Samenkarten zur Bestimmung des Laufkäfer-Fraßdruck auf Unkrautsamen

© Michael Traugott - Universität Innsbruck

BioAWARE

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

ERA-Net C-IPM: Kann Biodiversität Unkrautregulierung als resiliente Ökosystemdienstleistung gewährleisten?

Titel (englisch)

Could Biodiversity Assure Weed regulation for Resilient Ecosystem service provision?

Abstract (deutsch)

Das Projekt BioAware untersucht inwieweit eine hohe Diversität von granivoren wirbellosen Tieren (insbes. Laufkäfer), welche sich von Unkrautsamen ernähren, für die Regulation von Unkräutern bedeutsam ist und welche Limitationen es für diesen Ansatz in der landwirtschaftlichen Praxis gibt. Darauf aufbauend werden praxisrelevante IPM Strategien, vom Feld bis zur Landschaft, entwickelt, um eine nachhaltige Regulation von Unkräutern durch granivore Wirbellose als auch eine Verringerung des Herbizideinsatzes zu erlangen. BioAware bedient sich hierbei, in einem europaweiten Kontext, einer Kombination aus Feldexperimenten und der Analyse von bereits bestehenden Datensätzen.
Folgende Zielsetzungen werden dabei verfolgt:
- Testung der Biodiversity-Insurance Hypothese für Unkrautsamenprädation : eine hohe Diversität an granivoren Wirbellosen führt zu einer natürlichen Verringerung der Verunkrautung
- Analyse von Unkraut-Granivoren Nahrungsnetzen mittels molekularer Darminhaltsanalyse
- Bestimmung des Einflusses von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Feld- und Landschaftsebene hinsichtlich ihres Einflusses auf die Diversität der Granivoren
- Abschätzung unter welchen Rahmenbedingungen Granivore einen praktisch relevanten Beitrag für die Unkrautkontrolle liefern können
- Analyse wie dieser IPM Ansatz von Landwirten wahrgenommen wird
- Praktische Implementierung der Unkrautkontrolle mittels granivorer Wirbelloser gemeinsam mit Landwirten im Rahmen eines Co-Innovation Ansatzes

Abstract (englisch)

The goal of C-IPM is to ensure a higher level of implementation of Integrated Pest Management among European farmers. By reanalysing existing data and conducting targeted experiments, BioAWARE will test whether a high richness and abundance of species or functional groups (biodiversity) of weed seed predators assures natural weed control, in the long term, by increasing regulation rates and rendering them resilient to the variation in environmental conditions in EU agriculture. We will then examine both how the weed seed predator diversity can be managed using a combination of in-field and landscape managements, to assure weed seed control, and that can be used to replace or reduce the applications of herbicides as part of weed IPM. To meet the pressing need for farmer-acceptable weed IPM, which they could adopt, we will evaluate the attitudes of farmers (ecological, social and economic) towards natural weed regulation, assured by weed seed predator diversity, relative to herbicide-based weed control. Through co-development by farmers, agronomists and scientists, practical weed IPM solutions will then be developed, demonstrated and evaluated. The ecological, social and economic knowledge we gain for how farmer perceptions change with the resilience of natural regulation, will detail the training, know-how and economic support required to deliver farmer-acceptable IPM that balances natural (biodiversity-derived) and chemical weed control sustainably across the EU.

Schlagwörter (deutsch)

sustainable, resilient, pests, insurance hypothesis, natural weed regulation, ecosystem service, food webs, farmer-acceptable IPM solutions

Projektleitung

Michael Traugott

Forschungseinrichtung

Universität Innsbruck

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus

Projektnummer

101265

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Das Projekt BioAware untersucht inwieweit eine hohe Diversität von granivoren wirbellosen Tieren (insbes. Laufkäfer), welche sich von Unkrautsamen ernähren, für die Regulation von Unkräutern bedeutsam ist und welche Limitationen es für diesen Ansatz in der landwirtschaftlichen Praxis gibt. Darauf aufbauend werden praxisrelevante IPM Strategien, vom Feld bis zur Landschaft, entwickelt, um eine nachhaltige Regulation von Unkräutern durch granivore Wirbellose als auch eine Verringerung des Herbizideinsatzes zu erlangen. BioAware bedient sich hierbei, in einem europaweiten Kontext, einer Kombination aus Feldexperimenten und der Analyse von bereits bestehenden Datensätzen.
Folgende Zielsetzungen werden dabei verfolgt:
- Testung der Biodiversity-Insurance Hypothese für Unkrautsamenprädation : eine hohe Diversität an granivoren Wirbellosen führt zu einer natürlichen Verringerung der Verunkrautung
- Analyse von Unkraut-Granivoren Nahrungsnetzen mittels molekularer Darminhaltsanalyse
- Bestimmung des Einflusses von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf Feld- und Landschaftsebene hinsichtlich ihres Einflusses auf die Diversität der Granivoren
- Abschätzung unter welchen Rahmenbedingungen Granivore einen praktisch relevanten Beitrag für die Unkrautkontrolle liefern können
- Analyse wie dieser IPM Ansatz von Landwirten wahrgenommen wird
- Praktische Implementierung der Unkrautkontrolle mittels granivorer Wirbelloser gemeinsam mit Landwirten im Rahmen eines Co-Innovation Ansatzes

Farmer awareness and approval of ecological manipulations in the cropping practices is a cornerstone of adoption and uptake of IPM. Farmers may accept or reject IPM practices for many reasons and apparently useful research is not guaranteed to be adopted. To understand this process of adoption and to develop farmer-acceptable weed IPM based upon seed predators, BioAWARE uses a transdisciplinary approach that involves multiple-actors (stakeholders) across four research workpackages.

We would note that while the aim is to consider all weed seed predator groups, where data are available, we limit any trophic assessments of seed predation to invertebrate groups and in particular carabid beetles. In WP1, we will test the insurance hypothesis for whether the diversity of weed seed predators supports seed regulation and regulation resilience at the broader European-wide scale. In WP2, we then: i) determine how this insurance effect co-varies with in-field and landscape management in order to identify management options that deliver high weed seed predator diversity; and, ii) examine whether weed seed predation could be used to reduce or replace herbicides as part of IPM. The new information on the insurance hypothesis, predator diversity management and reduction in herbicide use, will be fed into WP3 (co-run with an SME Solagro) which seeks to understand the socio-economics of farmer choices for IPM in order to identify the limits to adoption of novel bio-control practices; specifically, given our example of weed seed regulation, what makes a bio-control approach acceptable? Finally, the outputs from WP1-WP3 feed into WP4 (co-run with an SME Solagro) which co-produces with farmers a demonstration to show that ecological manipulations to increase weed seed predator diversity can be used as management in practical, farmer acceptable IPM. This bottom-up, co-production (co-innovation) initiative will foster the robust and agronomically relevant levels of weed control by natural enemies that will promote adoption of weed IPM.


Praxisrelevanz

The goal of C-IPM is to ensure a higher level of implementation of Integrated Pest Management among European farmers. Farmers are, therefore, key targets for the research in BioAWARE. The practicalities of project work with farmers are that each nation state has unique farmer-extension services and the available C-IPM funding varies markedly. Thus, our approach will be to conduct ecological research in all countries of the BioAWARE consortium, but use France, Sweden and Austria in particular as model study-nations for the socio-economic work with farmers.

In France, for example, the DEPHY network (~ 2000 farms) was established as part of the EcoPhyto plan to demonstrate sustainable reductions of pesticide use for improved societal and environmental well-being. BioAWARE will use a part of the DEPHY network, where EcoPhyto deem this appropriate, to examine farmer attitudes to the adoption of IPM. A sub-contract to Solagro (SME), will be used to build farmer questionnaires and conduct workshops. The approach, guided by BioAWARE socio-economists, will use stakeholder-choice experimental approaches. Farmer perceptions will be sought under conditions of information about the effectiveness and value of IPM and then retested under new economic or biodiversity information. This tests how acceptability changes with farmer-learning and economic support, and helps build an understanding of the limits of IPM adoption. The transfer of our research back to farmers will use DEPHY and Solagro in France and comparable routes in each study-nation.

Berichte

Abschlussbericht

Das Ziel von C-IPM ist es, die Implementierung des integrierten Pflanzenschutzes bei europäischen Landwirten sicherzustellen. Im C-IPM Projekt BioAWARE bearbeiteten Wissenschaftlerinnen aus Österreich, Frankreich, Schweden, Tschechien und den Niederlanden die Frage ob und wie Laufkäfer (Coleoptera: Carabidae) eine resiliente Regulation von Unkrautbeständen in Getreidefeldern sicherstellen können. Durch die Analyse bestehender Daten und die Durchführung von standardisierten Feldexperimenten im kontinentalen Maßstab wurde in BioAWARE getestet, ob eine hohe Diversität und Abundanz von unkrautsamenfressenden Laufkäfern eine natürliche Unkrautregulation gewährleistet. Mittels molekularen Darminhaltsanalysen wurde bestimmt, welche Unkrautsamen von Laufkäfern in Getreidefeldern in Österreich, Schweden, Tschechien und Frankreich, konsumiert werden (je 15 Felder pro Land). Der dabei erstellte Nahrungsnetz-Datensatz, basierend auf über 11.300 Einzelproben, ist derzeit der weltweit größte seiner Art und belegt, dass wirtschaftlich wichtige Unkrautarten von Laufkäfern regelmäßig verzehrt werden. Unsere Analysen belegen zudem, dass die Unkrautsamenbank durch Laufkäfer im kontinentalen Maßstab reguliert wird und, dass diese Regulierung gegenüber den unterschiedlichen Umweltbedingungen in der EU-Landwirtschaft resilient sein kann. Es gibt jedoch deutliche Unterscheide zwischen den untersuchten Ländern hinsichtlich des Fraßdruckes auf Unkrautsamen und in der Artenvielfalt unkrautsamenfressender Laufkäferarten, insbesondere für landwirtschaftlich bedeutende Unkrautarten. Kleinstrukturierte, weniger intensiv bewirtschaftete Agrarsysteme sind hinsichtlich der zu erwartenden Regulationsleitung und der Stabilität der natürlichen Unkrautregulation vorteilhaft. Die resiliente Regulierung als Teil einer IPM Unkrautregulationsstrategie kann über eine Kombination aus Maßnahmen, die sowohl im Feld als auch auf Landschaftsebene gesetzt werden, erreicht werden. Die sozioökonomischen Analysen von BioAWARE zeigen, dass bei der Entscheidungsfindung zur Einführung von integrierten Pflanzenschutzmaßnahmen jedoch eine klare Diskrepanz zwischen Politik und Landwirtschaft besteht. Diese scheint für die geringe Akzeptanz agrarökologischer Ansätze bei Landwirten verantwortlich zu sein, obwohl eine Mehrheit der Landwirte Praktiken wie die Regulierung von Unkräutern durch Laufkäfer übernehmen würde. Der Erfolg einer zukünftigen Implementierung von Maßnahmen, die Laufkäfer bei der Unkrautregulation unterstützen, ist daher abhängig davon, inwieweit diese Maßnahmen die sozialen, wirtschaftlichen und agronomischen Bedürfnisse der Landwirte erfüllen können. Wesentlich scheint dabei einen Ausgleich für die Risiken von allfälligen Verlusten in der landwirtschaftlichen Produktion, die aufgrund der Förderung von Laufkäfern anstelle des Einsatzes von Herbiziden entstehen, zu schaffen. Dies erfordert weitere Forschung und die gemeinsame Entwicklung von Umsetzungsmaßnahmen gemeinsam mit Landwirten.

Anhänge

Dateiname

BioAware Abschlussbericht-06-12-2022_2.pdf

Beschreibung

Überarbeiteter Abschlussbericht zu Projekt BioAware

Abstract (deutsch)

Im C-IPM Projekt BioAWARE bearbeiteten Wissenschaftlerinnen aus Österreich, Frankreich, Schweden, Tschechien und den Niederlanden die Frage ob und wie Laufkäfer eine resiliente Regulation von Unkrautbeständen in Getreidefeldern sicherstellen können. Durch die Analyse bestehender Daten und die Durchführung von Feldexperimenten im kontinentalen Maßstab wurde getestet, ob eine hohe Diversität und Abundanz von unkrautsamenfressenden Laufkäfern eine natürliche Unkrautregulation gewährleistet. Mittels molekularen Darminhaltsanalysen wurde bestimmt, welche Unkrautsamen von Laufkäfern in Getreidefeldern in Österreich, Schweden, Tschechien und Frankreich, konsumiert werden. Unsere Analysen belegen, dass die Unkrautsamenbank durch Laufkäfer im kontinentalen Maßstab reguliert wird und, dass diese Regulierung gegenüber den unterschiedlichen Umweltbedingungen in der EU-Landwirtschaft resilient sein kann. Es gibt jedoch deutliche Unterscheide zwischen den untersuchten Ländern hinsichtlich des Fraßdruckes auf Unkrautsamen und in der Artenvielfalt der Laufkäferarten, insbesondere für landwirtschaftlich bedeutende Unkrautarten. Kleinstrukturierte, weniger intensiv bewirtschaftete Agrarsysteme sind hinsichtlich der zu erwartenden Regulationsleitung und der Stabilität der natürlichen Unkrautregulation vorteilhaft. Die resiliente Regulierung als Teil einer IPM Unkrautregulationsstrategie kann über eine Kombination aus Maßnahmen, die sowohl im Feld als auch auf Landschaftsebene gesetzt werden, erreicht werden. Die sozioökonomischen Analysen der Motivation von LandwirtInnen für den Umstieg auf eine nachhaltigere Bewirtschaftung konnten in BioAWARE auf Grund unvorhersehbarer Umstände nur in Frankreich durchgeführt werden. Dabei zeigte sich, dass bei der Entscheidungsfindung zur Einführung von nachhaltigen Pflanzenschutzmaßnahmen eine Diskrepanz zwischen Politik und Landwirtschaft besteht, obwohl eine Mehrheit der Landwirte Praktiken wie die Regulierung von Unkräutern durch Laufkäfer übernehmen würde. Wesentlich scheint dabei einen Ausgleich für die Risiken von allfälligen Verlusten in der landwirtschaftlichen Produktion für die LandwirtInnen zu schaffen, welche aufgrund ökologischer Bewirtschaftungspraktiken auftreten können. Der Erfolg einer zukünftigen Implementierung von Maßnahmen welche Laufkäfer bei der Unkrautregulation unterstützen ist daher abhängig inwieweit diese die sozialen, wirtschaftlichen und agronomischen Bedürfnisse der Landwirte erfüllen können.

Abstract (englisch)

In the C-IPM project BioAWARE, scientists from Austria, France, Sweden, the Czech Republic and the Netherlands investigated whether and how ground beetles can ensure a resilient regulation of weed populations in cereal fields. By analyzing existing data and conducting field experiments on a continental scale, they tested whether high diversity and abundance of weedseed-feeding ground beetles ensures natural weed regulation. Molecular gut content analyses were used to determine which weed seeds are consumed by ground beetles in cereal fields in Austria, Sweden, Czech Republic and France. Our analyses provide evidence that the weed seed bank is regulated by ground beetles on a continental scale and that this regulation may be resilient to different environmental conditions in EU agriculture. However, there are clear differences among the countries studied in terms of feeding pressure on weed seeds and in the species diversity of ground beetle species, especially for agriculturally important weed species. Small-scale, less intensively managed agricultural systems are advantageous in terms of expected regulatory leadership and stability of natural weed regulation. Resilient regulation as part of an IPM weed regulation strategy can be achieved via a combination of measures set both in the field and at the landscape level. Due to unforeseen circumstances, the socioeconomic analyses of farmers' motivation to switch to more sustainable management could only be conducted in BioAWARE in France. This showed that there is a disconnect between policy makers and farmers in decision making to adopt sustainable crop protection practices, although a majority of farmers would adopt practices such as the regulation of weeds by ground beetles. It seems essential to compensate farmers for the risks of possible losses in agricultural production that may occur due to organic management practices. The success of a future implementation of measures that support ground beetles in weed regulation therefore depends on the extent to which they can meet the social, economic and agronomic needs of farmers.

Autor/innen

Michael Traugott & Veronika Neidel