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Approaches to improve control of Cabbage stem flea beetle (Psylliodes chrysocephala L.) in winter oilseed rape (Brassica napus L.) by specific investigations on biology and damage potential with focus on immigration time and beetle density
No full textSeit dem Verbot der neonikotinoiden Saatgutbehandlung im Winterraps in der Europäischen Union im Jahr 2013 hat Raps zum Auflaufen im Herbst keinen insektiziden Beizschutz. Einer der Hauptherbstschädlinge, der durch das Verbot begünstigt wird, ist der Rapserdfloh (Psylliodes chrysocephala L). Die Imagines migrieren ab September in die frisch auflaufenden Winterrapsbestände und können unter ungünstigen Wachstumsbedingungen durch Reifungsfraß an jungen Blättern Kümmerwuchs und Pflanzenverluste verursachen. Die Larven des Rapserdflohs schlüpfen von Ende Oktober bis in das Frühjahr und sind in der Regel das schädlichste Stadium. Sie minieren in den Blättern und schwächen die Pflanze während des Winters, welches zu Auswinterung und Ertragseinbußen führen kann. Ziel dieser Arbeit war es, Biologie und Schadpotenzial dieses Schädlings mit besonderem Fokus auf dem Einfluss von Einwanderungszeitpunkt und Käferdichte im Herbst zu untersuchen und daraus Verbesserungen zur Prognose des Auftretens und möglicher Schäden abzuleiten.
Um verschiedene Befallszeiträume und -dichten nachzustellen, wurden in den Jahren 2015/16 bis 2017/18 Halbfreiland Netzkäfigversuche etabliert, welche mit unterschiedlichen Käferdichten zu verschiedenen Zeitpunkten besiedelt wurden. Im Laufe der Vegetationsperiode wurden Entwicklung und Schadpotenzial des Rapserdflohs überwacht. Ergänzend wurden gezielte Versuche zur Eiablage und zum Einfluss des Verpuppungszeitpunktes auf Höhe und Zeitpunkt des Jungkäferschlupfes gemacht. Die in den Versuchen gesammelten Erkenntnisse wurden in Freiland-bekämpfungsversuchen bestätigt. Weiterhin wurde eine Methode zur indirekten Ermittlung des Larvenbefalls anhand der durch Larven verursachten Vernarbungen entwickelt und geprüft.
Die Ergebnisse zeigen, dass früh einwandernde Käfer ein deutlich höheres Schadpotenzial durch höhere Eiablage und einen damit verbundenen signifikant höheren Larvenbefall vor dem Winter haben, als spät einwandernde. Als Käferbekämpfungsrichtwert wurde abgeleitet, dass bei Zuflug bis 20.09. ab einer Käferdichte von 13 Käfern/m2 und bei Zuflug ab dem 20.09. ab 20 Käfern/m2 mehr als 4 Larven/Pflanze vor dem Winter erreicht wurden. Anfang September freigesetzte Tiere legten während ihrer Lebensspanne im Mittel der Jahre 2016/17 und 2017/18 108 Eier, wohingegen die Anfang Oktober freigesetzten Käfer 69 Eier legten. Die Haupteiablage fand im Oktober statt. Bei Freisetzung Anfang September wurden im Mittel der Jahre bei einer Larvenbonitur im Dezember mit 22 Larven/Weibchen etwa doppelt so viele Larven nachgewiesen wie bei Freisetzung Anfang Oktober. Ein milder Winter führte zu kontinuierlicher Eiablage und Larvenschlupf. Durch kalte Witterung wurden Eiablage und Larvenschlupf unterbrochen. Zwischen Larvenabundanz und Lufttemperatursumme von der Käferfreilassung bis zur Larvenbonitur wurde ein signifikant linearer Zusammenhang berechnet (R2= 67 %).
Die Larven hielten sich unabhängig vom Larvenstadium bevorzugt im unteren Ende des Blattstiels auf. Zwischen der Besiedelung der Endknospe und der Larvendichte/Pflanze zeigte sich eine positive lineare Beziehung. Hoher Larvenbesatz zeigte einen signifikanten Einfluss auf Auswinterungsverluste, Bedeckungsgrad, NDVI und Anteil/Pflanzen mit Besenwuchssymptomen im Frühjahr, wobei früher Befall in Kombination mit kaltem Winter einen deutlich stärkeren Einfluss hatte als später. Dieses gilt auch für die durch Larvenbefall verursachten Ertragsverluste. Im Besiedelungsversuch konnten bei frühem, starkem Befall signifikante Ertragsverluste von bis zu 25 % in einem der drei Jahre gezeigt werden. Frühe Abwanderung der verpuppungsreifen Larven und folgende Bodenfrostereignisse führten zu einer starken Minderung des Jungkäferschlupfes. Der Hauptschlupf der Jungkäfer fand in allen Jahren zwischen der 24. und 26. Kalenderwoche statt. Im Mittel der Jahre wurden 16 Nachkommen/Weibchen gezählt.
In den dreijährigen Bekämpfungsversuchen in der Braunschweiger Region wurde der Einfluss von sechs verschiedenen insektiziden Blattapplikationen und Saatgutbehandlungen auf den Rapserdfloh untersucht: Karate Zeon (a.i. lambda-Cyhalothrin), Elado (Clothianidin + beta-Cyfluthrin), Fortenza Force (Cyantraniliprole + Tefluthrin) (nur 2015), Lumiposa (Cyantraniliprole) (nur 2016 und 2017), Integral Pro (Bacillus amyloliquefaciens) (nur 2016) und Force (Tefluthrin) (nur 2017). Von den Saatgutbehandlungen zeigte nur Elado bei früher Käferzuwanderung eine signifikante Reduktion des Larvenbefalls. Clothianidin- und Cyantraniliprolehaltige Produkte führten zu einem höheren Auflauf unabhängig von den erfassten Insektenschäden. Durch eine gezielte Karate Zeon-Applikation (Anfang bis Mitte Oktober) zum Zeitpunkt der Haupteiablage, nach dem Erreichen des Käferbekämpfungsschwellenwertes von 50 Käfern in drei Wochen in Gelbschalen, wurden Larvenbefall und Jungkäferschlupf in allen Jahren signifikant reduziert (80–90 %). Nur die Elado-Variante zeigte im Jahr 2016/17 einen signifikanten Mehrertrag gegenüber der Kontrolle in Höhe von ca. 2 dt. Bei den anderen Varianten wurde kein signifikanter Mehrertrag gemessen.
Der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Vernarbungen/Pflanze und der Anzahl der Larven/Pflanze zeigte, dass bei einer Larvenbonitur im November/Dezember bei durchschnittlich ≤5 Vernarbungen/Pflanze in 98 % der Fälle der Bekämpfungsrichtwert von 4 Larven nicht überschritten war. Ab >4 Narben/Pflanze müssen die Pflanzen auf Larvenbesatz untersucht werden.
Insgesamt wurde durch die Arbeit das Wissen zu Biologie und zum Schadpotenzial des Rapserdflohs erweitert und eine Verbesserung bzw. Absicherung der Vorgehensweise bei der Bekämpfung des Rapserdflohs erreicht. Einige Bereiche bedürfen jedoch weiterer Forschung. So sollten das Vernarbungs-Larven-Prognose-Modell und die in den Netzkäfigversuchen gewonnenen Erkenntnisse im Freiland in verschiedenen Umwelten für die Praxis weiterentwickelt werden.Seit dem Verbot der neonikotinoiden Saatgutbehandlung im Winterraps in der Europäischen Union im Jahr 2013 hat Raps zum Auflaufen im Herbst keinen insektiziden Beizschutz. Einer der Hauptherbstschädlinge, der durch das Verbot begünstigt wird, ist der Rapserdfloh (Psylliodes chrysocephala L). Die Imagines migrieren ab September in die frisch auflaufenden Winterrapsbestände und können unter ungünstigen Wachstumsbedingungen durch Reifungsfraß an jungen Blättern Kümmerwuchs und Pflanzenverluste verursachen. Die Larven des Rapserdflohs schlüpfen von Ende Oktober bis in das Frühjahr und sind in der Regel das schädlichste Stadium. Sie minieren in den Blättern und schwächen die Pflanze während des Winters, welches zu Auswinterung und Ertragseinbußen führen kann. Ziel dieser Arbeit war es, Biologie und Schadpotenzial dieses Schädlings mit besonderem Fokus auf dem Einfluss von Einwanderungszeitpunkt und Käferdichte im Herbst zu untersuchen und daraus Verbesserungen zur Prognose des Auftretens und möglicher Schäden abzuleiten.
Um verschiedene Befallszeiträume und -dichten nachzustellen, wurden in den Jahren 2015/16 bis 2017/18 Halbfreiland Netzkäfigversuche etabliert, welche mit unterschiedlichen Käferdichten zu verschiedenen Zeitpunkten besiedelt wurden. Im Laufe der Vegetationsperiode wurden Entwicklung und Schadpotenzial des Rapserdflohs überwacht. Ergänzend wurden gezielte Versuche zur Eiablage und zum Einfluss des Verpuppungszeitpunktes auf Höhe und Zeitpunkt des Jungkäferschlupfes gemacht. Die in den Versuchen gesammelten Erkenntnisse wurden in Freiland-bekämpfungsversuchen bestätigt. Weiterhin wurde eine Methode zur indirekten Ermittlung des Larvenbefalls anhand der durch Larven verursachten Vernarbungen entwickelt und geprüft.
Die Ergebnisse zeigen, dass früh einwandernde Käfer ein deutlich höheres Schadpotenzial durch höhere Eiablage und einen damit verbundenen signifikant höheren Larvenbefall vor dem Winter haben, als spät einwandernde. Als Käferbekämpfungsrichtwert wurde abgeleitet, dass bei Zuflug bis 20.09. ab einer Käferdichte von 13 Käfern/m2 und bei Zuflug ab dem 20.09. ab 20 Käfern/m2 mehr als 4 Larven/Pflanze vor dem Winter erreicht wurden. Anfang September freigesetzte Tiere legten während ihrer Lebensspanne im Mittel der Jahre 2016/17 und 2017/18 108 Eier, wohingegen die Anfang Oktober freigesetzten Käfer 69 Eier legten. Die Haupteiablage fand im Oktober statt. Bei Freisetzung Anfang September wurden im Mittel der Jahre bei einer Larvenbonitur im Dezember mit 22 Larven/Weibchen etwa doppelt so viele Larven nachgewiesen wie bei Freisetzung Anfang Oktober. Ein milder Winter führte zu kontinuierlicher Eiablage und Larvenschlupf. Durch kalte Witterung wurden Eiablage und Larvenschlupf unterbrochen. Zwischen Larvenabundanz und Lufttemperatursumme von der Käferfreilassung bis zur Larvenbonitur wurde ein signifikant linearer Zusammenhang berechnet (R2= 67 %).
Die Larven hielten sich unabhängig vom Larvenstadium bevorzugt im unteren Ende des Blattstiels auf. Zwischen der Besiedelung der Endknospe und der Larvendichte/Pflanze zeigte sich eine positive lineare Beziehung. Hoher Larvenbesatz zeigte einen signifikanten Einfluss auf Auswinterungsverluste, Bedeckungsgrad, NDVI und Anteil/Pflanzen mit Besenwuchssymptomen im Frühjahr, wobei früher Befall in Kombination mit kaltem Winter einen deutlich stärkeren Einfluss hatte als später. Dieses gilt auch für die durch Larvenbefall verursachten Ertragsverluste. Im Besiedelungsversuch konnten bei frühem, starkem Befall signifikante Ertragsverluste von bis zu 25 % in einem der drei Jahre gezeigt werden. Frühe Abwanderung der verpuppungsreifen Larven und folgende Bodenfrostereignisse führten zu einer starken Minderung des Jungkäferschlupfes. Der Hauptschlupf der Jungkäfer fand in allen Jahren zwischen der 24. und 26. Kalenderwoche statt. Im Mittel der Jahre wurden 16 Nachkommen/Weibchen gezählt.
In den dreijährigen Bekämpfungsversuchen in der Braunschweiger Region wurde der Einfluss von sechs verschiedenen insektiziden Blattapplikationen und Saatgutbehandlungen auf den Rapserdfloh untersucht: Karate Zeon (a.i. lambda-Cyhalothrin), Elado (Clothianidin + beta-Cyfluthrin), Fortenza Force (Cyantraniliprole + Tefluthrin) (nur 2015), Lumiposa (Cyantraniliprole) (nur 2016 und 2017), Integral Pro (Bacillus amyloliquefaciens) (nur 2016) und Force (Tefluthrin) (nur 2017). Von den Saatgutbehandlungen zeigte nur Elado bei früher Käferzuwanderung eine signifikante Reduktion des Larvenbefalls. Clothianidin- und Cyantraniliprolehaltige Produkte führten zu einem höheren Auflauf unabhängig von den erfassten Insektenschäden. Durch eine gezielte Karate Zeon-Applikation (Anfang bis Mitte Oktober) zum Zeitpunkt der Haupteiablage, nach dem Erreichen des Käferbekämpfungsschwellenwertes von 50 Käfern in drei Wochen in Gelbschalen, wurden Larvenbefall und Jungkäferschlupf in allen Jahren signifikant reduziert (80–90 %). Nur die Elado-Variante zeigte im Jahr 2016/17 einen signifikanten Mehrertrag gegenüber der Kontrolle in Höhe von ca. 2 dt. Bei den anderen Varianten wurde kein signifikanter Mehrertrag gemessen.
Der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Vernarbungen/Pflanze und der Anzahl der Larven/Pflanze zeigte, dass bei einer Larvenbonitur im November/Dezember bei durchschnittlich ≤5 Vernarbungen/Pflanze in 98 % der Fälle der Bekämpfungsrichtwert von 4 Larven nicht überschritten war. Ab >4 Narben/Pflanze müssen die Pflanzen auf Larvenbesatz untersucht werden.
Insgesamt wurde durch die Arbeit das Wissen zu Biologie und zum Schadpotenzial des Rapserdflohs erweitert und eine Verbesserung bzw. Absicherung der Vorgehensweise bei der Bekämpfung des Rapserdflohs erreicht. Einige Bereiche bedürfen jedoch weiterer Forschung. So sollten das Vernarbungs-Larven-Prognose-Modell und die in den Netzkäfigversuchen gewonnenen Erkenntnisse im Freiland in verschiedenen Umwelten für die Praxis weiterentwickelt werden
Use of plant growth-promoting rhizobacteria to ameliorate the performance of lentil under salinity: Rhizobium and lentil under salinity
No full textIn the current agricultural model, the increasing soil salinity, especially in arid and semiarid regions, causes environmental and economic losses. Inoculation of plant with growth-promoting rhizobacteria (PGPR) can be a sustainable strategy to increase plant abiotic stress tolerance mainly in the early vulnerable stage of their growth. The efficiency of PGPR inoculation was evaluated in three Italian lentil accessions and two Pakistan native varieties differing in salinity tolerance. Pseudomonas putida (6), Pseudomonas fluorescens (6K) and Serratia ficaria (W10) were used as bio-inoculants. Seedling growth was detected 16 days after NaCl treatments. Results showed that in absence of salinity, all strains increased differently the growth of lentils compared to the un-inoculated ones. Inoculum significantly increased the growth of the most salt sensitive in comparison to the most salt resistant varieties. 6 and 6K were the most effective growth-inducers under salinity stress. A specificity between PGPR and lentil was evident. 6K mostly improved biomass and growth of the Italian accessions, while the strain 6 mostly affected the Pakistan landraces
Exploiting plant cell culture for natural product formation
Get PDFThe initiation of callus cultures and in vitro cultivation of plant cells, even in large bioreactors, has become a routine task. Despite the fact, that permanent cell and organ cultures can produce a whole range of small natural compounds (SNAPs) used in medicine, only a few could be produced at commercial scale. However, plant cell cultures provide very useful systems to study the biosynthetic pathways leading to SNAPs at the enzyme and gene level. They turned out to be ‘a pot of gold’ for those chasing the enzymes and genes involved in natural product formation. The use of genetically modified yeast and bacteria for the production of SNAPs is an emerging technique that will take research into the coming decades. This review contemplates and revisits developments in the field of using plant cell and tissue culture as tools to elucidate SNAP formation and means to produce bioactive plant natural products over the past 40 years alongside my own work
Spot farming – an alternative for future plant production
Get PDFDas Ziel der nachhaltigen Intensivierung der Landwirtschaft ist die Steigerung der weltweiten Nahrungsmittelproduktion bei gleichzeitiger Reduzierung des Inputs sowie der Vermeidung von negativen Umwelteinflüssen. Wachsende Kritik an den derzeitigen Produktionssystemen sowie der demografische Wandel, der mit einem zunehmenden Arbeitskräftemangel in den ländlichen Räumen einhergeht, stellen weltweit eine zunehmende Herausforderung für die Landwirtschaft dar. Im Rahmen dieses Problemfeldes bieten die Digitalisierung und autonome Maschinensysteme neue Möglichkeiten um die Landwirtschaft an diese Herausforderungen anzupassen. Bisher ist nicht bekannt, welche Veränderungen zur Erreichung einer nachhaltigen Intensivierung im Gesamtsystem Pflanzenproduktion notwendig sind und wie die Landwirtschaft der Zukunft unter Einbeziehung neuer technologischer Möglichkeiten aussehen könnte.Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Konzept für zukünftige Pflanzenbausysteme unter Berücksichtigung der Kulturpflanzenansprüche und des Landschaftskontextes entwickelt. Hierbei werden die Agrarflächen nach unterschiedlichen teilflächenspezifischen Eigenschaften bewertet und darauf aufbauend in unterschiedlichen Spots reorganisiert. Das daraus abgeleitete Konzept des Spot-Farmings basiert auf einer vollständigen Bewirtschaftung mit autonomen Robotiksystemen auf Einzelpflanzenebene. Durch höhere Präzision bei Aussaat, Düngungs- und Pflanzenschutzmaßnahmen können Ressourcen gespart und Erträge gesteigert werden. Kleine Robotersysteme können zudem einen Beitrag zum Bodenschutz leisten. Das Spot-Farming-Konzept berücksichtigt darüber hinaus die natürlichen Landschaftseigenschaften, um gesellschaftlich erwünschte Nebenaspekte, wie vielfältigere Kulturlandschaften, mehr Biodiversität und Struktur in der Landschaft, zu berücksichtigen.Die Bewertung des Konzepts nach pflanzenbaulichen, technischen und ökonomischen Aspekten zeigt, dass die Kombination von modernen Technologien und einer Reorganisierung der Kulturlandschaften zum Ziel der nachhaltigen Intensivierung beitragen kann.Sustainable intensification is described as the desirable goal for agricultural production to increase agricultural productivity while using less input and without adverse environmental impacts. Increasing criticism on current agricultural production systems as well as demographic changes related with labour shortages in rural areas pose major challenges to agriculture all over the world. In this context, digitalization and autonomous machinery provide new opportunities to adapt agriculture to future demands. However, it is unknown what changes are necessary for a sustainable intensification of cropping systems and how future agriculture could look like under consideration of new technologies.Here we developed a concept for future cropping systems with focus on the requirements of crops and landscapes. In this concept, the agricultural area is classified into individual spots according to their site-specific characteristics. The resulting spot farming approach is completely managed by an autonomous robot system on the level of individual plants. High precision sowing, fertilization and pesticide application could reduce agronomic input and could increase yields. In addition, small robots contribute to soil protection. Furthermore, the spot farming approach considers landscape properties and has the potential for a higher biodiversity and more structural elements as well as an increased social acceptance.The evaluation of the concept according to agronomical, technical and economic aspects showed that the combination of modern technologies and a reorganisation of agricultural landscapes could contribute to the goal of sustainable intensification