Suchergebnis in den Forschungsaktivitäten der Entscheidungshilfevorhaben
| Titel: | Prüfung von forstlichem Saatgut mit Hilfe der NIR-Technologie |
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| Beschreibung (dt.): | Durch die Änderung des Forstvermehrungsgutgesetzes (FoVG) hat die Beschaffenheitsprüfung von Saatgut von forstlich genutzten Baumarten an Bedeutung gewonnen, da nunmehr die Durchführung einer Beschaffenheitsprüfung für jede geerntete Charge zur Pflicht geworden ist. Vergehen gegenüber diesem Gesetz sollen in Zukunft mit Hilfe von Zertifizierung und verbesserter Kontrolle leichter nachgewiesen werden. Dazu bedarf es nicht nur Isoenzymanalysen, sondern auch einer zuverlässigen Keimprüfung. Da kein Material ohne vollständige Papiere gehandelt werden darf, ist für den Handel eine schnelle Bearbeitung der Proben eine wichtige Voraussetzung. Da die traditionellen Methoden extrem aufwendig sind, wird es hier zu Engpässen kommen. Im Durchschnitt ist gut geschultes Personal in der Lage, zwei Keimprüfungen und einen Tetrazoliumtest pro Tag durchzuführen, das bedeutet hohe Kosten und v.a. Engpässe in den Laboren zumal die Ernte ausschließlich im Herbst erfolgt. Die Einführung der NIR-Technik könnte eine Kostensenkung herbeiführen und dazu beitragen, die Proben zeitnah bearbeiten zu können. Ziel dieses Projektes ist es, die Eignung der modernen NIR-Technologie für die Beschaffenheitsprüfung von forstlichem Saatgut nachzuweisen und diese Technik für den praktischen Einsatz zu optimieren. Es ist zu erwarten, dass sich die Prüfung der Keimfähigkeit mit Hilfe der NIR-Technologie schneller, zuverlässiger und wirtschaftlicher als die herkömmlichen Verfahren (Keimtisch- oder Tetrazoliumtest) gestalten läßt. Forschungsschwerpunkte sind zunächst die Kalibrierung des NIR-Gerätes auf Saatgut verschiedener Baumarten und Vergleich von Spektrogrammen mit der Keimfähigkeiten (z.B. gesund, hohl, faul) einzelner samen. Später sollen korrelationen zwischen Ausformung von typischen Spektrogrammen und Keimfähigkeiten hergeleitet und abgesichert werden. Die Ausarbeitung eines einfachen, praxistauglichen Verfahrens soll stets im Vordergrund der Arbeiten stehen. |
| Ergebnis (dt.): | An Saatgut von Buche (Fagus sylvatica), Eiche (Quercus robur und Q. petrea), Kirsche (Prunus avium), Kiefer (Pinus sylvestris), Douglasie (Pseudotsuga menziesesii), Fichte (Picea abies), Weisstanne (Abies alba), Nordmannstanne (Abies nordmanniana) und Edeltanne (Abies procera) wurden Untersuchungen mit Hilfe der NIR-Technologie durchgeführt zur Feuchtemessung an Einzelkornproben (EP), zur Feststellung des Hohlkornanteils sowie der Insektenschäden an EP, zur Unterscheidung von keimfähigen und nicht keimfähigen EP sowie zur Unterscheidung von Mischproben unterschiedlicher Keimfähigkeit. Als Ergebnis ist festzuhalten: Die mögliche Anwendung der NIR-Technik im forstlichen Keimlabor ist derzeit auf die Feststellung des Feuchtigkeitsgehaltes und die Identifikation von Hohlkörnern beschränkt. Die Anwendung ist noch nicht praxistauglich zur einzelkornweisen Bestimmung der Keimfähigkeit von handelsüblichem Forstsaatgut. Die Untersuchung von Mischproben ergab deutliche Korrelationen zwischen Keimfähigkeit und spektrometrisch erfaßbaren Parametern. Prinzipiell sind keimfähige von weniger gut keimfähigen Partien mit der NIR-Technik unterscheidbar. Die Genauigkeit ist für einen professionellen Einsatz bislang noch nicht ausreichend und die dabei erzielbare Zeitersparnis noch zu gering. Aus ökonomischer Sicht ist derzeit von der Anschaffung eines NIR-Gerätes für den Einsatz im forstlichen Keimlabor noch abzuraten. Der Einsatz der NIR-Technik in Kombination mit automatischen Präsentationsgeräten für die Prüfung von landwirtschaftlichen Saatgut erscheint aufgrund des größeren Probenaufkommens und der gleichmäßigeren Konsistenz des dort anfallenden Materials dagegen lohnender. |
| Ergebnis (engl.): | The aim of this work was to develop a fast, optical and non-invasive method for the determination of the germination capacity of forest tree seeds. The relationship between luminescence and germination capacity and water content, was studied in seeds of different conifers and broad leaves. The successes of NIRS-Technology in other testing laboratories like in the nutrition industry lead to the idea to adapt this method on forest tree seeds, to make germination testing cheaper and faster. The study showed the possibilities to measure different parameters and characteristics like humidity or to distinguish between empty and full seeds. Also mixed samples of seed lots with different germination rates can be distinguished. Single seed germination testing was not successful because of the limited possibilities and the high costs for the technical equipment. Methods:The luminescence was measured with a Zeiss Corona VISNIR FIBER, which is sensitive in the wavelength range 390-1650 nm. In order to minimize ground noise and drift effects, the Zeiss Corona was cooled down to +18 Grad C. The illuminator consists of 2 halogen lamps (50–150 Watts, 12 Volt) illumination from underneath. The reflection angle is 45o between one beam and the detector fiber, the angle between the two beams is 90o. The typical integration time was between 20 and 35 ms, depending on the lamps. The typical integration stabilizied power supply to guarantee an equal light intensity. As measuring software CORA was used, the PLS Models were calculated with GRAMS. The studied tree species were: beech (Fagus sylvatica), oak (Quercus robur and Q. petrea), cherry tree (Prunus avium), Scotts pine (Pinus sylvestris), Douglas fir (Pseudotsuga menziesesii), Norway spruce (Picea abies), silver fir (Abies alba), caucasian fir (Abies nordmanniana) and noble fir (Abies procera). Results: The different tests can be divided into single seed testing and testing of mixed and homogenized seed lots. 1. Humidity in single seeds Calibrations for fast tests of the moisture content in single sseeds were carried out for Scotts pine, Douglas fir, Norway spruce and silver fir. The data of the 4 species were combined and one calibration file was produced. The precision was high enough to be used in a seed testing laboratory after measuring 100 single seeds and calculating the average. 2. Detecting empty seeds These trials have been performed for Scotts pine, Douglas fir, Norway spruce, silver fir, caucasian fir and noble fir. The predictive ability reached 95–100% depending on the species. It is obvious that it is possible to build safer calibration files to guarantee a 100% security for detecting empty seeds. 3. Detecting insect damages in empty seeds Some seeds are empty because a larva entered into the seed. When the seed is dried in a kiln, also the larva gets dry and shrinks. The spectrum of such seed equals the spectrum of an empty seed. The distinction is possible after rehumidifying the seed: The larva pours and the seed can be distinguished from empty seeds because of the different moisture content. This trial was performed for some Douglas fir samples and not continued, because of the low relevance. 4. Measuring germination in single seeds a. Viable seeds vs. killed seeds After a Swedish group (1) published the first results using NIRS-Technology in seed germination testing, their experiments were imitated to create a data basis for further experiments with mainly Scotts pine and Norway spruce. A seed lot was divided into 2 parts, one remained untreated, the other was treated with high temperature (70oC) for 48 hours and then frosted for 20 minutes at –60oC. After the treatment the seeds were artifically killed without destroying the seed. Both parts were rehumidified over 48 hours in a humid environment with a moisture content of 99,9%. Then viable and killed single seeds were measured alternately. After measuring a standard germination test according ISTA was carr |
| Laufzeit: | Beginn: 01.09.2003 / Ende: 31.08.2005 |
| Ausf. Einrichtung: | ISOGEN GbR, Göttingen |
| Förderprogramme: | Entscheidungshilfebedarf |
| Stichpunkte: | forst; saatgut; keimfähigkeit; NIRS; prüfung; , Wald- u. Forstwirtschaft |
| Förderkennzeichen: | 2801HS082 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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