Eignung berührungsloser Messverfahren zur Erkennung des Befalls von Zuckerrüben durch <i>Heterodera schachtii</i> (Schmidt) und Möglichkeiten der teilflächenspezifischen integrierten Bekämpfung

Abstract

Zur Erkennung des Befalls von Zuckerrüben durch <i>H. schachtii</i> und zur Differenzierung zwischen den Befallsdichten wurden Gewächshausversuche mit unterschiedlichen Zucker-rübensorten und verschiedenen <i>H. schachtii</i>-Populationsdichten durchgeführt. Die Beo-bachtung der Zuckerrüben erfolgte in einem Intervall von sieben Tagen mit einer Multi-spektral- und einer Thermografiekamera sowie mit Hilfe der Laser induzierten Chlorophyll-fluoreszenz (LIF) und der Puls Amplituden modulierten Chlorophyllfluoreszenz. Im frühen Befallsstadium reagierten die Zuckerrüben auf <i>H. schachtii</i>-Befall mit einem Rückgang der Photosyntheserate, bei anhaltendem Befall zusätzlich mit verringerten Stickstoff- und Chloro-phyllgehalten. Zuckerrüben, die mit 500, 1000 und 1500 <i>H. schachtii</i> Larven/100 ml Boden inokuliert wurden, unterschieden sich weder in ihren Stickstoff- und Chlorophyllgehalten noch in ihren Photosynthese- und Transpirationsraten. Auch ohne erkennbare Symptome war es im frühen Befallsstadium möglich, <i>H. schachtii</i>-befallene Rüben von nicht inokulierten Rüben mit Hilfe der LIF-Parameter F740 und Integral des Spektrums zu unterscheiden. Bei an-haltendem Befall wurde eine Erhöhung des Parameters F686/F740, der Grundfluoreszenz (Fo) und ein Rückgang der photochemischen Effizienz (Fv/Fm) beobachtet. Eine Differenzierung zwischen den verschiedenen Befallsdichten war dagegen mit Hilfe der angewandten Fluoreszenz-messverfahren nicht möglich. Multispektrale Aufnahmen der inokulierten Pflanzen wiesen 28 und 35 Tage nach Inokulation signifikant niedrigere NDVI- und GNDVI-Werte auf als ge-sunde Rüben. Die verschiedenen Befallsdichten konnten ausschließlich in diesem späten Befallsstadium differenziert werden. Unterschiede in der Oberflächentemperatur zwischen gesunden und befallenen Zuckerrüben waren nur im ersten Stadium des Befalls zu ver-zeichnen als eine verringerte Transpirationsrate der Zuckerrübenblätter gemessen wurde. Zuckerrüben, die mit verschiedenen <i>H. schachtii</i>-Dichten inokuliert wurden, ließen sich nur im frühen Befallsstadium anhand der Oberflächentemperatur der Blätter differenzieren. <br /> Zur Erkennung von <i>H. schachtii</i> im Feld wurde aus einem Helikopter die Oberflächentemperatur von zwei befallenen Zuckerrübenfeldern mit einer Thermografiekamera bei Wellenlängen von 8000 bis 12000 nm gemessen. An einem Versuchsstandort wurden bei hohem Befall (> 1500 Eier + Larven/100 ml Boden) bis zu 0,83° C höhere Oberflächentemperaturen der Zuckerrüben gemessen als bei niedrigem Befall (< 500 Eier + Larven/100 ml Boden). Die Temperaturunterschiede waren nur bei aus-reichendem Wasserangebot im Boden zu beobachten. Trotz ähnlicher Standort- und Klimabedingungen wurden beim zweiten Feldversuch keine Temperaturunterschiede zwischen gering und stark befallenen Rüben festgestellt. Die Ergebnisse weisen auf die Schwierigkeiten einer zuverlässigen Erkennung von <i>H. schachtii</i> mit Hilfe thermografischer Luftbildaufnahmen hin. <br /> Im Hinblick auf eine teilflächenspezifische Bekämpfung wurde der ei-parasitäre Pilz <i>Paecilomyces lilacinus </i>Stamm 251 (PL251) zur Kontrolle von <i>H. schachtii</i> eingesetzt. <i>H. schachtii</i>-Zysten wurden verschiedenen Konzentrationen von PL251-Konidien ausgesetzt. Eine Steigerung der Konzentration führte zu höheren Parasitierungsraten der <i>H. schachtii</i>-Eier und erhöhter Larvenmortalität. Die Eindringungsraten von <i>H. schachtii</i> in die Zuckerrübenwurzeln waren nach Behandlung der Zysten mit PL251 signifikant niedriger als ohne Behandlung. Die besten Kontrolleffekte wurden bei über 25° C und 10⁷ Konidien/g Boden erzielt.

<strong>Suitability of different remote sensing techniques for the detection of <i>Heterodera schachtii</i> infestation on sugar beets and possibilities for site-specific nematode control</strong><br /> Greenhouse experiments with increasing <i>H. schachtii</i> densities and with different sugar beet varieties were conducted to detect <i>H. schachtii</i> infestation and to differentiate between vary-ing nematode infestation levels using remote sensing methods. Gas exchange parameters, nitrogen and chlorophyll content of sugar beet leaves as well as SPAD values were measured in intervals up to seven days after nematode inoculation. Parallely, high resolution remote sensing images were taken from a near distance by a multispectral and a thermal camera. In addition, laser induced and pulse amplitude modulated chlorophyll fluorescence data was collected. Sugar beet plants reacted to <i>H. schachtii</i> infestation initially with a decrease in photosynthesis rate and later with an additional reduction in nitrogen uptake and chlorophyll concentration. In this study, sugar beet leaves infested with 500, 1000 or 1500 juveniles/100 ml of soil did not differ either in reduction of nitrogen or chlorophyll content nor in photosynthesis and transpiration rate. During early stages of nematode infestation it was possible to differentiate <i>H. schachtii</i> infested sugar beets from uninfested control plants with LIF parameters F740 and 'Integral of spectrum'. Later stages of infection were accompanied with degradation of chlorophyll content that led to an increase of F686/F740 ratio and ground fluorescence (Fo) and a decrease in photochemical efficiency (Fv/Fm). However, a discrimination of the different <i>H. schachtii</i> infestation levels was impossible by means of applied fluorescence techniques. Multispectral images of infested plants showed significantly lower NDVI and GNDVI values at later stages of infection, 28 and 35 days after inoculation. At this stage a differentiation between infestation levels was possible by means of multispectral imaging. Only during early stages of nematode infestation, 7 days after inoculation, the sugar beets showed higher transpiration rates and leaf temperatures compared to healthy plants. Sugar beets infested with 500, 1000 and 1500 juveniles/100 ml soil did not differ in their leaf temperatures. <br /> To detect <i>H. schachtii</i> infestations in the field, crop canopy temperature of two different sugar beet fields infested with increasing nematode densities were measured from a helicopter with a thermal infrared camera at 8000 to 12000 nm. At one experimental site, high nematode infestation (> 1500 eggs + juveniles/100 ml soil) led to an increase in canopy temperature of the sugar beets up to 0.83° C compared to low infestation levels (< 500 eggs + juveniles/100 ml soil). Temperature differences were only evident when adequate soil moisture was available for proper crop development. Although environmental conditions of both experimental sites were similar, data from the second field experiment did not show any temperature differences between low and high infested sugar beets. This demonstrated the difficulties in reliability using airborne thermal images for detecting nematode infestation. <br /> Should differentiation between different nematode infestation levels within a field be possible, growers could vary use of resistant cultivars, break crops as well as biological or chemical nematicides. In this study, the egg parasitic fungus <i>Paecilomyces lilacinus </i>strain 251 (PL251) was tested for control of <i>H. schachtii</i>. In pot trials cysts were exposed to different concentrations of PL251. Higher doses of PL251-conidia resulted in increased egg parasitism and mortality of <i>H. schachtii</i> juveniles as well as in significant lower numbers of juveniles penetrating the root system. The best level of biological control of <i>H. schachtii</i> was achieved at temperatures above 25° C and at densities of 10⁷ conidia/g soil.