FlorAttDia


Nummer: 101368
Akronym: FlorAttDia
Titel (deutsch): Entwicklung eines auf Blütendüften des Steirischen Ölkürbis basierenden Bekämpfungssystems gegen den Westlichen Maiswurzelbohrer
Projektstart: 03.12.2018
Projektende: laufendes Projekt
AuftragnehmerIn: Universität Salzburg
Projektleitung: Univ.-Prof. Dr. Stefan Dötterl
Finanzierungsstellen: Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus
Wissenschaftszweig: LAND- U. FORSTWIRTSCHAFT, VETERINÄRMEDIZIN / Ackerbau, Pflanzenzucht, Pflanzenschutz / Agrarökologie / AGRARWISSENSCHAFTEN, VETERINÄRMEDIZIN

Zielsetzung

Der Westliche Maiswurzelbohrer (WMB), Diabrotica virgifera vergifera (Coleoptera: Chrysomelidae) stammt ursprünglich aus Zentralamerika. Er wurde Ende des 20. Jahrhunderts nach Europa verschleppt, wo er erstmals 1992 in der Nähe von Belgrad, Serbien, beobachtet wurde. Nach einer massiven Ausbreitung kommt er inzwischen von Griechenland bis Polen und von Italien bis zur Ukraine vor. Der WMB ist einer der gefährlichsten Schädlinge für die Maisproduktion auf der nördlichen Hemisphäre. Bis zu 500 Eier legen die weiblichen Käfer über den Sommer verteilt in den Maisfeldern ab. Die im darauf folgenden Frühjahr schlüpfenden Larven bohren sich in das Wurzelgewebe der Maispflanzen ein. Durch den Fraß an den Wurzeln werden die Wasser- und Nährstoffaufnahme reduziert, die Standfestigkeit der Pflanzen herabgesetzt und Infektionen durch Pilze begünstigt. Die Lagerung der Pflanzen kann zu Problemen bei der mechanischen Ernte führen. Ende Mai bis Ende Juni schlüpfen die Käfer und fressen an Pollen, milchreifen Körnern und frischen Blättern, aber auch an den Narbenfäden der jungen Kolben. Wenn die Maisblüte mit der Hauptflugzeit der Käfer zusammenfällt, kann es durch Fraß der Käfer an den Narbenfäden zur Unterbindung der Fruchtbildung kommen. Umfangreiche Ernteausfälle sind die Folge.

In Österreich verursacht der Maiswurzelbohrer seit 2002 Schäden mit einem Ertragsverlust von 10-30%. Daher ist es wichtig, effiziente Möglichkeiten zu finden, um Maisfelder vor diesem Schädling mit einer Methode zu schützen, die umweltfreundlich, kostengünstig und einfach zu handhaben ist. Während es in Österreich bereits Projekte gibt, die darauf abzielen, die Larven des WMB zu reduzieren, ist das Ziel unseres Projektes die Bekämpfung adulter Käfer. Die Bekämpfung der Käfer soll einerseits der Reduktion der abgelegten Eier in einem Gebiet dienen, andererseits sollen die befürchteten Befruchtungsschäden an den Maiskolben verhindert werden. Aus der Literatur (Ulrichs et al. 2008) und eigenen Beobachtungen wissen wir, dass adulte männliche und weibliche WMB von Blüten des steirischen Ölkürbis stark angelockt werden, um sowohl Pollen (männliche Blüten) als auch Blütenblätter (beide Geschlechter) zu fressen. Der WMB nutzt olfaktorische Signale, um Kürbisblüten zu lokalisieren. Diese Vorliebe für Düfte von Kürbisblüten wollen wir ausnutzen und ein hochwirksames integratives Schädlingsbekämpfungssystem in Österreich für adulte männliche und weibliche WMB auf Basis von Blütendüften des Ölkürbis entwickeln. Die zur Erreichung unserer Ziele erforderliche Methodik basiert auf einer soliden, multidisziplinären Basis. Es kombiniert Methoden, die sowohl im Labor (Physiologie, chemische Analytik, Verhaltensstudien) als auch im Feld (z.B. Anlockexperimente) angewendet werden, um diejenigen Blütendüfte des Ölkürbis zu entschlüsseln, welche den WMB anlocken. Basierend auf diesen Düften werden wir eine umweltfreundliche Bekämpfungsmethode entwickeln. Die angestrebte Forschung wird auf Methoden und Expertisen der Universität Salzburg (Prof. Dr. Stefan Dötterl, Dr. Zsolt Kárpáti) und der Österreichischen Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH (AGES) (Mag. Katharina Wechselberger) zurückgreifen, welches es sehr wahrscheinlich macht, dass das Projekt erfolgreich sein wird. Partner des Projektteams ist ISCA Technologies, Inc. (Dr. Agenor Mafra-Neto).

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, werden fünf Themenkomplexe bearbeitet:
I. Blütendüfte von verschiedenen Ölkürbissorten werden gesammelt und mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) analysiert.

II. Gesammelte Blütendüfte werden mittels Gaschromatographie gekoppelt mit Elektroantennographie (GC-EAD) an Antennen adulter weiblicher und männlicher Käfer getestet, um diejenigen Blütendüfte zu identifizieren, welche von den Käfern gerochen werden können.

III. Nach der Identifizierung der physiologisch aktiven Substanzen werden im Labor mit Hilfe von Verhaltensexperimenten (Olfaktometer) die minimal benötigten Duftstoffe bestimmt, welche maximal attraktiv für den Maiswurzelbohrer sind.

IV. Die im Labor identifizierten attraktiven Düfte werden in verschiedener Konzentration im Feld getestet, um die Lockwirkung unter natürlichen Bedingungen festzustellen und zu optimieren. Die Lockwirkung der neu entwickelten Duftmischung(en) wird mit der Lockwirkung von in Ungarn und den USA genutzten Duftmischungen verglichen.

V. Es wird getestet, wie effizient neu zu entwickelnde SPALT-Duftstoffkapseln im Feld gegen den Maiswurzelbohrer wirken. Auch wird die Wirkung dieser Duftstoffkapseln auf Nicht-Zielorganismen überprüft und die Ausbringung dieser Kapseln mittels Drohnen weiterentwickelt.

Bedeutung des Projekts für die Praxis

Der Westliche Maiswurzelbohrer (WMB) ist der wirtschaftlich bedeutendste Maisschädling in den USA und in Europa. In den USA belaufen sich die durch den WMB verursachten Kosten auf mindestens eine Milliarde Dollar pro Jahr. Daher spricht man bei dem Schädling auch vom "Milliarden-Dollar-Käfer". In Österreich wurde der Maiswurzelbohrer erstmals im Sommer 2002 nahe der slowakischen Grenze gefangen. Von dort aus breiteten sich die flugfreudigen Käfer rasch Richtung Westen aus und etablierten sich innerhalb der folgenden fünf Jahre in den wichtigsten Maisanbaugebieten. Der Status als Quarantäneschädling wurde 2014 aufgehoben. Im selben Jahr verursachte der WMB in der Steiermark auf 10.000 Hektar Mais Schäden bis zum Totalausfall. 2015 wurde der Maiswurzelbohrer erstmals in Vorarlberg gesichtet und hatte sich somit in ganz Österreich etabliert. Die Populationsdichte des Schädlings ist vor allem in Gebieten mit intensiven Maisanbau sehr hoch. Das warme, niederschlagsreiche Klima und die gute Bodenstruktur dieser Regionen bieten optimale Bedingungen für den Maisanbau. Mit verhältnismäßig geringem Arbeitsaufwand werden hier hohe Erträge erzielt und mancherorts wurde über 30 Jahre problemlos Mais auf Mais gebaut. Im Dauermaisanbau wurde allerdings auch der Populationszuwachs des WMB enorm gefördert. Nun wird mit allen zur Verfügung stehenden Mitteln Schadensbegrenzung betrieben, um zumindest einen weiteren Anstieg der Population zu verhindern. Aufgrund seiner Biologie ist die einfachste Methode, die kontinuierliche Maiskultur zu unterbrechen, d.h. die Kulturen jährlich zu rotieren. In diesem Fall finden die Larven, die aus den auf den Maisfeldern abgelegten Eiern schlüpfen, keine Nahrung mehr. Wenn allerdings Maisflächen z.B. an Kürbisflächen angrenzen, ist die Fruchtfolge ein wenig effektives Mittel zur Bekämpfung des WMB, da die Käfer in die benachbarten Kürbisfelder fliegen, um dort an den Blüten zu fressen. Im Kürbisfeld werden weitere Eier abgelegt, sodass die Effektivität der Fruchtfolge herabgesetzt wird. Die Bekämpfung der Käfer durch Insektizidspritzung ist aufgrund der Pflanzenhöhe zur Hauptflugzeit im Juli und August nur mit Stelzentraktoren möglich und damit aufwändig und teuer.
Die europäischen Landwirte interessieren sich zunehmend für alternative Schädlingsbekämpfungsmethoden, da die Zahl zugelassener Pestizide drastisch reduziert wird (z.B. Neonikotinoide). Die Herausforderung besteht darin, einen effektiven alternativen Ansatz zu entwickeln. Die Schaffung stabiler Bedingungen für die Maisproduktion, einschließlich wissensbasierter integrierter Schädlingsbekämpfungsstrategien auf der Grundlage wirtschaftlicher Schwellenwerte, ist daher für die wirtschaftliche Stabilität des österreichischen Agrarsektors unerlässlich. Gleichzeitig müssten die EU-Mitgliedstaaten die notwendigen Voraussetzungen für die Umsetzung des ab 2014 verbindlichen Integrierten Pflanzenschutzes schaffen (Richtlinie 2009/128/EG). Die Zeit ist kritisch und die öffentliche Meinung und die Sensibilität für ökologische Belange begünstigen unseren Ansatz, zu einer umweltverträglicheren Schädlingsbekämpfung beizutragen.
Die globale Erwärmung und der dramatische Anstieg der Maisproduktion als Energiepflanze in Europa werden in naher Zukunft die Ausbreitung der WMB-Population und -Schäden begünstigen. Die Entwicklung neuer Ansätze, die die gegen Larven gerichteten Methoden ergänzen, wie z.B. das Bekämpfen der adulten Tiere, ist dringend erforderlich. Die vielversprechendste Option in Österreich ist die Verwendung von Kairomonen (Blütendüften) des Ölkürbis. Diese Studie wird nicht nur eine der ersten sein, die landwirtschaftlich bedeutsame Blüten-Tier-Wechselwirkungen in Österreich im Detail untersucht, sondern auch neue Impulse für die grüne Bioökonomie in Österreich geben, um dieses zentrale landwirtschaftliche Problem innovativ und nachhaltig zu lösen. Das in Österreich geltende Moratorium für den Einsatz transgener Bt-Pflanzen reduziert die Möglichkeiten der Schädlingsbekämpfung weiter. Die Schaffung stabiler Bedingungen für die Maisproduktion, einschließlich integrierter Blüten- bzw. Blütenduft basierter Schädlingsbekämpfungsstrategien, ist daher für die wirtschaftliche Stabilität des österreichischen Agrarsektors von wesentlicher Bedeutung. Der Einsatz von Insektenfallen auf der Basis von Blütendüften und effiziente Ausbringungsmethoden werden es den Landwirten ermöglichen, ihren Pestizideinsatz um mehr als 90% zu senken und die Gewinnmargen zu erhöhen.
Das neue SPLAT-System, welches Kairomone zusammen mit Insektiziden verwendet, könnte in Zukunft auch für andere schwer bekämpfbare Schädlinge (z.B. Rübenderbrüssler, Kohlerdflöhe) eingesetzt werden. Die Etablierung dieser Methode in Österreich hat daher großes Potential, zumal anstelle von Kairomonen auch Pheromone verwendet werden können.
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