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Julius Kühn-Institut (JKI)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

Institutsleitung
Professor Dr. Wilhelm Jelkmann

Adresse
- Bereich Obstbau -
Schwabenheimer Straße 101
69221 Dossenheim

Sekretariat
Silvia Kowalczyk-Binder
Tel: 06221 86805-00
Fax: 06221 86805-15
ow@  julius-kuehn.  de

Adresse
-Bereich Weinbau-
Geilweilerhof
76833 Siebeldingen
Tel: 06345 41 - 209
ow@  julius-kuehn.  de

Adresse
Außenstelle beim DLR Mosel
Gartenstraße 18
54470 Bernkastel-Kues
Tel: 06531 - 956 483

Veröffentlichung
Institutsflyer
Broschüre

Zum Jubiläum

Booklet 100 Jahre Pflanzenschutz im Obstbau und Weinbau (nicht barrierefrei)

(Bitte in der vorgegebenen Reihenfolge einseitig ausdrucken, ineinanderlegen und in der Mitte falzen)

 

 

Integrierter Pflanzenschutz im Obst- und Weinbau: seit mehr als 60 Jahren ein dynamisches System mit ständigen Herausforderungen und Anpassungen

Das JKI-Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau forscht seit Jahrzehnten im Sinne eines integrierten Pflanzenschutzes an Insekten, Pilzen, Viren, Bakterien etc., ist auf behördlichen Ebe-nen ein wichtiger Player und national wie international gut vernetzt.

Der Begriff „Integrierter Pflanzenschutz“ (IPS) ist bis heute sperrig und in der Öffentlichkeit immer noch wenig bekannt, denn was er beinhaltet bzw. für die Anbauer mit sich bringt, ist äußerst kom-plex. Oberstes Ziel dabei ist die Berücksichtigung sowohl ökologischer als auch ökonomischer Be-lange. Diese kurze Zusammenstellung kann die Fülle an Arbeiten, selbst des Instituts. nicht alle be-leuchten. Da der Hauptfokus auch international lange auf entomologischen Aspekten lag, können hier „nur“ einige Beispiele der Forschungen und Fortschritte des Instituts in der integrierten Be-kämpfung schädlicher Insekten und Milben – vor allem im Apfelanbau - dargestellt werden.

Der Hintergrund

Nach dem 2. Weltkrieg kam es zu einem „Run“ auf die damals in großer Zahl neu entwickelten chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmittel. Ihr Einsatz gegen wichtige Krankheiten und Schäd-linge sicherte die Ernten bei einem Minimum an Aufwand. Schon nach wenigen Jahren folgte die Kehrseite: einige bis dato kaum schädigende Insekten oder Milben entwickelten sich rasant. Die breit-wirksamen Spritzmittel dezimierten die natürlichen Antagonisten (Gegenspieler) wie räuberisch oder parasitisch lebende Insekten oder Milben stark, so dass diese ihre „Mission“ nicht mehr erfüllen konnten. Dazu kam ein weiterer gravierender Faktor: viele Schädlinge entwickelten rasch Resisten-zen gegen die Mittel. In Dauerkulturen wie Apfel oder Rebe machten sich die Folgen am schnellsten bereits ab Ende der 1950er Jahre bemerkbar. Ein bekanntes Beispiel ist die Obstbaumspinnmilbe, die in den Jahrzehnten zuvor kaum in Erscheinung trat. Sie breitete sich stark aus und war als „man ma-de pest“ eine ernste Bedrohung vor allem für den Anbau von Äpfeln der in Europa wichtigsten und ökonomisch bedeutsamsten Dauerkultur.

Erste Ideen und Forschungen im Obst- und Weinbau

Forscherteams aus mehreren europäischen Staaten reagierten rasch auf die ernsthafte Bedrohung nicht nur durch die Obstbaumspinnmilbe, die die Anbauer zu immer mehr (zum Teil aber kaum noch wirksamen) Spritzungen zwang. Sie gründeten bereits 1959 die internationale Arbeitsgruppe „Integrated pest control in fruit orchards“ innerhalb der CILB (Commission International de Lutte Bi-ologique; seit 1971 IOBC-WPRS Working Group „International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants – Westpalaeartic Regional Sector“). Hans Steiner aus Baden-Württemberg leistete in diesen Jahren Pionierarbeit und demonstrierte ökologische wie auch ökonomische Vorteile des IPS im Apfelanbau unter Praxisbedingungen. Das Hauptziel: weg vom prophylaktischen hin zu einem gezielten Schutz der Pflanzen, bei dem der Einsatz möglichst nützlingsschonender Pflanzenschutzmittel die letzte Maßnahme nach einer Reihe anderer Aktivitä-ten ist, um die Ernte zu sichern (Definitionen IPS s. *1).

Dem Ziel IPS haben sich die Dossenheimer und Bernkasteler Forscher (heute vereint im JKI-Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau) bereits seit rund 50 Jahren verschrieben. Bei sämtlichen Arbeiten – gestern wie heute – steht am Anfang, die Lebensweise und das manches Mal sehr kom-plizierte Zusammenspiel von Schad- und Nutzinsekten zu verstehen. Dies ist immer die Grundlage für erfolgreiche neue Verfahren. So fand Steiner bereits in den 1950er Jahren, dass ein Apfelhoch-stamm circa 1.000 Arthropoden (vor allem Insekten und Milben) beheimatet, worunter sich viele (ca. 50 %) nützliche Arten befanden. Ein großer Fundus für biologische Methoden. Spätere Arbeiten aus Ungarn (1991) fanden bis zu 500 Arten in Apfelanlagen.

Im Weinbau suchte ENGLERT nach biologischen und biotechnischen Methoden im Sinne eines integrierten Rebschutzes. Ihm gelang mit Partnern aus den Ländern und der Industrie die Raubmil-benpopulation zu schonen und zu fördern, indem ca. seit Mitte der 1980er Jahre gegen den Haupt-schädling an Reben, den Einbindigen Traubenwickler, ausschließlich raubmilbenschonende Mittel eingesetzt bzw. mit synthetisch nachgebauten Sexuallockstoffen der Traubenwicklerweibchen die Männchen zu „verwirrt“ (siehe Kapitel „Verwirren....“) wurden – ganz ohne Insektizide Die Scho-nung von Raubmilben als wichtigsten Gegenspieler schädlicher Spinnmilben sowie Untersuchungen zur Verwirrung des Apfelwicklers und des Apfelbaumglasflüglers liefen quasi parallel im damaligen Schwesterinstitut.

Weitere Fragestellungen waren, welche parasitischen Schlupfwespen in der Apfelanlage Schadschmetterlinge wie Apfelwickler, Apfelschalenwickler oder Blattminierer ohne menschliches Zutun in Schach halten und daher geschont werden müssen. Untersuchungen zur biologischen Be-kämpfung mit parasitischen Schlupfwesen (Trichogramma ssp.) gegen den Apfelwickler und den Traubenwickler waren ein weiteres Tool im Sinne des IPS, um nur einige Beispiel zu nennen.

Zusammen mit dem BBA-Institut für biologischen Pflanzenschutz erforschte die Arbeitsgruppe um DICKLER seit den 1970er Jahren erstmals ein Virus, das Apfelwickler-Granulovirus CpGV, zur biologischen Bekämpfung des Apfelwicklers erfolgreich. 1989 konnte das erste Viruspräparat in Deutschland zugelassen werden.

Ein weiterer wichtiger Ansatz im Sinne des IPS ist es, natürliche Gegenspieler zu fördern. Gerade in Dauerkulturen erscheint dies als ein erfolgversprechendes Unterfangen. So forschte das Institut in den 1990er Jahren daran, wie der Lebensraum Apfelanlage durch Blühstreifen u. a. gestaltet sein muss, um den natürlichen Lebensraum z. B. von Blattlausräubern und -parasitoiden zu verbessern, diese anzulocken und zu etablieren.

 

*1)
Definition des Integrierten Pflanzenschutzes (IPS)
Es existieren zahlreiche Definitionen des IPS, hier drei Hinweise.

a) Aktuell gelten die allgemeine Grundsätze des Integrierten Pflanzenschutzes nach EU-Richtlinie 2009/128/EG ANHANG III, die sie hier finden: www.nap-pflanzenschutz.de/integrierter-pflanzenschutz/grundsaetze-ips/

b) Eine klassische Definition des integrierten Pflanzenschutzes aus dem Jahr 1992:
System vielfältiger, wirtschaftlich, ökologisch und toxikologisch vertretbarer Methoden, um Schador-ganismen unter der wirtschaftlichen Schadensschwelle zu halten, wobei die bewusste Ausnutzung natürlicher Begrenzungsfaktoren und Regelmechanismen im Vordergrund steht.

c) Aus „Integrierter Pflanzenschutz im Apfelanbau“ (Mitt. Biol. Bundesanst. Land- Forstwirtsch., Heft 278 , 1992, S. 50)
„In den 1990er Jahren hatten „Im Apfelanbau ..  folgende biologische Methoden praktische Bedeutung:

  1. Verwirrungsmethode mit Sexualpheromonen gegen einige Schadschmetterlinge,
  2. Einsatz von Viruspräparaten gegen den Apfelwickler (Cydia pomonella),
  3. Anwendung von Bacillus thuringiensis-Präparaten gegen verschiedene Schadschmetterlinge,
  4. Ansiedlung von Raubmilben gegen die Obstbaumspinnmilbe (Panonychus ulmi) und
  5. Freilassung von parasitischen Wespen der Gattung Trichogramma gegen Apfel- und
  6. Apfelschalenwickler (Cydia pomonella, Adoxophyes reticulana).“

In der gleichen Publikation werden auf Seite 9 die vier wesentlichen Prinzipien des IPS beschrieben:

  1. „Ziel des Pflanzenschutzes ist der gesunde, leistungsfähige Kulturpflanzenbestand und nicht die Bekämpfung des Schaderregers.
  2. Förderung der biologischen Selbstregulation.
  3. Steuerung des Schaderregerbefalls bei Beachtung von Schwellenwerten (Schadschwellenkonzept).
  4. Vor Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel Ausschöpfung aller anderen nichtchemischen Abwehrmaßnahmen.

Letztlich verkörpert der integrierte Pflanzenschutz einen Kompromiss zwischen ökologischen bzw.
toxikologischen Anforderungen und ökonomischen Zielen. Der integrierte Pflanzenschutz stellt eine wichtige Säule der integrierten Pflanzenproduktion bzw. der ökologischen Landbewirtschaftung dar.“

Einführung des IPS in die Praxis

In den 1980er Jahre leitete das Institut ein fünfjähriges aufwändiges – vom Bundeslandwirt-schaftsministerium unterstütztes - Modellvorhaben mit mehreren Obstbetrieben mit dem Ziel, den integrierten Anbau in all seinen Facetten deutschlandweit hoffähig zu machen bzw. der obstbauli-chen Praxis näherzubringen. In dieser Zeit entstanden in zahlreichen europäischen Kernobstgebieten Richtlinien, die konkretisierten, wie z. B. Äpfel angebaut werden müssen, um als „integriert“ zu gelten – in der Hoffnung auf Vermarktungsvorteile. Das Dossenheimer Institut verglich 1990 diese Programme miteinander. Der Hauptaugenmerk lag an der Auswahl der zu verwendenden bzw. er-laubten Pflanzenschutzmittel. Ein wichtiger Schritt, denn im Bereich des Pflanzenschutzes startete mit der EU-RL 91/EWG die Harmonisierung im EU-Raum.

Gesetzliche Regelungen, EU-Harmonisierung und internationale Zusammenarbeit

Das deutsche Pflanzenschutzgesetz von 1986 nahm erstmals die Schonung von Nützlingen und die Aufforderung, nach den Grundsätzen des IPS zu arbeiten, mit in den Gesetzestext auf. Ein Novum, denn jetzt stand erstmals bei der Zulassung von Mitteln der Schutz des Naturhaushalts gleichrangig neben dem Schutz von Mensch und Tier. Um diese Vorgaben zu erfüllen, müssen geeignete Modell-organismen und validierte Testverfahren zur Bewertung vorhanden sein – etwas, das nicht einfach so aus dem Boden gestampft werden kann.

Bereits vor dieser Zeit arbeitete das Institut bei europäischen Initiativen dazu aktiv mit. Allen voran sei hier die regionale Sektion IOBC-WPRS mit Mitgliedern aus 24 Ländern Europas, der Mittel-meerregion und des Mittleren Ostens genannt.

Die IOBC ist eine unabhängige professionelle Organisation, die weltweit objektive Informationen zu biologischen und integrierten Pflanzenschutzmethoden zur Verfügung stellt. Die eingangs er-wähnte IOBC-WPRS ist die bedeutendste der heute sechs geographischen Sektionen. Neben der seit 1959 bestehenden WG „Integrated pest control in fruit orchards“ (später: „Integrated Plant Pro-tection in Fruit Crops“ mit Subgroups „Pome Fruits Arthropods“ and“ Stone Fruits“), initiierte die 1976 gegründete WG „Pesticides and Beneficial Organisms“, Prüfungen der Auswirkungen von Pflanzenschutzmittel auf wichtige Nicht-Zielorganismen zu entwickeln. Seit 1980 intensivierte sie die Beziehungen zu internationalen Organisationen wie der FAO, der WHO und der EU. Frau VOGT war seit 1987 aktives Mitglied in beiden Arbeitsgruppen, da eine weltweit gute Vernetzung und die Kenntnis aktueller Entwicklungen bei einem so umfangreichen Thema extrem wichtig ist. Sie leitete 10 Jahre lang die WG „Pflanzenschutzmittel und Nutzorganismen“ und war 16 Jahre lang im Vorstand der IOBC-WPRS tätig.

Eine gemeinsame Initiative von IOBC, BART (Beneficial Arthropod Regulatory Testing Group) und EPPO im Jahr 1994, die das Institut mit anregte, hatte zum Ziel, optimierte und validierte Prüfmethoden zu entwickeln, mit denen die Nebenwirkungen von PSM auf Nichtzielorganismen für den Zulassungsprozess standardisiert erfasst werden können. Hierzu wurden verschiedene Nütz-lingsarten von den Mitgliedern der Arbeitsgruppe im Labor, im Halbfreiland und im Freiland unter-sucht und die Prüfmethoden optimiert. Die Arbeitsgruppe um VOGT befasste sich vor allem mit der Grünen Florfliege, dem 7-Punkt-Marienkäfer und Raubmilben. Im Resultat mündeten diese Arbei-ten im Jahr 2000 in der bis heute mit Abstand am meisten vertriebenen Publikation der IOBC, an der VOGT maßgeblich beteiligt war. Europäische Standards zur Prüfung von Pflanzenschutzmittel-Nebenwirkungen auf Nichtzielorganismen sind seitdem definiert und weltweit im Einsatz.

Andere europäische Initiativen, an denen das Institut mitwirkte, galten der Standardisierung von weiteren Methoden bei der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln (European Standard Characteris-tics of beneficials Regulatory Testing (ESCORT)). Dazu gehören zum Beispiel Bodenorganismen, weitere Nützlinge, aber auch die Auswirkung von Pflanzenschutzmitteln auf die Lebensgemein-schaften von Hecken oder Wegrändern (sog. Off-Crop-Bereiche), die es zu schützen gilt, und die wichtige Reservoire für Gegenspieler für die Produktionsflächen darstellen.

Forschungen an Schädlingen und Krankheiten am Apfel & mehr

In der Kultur Apfel hat das Team von Frau VOGT seit über 30 Jahren an Schädlingen und dem Ein-fluss der im Biotop Apfel vorhandenen Gegenspieler geforscht. Exemplarisch seien genannt neben Apfelwickler und Spinnmilben, Fruchschalenwickler, Miniermotten, Apfelsägewespe, Blattläuse, Blutlaus oder Apfelfruchtstecher und deren Regulierung durch „Nützlinge“ wie Schwebfliegen, Florfliegen, Marienkäfer, Ohrwurm, Spinnen, parasitierende Schlupfwespen, um nur einige zu nennen.

Im Apfelanbau sind Fungizide gegen den Apfelschorf trotz des seit vielen Jahren genutzten Progno-semodells von Mills (basiert auf der Dauer der Blattnässe durch Regen und Tau sowie der Temperatur) die mit Abstand am häufigsten notwendigen Pflanzenschutzmittel. Wie gefährlich diese Pilzkrankheit für Äpfel ist, zeigten Untersuchungen von KOLLAR am Institut in den 1990er Jahren. Ohne Bekämpfung kann in Jahren mit viel Regen ein kompletter Ernteverlust eintreten. Im Rahmen eines mehrjährigen Projekts mit der Fa. Thies Clima gelang es KOLLAR und EHLERT im Jahr 2015, einen marktreifen zuverlässigen Sensortyp zu entwickeln. Dieser gibt nur die reale Blattnässe durch Regen wieder und ist für die Schorfprognose besser geeignet als bisher verwendete Sensoren. Im Klartext heißt dies: ganz im Sinne des IPS bedarf es zum Teil deutlich weniger Pflanzenschutz-mittel-Anwendungen.

Natürlich beschränkten sich die Forschungen bei der Vielzahl an schädlichen oder neuen schädlichen Arthropoden nicht ausschließlich auf den Apfel. Anfang der 2000er Jahre war es die schwer zu be-kämpfende Europäische Kirschfruchtfliege und die invasive amerikanische „Schwester“, die Ameri-kanische Kirschfruchtfliege, für die es in Zusammenarbeit mit dem Pflanzenschutzdienst der Länder galt, alternative Verfahren zu erforschen bzw. international vernetzt neue Möglichkeiten zu eruieren.

Aktuelles Topic: Kirschessigfliege

Vor nunmehr 10 Jahren informierte das Institut die Länder, dass ein invasives klitzekleines, aber extrem gefährliches Insekt in Europa angekommen ist. Es rief zu einem bundesweiten Monitoring auf, um festzustellen, ob dies ebenfalls in Deutschland der Fall ist. Daher informierte das Institut rasch mit einer eigenen Webseite (https://drosophila.julius-kuehn.de/), Vorträgen und Fachgesprächen die Fachöffentlichkeit permanent. Seit 2013 werden auch in Deutschland viele Obstkulturen wie Kirschen, Brombeeren, Himbeeren, Heidelbeeren, Holunder, Aprikosen oder Zwetschgen von Drosophila suzukii (so der wissenschaftliche Name) „heimgesucht“. 2014 startete der Aufbau, die Dokumentation, Visualisierung und Auswertung eines regelmäßigen bundesweiten Monitorings zur Kirschessigfliege. 2017 folgte ein Demonstrationsvorhaben „Einnetzen von Obstkulturen zum Schutz gegen die KEF“ unter Leitung des JKI (https://droso-demo-netz.julius-kuehn.de/). Unter gemeinsamer Leitung des Institutes und der LTZ Augustenberg tagte der Arbeitskreis Kirschessigfliege von 2012 - 2019 jährlich, um sich intensiv zum aktuellen Kenntnisstand auszutauschen und Forschungsaktivitäten zwischen allen Bundesländern, benachbarten Ländern und Forschungsinstitu-ten abzustimmen.

Das Institut steht in einem umfassenden internationalen Informationsaustausch mit Arbeitsgruppen in den USA, Kanada und Europa. Es organisierte gleichermaßen den Austausch mit China. Bei Fachgesprächen des Bundeslandwirtschaftsministeriums berichtet es federführend zu den aktuellen Forschungsaktivitäten.

Die eigenen Forschungen umfassen neben der Biologie und Ökologie der Kirschessigfliege umfang-reiche Datenerhebungen zum Verständnis der Populationsdynamik und als Grundlage für Prognosemodelle, ein möglicher Einsatz pflanzlicher Stoffe zur Bekämpfung, die Entwicklung wirkungsvoller Fallen oder Untersuchungen zur Anfälligkeit verschiedener Kirschsorten.

Zukunft und Vergangenheit

Der Blick in die „Kugel“ sagt, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts immer wieder vor neuen Aufgaben und Herausforderungen stehen werden, denn wer weiß, was morgen wichtig wird, um Obst und andere Kulturen nachhaltig und umweltschonend anzubauen. Zusätzlich ist das Institut im Bereich Obst- und Weinbau (Insekten) das Nationale Referenzlabor für Schadorganismen an Pflanzen.

Und ein interessanter Blick weit zurück in die Vergangenheit zeigt, wie vorausschauend mancher Wissenschaftler war, bevor der Begriff „IPS“ überhaupt in den Mund genommen wurde. 1928 rief ZILLIG, der erste Institutsleiter des Weinbauinstituts (1921 - 1952), einen „biologisch orientierten Rebschädlings-Bekämpfungsdienst“ ins Leben. Mit Beobachtungen zur Rebenentwicklung, Witterung und Entwicklung der Schädlinge sollten Spritzungen „auf das notwendige Maß beschränkt werden“ -  ein wesentliches Ziel des späteren integrierten Pflanzenschutzes. Diese wichtigen Informationen für die Winzer wurden bis in die 1940er Jahre aufgrund ihrer Bedeutung per Rundfunk verbreitet. 90 Jahre lang – bis zum Zusammenschluss des Instituts - blieben diese Meldungen als „Rebschutznachrichten“ allen Winzern bekannt.