Herausforderungen im Biologischen Pflanzenschutz

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1 Herausforderungen im Biologischen Pflanzenschutz an den Beispielen Biologische Ampferbekämpfung mit Nutzorganismen bzw. Drahtwürmer als bodenlebende Schadorganismen Fachtagung: Innovations- und Vernetzungsforum Biolandbau, , HBLA Ursprung Dr. Patrick Hann Mörikestraße 20, 3100 St. Pölten, Tel.: 0699/

2 Inhalt 1) Pflanzenschutz Überblick über die Methoden - Indirekte Maßnahmen - Direkte Maßnahmen Physikalische Verfahren Biologische Verfahren Biotechnische verfahren 2) Aktuelle Herausforderungen (kein Anspruch auf Vollständigkeit) - Situation - Potential, Innovationen 3) Beispiel 1: Drahtwürmer als bodenlebende Schadinsekten 4) Beispiel 2: Biologische Ampferbekämpfung mit Nutzorganismen

3 Pflanzenschutz - Überblick über die Methoden A) Indirekte Maßnahmen - Standortwahl - Bodenpflege (schnelle Jugendentwicklung der Pflanzen, Selbstentseuchung des Bodens ) - Bodenbearbeitung - Resistente bzw. tolerante Sorten (Sortenwahl, -züchtung) - Gesundes Saat- und Pflanzgut - Ausgewogene Düngung (zuviel N: Pilzkrankheiten, Blattläuse, bessere Virusausbreitung; Mangel: geringere Widerstandskraft Erkrankung der Pflanze) - Fruchtfolge (keine Anhäufung bodengebundener und wirtsspezifischer Krankheiten und Schädlinge) - Saatzeit und Saattechnik (Saatstärke, Saattiefe, Standweite), beeinflussen den Befall durch Schädlinge und Krankheiten Quelle: Wilhelm Klein, Werner Grabler, Helmut Tischner (2013): Sachkundig im Pflanzenschutz, Ulmer-Verlag

4 Pflanzenschutz - Überblick über die Methoden B) Direkte Maßnahmen B1) Physikalische Maßnahmen (mechanische und thermische Verfahren) - Saatgutreinigung, - behandlung - mechanische Unkraut- und Schädlingsbekämpfung durch Striegeln, Eggen, Hacken - Pflegemaßnahmen, wie Obstbaumschnitt - Kulturschutznetze (Barrieren) - Fallenfang Quelle: Wilhelm Klein, Werner Grabler, Helmut Tischner (2013): Sachkundig im Pflanzenschutz, Ulmer-Verlag

5 Pflanzenschutz - Überblick über die Methoden B2) Biologische Verfahren i.e.s. Regulierung von tierischen Schädlingen, Unkräutern, Krankheiten - B2.1) Klassische Methode: eingeschleppter Schadorganismus natürlicher Gegenspieler aus Herkunftsgebiet wird nachträglich eingeführt nach Prüfung der Verträglichkeit, permanente Ansiedlung ist Ziel - B2.2) Augmentative Methode = Massenzucht und Freisetzung von Nützlingen: räuberisch und parasitisch lebende Organismen, permanente Ansiedlung ist nicht Ziel zb. Trichogramma Maiszünsler, Erzwespen gegen Weiße Fliege, Raubmilben gegen Rote Spinne, Florfliegen gegen Blattläuse im Glashaus, Nematoden gegen Dickmaulrüssler Auch Anwendung von Krankheitserregern (Vorteil: selektiv): Biopräparate auf der Basis von Viren, Bakterien, entomopathogene Pilze gegen Bodenschädlinge, Pilze gegen Unkräuter zb. Apfelwickler-Granulose-Virus gegen Apfelwickler, spezifische Bacillus thuringensis Präparate gegen einige Schmetterlingsarten (Kohlweißling, Traubenwickler, Maiszünsler, Larven des Kartoffelkäfers), Metharizium gegen Engerlinge - B2.3) Förderung der Lebensbedingungen natürlicher Gegenspieler: zb. durch die Anlage von Blühstreifen und anderen Landschaftselementen; alternative Beute, Nahrung für Adulte (Nektar) oder Unterschlupf für Nützlinge (zb. Überwinterung); auch die Optimierung der Bedingungen im Glashaus für Nützlinge Quellen: - Wilhelm Klein, Werner Grabler, Helmut Tischner (2013): Sachkundig im Pflanzenschutz, Ulmer-Verlag - LK Österreich, Bioweinbau: Herausforderungen Pflanzenschutz

6 Pflanzenschutz - Überblick über die Methoden B3) Biotechnische Verfahren - Anwendung von Lockstoffen (Pheromone zur Verwirrung, zb. gegen Traubenwickler, Apfelwickler und Fruchtschalenwickler) - Repellentstoffe, Allomone (= Pflanzeninhaltsstoffe, die tierische Schädlinge abwehren) - Kairomone (= Pflanzenausdünstungen, die naturliche Gegenspieler von Fraßfeinden anlocken) - Weitere Substanzen: - Pflanzenstärkungsmittel (Algenextrakte, Öle) - Kupfer, Schwefel, Kaliumcarbonat, Spinosad (Weinbau) Quellen: - Wilhelm Klein, Werner Grabler, Helmut Tischner (2013): Sachkundig im Pflanzenschutz, Ulmer-Verlag - IOBC Internet Book of Biological Control, version 6 - Holmes et al. (2016): Biological Control of Agriculture Pests, European Scientific Journal 5/16,

7 Herausforderungen Situation A) Laufende Anpassung an Veränderungen treibende Faktoren A1) Klimawandel - Populationszunahme und Ausbreitung heimischer wärmeliebender Arten - Einwanderung neuer wärmeliebender Schadarten (siehe auch A2) - Mögliche Änderung von natürlichen Regulationsmechanismen, Schadschwellen oder funktionierenden biologischen Verfahren A2) Welthandel: Einschleppung neuer Schadarten, oft invasiv, Zusammenhang mit Klimawandel - zb., Tomatenminiermotte (Tuta absoluta), Kirschessigfliege (Drosophila suzukii), Ambrosia artemisiifolia, Amerikanische Rebzikade (Scaphoideus titanus) Flavescence dorée (Weinbau) A3) Wandel in den Anbausystemen mögliche Kehrseiten (zb. schonende Bodenbearbeitung, Begrünungen, begünstigen zb. bei allen positiven Eigenschaften möglicherweise auch bodenlebende Schadarten) B) Altbekannte Herausforderungen: zb. Ampfer,... C) Kostendruck Quellen: - ZUKUNFT PFLANZENBAU, PFLANZENBAULICHE GRUNDLAGEN, AGES - Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH - LK Österreich, Bioweinbau: Herausforderungen Pflanzenschutz - JKI Institut für Biologischen Pflanzenschutz

8 Herausforderungen Potential, Innovationen Welche Bereiche bieten Potential? (laut Literaturrecherche, kein Anspruch auf Vollständigkeit) A) Prognose- und Warnsysteme, Schadschwellen Um die Methoden möglichst zielgerichtet, schonend, effizient und kostensparend anwenden zu können, ist eine möglichst umfassende Information über Schadorganismus, Befall und Schadwirkung nötig. - Wann, Wo, Wer? B) Monitoring invasiver Arten C) Zusammenstellung/Entwicklung umfassender, systemischer Ansätze Die Biologische Regulierung von Schadorganismen wird in vielen Fällen ein praxistaugliches Maßnahmenpaket aus verschiedenen Ansätzen benötigen, wenn möglich maßgeschneidert an regionale Anforderungen (zb. Projekt COMBIRISK, BOKU-Met) Wichtig: Starke Zusammenarbeit zwischen Praxis und Forschung - Wissensaustausch D) Sortenwahl/-züchtung, Schädlings- und Krankheitsresistenz bzw. toleranz, Trocken- und Hitzetoleranz Quellen: - ZUKUNFT PFLANZENBAU, PFLANZENBAULICHE GRUNDLAGEN, AGES - Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH - Siegrid Steinkellner Landwirtschaft 2030 Auswirkungen auf Boden, Wasser und Luft: Herausforderungen Pflanzenschutz, 5. Umweltökologisches Symposium 2016,

9 Herausforderungen Potential, Innovationen Welche Bereiche sollten (weiter) entwickelt werden? (laut Literaturrecherche, kein Anspruch auf Vollständigkeit) E) Einsatz von Nutzorgansimen - Augmentativ: Massenzucht und Freisetzung, neue Nützlinge Besonders der Einsatz von Mikroorganismen (Pilze, Bakterien, Viren) als Pflanzenschutzmittel (Biopräparate) großes Entwicklungspotential - Förderung von Nützlingen im Agragrökosystem weiter optimieren (Landschaftselemente, Zwischenbegrünungen, Hecken, Blühstreifen, Begrünungen, Untersaaten, Humusaufbau) G) Gerätetechnik, - Sensorik - punktgenaue mechanische Bekämpfung (Unkraut, Bodenschädlinge) - punktgenaue, geringere Windverfrachtung, sparsame Applikation von Mitteln Quellen: - ZUKUNFT PFLANZENBAU, PFLANZENBAULICHE GRUNDLAGEN, AGES - Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH - Siegrid Steinkellner Landwirtschaft 2030 Auswirkungen auf Boden, Wasser und Luft: Herausforderungen Pflanzenschutz, 5. Umweltökologisches Symposium 2016,

10 Beispiel 1: Drahtwürmer als bodenlebende Schädlinge - aktuelle Situation In Kartoffeln und Mais, aber auch Gemüse und Salat: Foto: Bio-Maisvermehrung Winterweizen: A. ustulatus und brevis Kartoffel (Kraut): A. brevis

11 Aktuelle Situation Steigende Drahtwurmschäden in verschiedenen Kulturen, vor allem Mais und Erdäpfeln. Bewirtschaftung: Extensive Bodenbearbeitung, Begrünungen fördern vermutlich die Entwicklung Klimawandel: Höhere Temperaturen führen möglicherweise zu einer verkürzten Entwicklungszeit und einem höheren Schaddruck wärmeliebender einheimischer Arten. Neue Arten (zb. Agriotes sordidus aus dem mediterranen Raum) - wie in Deutschland bereits dokumentiert sind zu erwarten.

12 Aktuelle Situation Um auf einen steigenden Schaddruck durch Drahtwürmer reagieren zu können, benötigen die LandwirtInnen praxistaugliche Instrumente zur Risikoprognose im Feld, um je nach Risikolage rechtzeitig Entscheidungen zu Anbau, Bewirtschaftung oder Bekämpfungsmaßnahmen treffen zu können. Einfachster Fall: Zwei Felder für den Anbau einer sensiblen Kultur im nächsten Jahr zur Verfügung Drahtwurmfänge in Köderfallen können als Entscheidungsgrundlage dienen

13 Wer?- Adulte Schnellkäfer Drahtwürmer sind die bodenlebenden Larven der Schnellkäfer (Fam. Elateridae): Die Arten der Gattung Agriotes sind hauptsächlich für die Schäden in Europa verantwortlich. Beispiele für Schnellkäfergattungen:

14 Wer? Drahtwürmer Artbestimmung schwierig Agriotes-Arten, ca. 5 Arten in AT bislang größere Bedeutung Bsp. für Artmerkmale, Mol-ID möglich

15 Wer? - Lebenszyklus und Schadwirkung stark artabhängig Großer Forschungsbedarf zu den Unterschieden zwischen den Arten. - Larvalentwicklung: 2 5 Jahre, artabhängig - Wann entsteht Schaden durch welche Art? (für Mais gilt: A. ustulatus befrisst eher Maiskorn, A. brevis vorallem den Keimling) - Schadschwellen: Bislang existieren nur für Mais in Italien detaillierte Schadschwellen diese zeigen sehr große Artunterschiede - Wann findet Eiablage statt bzw. sind Eier und Junglarven im Boden vorhanden? - artabhängig Die Eiablage kann durch mechanische Bodenbearbeitung gestört werden. Eier und Junglarven sind empfindlich gegen mechanische Störung (Austrocknung) Quellen: - Furlan L. (2014): IPM thresholds for Agriotes wireworm species in maize in Southern Europe. Journal of Pest Science, 87, Schepl U., Paffrath A., Kempkens K. (2010): Regulierungskonzepte zur Reduktion von Drahtwurmschäden, gefördert vom Bundesprogramm Ökologischer Landbau, Endbericht

16 Wo und Wer? Mittels Köderfallen in den Boden schauen

17 Wo? - Köderfallen Anzahl und Verteilung Köderfallen rasterförmig ausbringen - Einschätzung des Drahtwurmrisikos und der Größe der Befallsflecken, Artenspektrums abschätzen Winterweizen Frühjahr; helle Flecken, weiß umrandet = Drahtwurmschaden, Fläche ca. 5 ha; weiße Punkte = Fallen

18 Wo und Wer? Köderfallen - Ergebnisbeispiel Fang einer Falle: Anfang September Art: A. ustulatus Risikostufe hoch: mehr als 5 Drahtwürmer pro Falle Ausblick: noch mindestens 2 Jahre hohes Risiko erwartbar viele Larven im ersten Jahr Befallszeitpunkt: entsprechend Größenverteilung kontinuierlich seit mindestens 2 Jahren Fruchtfolge? ~ Jahr 1 ~ Jahr 2 ~ Jahr 3

19 Wann? Vertikale Wanderungen in der Bodensäule Wann sind die Drahtwürmer an der Oberfläche und erzeugen Schaden bzw. sind zugänglich für Bekämpfungsmaßnahmen (zb. mittels Bodenbearbeitung oder entomopathogenem Pilz)? Die Drahtwürmer verbringen für sie ungünstige Bedingungen, sowie vermutlich Häutungsphasen in tieferen Bodenschichten. Sie haben aber artspezifische Temperatur- und Feuchtepräferenzen und sind demnach zu unterschiedlichen Zeitpunkten in Oberflächennähe. Aktuell Modellentwicklung ElatPro: basierend auf Witterungsdaten und davon abgeleiteter Bodentemperatur und -feuchte, sowie weiterer Parameter wie Bodenstruktur und Drahtwurmart soll berechnet bzw. prognostiziert werden, welcher Anteil der Drahtwurmpopulation sich gerade in der obersten Bodenschicht befindet. (C-IPM Programm, mehrere europäischen Partnern, Meles erhebt Daten in Ost- Österreich, Leadpartner: AGES)

20 Direkte Maßnahmen Versuche zur Drahtwurmbekämpfung in Österreich (ARGE Drahtwurm, Leadpartner: Global 2000) siehe Poster Vielversprechende Ansätze: Bekämpfung von Drahtwurmpopulationen mit entomopathogenen Pilzen (Metarhizium brunneum) und/oder mittels intensiver Bodenbearbeitung Wichtige Fragen: - Sind aktuell untersuchte Pilz-Stämme (Metarhizium brunneum) für die in Österreich vorhandenen Drahtwurmpopulationen, vor allem der in Ost-Österreich auftretenden wichtigen Arten A. ustulatus und A. brevis geeignet/ausreichend letal? - Wann kann/sollte der Pilz im Kartoffelbau ausgebracht, angewendet werden? Beim Legen der Erdäpfel; in Zwischenfrucht vor Erdäpfel? - Effizienz von Fangstreifen mit Lockpflanzen, um Bodenbearbeitung aufgrund negativer Begleiterscheinungen lokal zu beschränken, Pilzaufwendung gering zu halten ( Attract & Kill ) - Bestimmung des optimalen Zeitpunktes zur Bodenbearbeitung ( maximaler Anteil der Drahtwurmpopulation soll erreicht werden)

21 Beispiel 2: Biologische Ampferbekämpfung mit Nutzorganismen (ARGE Biologische Ampferregulierung) Vermindert im Grünland Futterqualität und quantität

22 Nutzorganismen an Rumex obtusifolius Oberirdisch: Ampferblattkäfer Blattläuse? Weidetiere Rost-Pilze Ampfer-Randwanze Eulenfalter Unterirdisch an den Wurzeln: Durch Fraß an den Speicherorganen werden die Reserven des Ampfers direkt geschwächt Vitalitätsverlust Glasflügler? Rüsselkäfer (Apion spp.) Larven in Stamm und Wurzeln

23 Konzept Biologische Ampferregulierung mit Nutzorganismen Die Grundlage ist eine konkurrenzstarke Grasnarbe, um das Aufkommen von Ampferkeimlingen zu verhindern bzw. um geschwächte Ampferpflanzen zu verdrängen. Etablierte Ampferpflanzen sind allerdings konkurrenzstark, vorallem aufgrund ihres ausgeprägten Wurzelsystems. Eine Strategie mit mehreren Nutzorganismen ist zu erarbeiten, um die Konkurrenzstärke etablierter Ampfepflanzen zu schwächen bzw. sie zum Absterben zu bringen: - An den Blättern: Ampferblattkäfer (Förderung auf den Flächen, saisonale Beimpfung augmentativ), Rost-Pilze (Bioherbizid?) - An den Wurzeln: Glasflügler - augmentativ (siehe Poster: Pilotprojekt Ampferglasflügler)

24 Pilotprojekt Ampferglasflügler Zwei Heimische Arten Martin Strausz Gelber Ampferglasflügler (Pyropteron triannuliformis) Florian Bodner Roter Ampferglasflügler (Pyropteron chrysidiformis)

25 Pilotprojekt Ampferglasflügler - Zucht an der AGES

26 Pilotprojekt Ampferglasflügler - Ziel Larval feeding damage to dock roots in natural habitat

27 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!