda, il vapore non funziona contro le malattie che si trovano all’interno delle sementi, come ad esempio gli agenti patogeni del carbone.
Necessità di diagnosi migliori
«Il trattamento con il vapore sarà ora impiegato su vasta scala. Per migliorare anche la protezione contro gli agenti patogeni nell’embrione del seme è importante ottimizzare le opzioni di diagnosi. Combinato con una migliore diagnosi delle malattie, il trattamento con il vapore contribuirà a ridurre l’impiego della concia chimica di sintesi e al contempo a produrre cereali sani» sottolinea Karen Sullam, a capo del progetto sui trattamenti alternativi delle sementi di cereali presso Agroscope.
Necessità di adeguare la certificazione delle sementi
Nella pratica è possibile passare dalla concia delle sementi convenzionale al trattamento con vapore, ma le annate caratterizzate da condizioni climatiche impegnative e da un’elevata incidenza delle malattie possono rappresentare una sfida. Nei prossimi anni saranno raccolti ulteriori dati ed esperienze dalla pratica in questo ambito. È inoltre necessario adeguare la procedura di certificazione delle sementi definendo preventivamente le condizioni di trattamento ottimali per ciascuna partita tramite un test su scala ridotta.
Ulteriori informazioni
- Contesto della collaborazione: nei periodi 2018–2019 e 2019–2020 i ricercatori dei Gruppi Protezione dei vegetali ecologica in campicoltura e Qualità delle sementi di Agroscope hanno condotto esperimenti sul campo e analisi di laboratorio con frumento e orzo invernali. Alla luce dei risultati di queste ricerche, la cooperativa agricola fenaco sta ora puntando sul trattamento con il vapore. Informazioni dettagliate in merito si trovano nel comunicato stampa di fenaco (link vedi sotto, in tedesco o francese). Per garantire il controllo della qualità, in futuro Agroscope analizzerà campioni di sementi non trattate e trattate con vapore.
- Piano d’azione per la riduzione del rischio e l’utilizzo sostenibile dei prodotti fitosanitari: nel settembre del 2017 il Consiglio federale ha approvato il Piano d’azione per la riduzione del rischio e l’utilizzo sostenibile dei prodotti fitosanitari (comunicato stampa del Consiglio federale del 6 settembre 2017). Il piano prevede il ricorso a prodotti fitosanitari chimici di sintesi soltanto quando nessun’altra misura di lotta è in grado di garantire una protezione adeguata delle piante.
- La concia delle sementi oggi: nella produzione cerealicola la concia chimica di sintesi delle sementi costituisce tuttora un’importante misura preventiva di protezione delle sementi da parassiti e malattie fungine (p. es. carboni). Disporre di cereali panificabili e da foraggio sani è molto importante per la sicurezza dell’approvvigionamento in Svizzera. Le malattie trasmesse tramite le sementi, quali la muffa delle nevi (Microdochium majus), la carie nana e la carie comune (Tilletia caries / Tilletia controversa) e il carbone (Ustilago spp.) provocano ingenti perdite di raccolto. Inoltre, i metaboliti della carie comune sono ad esempio pericolosi per la salute dell’uomo e degli animali.
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