Anwendungsmöglichkeiten der Infrarotthermographie zur Detektion von <em>Cercospora</em>-Blattfleckenkrankheit, Echtem Mehltau und Rübenrost an Zuckerrüben

Abstract

Die Kenntnis über die räumliche Verteilung von Krankheiten im Feld ist Voraussetzung für den Präzisen Pflanzenschutz. In dieser Arbeit wurde geprüft, inwieweit sich die Infrarotthermographie eignet, die <em>Cercospora</em>-Blattfleckenkrankheit, Echten Mehltau und Rübenrost an Zuckerrüben zu detektieren. Die Temperatur gesunder Pflanzen und solcher unter abiotischem Stress wurde erfasst. Zur Untersuchung der Blattmorphologie kamen mikroskopische Methoden zur Anwendung. Die Auswirkungen von Symptomen auf die Temperatur und die photosynthetische Effektivität von Blattgewebe wurden mit einer Thermo- und einer Chlorophyllfluoreszenzkamera gemessen. An verschiedenen Standorten wurde die Thermographie im Feld eingesetzt.<br /> Die Temperatur gesunder Zuckerrübenpflanzen änderte sich nicht während ihres Wachstums, die einzelner Blätter nahm zu. Die Höhe der Blätter, eine horizontale Ausrichtung und eine geringe Anzahl Stomata pro Flächeneinheit mit großen Poren waren mit einer Temperaturzunahme gegenüber der Lufttemperatur assoziiert. Pflanzen unter Wassermangel und Staunässe erwärmten sich im Vergleich zu nicht gestressten.<br /> Blattflecken des perthotrophen Erregers <em>Cercospora beticola</em> (Sacc.) und Uredien des obligat biotrophen Erregers <em>Uromyces betae</em> (Pers.) Léveillé führten zu einer lokalen Temperaturerhöhung und einer Verringerung der Chlorophyllfluoreszenz. Symptome von <em>Cercospora beticola</em> konnten vor ihrem visuellen Erscheinen mit den Sensoren detektiert werden. Pusteln des obligat biotrophen Erregers <em>Erysiphe betae</em> (Van.) Weltzien ließen sich nicht im Detail erfassen.<br /> Sowohl auf Standorten mit homogenem als auch mit heterogenem Bestand und ausgeprägtem Relief traten die Krankheiten bevorzugt in bestimmten Feldbereichen auf. Ihre Verbreitung unterschied sich bezüglich der Befallshäufigkeit und -stärke. Während die direkte Detektion der Krankheiten mittels Thermographie aufgrund von externen Störgrößen nicht möglich war, fielen Feldbereiche, die später besonders befallen wurden, bereits vor dem Auftreten von Symptomen durch eine geringe Bestandestemperatur auf.<br /> Die Infrarotthermographie stellt somit ein hilfreiches Utensil bei der frühzeitigen Detektion von Symptomen auf Blattebene und bei der Bestimmung von Managementzonen für den Präzisen Pflanzenschutz bei Zuckerrüben dar.

<strong>Possibilities of application of infrared thermography in the detection of Cercospora-disease, powdery mildew and rust on sugar beet</strong><br /> Knowledge on the spatial distribution of diseases in the field is a precondition for precision crop protection. In this work it was tested, in how far infrared thermography is applicable to detect <em>Cercospora</em>-disease, powdery mildew and rust on sugar beet. Temperature of healthy plants and of such under abiotic stress was measured. For the investigation on leaf morphology microscopic methods were used. Effects of symptoms on temperature and on the photosynthetic effectiveness of leaf tissue were measured with a thermal and a chlorophyll fluorescence camera. The thermal sensor was applied to different field sites.<br /> Temperature of healthy sugar beet plants did not change during plant growth, temperature of single leaves increased. Height of leaves, horizontal orientation and small amount of stomatal openings per unit leaf area with large pore size were associated with a temperature increase compared to air temperature. Plants stressed by water deficiency and waterlogging grew warmer in comparison to plants non-stressed.<br /> Leaf spots of the perthotroph pathogen <em>Cercospora beticola</em> (Sacc.) and uredia of the obligate biotroph pathogen <em>Uromyces betae</em> (Pers.) Léveillé induced a local rise in temperature and a decrease in chlorophyll fluorescence. Symptoms of <em>Cercospora beticola </em>were detectable by the sensors before their visual appearance. Pustules of the obligate biotroph pathogen <em>Erysiphe betae</em> (Van.) Weltzien could not be measured in detail.<br /> In field sites with homogeneous as well as in sites with heterogeneous plant stand and distinct relief diseases preferred certain areas. Their distribution differed regarding infection frequency and disease severity. While direct detection of the diseases by thermography was not possible due to external disturbances, field areas, which favoured disease infestation could be localised before first symptoms arose due to their low canopy temperature.<br /> Infrared thermography is therefore a useful device in the early detection of symptoms on leaf scale and in the delineation of management zones for precision crop protection in sugar beet.