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diacont

Allgemeine Projektinformationen

Titel (deutsch)

Alternative biologische Methoden zum Schutz des Maises vor dem Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera)

Titel (englisch)

Alternative methods of protection of maize from Western Corn Rootworm (diabrotica virgifera virgifera)

Abstract (deutsch)

Im Projekt sollen vier alternative biologische Verfahren zum Schutz der Maiskulturen vor dem Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera), dem wichtigsten Maisschädling in Europa und Nordamerika, weiterentwickelt werden. Diese beruhen auf antagonistischen Wirkungen von vier unterschiedlichen Organismen: während für das bereits zugelassene Präparat Dianem (insektenpathogene Nematoden der Art Heterorhabditis bacteriophora) die Wirkungssicherheit im Praxiseinsatz erhöht werden soll, gilt es bei einer präventiven Anwendung des insektenpathogenen Pilzes Metarhizium brunneum (im Präparat GranMet), die gute Wirksamkeit der Laborversuche auch im Freiland zu bestätigen. Beim insektenpathogenen Pilz Lecanicillium lecanii schließlich müssen zunächst grundlegende Versuche im Labor und in Freiland-Mikroplots vorgenommen werden, um wichtige Parameter für eine praxisgerechte Anwendung zu liefern. Das Bodenbakterium Stenotrophomonas rhizophilus hingegen regt das Wurzelwachstum beschädigter Maiswurzeln an und hilft ihnen, etwaigen Wurzelfraß leichter zu überstehen. Die Etablierung biologischer Bekämpfungsmethoden soll den Ausfall chemischer Präparate kompensieren und kann ein Signal der Landwirtschaft an die Öffentlichkeit darstellen, welche dem Pestizideinsatz zunehmend skeptisch gegenübersteht. Der Idealfall wäre erreicht, falls es durch prophylaktische jährliche Anwendung geringer kombinierter Mengen verschiedener Gegenspieler gelänge, das Ökosystem Maisacker so zu stabilisieren, dass es zu einer Selbstregulation des Maiswurzelbohrers kommt. Grundsätzlich ist das System Maiswurzelbohrer/Mais dazu gut geeignet, da Maispflanzen eine gewisse Toleranz gegenüber diesem Schadorganismus zeigen und geringe bis mittlere Larvenmengen gut ertragen können. Dass dies kein reines Wunschdenken ist, zeigt das Beispiel einzelner Maisäcker in Befallsgebieten, wo sich nach bisherigen Beobachtungen kein Maiswurzelbohrer etablieren konnte.

Abstract (englisch)

The aim of this project is to demonstrate the efficacy of 4 antagonistic organisms in controlling Western Cornrootworm (WCR) larvae or protecting corn roots. This should enable farmers to use 4 different biological methods and thereby decreasing dependency to only one active ingredient (Cypermethrin) in WCR control. Furthermore it is aimed to stimulate self-regulation of WCR by yearly prophylactic application of small doses of these antagonistic organisms to the field. For Dianem (Heterorhabditis bacteriophora) which is already registered in Austria the efficacy of practical applications by farmers shall be correlated with agronomical and environmental factors in order to find out what promotes successful application and what prevents it. For GranMet (Metarhizium brunneum) field trials shall demonstrate the efficacy which has been shown in the laboratory very clearly. Concerning Lecanicillium lecanii the mode of action in the soil has to be studied in detail as Diabrotica eggs were infected frequently by these fungi in the laboratory. Outdoor microplot trials will give information of application details for further field trials. Concerning SPA69 (Stenotrophomonas rhizophila) a protecting agent for corn roots will be examined in field trials. Overall the application of combinations of these organisms under investigation will be performed in the last year. The results are dependent on the progress of these experiments. In best case it will enable the registration of new plant protection products or improvement of advice on existing products. The overall aim would be the stimulation of self-regulation of WCR by yearly application of smaller doses of these naturally occurring antagonistic organisms.

Schlagwörter (deutsch)

Mais, Zea mays, Maiswurzelbohrer, Diabrotica virgifera, Heterorhabditis bacteriophora, Metarhizium brunneum, Lecanicillium lecanii, Stenotrophomonas rhizophila, Biologische Bekämpfung, Stressschutz

Projektleitung

Katharina Wechselberger

Forschungseinrichtung

AGES

Finanzierungspartner

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft
Amt der Burgenländischen Landesregierung
Amt der Kärntner Landesregierung
Amt der Niederösterreichischen Landesregierung
Amt der Oberösterreichischen Landesregierung
Amt der Salzburger Landesregierung
Amt der Steiermärkischen Landesregierung
Amt der Tiroler Landesregierung
Amt der Vorarlberger Landesregierung
Amt der Wiener Landesregierung
Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus

Projektnummer

101111

Projektlaufzeit

-

Projektziele

Für das bereits zugelassene Präparat Dianem (Heterorhabditis bacteriophora) wurden schon zahlreiche Wirksamkeitsuntersuchungen vorgelegt, jedoch hat seine Zulassung in Österreich nicht zu einer breiten Anwendung geführt. Das mag mit der als unzureichend empfundenen Wirkungssicherheit zusammenhängen. Im Projekt sollen durch eingehende Befragung der Anwender jene Umweltfaktoren des Bodens, der Umgebung und der Ausbringung ermittelt werden, die förderlich oder hinderlich für den Bekämpfungserfolg des Mittels waren. Dabei soll auch experimentell abgeklärt werden, ob - wie bereits beobachtet – noch im Folgejahr nach der Anwendung eine ausgezeichnete Wirkung zu beobachten wäre. Insgesamt soll ein verbessertes ökologisches Verständnis der Wirkungsweise eine verbesserte Beratung ermöglichen.

Der insektenpathogene Pilz Metarhizium brunneum ist aufgrund seiner physiologischen Charakteristik zur Biologischen Bekämpfung sehr gut geeignet. Bei seiner präventiven Anwendung im Präparat GranMet gilt es, die gute Wirksamkeit in Laborversuchen auch im Freiland zu bestätigen. Mit einem mehrjährigen Monitoring soll abgesichert werden, dass die Diabrotica-Population in den Behandlungsflächen unter der wirtschaftlichen Schadschwelle gehalten werden kann. Sollte sich erhärten, dass M. brunneum tatsächlich Populationsregulierend auf den Maiswurzelbohrer wirkt, dürfte es keine Schwierigkeit sein, auf Grundlage der EU-Verordnung (1107/2009), in naher Zukunft ein registriertes Metarhizium-Präparat auf den Markt zu bringen.

Beim Einsatz von Mitteln auf Basis von Lecanicillium lecanii gegen oberirdisch lebende Gewächshausschädlinge stand bisher ausschließlich die Wirksamkeit von Sporensuspensionen im Vordergrund. Im Ökosystem Boden herrschen jedoch völlig andere Verhältnisse. Da die Verlagerung der Lecanicillium-Sporen im Boden als gering eingeschätzt wird und auch die Eier unbeweglich sind, sehen wir die Möglichkeit einer massenhaften Infektion von Diabrotica Eiern durch Pilzsporen als unwahrscheinlich an. Als wahrscheinlicher erscheint uns eine Infektion durch aktives Hyphenwachstum des Pilzes. In der Diabrotica-Zucht jedenfalls wird Lecanicillium lecanii häufig als begrenzender Faktor beobachtet und führt dann zu starker Verpilzung der Eier. Wichtige ökologische Fragen, die vor einem Praxiseinsatz im Boden zu klären sind, ist die Temperaturcharakteristik des Pilzes, der Infektionsmechanismus an Diabroticaeiern, sowie die Optimierung der Ausbringung (Sporensuspension oder Pilzgerste) und dessen zeitliche Festlegung. Ein verbessertes ökologisches Verständnis der Wirkungsweise dieses Pilzes geht über seinen Einsatz gegen Diabrotica hinaus und könnte helfen, Anwendungen des Pilzes bei der Bekämpfung weiterer problematischer Bodenschädlinge zu finden.

Die Untersuchung einer Anwendung des Stressschutzbakteriums Stenotrophomonas rhizophila beim Mais als Inkrustierungsmittel soll zeigen, ob Maispflanzen, welche mit dem Maiswurzelbohrer befallen sind, besser mit dieser Schädigung zurechtkommen als ohne Bakterienschutz. Darüber hinaus kann die Analyse dieser Schutzwirkung neue Impulse für weitere Entwicklungen liefern, so wurde beispielsweise eine nematizide Wirkung für die nahverwandte Spezies Stenotrophomonas maltophilia gezeigt. Zudem beschleunigt SPA69 den Saataufgang sowie die Jungpflanzenentwicklung und verstärkt die Wurzelbildung, was zu einer robustere Konstitution der Pflanze führt. Eine Pflanze mit einem früher und besser ausgebildeten Wurzelsystem wäre nachhaltig in der Lage, Schädigungen durch Larvenfraß zu kompensieren. Zum anderen bewirkt S. rhizophila SPA69 eine Veränderung des Wurzel-assoziierten bakteriellen und pilzlichen Mikrobioms, in Folge dessen natürliche Antagonisten des Maiswurzelbohrers angereichert werden könnten und so der Befall reduziert wird. Es ist zu erwarten, dass die Behandlung des Saatguts mit SPA69 den Maiswurzelbohrer-Befall bzw. die Ausprägung der Symptome reduzieren kann. Sowohl die Verbesserung der Toleranz der Maispflanze als auch die Verminderung der Schädlingspopulation in unmittelbarer Wurzelnähe würden völlig neue Wege der Kontrolle des Maiswurzelbohrers darstellen, die in Kombination mit den im Projekt angewendeten insektenpathogenen Organismen eine vielversprechende Strategie wären.

Der Idealfall wäre erreicht, falls es durch prophylaktische jährliche Anwendung geringer kombinierter Mengen verschiedener Gegenspieler gelänge, das Ökosystem Maisacker so zu stabilisieren, dass es zu einer Selbstregulation des Maiswurzelbohrers käme. Grundsätzlich ist das System Maiswurzelbohrer/Mais dazu gut geeignet, da Maispflanzen eine gewisse Toleranz gegenüber diesem Schadorganismus zeigen und geringe bis mittlere Larvenmengen gut ertragen können. Dass dies kein reines Wunschdenken ist, zeigt das Beispiel einzelner Maisäcker in Befallsgebieten, wo sich nach bisherigen Beobachtungen kein Maiswurzelbohrer etablieren konnte.

Praxisrelevanz

Der Maiswurzelbohrer ist der wichtigste Maisschädling in Nordamerika und Europa. Er wird in den USA gemäß seiner Bedeutung auch als \"Billion Dollar Bug\" bezeichnet. Seit der erste Maiswurzelbohrer in Österreich bei Kittsee im Jahre 2002 gefunden worden ist, konnte er sich - durch exponentielles Wachstum bedingt - auf einem Großteil der österreichischen Maisflächen etablieren. Lediglich Vorarlberg und Salzburg sind noch völlig, Nordtirol ist überwiegend befallsfrei. Sein Vorkommen führte insbesondere in Gebieten mit hohem Maisanteil in der Fruchtfolge zu immer gravierender werdenden Problemen. Besonders betroffen ist hier die Steiermark, in der - begünstigt durch das illyrische Klima - hohe Maiserträge erzielbar sind. Auf dieser Grundlage basiert eine Schweinemast, die traditionellerweise im gleichen Betrieb durchgeführt wird und hohe Erträge liefert. Diese Wirtschaftsweise führte regional zu hohem Maisanteil, im Extrem bis zur Monokultur und gerät nun durch das Aufkommen dieses neuen Maisschädlings ins Wanken. Gemäß seiner Biologie besteht die einfachste Bekämpfungsmaßnahme darin, die kontinuierliche Maiskulturfolge zu unterbrechen – die aus den in Maisfeldern abgelegten Eiern schlüpfenden Larven finden dann keine Nahrung mehr und müssen zugrunde gehen. Das Jahr 2014 führte in der Steiermark zu den bisher schwersten Schäden: Der Wurzelfraß der Laven führte auf etwa 10 000 ha zum Umfallen des Maises (Lagerschaden), sodass dieser kaum mehr geerntet werden konnte (Totalausfall auf 2 000 ha). Der massenhafte Fraß der Käfer an den Narbenfäden verminderte die Befruchtung der Maiskolben und damit den Ertrag. Daneben führte der Körnerfraß an den Spitzen der Maiskolben zu 20%igen Ertragsverlusten und eröffnete neue Eintrittspforten für Pilze, welche eine erhöhte Mykotoxinbelastung als neue Gefahrenquelle befürchten ließen. Diese Schäden betrafen Regionen mit hohem Befallsdruck des Maiswurzelbohrers - in der Hauptsache also die Steiermark.

Als wichtigste Maßnahme gegen den Käfer wird gemeinhin eine geeignete Fruchtfolge angesehen. In mehreren Fruchtfolgeverordnungen wird vorgeschrieben, dass Mais nur mehr drei Mal in vier Jahren angebaut werden darf. Allerdings sind die Käfer sehr anpassungsfähig und reagieren flexibel auf verschiedenste Bekämpfungsmethoden: so haben sie sich z.B. an die in den USA praktizierte Mais-Soja Fruchtfolge angepasst und legen ihre Eier in solchen Gebieten nunmehr hauptsächlich an Sojapflanzen ab. Von den bislang verwendeten chemischen Pflanzenschutzmitteln zur Larvenbekämpfung (Poncho, Poncho pro, Force, Belem) dürfen die drei erstgenannten wegen Bedenken bezüglich ihrer Umwelttoxizität nicht mehr verwendet werden - beim derzeit zugelassenen Mittel Belem erscheint die Ausbildung von Resistenz gegenüber dem Wirkstoff Cypermethrin nur eine Frage der Zeit zu sein.

Die genauere Erforschung von Möglichkeiten der biologischen Schädlingsbekämpfung für Diabrotica virgifera bzw. des Schutzes der Maiswurzeln vor Larvenfraß soll dazu beitragen, der Landwirtschaft ein breiteres Instrumentarium zur Verfügung zu stellen, welches mehrere alternative biologische Bekämpfungsmethoden umfasst, die im Bedarfsfalle einsetzbar wären. Die Fokussierung der Bekämpfung auf nur eine Methode ist besonders gegenüber dem Maiswurzelbohrer ein riskantes Unterfangen, da dieser flexibel reagiert und dazu neigt, Resistenzen gegen Wirkstoffe und Methoden auszubilden. Darüber hinaus stellen die im Projekt zu erforschenden natürlichen Antagonisten und Methoden wichtige elementare Bausteine dar, die auch bei weiteren Problemschädlingen in Zukunft zur Anwendung gelangen könnten.

Berichte

Abschlussbericht

Im Projekt Diacont wurden vier alternative biologische Verfahren zum Schutz der Maiskulturen vor dem Westlichen Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera), dem wichtigsten Maisschädling in Europa und Nordamerika, getestet und kombiniert eingesetzt. Für das bereits zugelassene Präparat Dianem® (insektenpathogene Nematoden der Art Heterorhabditis bacteriophora) stand im Vordergrund, seine Wirkungssicherheit im Praxiseinsatz zu erhöhen, indem förderliche oder hemmende Faktoren für den erfolgreichen Einsatz herausgearbeitet wurden. Bei dem insektenpathogenen Pilz Metarhizium brunneum (GranmetTM) ging es darum, die in Laborversuchen gute Wirksamkeit nun auch in Freilandversuchen zu erhärten. Beim insektenpathogenen Pilz Lecanicillium lecanii schließlich, welches die Eier des Westlichen Maiswurzelbohrers befallen, wurde nach ersten vielversprechenden Laborergebnissen der erste Schritt ins Freiland unternommen, da hier noch keinerlei Erfahrungen vorlagen. Das Bodenbakterium Stenotrophomonas rhizophila, welches das Wurzelwachstum beschädigter Maiswurzeln anregt, sollte dabei helfen, die Standfestigkeit nach bereits eingetretenem Befall am Mais zu erhöhen. Dies wurde innerhalb von Freilandversuchen überprüft. Während in den ersten beiden Projektjahren die vier alternativen biologischen Verfahren einzeln getestet wurden, erfolgte im dritten Projektjahr ein Kombinationsversuch mit Dianem, GranMetTM und Stenotrophomonas rhizophila. Da die ersten Freilandversuche mit Lecanicillium lecanii allerdings keine Ergebnisse lieferten weil der Pilz den Winter nicht überstand, wurde im dritten Projektjahr ein Überwinterungsversuch durchgeführt. Dieser sollte dazu beitragen jene Faktoren näher zu bestimmen, welche die Überwinterung von entomopathogenen Pilzen im Boden beeinflussen.

Anhänge

Dateiname

101111_EB_barrierefrei_Word.docx

Beschreibung

Alternative biologische Methoden zum Schutz des Maises vor dem Maiswurzelbohrer

Autor/innen

Katharina Wechselberger, Hermann Strasser, Michaela Stolz, Henry Müller, Anna Moyses, Andreas Kahrer

Dateiname

Zusammenfassung_Diacont__Deutsch_Final.pdf

Beschreibung

Kurzfassung Deutsch

Autor/innen

Katharina Wechselberger, Hermann Strasser, Michaela Stolz, Henry Müller, Anna Moyses, Andreas Kahrer

Dateiname

Zusammenfassung_Diacont__Englisch_Final.pdf

Beschreibung

Kurzfassung Englisch

Autor/innen

Katharina Wechselberger, Hermann Strasser, Michaela Stolz, Henry Müller, Anna Moyses, Andreas Kahrer