Erstellung eines Modellansatzes zur Prognose der Rapsschädlinge Ceutorhynchus napi, Ceutorhynchus pallidactylus und Meligethes aeneus

Bericht verfasst von Frau Katia Heidemann - Hochschule Osnabrück - Studiengang Landwirtschaft

 

Erstellung eines Modellansatzes zur Prognose der Rapsschädlinge Ceutorhynchus napi, Ceutorhynchus pallidactylus und Meligethes aeneus

Mein Name ist Katia Heidemann und ich habe das Sommersemester 2020 im Studiengang Landwirtschaft an der Hochschule Osnabrück mit einem Bachelor abgeschlossen.

Im Rahmen meines Studiums absolvierte ich ein Praktikum bei der Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP) in Bad Kreuznach. Unter anderem werden hier Prognosemodelle für Schaderreger in der Landwirtschaft und im Obstbau entwickelt, welche nach erfolgreicher Validierung und Prüfung dann in die Praxis eingeführt werden. Sie dienen Landwirten und Beratern als Hilfestellung zur Schädlingsüberwachung und Risikoeinschätzung sowie zur Findung des optimalen Applikationszeitpunktes von Pflanzenschutzmitteln. Ziel dieser Prognosemodelle ist es, die prophylaktische Anwendung von Pflanzenschutzmitteln auf ein Minimum zu reduzieren, damit gleichzeitig Kosten zu sparen, die Umwelt zu schonen und dem Landwirt den Ackerbau zu erleichtern.

Nach dem Praktikum war mir schnell bewusst, dass ich in diesem Bereich auch meine Bachelorarbeit schreiben möchte. In Abstimmung mit den Mitarbeitern der ZEPP habe ich für meine Bachelorarbeit ein Thema gewählt, in dem es nicht nur um einen Forschungsansatz geht, sondern auch darum, mögliche Ergebnisse konkret anwenden zu können. Der Raps nimmt in der deutschen Landwirtschaft einen hohen Stellenwert ein (KIRCH 2006). Durch einen intensiven Anbau steigt auch die Zahl der nützlichen und schädigenden Insekten (BARTELS et al. 2018). Die Tatsache, dass die Zahl der zugelassenen Insektizide sich immer weiter verringert, machen es sinnvoll und notwendig, den Einsatz der zur Verfügung stehenden Mittel zu optimieren. Der große Rapsstängelrüssler (Ceutorhynchus napi), der Gefleckte Kohltriebrüssler (Ceutorhynchus pallidactylus) und der Rapsglanzkäfer (Meligethes aeneus) gehören mit zu den bedeutendsten Schädlingen im Rapsanbau (WILLIAMS 2010). Das Ziel meiner Bachelorarbeit war die Erstellung eines Modellansatzes zur Prognose des Erstauftretens und des weiteren Populationsverlaufs der drei Rapsschädlinge. Dadurch kann ein unnötiger und zu früher Behandlungstermin vermieden und Unsicherheiten in Bezug auf Bekämpfungsschwellenüberschreitungen und geeignete Applikationstermine gemindert werden. Langfristig soll das Risiko von Umwelt- und Wasserverschmutzung durch weniger Insektizidbehandlungen verringert werden. Zusätzlich kann die Resistenzentwicklung der Rapsschädlinge durch einen gezielteren Einsatz von Insektiziden nachhaltig verlangsamt und reduziert werden, da die
Anwendungshäufigkeit ein wesentlicher Treiber dafür ist. Durch den Nutzen, den ein Prognoseinstrument stiftet, sollen Landwirte angeregt werden, die Schädlingsentwicklung auf ihren Feldern genauer zu beobachten.

Die Populationsverteilungen wurden anhand von Monitoring- und Wetterdaten prognostiziert. Zunächst erfolgte eine Parametrisierung und Evaluierung des Modellansatzes, anschließend erfolgte die Validierung. Die Datengrundlage zur Parametrisierung und Evaluierung basierte auf Erhebungsdaten der Pflanzenschutzdienste der Bundesländer aus den Jahren 2015 – 2019. Zur Validierung wurden unabhängige Monitoringdaten aus verschiedenen Bundesländern sowie aktuelle Erhebungsdaten aus dem Jahr 2020 verwendet. Nach der Bereinigung der Daten standen 387 Datensätze zur Parametrisierung und Evaluierung und 186 Datensätze für die Validierung zur Verfügung. Die Wetterdaten stammten von Stationen des Deutschen Wetterdienstes und wurden für die einzelnen Standorte interpoliert. Beim Interpolieren von Wetterdaten werden stündlich und quadratkilometergenau Lufttemperatur (°C), und Luftfeuchte (%) berechnet (ZEUNER 2007). Daten zum Niederschlag wurden aus dem Programm Radar-Online- Aneichung des Deutschen Wetterdienstes verwendet. Der Modellansatz berechnete die Populationsverteilungen eines Schädlings anhand der Temperatursumme und Tagen nach Aussaat des Rapses. Der Ansatz stellte dar, an welchem Tag 1, 25, 50, 75 und 95 % einer jeweiligen Schädlingspopulation auftreten können. Dabei entsprach 1 % dem Erstauftreten der Schädlinge. Zunächst wurden anhand von acht verschiedenen Varianten, Parameter zur Darstellung der biologischen Prozesse errechnet. Die nachfolgende Evaluierung diente zur Überprüfung der Übereinstimmung von Modell- und Wahrheitswerten. Anschließend wurde eine Validierung anhand von unabhängigen Datensätzen durchgeführt, um die Modellgüte zu bestimmen.

Bevor das Modell in die Praxis eingeführt wird, besteht weiterer Validierungsbedarf mit unabhängigen Daten aus verschiedenen Jahren und von geographisch differenzierten Erhebungsstandorten. Zudem sollte eine Ausweitung des Modellansatzes zur Prognose weiterer Rapsschädlinge erfolgen, um das Schädlingsmanagement nicht nur auf die drei betrachteten Schädlinge zu reduzieren. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, diesen Modellansatz als Basis zur Erstellung eines komplexen populationsdynamischen Modells zu verwenden. Hierfür wäre eine weiterführende
Literaturrecherche und eine Auswertung von zusätzlichen Erhebungsdatensätzen notwendig.

Mein Dank gilt Juliane Schmitt (ZEPP) und Paolo Racca (ZEPP), ohne die diese Arbeit nicht zustande gekommen wäre.