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Projekthintergrund

Der Kartoffelkäfer (Leptinotarsa decemlineata SAY) ist der wichtigste Schädling im Kartoffelbau, der insbesondere unter kontinentalem Klima hohe Ertragsverluste bis hin zum Totalverlust verursachen kann. Seine Bekämpfung erfolgt in erster Linie durch den Einsatz von Insektiziden, deren intensiver Einsatz jedoch in vielen Fällen zur Ausbildung von Resistenzen bei den Insekten geführt hat. Der Kartoffelkäfer zählt zu den Schädlingen mit der höchsten Anzahl bekannter Resistenzfälle weltweit. Auch in Deutschland sind Resistenzen gegenüber verschiedenen Insektiziden bzw. Wirkstoffklassen bekannt. Die Ausbildung von Insektizidresistenzen erschwert nicht nur die Bekämpfung der Schädlinge, sondern kann auch Umweltbelastungen zur Folge haben, wenn der Insektizideinsatz intensiviert werden muss, um einen ausreichenden Bekämpfungserfolg erzielen zu können.

 

Projektziel

Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Expertensystems ("SIMLEP-Res"), mit dem die Insektizidstrategie zur Bekämpfung des Kartoffelkäfers geplant werden kann. Besondere Berücksichtigung sollte dabei die Entwicklung von Insektizidresistenzen finden. Dazu sollte ein neues Modell zur Beschreibung der Resistenzbildung ("SIMRESI") entwickelt werden, das neben bereits vorhandenen Modellen zur Populationsdynamik (SIMLEP1-Start und SIMLEP), Hinweisen und Beraterempfehlungen Bestandteil des Expertensystems SIMLEP-Res werden sollte. Dieses System soll Landwirte und Berater bei der Umsetzung eines konsequenten Anti-Resistenzmanagements unterstützen, sodass die Bildung von Insektizidresistenzen verhindert bzw. verzögert werden kann.

 

Ergebnisse

Zur Modellierung der Resistenzentwicklung bei (holometabolen) Insekten wurde ein neuer, generalisierter Modellansatz entwickelt, der die Resistenzbildung anhand der Parameter Dominanzniveau, Vermehrungsfaktor, genetische Fitness und Immigrationsfaktor beschreibt. Dieser Ansatz wurde für die Erstellung des Expertensystems SIMLEP-Res beispielhaft an die Entwicklung von Resistenzen des Kartoffelkäfers gegenüber Insektiziden aus der Klasse der Pyrethroide angepasst. Hierfür wurden sowohl Literaturangaben als auch Ergebnisse von eigenen Laborversuchen verwendet.

Die Bestimmung des Parameters Dominanzniveau erfolgte auf Basis von Selektionsexperimenten, die im Labor durchgeführt wurden. Hierfür wurde eine ganzjährige Kartoffelkäferzucht etabliert. Durch die wiederholte Behandlung von Kartoffelkäferlarven mit einer kontinuierlich gesteigerten Dosis des Produktes Karate Zeon® (100 g/l Lambda-Cyhalothrin) konnte eine 44fache Resistenz gegenüber der unbehandelten Ausgangspopulation induziert werden. Die Rückentwicklung einer bestehenden Pyrethroid-Resistenz konnte weder mit einem Produkt aus der Klasse der Neonicotinoide (Actara®, 250 g/kg Thiamethoxam) noch mit biologischen Insektiziden erreicht werden. Deshalb wird eine (mögliche) Resistenzrückentwicklung im Modell nicht berücksichtigt.

 

Zuchtraum

Blick in den Zuchtraum

 

Der Parameter Vermehrungsfaktor wurde anhand von Literaturangaben und Ergebnissen langjähriger Überwinterungsversuche bestimmt. Für die Anpassung des Parameters genetische Fitness wurden die Wachstumsraten verschiedener Kartoffelkäferpopulationen im Labor bestimmt und zueinander ins Verhältnis gesetzt. Der Immigrationsfaktor wurde auf den Wert 1 festgelegt. Dies bedeutet, dass im Modell momentan keine Einwanderung berücksichtigt wird und dass das Expertensystem SIMLEP-Res derzeit nur Gültigkeit in abgeschlossenen, intensiven Kartoffelanbauregionen besitzt.

 

Ausblick

Das entwickelte Expertensystem soll in den nächsten Jahren überprüft und ggf. weiterentwickelt werden. Für die Bestimmung eines Immigrationsfaktors wären weitere Versuche mit unterschiedlichen Kartoffelkäferpopulationen notwendig. Wenn dies gelingt, könnte das Expertensystem auch außerhalb intensiver Kartoffelanbauregionen genutzt werden.

Prinzipiell wäre es möglich das Modell SIMRESI auch auf andere (holometabole) Insekten zu übertragen. Zur Bestimmung der benötigten Parameter wäre die Durchführung entsprechender Versuche notwendig bzw. müssten Angaben aus der Literatur verfügbar sein.

 

Veröffentlichungen

TSCHöPE B., BRECKHEIMER B., RACCA P. und KLEINHENZ B. (2012): "Erstellung eines Expertensystems zur Planung der Insektizidstrategie im Kartoffelbau unter Einbezug der Resistenzentwicklung" (Vortag). In: 58. Deutsche Pflanzenschutztagung, p. 269. Braunschweig.

TEBBE C., BRECKHEIMER B., RACCA P. und KLEINHENZ B. (2014): "Entscheidungshilfesystem zur Planung der Insektizidstrategie bei der Bekämpfung des Kartoffelkäfers unter Berücksichtigung der Resistenzentwicklung". In: 59. Deutsche Pflanzenschutztagung, pp. 282-283. Freiburg.

 

 

Laufzeit:
01.01.2011 - 31.12.2014
Förderer: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Ansprechpartner: Claudia Tebbe
Links:

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