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Stabile Isotopenanalyse der Nahrung von Elateridenlarven

Die Nahrungswahl von Drahtwürmern (Coleoptera: Elateridae) im Agrarland und ihre Beeinflussung durch Umweltfaktoren analysiert mittels Stabiler Isotope. Als Drahtwürmer werden die Larven der Schnellkäfer (Coleoptera: Elateridae) bezeichnet, welche häufig in Agrarböden anzutreffen sind. Die meisten Drahtwurmarten sind polyphag und fressen neben Wurzeln auch abgestorbenes Pflanzenmaterial. Bestimmte Arten treten jedoch weltweit als bedeutende Schädlinge an verschiedensten Kulturpflanzen auf. Es wird angenommen, dass bestimmte Bodenparameter (z.B. Humusgehalt, Feuchte) und die Fruchtfolge die Nahrungswahl der Drahtwürmer entscheidend beeinflussen. Im Freiland konnten diese Beziehungen bis heute jedoch nicht nachgewiesen werden. Ein besseres Verständnis der Wechselwirkung zwischen diesen Faktoren und der Nahrungswahl der Drahtwürmer würde aber die Einschätzung der tatsächlichen Rolle bestimmter Drahtwurmarten erheblich erleichtern und eine Basis für die Vorhersage und Kontrolle von Drahtwurmschäden darstellen. Im vorliegenden Projekt wird erstmals die Stabile-Isotopen-Methode angewandt, um die Nahrungswahl von Elateridenlarven zu untersuchen. Dabei geben die unter Freilandbedingungen gewonnenen Isotopendaten der Drahtwürmer darüber Auskunft, von welchen Nahrungssubstraten sich diese Tiere ernähren. Zusätzliche Laborexperimente ergänzen die Befunde aus dem Freiland und helfen bei ihrer Interpretation. Um allgemeine Aussagen über die Nahrungswahl von Drahtwürmern in Mitteleuropa zu erhalten, werden verschiedenste Standorte in Österreich und Deutschland beprobt. Weiters wird das Nahrungswahlverhalten mit bestimmten Bodenparametern in Beziehung gesetzt, um zu analysieren, wie diese Parameter die Nahrungswahl der Drahtwürmer und ihr Schadpotential beeinflussen. Die Ergebnisse dieses Projektes stellen damit eine Basis für alle weiteren Schritte zur Entwicklung von Regulationsmaßnahmen bei Drahtwürmern dar.

ERA-NET C-IPM: Eine Suche nach der Nadel im Heuhaufen - Vorhersage der Drahtwurmaktivität in der obersten Bodenschicht als Entscheidungshilfe für integrierte Pflanzenschutzmaßnahmen in betroffenen landwirtschaftlichen Kulturen (ElatPro)

Drahtwürmer können durch unterirdischen Fraß an Wurzel und Spross bedeutende Schäden an verschiedenen Kulturpflanzen verursachen. Jene Insektizide, welche sich im Einsatz gegen den Drahtwurm als äußerst wirksam erwiesen, verblieben lange im Boden und wurden als risikoreich für die Umwelt eingestuft. Mittlerweile stehen Europaweit kaum noch geeignete Pflanzenschutzmittel im Kampf gegen den Drahtwurm zur Verfügung. Es ist daher dringend notwendig den Einsatz der zur Verfügung stehenden Mittel und Methoden so weit zu optimieren, dass auch damit die Drahtwurmschäden möglichst unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden können. Dass Drahtwürmer zu den am schwersten bekämpfbaren Bodenschädlingen zählen liegt vor allem daran, dass sich die robusten Larven bei ungünstigen Bedingungen in tiefere Bodenschichten zurückziehen, wo sie über viele Monate hinweg ohne Nahrung ausharren können. Wenn die Drahtwürmer in den Oberboden zurückkehren, sind sie auch wieder für Bekämpfungsmaßnahmen erreichbar. Aus diesem Grund ist die Kenntnis über das Verhalten von Drahtwürmern besonders wichtig um in der Praxis gute Erfolge bei der Bekämpfung von Drahtwürmern zu erzielen. SIMAGRIO-W ist ein zweistufiges Modell das auf Tageswerten für Bodentemperatur und Bodenfeuchte basiert und nach Bodenart differenziert. Das Modell berechnet jenen Anteil der Drahtwurmpopulation eines Standortes, der sich aktuell in der obersten Bodenschicht aufhält. Im ersten Schritt des Modells wird anhand der Tagesmittelwerte der gemessenen oder simulierten Bodentemperatur und Bodenfeuchte durch eine bivariate Gaußscher Regressionsgleichung ein Prozentsatz ermittelt, der das Risiko von Drahtwürmern in der Schadzone wiedergeben soll. Liegt der Wert bei über 10% wird im zweiten Teil des Modells mit einer Logistischen Regression in Abhängigkeit von Bodenfeuchte und Bodenart der genaue Prozentsatz der Drahtwurmpopulation bestimmt, der sich in der obersten Bodenschicht aufhält. Die Logistischen Regressionsgleichungen müssen für jede Bodenart durch Evaluierung im Freiland erstellt werden und liegen für mehrere Bodenarten vor (mittel lehmiger Sand, stark sandiger Lehm, schluffiger Lehm, mittel schluffiger Ton). SIMAGRIO-W wurde von Hann et al. 2014 einer Validierung unterzogen, wobei die Vorhersagen des Modells mit den ermittelten Drahtwurmdichten in den obersten Bodenschichten an 4 Versuchsstandorten in Ostösterreich verglichen wurden. Während das in Deutschland (Rheinland-Pfalz) entwickelte Modell ein Aktivitätsmaximum von 11°C voraussetzt, wurden an den Versuchsstandorten in Ost-Österreich bei Temperaturen bis zu 26° hohe Drahtwurm-Aktivitäten beobachtet. Auch die Bodenfeuchte in 80cm Bodentiefe lag an 3 Standorten durchgehend unter dem Drahtwurmaktivitätsbereich von SIMAGRIO-W und dennoch konnte eine hohe Drahtwurmaktivität beobachtet werden. Die Wärmebedürfnisse und die Ansprüche an die Bodenfeuchte unterscheiden sich stark zwischen den Drahtwurmarten. (Text gekürzt)

Teilprojekt C, Teilprojekt B

Entwicklung von nachhaltigen Verfahren zur Abwehr von Feldmäusen

Die Feldmaus (Microtus arvalis) tritt in der Land- und Forstwirtschaft mehr oder weniger regelmäßig auf. Neben den wichtigen Funktionen im Ökosystem (u.a. Nahrungsnetze) verursacht ihr vergleichsweise regelmäßiges explosionsartiges Massenauftreten erhebliche Schäden. Nach erfolgter Massenvermehrung ist eine Regulierung schwierig. Nicht-chemische Verfahren, wie Eingriffe in Wohn-/Lebensbereiche der Mäuse mit dem Ziel der Reduzierung oder Zerstörung, der Einsatz von Gegenspielern, Antagonisten oder Spezialverfahren, sowie das Fangen (Fallen), die Vergrämung oder der Einsatz von Migrationsbarrieren stehen zwar in Ansätzen zur Verfügung, lassen sich aber häufig nicht großflächig einsetzen, widersprechen landschaftsstrukturellen Zielen (Beseitigung von Randbepflanzungen) oder sind zu kostenintensiv. Daher wird auf den Einsatz von Rodentiziden zurückgegriffen, mit oft zweifelhaftem Erfolg (z.B. aufgrund von attraktiverem Alternativfutter) und mit spürbaren Nebenwirkungen auf Nichtzielorganismen aufgrund der fehlenden Spezifität des Wirkstoffes. Zwar werden und wurden hier spezifische Anwendungsempfehlungen und Ausbringungsvorgaben entwickelt (z.B. Einsatz beim Populationsaufbau, tiefes Platzieren in den Gängen). Dadurch konnten die Risiken etwas gemindert, aber nicht ausgeschlossen werden. Bislang gibt es noch keine ökologisch verträglicheren Verfahren, die einen großflächigen Einsatz zulassen. Genau hier greift das vorliegende Verbundvorhaben ein. Ziel ist es, eine nachhaltige und auch für den Ökolandbau einsetzbare Methodenkombination zu entwickeln und in der Praxis zu implementieren. Der Grundansatz ist es hierbei, die Feldmaus bereits beim Populationsaufbau zu stören. Die entsprechenden Refugien stehen dabei ebenso wie die Schonung von Nichtzielorganismen im Vordergrund des Projektes. Es sollen dabei Verfahren wie das Ziehen einer tiefen Furche kombiniert mit Repellents z.B. aus nicht toxischen Naturstoffen in geeigneten Dispensern sowie Fangwannen/Deckelfallen mit Attraktanzen getestet werden, die auch für den Ökolandbau geeignet sind. Um die Fängigkeit zu erhöhen, sollen für die neue Anwendung von Attraktanzen in Fangwannen bzw. Deckelfallen neue Formulierungen geprüft werden. Die Ergebnisse dieses Vorhabens sollen in die Arbeit der durch die Agrarministerkonferenz eingerichteten Bund-Länder-Arbeitsgruppe Feldmaus-Management einfließen. Dazu wurde im Februar 2013 ein Expertengespräch am Julius Kühn-Institut (JKI) durchgeführt, bei dem vereinbart wurde, ein gezieltes und nachhaltiges Feldmausmanagement zu entwickeln.

Auswirkung des Waldbefalls durch den Asiatischen Eschenprachtkäfer auf die Erholungsnutzung

Der Asiatische Eschenprachtkäfer (Agrilus planipennis) verursacht seit einigen Jahren als invasive Art in Nordamerika enorme Schäden an Eschenwäldern. Da sich der Käfer nun auch im Raum Moskau etabliert hat und beginnt sich nach Westen auszubreiten gilt Europa ebenfalls als potentiell gefährdet. Einschätzungen bezüglich ökologischer und ökonomischer Konsequenzen liegen mittlerweile vor, jedoch fehlen Studien, welche die Auswirkungen befallener Waldbestände auf sozialer Ebene untersuchen. Sowohl für Schutzgebiete, wie Nationalparks, die sich nicht zuletzt durch den Umgang mit Käferkalamitäten im Spannungsfeld von Naturschutz und Öffentlichkeit/Tourismus befinden, als auch für Naherholungswälder sind diesbezüglich kaum Forschungsergebnisse vorhanden. Eine Beantwortung der Fragen nach der landschaftsästhetischen Wahrnehmung, des Erholungsverhaltens oder der Akzeptanz natürlicher Störungen in der Bevölkerung und Gebietsbesuchenden scheint aber dringend notwendig, um geeignete Managementmaßnahmen und -ziele definieren zu können. Dieses Projekt untersucht, inwieweit verschiedene Befallsstadien einen Einfluss auf das Besuchsverhalten von Waldbesuchenden haben können. Befragungen finden in Österreich in den Donauauen und in den U.S.A. in Minnesota statt, wodurch zusätzlich ein trans-kultureller Vergleich in Bezug auf die Wahrnehmung und Akzeptanz von befallenen Waldbeständen in der Analyse durchgeführt werden kann. Das Projekt wird vom US Forest Service finanziert und in Kooperation mit der University of Minnesota durchgeführt.

Mikroverkapselte Süßholzextrakte - eine nachhaltige Alternative zu kupferhaltigen Pflanzenschutzmitteln zur Kontrolle Falscher Mehltaupilze, Teilprojekt 3

Kupfer wird in der ökologischen Landwirtschaft vor allem in großflächigen Sonderkulturen wie Wein gegen den Falschen Mehltau eingesetzt. Dessen Einsatz soll gemäß der Forderung der EU-Kommission reduziert, idealerweise ersetzt werden. Daher ist das erklärte Ziel dieses Verbundvorhabens, mikroverkapselte Süßholz-Extraktformulierungen als Kupferersatzpräparate zu optimieren, im Freiland am Wein zu testen und ein Herstellungsverfahren für den Technikums-Maßstab zu adaptieren. Final soll das Projekt ein marktreifes und zulassungsfähiges Fungizid gegen Falsche Mehltaupilze zunächst für den Einsatz im Weinbau zum Ergebnis haben. Um auf lange Sicht den Eintrag von Kupfer im ökologischen Landbau zu minimieren, soll, basierend auf der erarbeiteten Formulierung, diese für den Einsatz in kleinflächigen Kulturen wie Obst und Gemüse angepasst werden. Zum Erreichen des Vorhabenziels plant Trifolio-M ein Upscaling und eine Optimierung der Extraktion der aktiven Substanzen aus den Süßholzblättern im Pilotmaßstab für höhere Ausbeuten und Selektivität. Parallel dazu strebt das iPAT ein Scale-up seines Verfahrens zur Mikroverkapselung der Süßholzextrakte vom Labor- auf den Technikums-Maßstab in einer eigens entwickelten Anlage an. Beide Partner entwickeln zusammen verschiedene anwenderfreundliche Formulierungstypen (WDG/WP). Bei Trifolio-M wird das Testsystem Weinrebe/P. viticola adaptiert, um gute Wirksamkeiten aus dem bestehenden System Tomate/P. infestans auch hier an Ganzpflanzen in einfachen Wirksamkeitstests und mit ausgewählten Kandidaten in UV- und Regentests unter kontrollierten Bedingungen bestätigen zu können. Weitere Aufgaben von Trifolio-M sind Untersuchungen zur langfristigen Absicherung der Rohstoffversorgung, die Überprüfung der Lagerstabilität von ausgewählten Formulierungs-Prototypen, sowie die Etablierung von Analysemethoden für die Rückstandsanalytik. Das WBI führt in vitro Untersuchungen zur Erfassung der Wirkungsreichweite, protektiver Langzeitwirkung, Wirkung auf unterschiedliche Entwicklungsstadien des Pathogens und Ausbildung möglicher Resistenzen, durch. Erfolg versprechende Prototypen werden vom WBI im (Semi-)Freiland getestet. Hierbei werden Befallshäufigkeit und -stärke nach dem EPPO-Schema bewertet. Sobald eine applizierbare und anwenderfreundliche Formulierung für den Weinbau zur Verfügung steht, muss diese ihre Marktreife vor dem Zulassungsstart beweisen (Red-Flag Decision: STOP or GO).

Frax-ProMic: Entwicklung eines biologischen Kontrollsystems zur Regulierung des Erregers des Eschentriebsterbens Hymenoscyphus fraxineus, Teilvorhaben 1: Screening und Charakterisierung antagonistischer Mikroorganismen und mikrobieller Konsortien zur Kontrolle des Erregers des Eschentriebsterbens

Das durch Hymenoscyphus fraxineus verursachte Eschentriebsterben hat sich seit Mitte der 1990er Jahre europaweit ausgebreitet und stellt durch das Absterben ganzer Bestände die forstliche Zukunft der Esche in Frage. Die biologische Kontrolle der Erkrankung durch mikrobielle Antagonisten, die den Schadorganismus direkt bekämpfen und/oder durch Konkurrenz unterdrücken, ist eine aussichtsreiche Option zur Eindämmung des Eschentriebsterbens und kann eine synergistische Ergänzung zur Züchtung resistenter Genotypen darstellen. Im Projekt soll ein biologisches Kontrollsystem zur Bekämpfung des Erregers auf der Grundlage epi- und endophytischer Isolate, die sich an der Esche stabil etablieren können, entwickelt werden. Über ein mehrstufiges Verfahren werden erfolgversprechende Bakterien und Pilze genetisch charakterisiert und hinsichtlich ihrer antagonistischen Wirkung evaluiert. Die Bereitstellung effektiver antagonistischer Mikroorganismen soll entscheidend zur Eindämmung des Eschentriebsterbens beitragen. Perspektivisch sollen die mikrobiellen Präparate in Samenplantagen zur Entwicklung resistenter Pflanzen eingesetzt werden. Im Vorhaben werden zunächst die Mikrobiome resistenter und anfälliger Eschen über kulturunabhängige Sequenzierungsansätze (NGS von Markergenen) analysiert und Taxa identifiziert, die für resistenter Eschen spezifisch sind. Parallel hierzu wird eine Vielzahl von Bakterien- und Pilzstämmen kultiviert und klassifiziert (MALDI-TOF-MS). Basierend auf der vergleichenden Analyse der Mikrobiota resistenter und anfälliger Eschen (kulturabhängig und kulturunabhängig) werden potentielle Antagonisten (Isolate und mikrobielle Konsortien) ausgewählt. Nach dem Screening des antagonistischen Potentials in vitro (über Ko-Kultivierung) und der Untersuchung relevanter Stoffwechselleistungen erfolgt die Gewächshaus-Prüfung aussichtsreicher Isolate an Eschenjungpflanzen und die abschließende Charakterisierung ihrer antagonistischen Eigenschaften.

ElatPro: Die Suche der Nadel im Heuhaufen: Prognose der Drahtwurmtätigkeit in der oberen Bodenschicht für das Integrierte Pestmanagement in Ackerkulturen

Das Projekt hat ein neues EHS für das Drahtwurmauftreten unter unterschiedlichen ökologischen Bedingungen über weite Teile Europas zum Ziel. Partner aus Österreich, Schweiz, Belgien, Niederlanden, Frankreich, Italien und Deutschland sind an dem Projekt ELAT-PRO beteiligt, das von 2016 bis 2019 durchgeführt werden soll. Am Ende des Projektes sollen spezifische Modelle für die Prognose der Aktivität verschiedener Drahtwurmarten entstehen. Dazu müssen Temperatur und Feuchtebedürfnisse der schädlichen Arten, unter Berücksichtigung der einzelnen Entwicklungsstadien der Larven und der Umweltbedingungen ermittelt werden. Da die Prognose an unterschiedliche Drahtwurmarten und unterschiedliche klimatische europäische Regionen angepasst sein muss, ist ein kontinuierliches Monitoring der Aktivität der Drahtwürmer an ausgewählten Standorten in Europa erforderlich. Das kontinuierliche Monitoring-Programm wird auf Freilandflächen in Österreich, Belgien, Frankreich, Deutschland, Italien und der Schweiz durchgeführt werden. Dabei wird in den ersten zwei Jahren die Aktivität der Drahtwürmer mit Köderfallen beobachtet, um ihren Aktivitätsrhythmus in den oberen Bodenschichten zu erfassen. Dies wird in unterschiedlichen Kulturen (Kartoffel, Mais, Chicoree) durchgeführt werden. Ein erstes Set dieser Monitoringdaten wird für die Modellentwicklung benötigt. Ein zweites unabhängiges Set von Monitoringdaten soll der Prüfung und Validierung des Models dienen. Diese Untersuchungen bestehen aus Labor-, Halbfreiland und Freilandversuchen, um die Schlüsselfaktoren für die Drahtwurmaktivität unter kontrollierten Bedingungen näher zu bestimmen.

Entwicklung eines computergestützten Entscheidungshilfemodells zur Prävention von Erbsenwicklerschäden in Körnerleguminosen

Ziel des Projektes ist es, für den ökologischen Anbau von Gemüseerbsen ein computergestütztes Entscheidungshilfesystem (EHS) zu entwickeln, welches eine präventive Anbauplanung zur Vermeidung von Erbsenwicklerschäden ermöglicht. Im Projekt führen vier Verbundpartner (Uni-Kassel-FÖP für Nordhessen zusammen mit Gäa e.V. für Sachsen (012OE012), sowie LLFG für Sachsen Anhalt (12OE033) und ZEPP Bad Kreuznach mit ISIP (12OE034), ihre Ergebnisse aus drei Modellregionen zusammen. GIS-verortete Daten zum räumlich- zeitlichen Befallsgeschehen, zur Witterung und Pflanzenphänologie auf Praxisschlägen, sowie die Lage und Entfernung der Flächen zu einander, werden erfasst, ergänzt von Temperatursummenbeziehungen von Pflanze und Schädling aus Freiland- und Klimakammerversuchen (Uni-Kassel-FÖP). Die Daten werden an der ZEPP & ISIP zu einem modular aufgebauten EHS zusammengeführt und im laufenden Projekt mehrortig validiert. Das internetverfügbare EHS soll Prognosen zum Erstauftreten, Eiablage und Larvalentwicklung berechnen und als Empfehlungsergebnis hochauflösende Risikokarten bereitstellen.

Jährliche Erfassung des Rhizoctonia- und Nematodenbefalls bei Zuckerrüben in den bayerischen Anbaugebieten mit georeferenzierter Zuordnung der einzelnen Feldschläge

Erfassung der Entwicklung der Krankheits- und Schädlingssituation an Rüben zur Analyse des phytosanitären Zustands der Böden der bayerischen Rübenanbaugebiete und Ableitung von Beratungsinitiativen zur Qualitätserzeugung.

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