Equisetum arvense

Acker-Schachtelhalm

Der Acker-Schachtelhalm ist unter allen Landpflanzen der höchste Silizium-Akkumulator und seit als EU-Grundstoff im Pflanzenschutz zugelassen. Sein Wirkstoffprofil umfasst lösliche Kieselsäure, Flavonoide und phenolische Säuren, die gemeinsam eine messbare antifungale Aktivität erzeugen. Im Freilandversuch reduzieren Schachtelhalm-Präparate Echten Mehltau und Phytophthora vergleichbar mit reduzierten Kupferaufwandmengen, als alleinige Maßnahme bei starkem Befall aber unzureichend.

Wirkstoffprofil

Kieselsäure als Leitsubstanz

Equisetum arvense akkumuliert mehr Silizium als jede andere Gefäßpflanze, Punkt. Die Gehalte schwanken nach Ökotyp, Standort und Erntezeitpunkt, aber der Rahmen steht in den Messreihen:

  • 10 – 25 % SiO₂ in der Trockenmasse steriler Sommertriebe, ein breit zitierter Bereich, der je nach Methodik schwankt. Sillén-Tullberg et al. (2024, Industrial Crops and Products) beziffern den Si-Gehalt im Pflanzenmaterial auf 22 % der Trockenmasse, García-Gaytán et al. (2019, Journal of the Chilean Chemical Society) weisen polymerisiertes SiO₂·nH₂O als Nanopartikel in der Epidermis nach. Milovanovic et al. (2023, Silicon) messen in iranischen Ökotypen 42,1 – 47,2 % Si in der Pflanzenasche.
  • Das Silizium liegt in zwei Fraktionen vor: wasserlösliche Kieselsäure (Si(OH)₄) und fest in Zellwandpolymere eingebundenes amorphes SiO₂. Kochen mobilisiert die feste Fraktion signifikant, eine Abkochung setzt bis zu zehnmal mehr lösliches Si frei als eine Kaltmazeration gleicher Konzentration (PubMed PMID 164678, Studie zu optimalen Extraktionsbedingungen, 1976).

Sekundärmetaboliten

Neben Kieselsäure trägt E. arvense ein volles Sekundärstoff-Arsenal, dokumentiert bei Akowuah, Marles, Kaiser:

  • Flavonoide (1 – 3 % TM): Isoquercitrin (Quercetin-3-O-glucosid) dominiert mit ca. 50 % der Gesamtflavonoide; weitere: Kaempferol-3-O-glucosid, Apigenin-5-O-glucosid, Luteolin, Rutin.
  • Phenolische Säuren: Kaffeesäure, p-Cumarsäure, 5-O-Caffeoyl-Shikimisäure, Dicaffeoyl-meso-Weinsäure. Kaffeesäure hemmt Pilzwachstum in vitro vollständig ab 500 mg/l.
  • Saponine: Das früher als eigenständige Substanz beschriebene „Equisetonin" ist heute als Gemisch aus Flavonoidglykosiden und Zuckern erkannt.
  • Weitere: Tannine, Phytosterole, Alkaloide (geringe Mengen), Ascorbinsäure.

Nährstoffprofil (NPK)

Kalium erreicht in Stängeln und Hülsen bis zu 3 – 4 % der TM; Calcium und Magnesium sind ebenfalls signifikant. Stickstoff- und Phosphorgehalte sind niedrig und in der Fachliteratur nicht quantifiziert, E. arvense ist keine Stickstoffpflanze.

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Equisetum arvense
Silizium 22 % Trockenmasse

Wirkung gegen Pilzkrankheiten

E. arvense wirkt durch zwei komplementäre Mechanismen:

  1. Direkter Effekt (Kieselsäure): Lösliche Kieselsäure lagert sich auf der Blattoberfläche ab und bildet eine physikalische Barriere. Behandelte Blätter nehmen weniger Wasser auf, Pilzsporen finden schlechtere Keimbedingungen.
  2. Indirekter Effekt (Sekundärstoffe): Flavonoide, Kaffeesäure und Zellwand-Oligosaccharide aktivieren die pflanzliche Mustergetriggerte Immunität (PTI). Eine Studie mit subkritischer Wasserextraktion (López et al., Plant Molecular Biology, 2023) zeigt, dass Zellwand-Fraktionen als DAMPs wirken und systemische Resistenz auslösen.

Echter Mehltau (Rosen): Wöchentliche Spritzungen mit E. arvense-Extrakt reduzierten den befallenen Blattflächenanteil an Rosa-Sorte Susan an mehreren Boniturterminen signifikant. Bei der Sorte Beluga war die Reduktion an den Tagen 21 und 28 signifikant, ließ aber nach (Wieser et al., Journal of Plant Diseases and Protection, 2023, DOI 10.1007/s41348-022-00658-9). Keine phytotoxischen Effekte wurden beobachtet.

Echter Mehltau (Wein): In einem zweijährigen Weinberg-Feldversuch blieben mit E. arvense plus 50 % Schwefel-Tankmischung behandelte Trauben an den ersten drei Boniturterminen symptomfrei; Befallsschwere und -häufigkeit lagen am Erntetermin signifikant unter der Vollschwefel-Kontrolle (Montserrat-Miró et al., Agronomy, , DOI 10.3390/agronomy14122930).

Falscher Mehltau (Plasmopara viticola): E. arvense zeigte in vitro hohe Toxizität gegen P. viticola-Zoosporen sowie in planta präventive Aktivität; die Wirkung wurde als höher bewertet als bei Sojalecithin-Produkten. Die Autoren nennen als Mechanismus sowohl direkten Toxizitätseffekt als auch Induktion der Pflanzenresistenz (Domínguez-Manzano et al., Agronomy, 2022, DOI 10.3390/agronomy12123139).

Kraut- und Braunfäule (Phytophthora infestans) an Tomate: In einem zweijährigen biologisch bewirtschafteten Feldversuch erzielte Schachtelhalm-Mazerat (600 g Trockenpulver auf 10 l, 7 Tage Kaltfermentation) eine vergleichbare Krankheitsreduktion und Ertragsverbesserung wie kupferbasierte Behandlungen gegenüber der unbehandelten Kontrolle (Tomasoni et al., Agriculture, 2021, DOI 10.3390/agriculture11010005).

Aspergillen und Fusarien (Getreidepilze): Ein Hydroalkohol-Extrakt von E. arvense hemmte Wachstum und Mykotoxinproduktion von Aspergillus flavus und Fusarium verticillioides in gelagertem Mais konzentrationsabhängig (PubMed PMID 23355286).

Studien

Krankheit Kultursystem Wirkung Quelle
Echter Mehltau Rosen Gewächshaus signifikante Befallsreduktion bei niedr. Befallsdruck Wieser et al. 2023, J. Plant Dis. Prot.
Echter Mehltau Wein Freiland 2 Jahre symptomfrei (1.–3. Bonitur), sign. Reduktion Ernte Montserrat-Miró et al. 2024, Agronomy
Falscher Mehltau Wein In vitro + In planta hohe Zoosporentoxizität, präventive Aktivität Domínguez-Manzano et al. 2022, Agronomy
Phytophthora Tomate Bio-Freiland = Kupfer, sign. Mehrertrag gg. Kontrolle Tomasoni et al. 2021, Agriculture
Aspergillus/Fusarium Mais In vitro konzentrationsabh. Wachstumshemmung Montemurro et al. 2013, Int. J. Food Microbiol.
PTI/DAMP Immuninduktion Arabidopsis/Tomate SWE-Fraktion löst systemische Resistenz aus López et al. 2023, Plant Mol. Biol.

Vergleich zu Netzschwefel: Netzschwefel (Netzschwefel) erzielt als direktes Kontaktfungizid Wirkungsgrade von 81 – 99 % gegen Echten Mehltau. E. arvense-Extrakte erreichen in Reinanwendung bei moderatem Befall ähnliche Schutzwirkung; bei starkem Befallsdruck sind sie als alleiniges Mittel unzureichend. Als Tankmischungspartner mit halbierter Schwefelaufwandmenge erzielten sie in Weinbauversuchen bessere Ergebnisse als Volldosis-Schwefel, ein synergistischer Effekt, der weiterer Bestätigung bedarf. Kupferpräparate bei Falschem Mehltau bleiben die wirksamste Einzelmaßnahme im Ökolandbau (wirksam ab 3 kg Cu/ha/Jahr).

Vorkommen und Ertrag

Vorkommen in Hessen

E. arvense wächst circumpolar von der Tiefebene bis ins Mittelgebirge und besiedelt bevorzugt lehmig-sandige, feuchte Böden: Ackergrenzen, Grabensäume, Böschungen, Feldwegränder. Die Pflanze ist in Hessen flächendeckend vertreten, das mittelhessische Lahn-Dill-Bergland (Werdorfer Umgebung) bietet typische Habitate an Bachauen und Ackerrändern.

Erntezeitpunkt

Geerntet werden ausschließlich sterile Sommertriebe, nicht der braune, sporentragende Frühjahrstrieb. Optimales Erntezeitraum: Mai bis Ende Juni, bei jungen, grünen, noch nicht verhärteten Halmen. Zu diesem Zeitpunkt sind Kieselsäure-Gehalte und Flavonoid-Gehalte am höchsten. Obere zwei Drittel der Triebe abschneiden; Ernte von Mai bis August möglich, Qualität nimmt ab August ab.

Ertrag

Quantitative Erntedaten für Wildbestände sind in der Fachliteratur spärlich. Die verfügbaren Daten aus biomass-ökologischen Studien (u. a. CABI Compendium, Researchgate DOI 10.5555/20133041603) zeigen, dass die Trockenbiomasse der oberirdischen Triebe stark von Boden-pH und Nährstoffverfügbarkeit abhängt; Bestände auf besseren Böden können erheblich mehr Biomasse erzeugen als solche auf Rohböden. Praxisangaben für Freilandsammlung liegen bei 0,3 – 0,8 kg Frischgewicht/m² pro Saison bei dichten Beständen, mit einer Trockengewichts-Ausbeute von ca. 15 – 20 % (n. Tr.). Kultivierter Anbau ist möglich, aber wegen der tiefen Rhizomvernetzung aufwändig.

Verarbeitungsverfahren

Alle Verfahren starten mit gereinigtem, frisch geerntetem oder getrocknetem Kraut.

Kaltmazerat

Kaltmazerat (24 h, 1 kg Frischkraut auf 10 l) mobilisiert nur die lösliche Si-Fraktion, Si-Ausbeute deutlich geringer als beim Dekokt, aber hitzeempfindliche Flavonoide (Isoquercitrin, Rutin) bleiben vollständig erhalten. Sinnvoll, wenn die Flavonoid-Fraktion gezielt genutzt werden soll, siehe Kaltmazerat.

Dekokt

30-min-Dekokt mit Deckel nach 12–24 h Vorquellung; optionaler NaHCO₃-Zusatz (ca. 1 g/l) steigert die Si-Ausbeute auf das bis zu 40-Fache gegenüber Kaltextraktion (PMID 164678). Dies ist das wissenschaftlich am besten belegte Verfahren für maximale Kieselsäure-Mobilisierung, 1:5 – 1:10 verdünnt ausbringen, siehe Dekokt.

Kombination Kaltmazerat + Dekokt

24 h Kaltmazeration, dann 30 min Abkochung desselben Ansatzes: kombiniert vollständige Flavonoid-Extraktion (Kaltphase) mit maximaler Si-Mobilisierung (Kochphase). In der Praxis der bevorzugte Ansatz für Pflanzenstärkungs-Spritzbrühen, wenn Gesamtwirkstoffbreite optimiert werden soll.

Trocknung

Triebe bei max. 40 °C schattentrocknen bis Restfeuchte < 10 %: Haltbarkeit 1–2 Jahre, Basis für handelsübliche 10:1-Konzentrate, siehe Trocknung.

LAB-Fermentation

Milchsäure und Essigsäure besitzen eigenständige antifungale Aktivität; spezifische Feldversuche zu fermentiertem E. arvense gegenüber konventionellem Mazerat sind bisher nicht publiziert, siehe LAB-Fermentation.

Jauche

Praxisgängige Warmfermentation (1:10, 5–14 Tage, offen), stark verdünnt (1:20) ausbringen; keine kontrollierten Vergleichsstudien gegenüber Mazerat oder Dekokt vorhanden, siehe Jauche.

Quellen

  1. Sillén-Tullberg, B. et al. (2024): Equisetum arvense as a silica fertilizer. Industrial Crops and Products. DOI 10.1016/j.indcrop.2024.118594, PubMed 38615440
  2. Milovanovic, V. et al. (2023): Multivariate Analysis of Equisetum arvense L. Ecotypes Based on Silicon Content, Phytochemical and Morphological Characterization. Silicon. DOI 10.1007/s12633-023-02660-8, Springer
  3. García-Gaytán, V. et al. (2019): Polymerized Silicon (SiO₂·nH₂O) in Equisetum arvense: Potential Nanoparticle in Crops. Journal of the Chilean Chemical Society 64(4)., SciELO
  4. Wieser, A. et al. (2023): Potential of basic substances in plant protection to reduce Podosphaera pannosa in cut roses. Journal of Plant Diseases and Protection 130, 571–583. DOI 10.1007/s41348-022-00658-9, Springer
  5. Montserrat-Miró, M. et al. (2024): First Results of Management of Powdery Mildew in Grapevine Using Sulphur, Silicate and Equisetum arvense Formulations. Agronomy 14(12), 2930. DOI 10.3390/agronomy14122930, MDPI
  6. Domínguez-Manzano, J. et al. (2022): Toxicity and Preventive Activity of Chitosan, Equisetum arvense, Lecithin and Salix Cortex against Plasmopara viticola. Agronomy 12(12), 3139. DOI 10.3390/agronomy12123139, MDPI
  7. Tomasoni, C. et al. (2021): Evaluation of Equisetum arvense (Horsetail Macerate) as a Copper Substitute for Pathogen Management in Field-Grown Organic Tomato and Durum Wheat Cultivations. Agriculture 11(1), 5. DOI 10.3390/agriculture11010005, MDPI
  8. López, G. et al. (2023): Subcritical water extraction of Equisetum arvense biomass withdraws cell wall fractions that trigger plant immune responses and disease resistance. Plant Molecular Biology 113, 1–18. DOI 10.1007/s11103-023-01345-5, PMC10730674
  9. Montemurro, N. et al. (2013): Equisetum arvense hydro-alcoholic extract: phenolic composition and antifungal and antimycotoxigenic effect against Aspergillus flavus and Fusarium verticillioides. International Journal of Food Microbiology. DOI 10.1016/j.ijfoodmicro.2012.12.024, PubMed 23355286
  10. Mäkinen, S.M. et al. (1976): Studies on the optimum conditions of extraction of silicon species from plants with water. I. Equisetum arvense L. herb. Acta Pharmaceutica Fennica, PubMed 164678
  11. Kaiser, S. et al. (2024): Effect of extraction solvent on silicon, isoquercitroside content, and antioxidant activity of common horsetail extract. Biomass Conversion and Biorefinery. DOI 10.1007/s13399-024-05415-6, Springer
  12. BVL (2014 ff.): Equisetum arvense L. als Grundstoff im Pflanzenschutz (VO (EG) Nr. 462/2014)., BVL.bund.de
  13. FiBL (2020): Pflanzenschutz im Bio-Zierpflanzenbau. Merkblatt Nr. 1573., FiBL.org