Julius Kühn-Institut (JKI)
Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
Institutsleitung
Professor Dr. Wilhelm Jelkmann
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Außenstelle beim DLR Mosel
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54470 Bernkastel-Kues
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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)
Information und Ergebnisse Interreg V/Invaprotect 2016 - 2018 "Nachhaltiger Pflanzenschutz gegen invasive Schaderreger im Obst- und Weinbau "
Aktuelle Studien im Rahmen des Projektes Invaprotect/Interreg
Autoren/innen: Dr. A. Eben, Dr. H. Vogt
Schädlinge: Kirschessigfliege (Drosophila suzukii)
Aktivität in Abhängigkeit vom Habitat
In dieser Freilandstudie wurden die von der Umgebungsvegetation abhängige Aktivität und Häufigkeit des Auftretens von D. suzukii und der daraus möglicherweise entstehende Befallsdruck für kommerzielle Obstanlagen verglichen. Dabei wurde unterschieden zwischen isoliert wachsenden Obstanlagen mit Beeren- bzw. Steinobst und Anlagen derselben Obstart und -sorte, in deren unmittelbarer Umgebung sich sog. "hotspots" mit erhöhter Diversität an Wirtspflanzen finden. Vielfach wurde diskutiert, dass aus solchen "hotspots" wie z.B. Hecken, Waldränder, Haus- und Schrebergärten KEF vermehrt in Obstkulturen einfliegen können, da ihnen diese ganzjährig bestehenden Habitate Rückzugs- und Vermehrungsmöglichkeiten bieten. Um diese Hypothese zu testen, wurden auf vergleichbaren Anbauflächen ohne ("isoliert") und mit ("hotspot") alternativen, wilden Wirtspflanzen in der nahen Umgebung Monitoringfallen mit Apfelessig ausgebracht und die Fänge von D. suzukii in diesen Fallen sowie der Befall der jeweiligen Früchte im Verlauf der Reifeperiode erfasst.
Paarvergleich der Fallenfänge in zwei Obstanlagen
Anhand sog. "Paarvergleiche" wurde untersucht, ob die Umgebungsvegetation das Auftreten und die Häufigkeit von D. suzukii und den daraus möglicherweise entstehenden Befallsdruck in kommerziellen Obstanlagen beeinflusst. Weitgehend isoliert wachsende Obstanlagen wurden dabei verglichen mit Anlagen derselben Obstart und -sorte, in deren unmittelbarer Umgebung Vegetationsstrukturen mit erhöhter Diversität an Pflanzen vorhanden sind, die für Vermehrung, Nahrungsaufnahme und Rückzugsorte für die Kirschessigfliege dienen ("hotspot").
Erste Ergebnisse aus der Saison 2016
Kirschen
Es konnte eine klare Sortenanfälligkeit für den Befall durch D. suzukii beobachtet werden. Einige frühe Sorten waren stark befallen, andere Sorten, die im mittleren Zeitraum reiften oder spätreifend sind, wurden kaum oder gar nicht befallen. Zu Beginn der Reifezeit Anfang Juni fanden sich in Fallen im "hotspot"-Standort mehr Fliegen als in Fallen am isolierteren Standort. Im Verlauf der Kirschreife nahmen die Fallenfänge an beiden Standorten zunächst ab (0-2 Fliegen/Falle/Woche), während der Vollreife und Erntezeit gab es im Fruchtbefall und Fallenfang keine Unterschiede zwischen den beiden Standorten (Abb. 1). Es ist erkennbar, dass die Anzahl der Fliegen innerhalb der Anlagen an beiden Standorten zur Zeit der Vollreife der Kirschen deutlich anstieg. Weitere Freilandstudien zur Überprüfung dieser dieser Ergebnisse beginnen im Mai 2017.
Himbeeren
Die wöchentlich erhobenen Fangzahlen in den Essigfallen stiegen während der vierwöchigen Reifeperiode im Juli nicht kontinuierlich an, sondern schwankten zwischen den einzelnen Terminen. An beiden Standorten wurde eine ähnliche Anzahl Fliegen gefangen, was ein Hinweis auf den Populationsaufbau innerhalb der einzelnen Anlagen ist. Am Ende der Reifezeit (4. Juliwoche) wurde bei den Bonituren der Früchte ein stärkerer Befall in Himbeeren vom "hotspot"-Standort gefunden, dies spiegelte sich jedoch nicht in den Fangzahlen der Fallen wider. Die Fangzahlen stiegen nur leicht an, in "hotspot" - Fallen wurde zu Ende der Erntezeit eine sehr große Anzahl Männchen gefangen (Abb. 2).
Weitere Versuche zum paarweisen, habitat-abhängigen Vergleich von Obstanlagen werden in der Saison 2017 und 2018 durchgeführt. In der Saison 2017 führen wir auch erstmals Freilandexperimente durch, bei denen die umgebende Vegetation mit Eiweißlösungen markiert wird und die von dort aus in die Obstanlagen einfliegenden KEF gefangen und ihre Herkunft mittels spezifischer Nachweismethoden bestimmt wird. Diese Studien finden in Zusammenarbeit mit dem Landwirtschaftlichen Technologiezentrum Augustenberg (LTZ), Karlsruhe, an verschiedenen Standorten statt.
Fazit: Solange es keine für D. suzukii spezifisch wirkende Lock- oder Abwehrsubstanz gibt, lässt sich aus den Monitoringdaten und Freilandbeobachtungen des vergangenen Jahres schließen, dass zum Zeitpunkt der Fruchtreife die Früchte um ein vielfaches attraktiver sind als Fallen mit Fanglösungen. Somit spiegelten die Fangzahlen in den Monitoringfallen nicht den Befall der Früchte wider, sondern können nur einen Anhaltspunkt für das Auftreten der Fliegen in der jeweiligen Obstanlage geben.
Unsere Versuche aus dem Jahr 2016 ergaben keinen klaren Hinweis zum Einfluss der Umgebungsvegetation auf frühere oder vermehrte Einwanderung in die Obstanlagen noch auf erhöhten Befall in der Nähe von Schrebergärten oder Hecken. Vielmehr nimmt die Zahl der KEF und somit der Befallsdruck durch den saisonalen Populationsaufbau mit Eiablage und Schlupf der Folgegenerationen innerhalb der Obstanlagen zu (Abb. 3). Die Umgebungsvegetation scheint somit einen geringeren Einfluss auf den Befall von Obstanlagen zu haben, als die Populationsdynamik innerhalb der Anlagen selbst, wenn reifende und reife kommerzielle Früchte vorhanden sind.
Ähnliche Untersuchungen gibt es aus verschiedenen Regionen der USA. Auch diese Studien haben keinen eindeutigen Einfluss der Vegetation in der Umgebung (Hecken, Waldrand) auf den Befallsdruck für die angrenzenden Obstkulturen nachweisen können. Da in jedem Jahr seit Auftreten der KEF (Erstfunde in Deutschland: 2011) die Witterungsbedingungen im Frühling und nachfolgend in den Wochen unmittelbar vor der Reife der jeweiligen Obstkultur maßgebend für den Populationsanstieg von D. suzukii waren, müssen weitere Daten zur Populationsdynamik der KEF in für die Obstproduktion relevanten Regionen und zum Befall verschiedener Kulturen erhoben werden, bevor allgemeingültige Schlussfolgerungen gezogen oder Prognosen abgegeben werden können.
Zum Einfluss hoher Temperaturen, wie sie im Sommer 2015 in Süddeutschland gemessen wurden, auf die Vermehrung und Mortalität von D. suzukii wurde im Herbst 2015 am JKI eine Studie durchgeführt. Die kürzlich in einer Fachzeitschrift veröffentlichten Ergebnisse sind auf Anfrage erhältlich (Eben et al. 2017. Agricultural and Forest Entomology). Aus dieser Forschungsarbeit geht hervor, dass extrem hohe, aber fluktuierende Temperaturen mit entsprechend gegenläufigen Werten für die Luftfeuchtigkeit eine hohe Mortalität der KEF verursachen, die überlebenden Fliegen jedoch voll reproduktionsfähig sind. Die Populationen der KEF werden unter solchen Bedingungen stark reduziert, was den Befall der Früchte in Obstanlagen vermindert. Später reifende Früchte können jedoch durch Nachfolgegenerationen geschädigt werden, wenn die klimatischen Bedingungen die Vermehrung von D. suzukii erneut fördern. Ein kontinuierliches Monitoring von Auftreten der Fliegen und Befall an kommerziellen Früchten ist daher unabdingbar.
Daten zum Verlauf der saisonalen Wirtsnutzung werden im Rahmen der INTERREG/Invaprotect-Studien von verschiedenen Projektpartnern erhoben. Die Ergebnisse werden dazu dienen, den optimalen Zeitpunkt für Bekämpfungsmaßnahmen zu bestimmen oder Ablenkungseffekte durch wilde Wirtspflanzen zu nutzen.
Weitere Informationen zur Häufigkeit und zur Verteilung der KEF in verschiedenen Lebensräumen sind unter http://drosophila.julius-kuehn.de/drosomon zugänglich.
Ergebnisse aus der Saison 2017
Süßkirschen
Die Fallenfänge in den Vergleichsparzellen ergaben keine wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Standorten "isoliert" und "hotspot". Wie bereits im Vorjahr stiegen die Fangzahlen der Fliegen zum Ende der Erntezeit stark an (Abb. 1). Es fanden sich kontinuierlich etwas höhere Zahlen an Fliegen in den Apfelessig- Fallen in der Umgebungsvegetation außerhalb der "isolierten" Obstanlage (violette Balken).
Himbeeren
In den Himbeeranlagen der Sorte "Tulameen" konnten im Verlauf der Saison 2017 keine wesentlichen Unterschiede in der Anzahl der Fallenfänge zwischen den beiden Vergleichsparzellen "isoliert" und "hotspot" beobachtet werden (Abb. 2). In der Umgebungsvegetation des "hotspot" - Standortes waren zu einigen Zeitpunkten mehr Fliegen in den Apfelessigfallen zu finden.
Ergebnisse aus der Saison 2018
Süßkirschen
Im dritten Versuchsjahr ähnelten die Ergebnisse der Fallenfänge in den beiden Vergleichsparzellen und in ihrer jeweiligen Umgebung den Vorjahren: es waren keine wesentlichen Unterschiede zwischen der "isolierten" Parzelle und der "hotspot"- Parzelle erkennbar. Die Fallenfänge stiegen zu Ende der Reifeperiode bzw. zu Ernteende in den Kirschanlagen stark an, was durch die Vermehrung der Kirschessigfliegen innerhalb dieser Anlagen bedingt war (Abb. 3). In der Umgebungsvegetation der beiden Erwerbsanlagen wurden zu allen Zeitpunkten weniger Fliegen gefangen als in den Anlagen selbst (violette und grüne Balken).
Süßkirschenanlagen und deren Umgebungsvegetation gefangen wurden. Die beiden kommerziellen
Vergleichsparzellen waren "isoliert" und "hotspot". Zusätzlich wurden in der Umgebung jeder der
beiden Parzellen Fallen ausgebracht ("Umgebung hotspot", "Umgebung isoliert"). In den Anlagen wurden je 8 Fallen und in der jeweiligen Umgebungsvegetation (30-50 m Entfernung von den Anlagen) je 4 Fallen ausgebracht, die wöchentlich gewechselt und ausgewertet wurden.
Himbeeren
Die Fangzahlen in den Apfelessig-Fallen waren an allen Standorten im Vergleich zu den beiden Vorjahren etwas höher. Erneut wurden keine wesentlichen Unterschiede in den Fallenfängen zwischen den beiden Vergleichsparzellen "isoliert" und "hotspot" beobachtet (Abb. 4). Wie schon in den Vorjahren waren zu Ende der Reifezeit von Sommerhimbeeren die Fangzahlen in allen Fallenstandorten am höchsten (04.07.). Die meisten Fliegen wurden jedoch nicht in der "hotspot"-Anlage, sondern in der sie umgebenden Vegetation, einem Gehölzsaum entlang von Schrebergärten, gefangen (grüne Balken).
FAZIT
Die Ergebnisse aus den Fallenfängen in Paarvergleichen von Obstanlagen ("isoliert" vs. "hotspot") in den drei Versuchsjahren 2016-2018 waren ähnlich. Die Umgebungsvegetation führte nicht zu deutlich erhöhten Fängen von Kirschessigfliegen in den angrenzenden Erwerbsanlagen. Klar erkennbar war jedoch in allen drei Versuchsjahren, dass sich die Populationen der Kirschessigfliegen im Verlauf der Reifeperiode von Süßkirschen und Himbeeren innerhalb der Obstanlagen vermehrten. Diese Dynamik hatte auf den Fruchtbefall größeren Einfluss als eine mögliche Zuwanderung der Fliegen aus der Umgebung.
Weitere Informationen zum jahreszeitlichen Auftreten der Kirschessigfliege in Standorten entlang der Bergstraße sind unter http://drosophila.julius-kuehn.de/drosomon veröffentlicht. Die dort zur Verfügung gestellten Informationen werden kontinuierlich aktualisiert.
Migration zwischen Umgebungsvegetation und Obstanlagen
Vielfach wird diskutiert, ob die Einwanderung von Kirschessigfliegen aus der Umgebungsvegetation den Befall von Obstanlagen erhöht. Es gibt dazu nur wenige Feldstudien in Mitteleuropa und keine Versuchsdaten für das Oberrheingebiet.
In Zusammenarbeit mit dem Landwirtschaftlichen Technologiezentrum Augustenberg (LTZ) haben wir während der Saison 2018 an zwei Standorten die Migration der Kirschessigfliegen zwischen Obstanlagen und den sie umgebenden Saumstrukturen (Gehölze, Hecken) mit bekannten Wirtspflanzen unter Anwendung der sogenannten "Immunomarkierungs-Methode" untersucht. Die bisherigen Ergebnisse wurden als Versuchsberichte des Projektes InvaProtect veröffentlicht.
In der Kirsch-Saison 2019 werden die Feldstudien am JKI in Dossenheim wiederholt, um zu abschließenden Aussagen für diesen Standort zu kommen.
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Anwendung von Monitoringmaßnahmen / Fallenverbesserung
Kirschen
Die am JKI verwendeten Apfelessigfallen zum Monitoring des Auftretens der KEF weisen im Vergleich zu anderen Fangflüssigkeiten mit Zusatz von Wein oder Obstsäften weniger Beifänge an anderen Fruchtfliegenarten auf. Dennoch ist deren Anzahl erheblich und somit der Zeitbedarf für das sichere Erkennen und Auszählen der gefangenen D. suzukii hoch. Ein Ziel der aktuellen Forschung ist daher, Substanzen zu identifizieren, die spezifisch wirken und ausschließlich KEF anlocken. Diese könnten sowohl für Monitoringzwecke als auch bei der Entwicklung neuer Bekämpfungsstrategien als Ködersubstanzen Anwendung finden. Dazu werden verschiedene Zusätze zu den herkömmlich verwendeten Apfelessigfallen getestet (Abb. 4). Die steigenden Fangzahlen im Verlauf des Versuches im Juli 2016 gaben die Anzahl von D. suzukii in der Kirschanlage wider.
Alle getesteten Fangflüssigkeiten ergaben dasselbe Muster für die Anzahl von D. suzukii in der Kirschanlage. Keine der getesteten Fangflüssigkeiten wirkte spezifisch auf die KEF und die Beifänge an anderen Fruchtfliegenarten waren in allen Saftvarianten höher als im Apfelessig (Abb. 5). Damit wurde bestätigt, dass Apfelessig als Fanglösung zum Monitoring des Auftretens der KEF gut geeignet ist.
Allerdings waren nicht nur die Beifänge, sondern auch die Fangzahlen von D. suzukii in den Säften und der Saftmischung höher als im Apfelessig. Über den gesamte Versuchszeitraum betrachtet, war das Verhältnis KEF : Beifänge bei Süßkirschsaft am günstigsten (Abb. 5). Dabei ist aber zu bedenken, dass diese Studie während der Erntezeit der Kirschen durchgeführt wurde und die Population von D. suzukii bzw. der Befall der Kirschen im Juli 2016 im Vergleich zum Vorjahr sehr hoch war. Weitere Labor- und Freilandversuche zur Reaktion der KEF auf Früchte und Fruchtsäfte werden durchgeführt.
Himbeeren
In einer kleinräumigen "Himbotop"-Pflanzung auf dem Versuchsfeld des JKI wurden 2016 die Fanglösung aus Apfelessig und die Mischung aus verschiedenen Säften ("Mix") während der Reifeperiode im September verglichen. Es konnten keine Unterschiede in der Fängigkeit dieser beiden Lösungen festgestellt werden, somit gaben die Fangzahlen nur einen Hinweis auf die konstant hohe Zahl an D. suzukii in der Himbeeranlage und erklärten damit auch den starken Befall der Früchte während der 14-tägigen Reifeperiode.
Diese Versuche werden in der kommenden Saison 2017 mit anderen, potentiell wirksamen Fallen-Zusätzen erneut durchgeführt bzw. erweitert werden. Zu speziellen Fragestellungen finden intensiver Austausch und gemeinsame Freilandstudien mit dem Landwirtschaftlichen Technologiezentrum Augustenberg in Karlsruhe statt.
Suche nach alternativen Substanzen zur Bekämpfung von D. suzukii
Screening von Naturstoffen
Wirtschaftliche Schäden in kommerziellen Früchten entstehen durch die Eiablage in reifende und reife, gesunde Früchte. Die Larven entwickeln sich innerhalb der Früchte, wodurch befallene Früchte rasch kollabieren und nicht mehr vermarktbar sind. Der Zeitpunkt des Befalls und die kontinuierliche Überlappung des Auftretens verschiedener Lebensstadien der KEF machen die Bekämpfung schwierig. Da vermehrter Einsatz von Insektiziden zu Rückstanden auf den Früchten und der Entwicklung von Resistenzen führen kann, wird nach alternativen Wirkstoffen und Bekämpfungsstrategien gesucht.
Im Rahmen dieser Fragestellung haben wir Methoden entwickelt, um Fraßtests mit Naturstoffen durchzuführen. Die Zielsetzung dieser Experimente war, chemische Substanzen pflanzlicher Herkunft zu identifizieren, die attraktiv, repellent oder toxisch auf adulte D. suzukii wirken. Dazu wurden synthetische Reinsubstanzen verschiedener Wirkstoffklassen und eine Reihe ätherischer Öle getestet.
Erste Hinweise auf fraßstimulierende und potentiell fraßhemmende bzw. repellente Stoffe liegen vor. Mit chemische Analysen wurden die Einzelkomponenten der Stoffgemische identifiziert und deren Wirksamkeit auf das Fraßverhalten von D. suzukii wird untersucht. Mehrere toxische und möglicherweise verhaltensmodifizierende Substanzen konnten identifiziert werden. Diese vorläufigen Ergebnisse müssen mit Experimenten im Windtunnel, in Laborkäfigen und im Halbfreiland validiert werden. Ihre Verwendung als Köder- bzw. Repellentstoffe zur Verwendung im Freiland ist geplant.
In Laborversuchen zum screening von Naturstoffen und ihrer Wirkung auf die Kirschessigfliege durch Kontakttoxizität, Fraßhemmung bzw. - stimulierung oder durch einen Einfluss auf das Eiablageverhalten wurden 16 verschiedene Substanzen aus mehreren chemischen Stoffgruppen getestet. Es konnte festgestellt werden, dass 5 dieser Naturstoffe kontakttoxisch wirkten, 2 Substanzen fraßhemmend und 4 Substanzen fraßstimulierend waren. Nur ein Wirkstoff aus Zitronengrasöl hemmte die Eiablage vollständig. In Halbfreilandtests während der Saison 2018 an Herbsthimbeeren unter Netzen konnte diese hemmende Wirkung jedoch nicht bestätigt werden. Wir werden in der Saison 2019 weitere Halbfreiland- und Freilandversuche mit verschiedenen potentiell verhaltensändernden Substanzen in Süßkirschen und Himbeeren durchführen.
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