Entwicklung eines computergestützten Entscheidungshilfemodells zur Prävention von Erbsenwicklerschäden in Körnerleguminosen (Verbundvorhaben)
Year: 2020
Type: report
Abstract: Das Verbundprojekt mit den fünf Partnern Universität Kassel (Hessen), LLG (Sachsen-Anhalt), Gäa e.V. (Sachsen) und der ZEPP zusammen mit ISIP e.V. (Reinland-Pfalz), zielte auf die Entwicklung eines wetterbasierten Entscheidungshilfesystems (EHS) zur integrierten Prävention von Fraßschäden durch Erbsenwickler (Cydia nigricana) in Körner- und Gemüseerbsen (Pisum sativum) ab. Den Untersuchungsgegenstand bildete die Gewinnung empirischer, georeferenzierter Basisdaten zur phänologischen Entwicklung von Erbsenwickler und Erbse, sowie die Analyse des räumlich-zeitlichen Befallsgeschehens in drei Modellregionen von ca. 30 km Durchmesser in Hessen, Sachsen und Sachsen-Anhalt in den Jahren 2015-2019. Zunächst wurde allen Praxisflächen einer Modellregion mit Winterkörner-, Sommerkörner- und Gemüseerbsen der Saatzeitpunkt und schlaggenau interpolierte Wetterdaten zugeordnet. Über die gesamte Vegetationsperiode wurden dann Erbsen-BBCH-Stadien, Kulturform, Pheromonfallenfänge und prozentualer Kornbefall differenziert nach Larvenstadium, aufgenommen. Ergänzend wurden Klimakammer-Versuche zur temperaturabhängigen „Populationsdynamik Erbsenwickler“ mit eingewinterten Erbsenwicklerkokons bei variierten Temperatur- und Lichtregimen durchgeführt. Die Eckdaten umfassten Entwicklungsnullpunkt, tägliche Entwicklungsrate, Falterschlupf, Eiablage, L1-Larvenschlupf und Larvenentwicklung. Weiterhin konnten unter kontrollierten Klimabedingungen ein univoltiner Flugverlauf abgesichert und Herkunftsunterschiede sowohl nach Region als auch nach Erbsenkulturform (Winterkörner-, Sommerkörnererbse) ausgeschlossen werden, was für generalisierbare Befallsprognosen entscheidend ist. Auf Grundlage dieser Daten wurde das modular aufgebaute EHS „CYDNIGPRO“ (Cydia nigricana-Prognose) entwickelt. Dessen zwei Sub-Modelle „Entwicklung“ und „Migration“ zielen auf zwei Schwachstellen im Lebenszyklus des Zielschädlings ab: Das „Sub-Modell Entwicklung“ setzt an der zeitlichen Synchronisation des Schädlings mit seiner Wirtspflanze an. Die prognoserelevanten Entwicklungsstadien sind Blüte als Voraussetzung für die Fernorientierung der Falter und Hülsenbildung für den Samenfraß der Larven. Mit den auf der Internetplattform isip.de hinterlegten phänologischen Basisdaten, konnten schlaggenaue Simulationen der Ontogenese (SIMONTO) Erbse getrennt für Körner- und Gemüseerbsen etabliert werden, wobei bei Gemüseerbsen zusätzlich zwischen Früh- und Spätsaaten zu differenzieren war. Aufgrund der zu geringen Anzahl von Wintererbsenschlägen, die zudem auf die Modellregion Hessen beschränkt waren, konnte für Winterkörnererbsen noch kein Modell erstellt werden. \nÜber die Eingabe der geographischen Koordinaten, des Aussaatdatums und der Kulturform berechnete der ISIP-Output in ersten Anwendungen bereits > 78% korrekte BBCH-Stadienverläufe. Die darauf aufbauende Befallsprognose koppelt die schlagspezifischen Daten zur Pflanzenphänologie mit den hinterlegten Daten zur Populationsdyamik des Erbsenwicklers und ermöglicht nun wetterbasierte Vorhersagen zum Flugbeginn und Larvenauftreten, die im ISIP-Output „Befallsprognose“ einen dreitägigen Vorhersagezeitraum haben. Anwender können damit Wahrscheinlichkeiten einschätzen, ob und ab wann Befallsflug und Larvenfraß einsetzen und in welchem Zeitfenster schlagspezifisch optimierte Insektizidmaßnahmen sinnvoll wären. \nDer zweite Ansatzpunkt nutzt mit dem „Sub-Modell Migration“ die schlaggenaue Kokon-Überwinterung im Boden von Erbsen-Vorjahresflächen. Die im Folgejahr schlüpfenden Falter sind dadurch gezwungen, aktuelle Erbsenschläge über unterschiedlich weite Strecken anzufliegen. Als Basisdaten für die räumliche Befallsprognose wurden der jeweilige Flächenabstand zur nächstgelegenen Vorjahresfläche (MD) als „Geberfläche“ und korrespondierende Befallswerte der aktuellen „Empfängerfläche“ erarbeitet. Die Auswertung der MD-Befallskorrelationen ergaben insgesamt, dass Starkbefall durchgehend mit geringen MDs < 500 assoziiert war. Der Befall nahm über allen Modellregionen und Kulturformen exponentiell ab, je weiter die Vorjahresflächen entfernt lagen. Insgesamt lag der Median aller Flächenabstände des Projektzeitraums zwischen 204 und 611 m. Die maximal realisierten Entfernungen zum Vorjahresschlag waren für das Anbaumosaik Hessen 3,9 km, bzw. in Sachsen 4,8 km und in Sachsen-Anhalt 6,1 km. Um die empirischen Distanz-Befallskorrelationen anhand von Risikokarten zu visualisieren, wurden als Näherung Pufferzonen mit drei gestuften Radien von 1000 m, 1500 m und 2000 m (ab dem Vorjahresschlag) gebildet. Die Zuteilung eines Wichtungsfaktors je Pufferzone kategorisierte den kontinuierlichen Befallsrückgang in drei von innen nach außen abnehmenden Risikozonen, die in den Kartenausschnitten als rot, orange und gelbe Risikobereiche angezeigt werden. Diese Entscheidungshilfe soll es integriert und ökologisch wirtschaftenden Anwendern ermöglichen, noch vor der Aussaat lokale Befallsgradienten und Schwachbefallslagen besser einzuschätzen, um gegebenenfalls bereits über die Flächenwahl Insektizidmaßnahmen einzusparen, bzw. im Idealfall ganz umgehen zu können. Diese dreistufigen Distanzbereiche gelten hauptsächlich für die Modellregionen mit ausreifenden Körnererbsen (Sommer- und Wintererbse), sowie Gemüseerbsenvermehrungen (Sachsen-Anhalt) als Anbauschwerpunkt. In Sachsen, mit vorwiegendem Anbau von Gemüseerbsen für die Humanernährung, wurde den Risikokarten aufgrund der abweichenden Rahmenbedingungen bezüglich Grünernte, Befallsdruck und Qualitätstoleranz lediglich eine innere 500 m Pufferzone für frühe Saattermine zugeteilt. \nFür erste prototypische Anwendungen des räumlichen Planungstools sind als Übergangslösung noch händische Eingaben der Vorjahresschläge und der aktuell geplanten Flächen vorgesehen. In einer weiteren Ausbaustufe für die nächsten Jahre ist geplant, die Lage der Erbsenvorjahresschläge durch satellitenbasierte Fernerkundung automatisiert bereitzustellen. Die erarbeiteten EHS-Teilmodule „CYDNIGPRO“ stehen demnächst nach Abschluss der Implementierung auf der Internetplattform isip.de für ausgewählte Berater zur Verfügung. Nach einer Überprüfungsphase kann das EHS dann deutschlandweit von allen Beratern und Landwirten genutzt werden.
Language: German
Subfield: Insect Science
Domain: Life Sciences
SDGs: Zero hunger, Life on land
Open Access status: green
OpenAlex ID: W3133737880