Projekt "ElatPro"

Warndienst Pflanzengesundheit
Zuletzt geändert: 31.10.2019

Projekt ElatPro

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Drahtwürmer verursachen durch Fraß wirtschaftliche Schäden an Kartoffeln

Projekttitel: Spotting the needle in a haystack: Predicting wireworm activity in top soil for integrated pest management in arable crops
Akronym: ElatPro
Projekt-Laufzeit: 3 Jahre (1.Oktober 2016 – 31.Oktober 2019)
Förderschiene: ERA-NET C-IPM
Projektleiter: AGES GmbH
Anzahl Projektpartner: 14
Beteiligte Länder: Österreich, Deutschland, Schweiz, Belgien, Frankreich, Italien
Gesamtfördersumme: € 907.000.- (davon Eigenleistungen: € 130.300.-)

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Drahtwürmer verursachen durch Fraß wirtschaftliche Schäden an Kartoffeln

Projekttitel: Spotting the needle in a haystack: Predicting wireworm activity in top soil for integrated pest management in arable crops
Akronym: ElatPro
Projekt-Laufzeit: 3 Jahre (1.Oktober 2016 – 31.Oktober 2019)
Förderschiene: ERA-NET C-IPM
Projektleiter: AGES GmbH
Anzahl Projektpartner: 14
Beteiligte Länder: Österreich, Deutschland, Schweiz, Belgien, Frankreich, Italien
Gesamtfördersumme: € 907.000.- (davon Eigenleistungen: € 130.300.-)

Lotgo C-IMP, Coordinated Pest Management in Europe
Europa Fahne

Projektbeschreibung

Drahtwürmer, die Larven der Schnellkäfer (Coleoptera: Elateridae), sind bodenbewohnende Insekten, die die unterirdischen Teile einer Vielzahl von Kulturen befallen und dadurch schwere wirtschaftliche Schäden verursachen.

Typischerweise schädigen Drahtwürmer die Pflanzen, wenn sie in den oberen Bodenschichten Futter suchen, während sie in tiefere Schichten abwandern, wenn die Bodenverhältnisse ungünstig werden. Die Vorhersage dieser vertikalen Bewegungen und die Identifizierung, wann sich Drahtwürmer tatsächlich in oberen und tieferen Bodenschichten aufhalten, ist entscheidend für die Entscheidung und den Zeitpunkt der Bekämpfungsmaßnahmen für diese Schädlinge.

Vor kurzem wurde das Prognosemodell SIMAGRIO-W als Entscheidungsunterstützungssystem entwickelt, um die Aktivität von Agriotes-Drahtwürmern in oberen Bodenschichten basierend auf Bodenfeuchte, Temperatur und Bodenart vorherzusagen. Obwohl das Modell in westdeutschen Feldversuchen erfolgreich eingesetzt wurde, lieferte es bei einer Evaluierung in Ost-Österreich unzureichende Ergebnisse.

Diese Diskrepanz in der Anwendbarkeit des Modells kann auf Unterschiede in der Temperaturtoleranz zwischen den verschiedenen Agriotes-Arten in Ost-Österreich und Deutschland zurückzuführen sein. Darüber hinaus berücksichtigt das Modell keine weiteren Parameter, die wichtige Treiber für die vertikalen Bewegungen von Drahtwürmern sein könnten, wie artenspezifisches Bewegungsverhalten, Wurzelverfügbarkeit und Pflanzeninhaltsstoffen. Das Projekt ElatPro befasst sich mit diesen Wissenslücken und zielt darauf ab, das Modell SIMAGRIO-W weiterzuentwickeln und zu verbessern.

Laborexperimente, die zeigen, wie sich spezifische Parameter auf das vertikale Bewegungsverhalten von Drahtwürmern auswirken, werden mit einem Drahtwurm-Monitoring auf Kartoffelfeldern und Wiesenflächen in mehreren europäischen Regionen kombiniert.

Ergebnisse

Die wichtigsten Ergebnisse im Überblick

Freilandversuche

  • Es wurde ein ElatPro-Monitoringleitfaden entwickelt, der die Methodik für standardisierte kontinuierliche Drahtwurmaktivitätsmessungen beschreibt (AGES, MELES). In zukünftigen Projekten oder Überwachungsprogrammen können diese Richtlinien zur Erfassung vergleichbarer Daten zur Überwachung der Drahtwurmaktivität als Grundlage für die Validierung bestehender oder die Entwicklung neuer Modelle verwendet werden.
  • Es konnte gezeigt werden, dass Lockstofffallen auch für das Drahtwurm-Monitoring in Wiesenflächen mit dichtem Pflanzenbestand geeignet sind. Es ist jedoch nicht klar, ob die Fangzahlen durch andere CO2-Quellen in der Umgebung der Falle beeinflusst werden. Dies bedeutet, dass ein Vergleich der Fangquoten von Parzellen mit Unterschieden im Pflanzenbestand (oder zwischen Wiesen und Ackerflächen), je nach Fragestellung, nicht zielführend ist  (Agroscope).
  • Die Pflanzenphänologie von Kartoffeln hat keinen Einfluss auf die Drahtwurmaktivität (Agroscope, MELES).
  • Hinsichtlich der Effektivität der Bodenbearbeitung gegen Drahtwürmer hat sich das Pflügen als die effektivste Strategie erwiesen, während die nicht-wendende Bodenbearbeitung am wenigsten Einfluss auf die Drahtwurmpopulation hatte (Hooibeekhoeve).
  • Ein lockerer Pflanzenbestand und/oder Bodenbearbeitung wirken sich negativ auf die Drahtwurmaktivität aus (Agroscope, Hooibeekhoeve).
  • Die Drahtwürmer an Grünlandstandorten in Deutschland, Österreich und der Schweiz wiesen nicht die saisonalen vertikalen Bewegungen auf, die in der Literatur als typisch beschrieben werden. Stattdessen blieben diese Populationen in den oberen Bodenschichten von 0-20 cm Tiefe (JKI, UIBK).

Halbfreilandversuche

In den Käfigen der Halbfreilandversuche, die einen Bodenbedeckungsgrad von bis zu 80% und einen durch Anbaumaßnahmen ungestörten Boden aufwiesen, waren die Drahtwürmer auch unter sehr trockenen Bodenverhältnissen teilweise aktiv. Unterschiede zwischen den Arten traten insofern auf, als sich A. sputator am besten in den Käfigen an diesem Standort reproduzieren konnte. Diese Art trat auch natürlich in größeren Mengen auf dem Versuchsstandort auf. Der Zeitpunkt der Aktivität bei den Arten A. sputator, A. lineatus und A. obscurus war allerdings sehr ähnlich (JKI).

Laborversuche

  • Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass der Einfluss der Bodenfeuchte auf den Aufenthaltsort der Drahtwürmer innerhalb der Bodensäule von der Bodenart abhängt. A. ustulatus wies im Versuch etwas geringere Ansprüche an die Bodenfeuchte auf als A. obscurus, und war sowohl in sehr trockenen als auch sehr feuchten Bereichen zu finden. Während sich A. lineatus vor allem im wärmeren Bereichen bei Temperaturen von 13°C bis 25°C aufhielt, waren A. ustulatus und A. obscurus in einem Bereich von 6°C – 25°C zu finden, wobei das Temperaturoptimum der beiden Arten bei etwa 13°C lag (AGES).
  • Nahrungswahlversuche zeigten, dass Kreuzblütler keine bevorzugten Nahrungspflanzen für Drahtwürmer sind. In wahlfreien Versuchen war das Drahtwurmwachstum hier zumindest tendenziell reduziert (JKI).
  • Aus den Wurzeln zweier Maissorten wurden volatile Stoffe (VOCs) identifiziert, die als Ursache für Sortenunterschiede bezüglich des Drahtwurmbefalls auf dem Feld identifiziert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die weniger anfällige Sorte eine vielfältigere Mischung von VOCs freisetzte, darunter große Mengen an Hexanal, Heptanal und 2,3-Octenandion beinhalteten. Labor-Bioassays mit doppelter Auswahl zeigten, dass Drahtwürmer stark von den VOCs angezogen wurden, das von Maiswurzeln freigesetzt wurde. Als den Drahtwürmern jedoch beide Maissorten angeboten wurden, wurde keine Präferenz festgestellt, was im Gegensatz zu den Feldergebnissen steht. Daraus ist zu folgern, das VOCs nicht die einzigen Faktoren sind, die die Auswahl der Wirtspflanzen von Drahtwürmern beeinflussen (University of Liege).
  • Derzeit wird ein Attract- und Killsystem, bei dem als Bekämpfungsmittel entomopathogene Nematoden (EPNs) und der natürliche Pflanzenextrakt (Mais und Kartoffeln), die in Alginatperlen eingekapselt sind, als Lockmittel verwendet werden. Dieses System ist im Vergleich zu einem klassischen EPN-Screening effektiver, aber es sind noch weitere Untersuchungen und ein geeigneterer EPN-Kandidat erforderlich (University of Liege).
  • Durch den Einsatz der LAMP-Technologie, eine neue und schnelle molekulare Identifikationstechnik, kann das Vorhandensein von kulturschädigenden Drahtwurmarten der Gattung Agriotes schnell und unkompliziert bestimmt werden. Im Projekt wurden für A. sputator und A. lineatus/obscurus spezifische Primer entwickelt (ILVO).

Neue Modellansätze und Nutzung der ElatPro-Projektergebnisse

  • Auf Basis der Monitoring-Daten aus Ost-Österreich wurde ein neuer Modellansatz zur Simulation der A. ustulatus-Aktivität im Oberboden entwickelt, um die bestehenden Modelle zu ergänzen. Diese erste Modellversion zeigt vielversprechende Trefferraten, es sind aber Aktivitätsratendaten von mehreren Jahren und Standorten für die weitere Entwicklung notwendig (MELES).
  • Ein exaktes dreidimensionales Prozessmodell, das die Populationsdynamik von Schädlingen in Luft- und Bodenbereichen über den gesamten Lebenszyklus des Schnellkäfers beschreibt, wurde entwickelt. Derzeit wird damit die Rolle von Grasland bei einem Befall durch Bodenschädlinge in einem dynamischen landwirtschaftlichen Raster untersucht, mit dem Ziel, einen entscheidenden Beitrag zur Perspektive innovativer landschaftlicher Bewirtschaftungsstrategien zu leisten (IGEPP).
  • Da der Modellalgorithmus von SIMAGRIO-W im System implementiert ist, dient ISIP als Schnittstelle für Feld- und Wetterdaten. Die Felddatenerfassung wird durch eine mehrsprachige mobile App (Collector for ArcGIS) unterstützt, die an die Bedürfnisse des Projekts angepasst wurde, während die Modellentwicklung durch den Import der an den Versuchsstellen erhobenen Bodentemperatur- und Feuchtedaten unterstützt wird. Das Endergebnis - eine regional angepasste Version des Modells - wird dann in einer intuitiven Benutzeroberfläche an Praktiker und Berater weitergegeben  (ISIP).
  • Die Weiterentwicklung von SIMAGRIO-W auf Basis der im Projekt gewonnenen Erkenntnisse, erwies sich bisher für die Praxis als noch unzureichend. In weiterer Folge sollen, über das Projekt ElatPro hinaus, Informationen über die Biologie des Schädlings (z.B. benötigte Temperatursummen für die Larvenentwicklung) in das Modell integriert werden (ZEPP).

Projektpartner

ElatPro Projektpartner

AGES GmbH
Die Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH (AGES) ist ein Unternehmen der Republik Österreich. Eigentümer sind das Bundesministerium für Arbeit, Soziales, Gesundheit und Konsumentenschutz und das Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus. Die AGES unterstützt das Management der Bundesministerien in Fragen der Öffentlichen Gesundheit, Tiergesundheit, Lebensmittelsicherheit, Arzneimittelsicherheit, Ernährungssicherung und des Verbraucherschutzes entlang der Nahrungskette fachlich und unabhängig mit wissenschaftlichen Expertisen (Aufgaben gemäß § 8 Gesundheits- und Ernährungssicherheitsgesetz – GESG).

MELES GmbH
MELES ist ein Team von Beratenden Ingenieuren, das 2014 von Biologen mit langjähriger Erfahrung in der Agrarökologie gegründet wurde. Das Unternehmen initiiert und leitet wissenschaftliche Projekte im Bereich der Agrarökologie und bietet Landwirten und anderen Kunden Dienstleistungen an, z.B. die Überwachung von Schädlingen, insbesondere Bodenschädlingen, und die Planung von biodiversitätsverbessernden Maßnahmen in Agrarlandschaften. Die Mitarbeiter verfügen insbesondere über Forschungserfahrung in den Themen der biologischen Schädlingsbekämpfung, Auswirkungen des Klimawandels auf landwirtschaftliche Schädlinge und Naturschutz in der Landwirtschaft. Seit der Gründung war MELES an mehreren Projekten zur Überwachung und Kontrolle von Drahtwürmern beteiligt. Sie sind beschrieben unter: http://www.melesbio.at/forschung/

Universität Innsbruck, Department für Ökologie
Unsere Arbeit befasst sich mit der Ökologie von Tieren in natürlichen und bewirtschafteten Ökosystemen und der Rolle, die diese Organismen im  Ökosystem  spielen. Wir versuchen, die Mechanismen zu verstehen, die die Struktur und das Funktionieren von natürlichen Gemeinschaften bestimmen, indem wir neue Techniken in Labor- und Feldexperimenten integrieren. Ein Hauptziel unserer Arbeit ist die Analyse der Wechselwirkungen des Nahrungsnetzes durch molekulare Ansätze: In den letzten 20 Jahren haben wir eine breite Palette von trophischen Netzwerken in terrestrischen und aquatischen Umgebungen untersucht, die von Gletschervorlandschaften über Agrarökosysteme reichen und alles abdecken von Käfern bis hin zu Vögeln. Die Forschung der Gruppe Angewandte und Trophische Ökologie ist in verschiedene Projekte eingebettet, von denen viele in Zusammenarbeit mit führenden Forschern aus der ganzen Welt durchgeführt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden in führenden internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht: https://www.uibk.ac.at/ecology/forschung/applied-and-trophic-ecology/

University of Liége, Gembloux Agro-Bio Tech
Das Labor für funktionelle und evolutionäre Entomologie (Gembloux Agro-Bio Tech, Universität Lüttich) konzentriert seine Lehr- und Forschungsaktivitäten auf die fundamentale und angewandte Entomologie, mit besonderem Interesse an der Entwicklung innovativer Strategien zur Bekämpfung von Schadinsekten in der Landwirtschaft. Unsere Forschungsgruppe Chemische und Verhaltensforschende Ökologie beschäftigt sich mit Semiochemikalien (Pheromone und Allelochemikalien), die an der Veränderung des Insektenverhaltens und der Interaktion zwischen Pflanzen und Insekten beteiligt sind.

National research centre for witloof/chicory
Das Nationale Forschungszentrum für Chicorée (NPW) konzentriert sich vor allem auf die Anbauprobleme und -möglichkeiten in Chicorée und innovativen Nutzpflanzen. Wichtige Forschungsschwerpunkte sind Sortenforschung, Pflanzenernährung und -düngung, Pflanzenschutz, Wasser, Anbautechnik, Energie, Optimierung der ökologischen Produktion und Vielfalt.

INAGRO
Inagro ist der Wissenspartner der Agrar- und Gartenbaubetriebe in den Bereichen Innovation und Nachhaltigkeit. Geografisch gesehen liegt Inagro im sehr intensiven und innovationsgetriebenen, landwirtschaftlichen und gärtnerischem Herz der Provinz Westflandern in Belgien.  Im Rahmen der eigenen optimierten professionellen Forschungsinfrastruktur entwickeln die wissenschaftlichen und technischen Teams von Inagro praxistaugliche Anbau- und Kulturtechniken. Unsere Partner sind Universitäten, Hochschulen und Unternehmen. Die Berater von Inagro bringen das neue Know-how in die Land- und Gartenbaubetriebe und begleiten die Unternehmen bei der Umsetzung dieser Erkenntnisse, die durch professionelle Kommunikationsmittel unterstützt werden. Inagro steht für mehr als 60 Jahre praktische Tradition in der landwirtschaftlichen Forschung und Lehre mit 210 Mitarbeitern.

Hooibeekhoeve
HH ist ein unabhängiges Forschungszentrum für Viehzucht, Futterpflanzen und ländliche Entwicklung in der flämischen Region. Wir sind ein Milchversuchsbetrieb mit Expertise in verschiedenen Forschungsthemen und haben starke Bildungs- und Wissensaustauschaktivitäten mit Landwirten und Agrarstudenten. Durch die intensive Kommunikation kennen wir die Bedürfnisse der Bauern. Unsere Forschung ist immer auf der Suche nach Antworten darauf. HH ist die Anlaufstelle für Landwirte und stellt die Verbindung zu anderen (internationalen) Institutionen und der Regierung dar.

IGEPP
IGEPP ist eine Forschungseinheit, die Wissenschaftler aus drei Einrichtungen vereint: dem Forschungs- und Lehrinstitut für Agrarwissenschaften, Agrocampus Ouest, der Universität Rennes 1 und INRA. INRA, das französische Nationale Institut für Agrarforschung, ist eine nationale öffentliche Forschungseinrichtung mit zwei Regulierungsbehörden: dem französischen Forschungsministerium und dem französischen Landwirtschaftsministerium. Die sechs Hauptziele bestehen in der Erarbeitung und Verbreitung von Wissen (mehr als 4000 Publikationen/Jahr), der Förderung von Innovationen durch Technologietransfer und Partnerschaften (340 Patente, 108 Start-ups in 17 Jahren), der Ausbildung zukünftiger Wissenschaftler (mehr als 1800 Doktoranden), der Gestaltung nationaler und europäischer Forschungsstrategien, der Information der Öffentlichkeit und der Förderung der Debatte über die Rolle der Wissenschaft in der Gesellschaft. Die an ElatPro beteiligten Mitarbeiter gehören zum Team Ökologie & Genetik der Insekten: https://www6.rennes.inra.fr/igepp_eng/About-IGEPP

ZEPP
Die Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz, kurz ZEPP genannt, wurde im Oktober 1997 auf der Basis einer Verwaltungsvereinbarung der deutschen Bundesländer eingerichtet. Die Aufgabe der ZEPP ist es, vorliegende Prognose- und Simulationsmodelle für wichtige landwirtschaftliche und gartenbauliche Schaderreger (Schädlinge und Krankheiten) zu sammeln, zu prüfen und für den Einsatz in der Praxis weiterzuentwickeln. Des Weiteren wird die Entwicklung von Prognosemodellen für bisher nicht bearbeitete Schaderreger initiiert. www.zepp.info

JKI
Das Julius-Kühn-Institut (JKI) ist die Bundesforschungsanstalt für Kulturpflanzen in Deutschland und eine eigenständige übergeordnete Bundesbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Im Rahmen des JKI arbeiten 17 Forschungsinstitute an einer Vielzahl von Themen. Das Institut für Pflanzenschutz in Ackerbau und Grünland arbeitet an den aktuellen Herausforderungen und Fragestellungen des Pflanzenschutzes. Dazu gehören die Bewertung von Pestiziden sowie die Erforschung der Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen gegen bestimmte Krankheiten oder die Erforschung von Schadorganismen aus biologischer und ökologischer Sicht. Darüber hinaus liegt ein Schwerpunkt der Arbeit des Instituts auf der Erforschung der Entwicklung von Pestizidresistenzen im Zusammenhang mit der Verwendung von Pflanzenschutzmitteln. Gleichzeitig wird an der Entwicklung effizienter und ressourcenschonender Pflanzenschutzmethoden für einen nachhaltigen und ökologischen Landbau geforscht. https://www.julius-kuehn.de/en/plant-protection-in-field-crops-and-grassland/

Veneto Agricoltura
Die Agentur für Innovation im Primärsektor der Region Venetien - Veneto Agricoltura, unterstützt die Regionalregierung bei der Umsetzung der Politik für Landwirtschaft, Ernährung, Forstwirtschaft und Fischerei. Zu den Haupttätigkeitsbereichen zählen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, einschließlich solcher über nachhaltige Landwirtschaft in ganzheitlichem Ansatz und in Form von individuellen Prozessen; Verbreitung, Austausch und Erweiterung des Wissens durch Informationen, Schulungen und Tagungen; Förderung und Zertifizierung der Lebensmittelqualität; Lebensmittellaboranalysen zur Charakterisierung und Qualitätskontrolle; Wildtierbeobachtung und -forschung; Erhaltung der biologischen Vielfalt von Pflanzen und Tieren in der Landwirtschaft; regionale staatliche Forstwirtschaft; Kontrolle des Wasserhaushalts in gefährdeten Gebieten.

Agroscope
Agroscope ist das Kompetenzzentrum der Schweiz für landwirtschaftliche Forschung, das dem Bundesamt für Landwirtschaft angegliedert und dem Eidgenössischen Departement für Wirtschaft, Bildung und Forschung untergeordnet ist. Durch die Forschungsarbeiten von Agroscope soll ein bedeutender Beitrag für eine nachhaltige Land- und Ernährungswirtschaft sowie eine intakte Umwelt geleistet werden. Im Jahr 2018 wurden 1400 Publikationen veröffentlicht und 1600 Poster und Diskussionen, in denen alle Aspekte der landwirtschaftlichen Lebensmittelproduktion behandelt werden. 56 Bachelor- und MasterstudentenInnen und 92 DissertantInnen haben ihre Arbeiten bei Agroscope abgeschlossen.

ISIP
Das Informationssystem Integrierte Pflanzenproduktion (ISIP) ist ein deutschlandweites Online Entscheidungshilfesystem der Landwirtschaftskammern und Bundesländern. Es wird als universelles Konzept zur Durchführung von wetterbasierten Simulationsmodellen im Internet entwickelt. Das System ist auf den Einsatz moderner Informationstechnologie ausgelegt, um die Hauptaufgabe der Beratungsdienste - den Informationstransfer an die Praxis - effizienter zu gestalten. Modellergebnisse werden unter www.isip.de überwiegend als HTML-Seiten dargestellt, jedoch werden Dienstleistungen in letzter Zeit immer wichtiger: Partner, die eine eigene Website betreiben, wollen eine eigene Benutzeroberfläche entwickeln, aber auch umgekehrt werden Webservices von Partnern im ISIP genutzt.

ILVO
Das flämische Forschungsinstitut für Landwirtschaft, Fischerei und Ernährung (ILVO) betreibt multidisziplinäre, innovative und unabhängige Forschung mit dem Ziel einer wirtschaftlich, ökologisch und sozial nachhaltigen Landwirtschaft und Fischerei. Die Abteilung für Pflanzenwissenschaften untersucht alle Aspekte der grundlegenden Pflanzenproduktion, vom Boden bis zum Krankheitserreger. Im Rahmen des Pflanzenschutzes untersuchen und identifizieren die Forscher die Bakterien, Pilze, Viren, Insekten, Milben und Nematoden, die Pflanzen befallen können, und nachhaltige Wege zu ihrer Bekämpfung.

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