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Prof. Andreas von Tiedemann

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Prof. Dr. Andreas von Tiedemann

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atiede@gwdg.de

 

Georg-August-Universität Göttingen
Department für Nutzpflanzenwissenschaften
Fachgebiet für Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz
Grisebachstr. 6
D-37077 Göttingen
Phytopathologie/Uni. Göttingen

 

Teilprojekte

Das Forschungsthema Pflanzenproduktion wird in 26 Teilprojekten (TP) bearbeitet, die sich in vier Abschnitte gliedern.

Im ersten Abschnitt befassten sich die Teilprojekte 1 bis 3 in Vorstudien mit Daten- und Literaturrecherchen, um die Arbeiten der nächsten Abschnitte vorzubereiten. Im zweiten Abschnitt arbeiten die TP 4 bis 19 an Untersuchungen und Experimenten in Modellsystemen, um Forschungslücken aufzufüllen. Im dritten Abschnitt werden die Ergebnisse von den TP 20 und 21 genutzt, um die Hauptschadfaktoren zu modellieren und Risikoanalysen durchzuführen. Im letzten Abschnitt werden dann von den TP 22 bis 26 ökonomische Bewertungen durchgeführt und Anpassungsstrategien für den Pflanzenbau entwickelt.

Im folgenden sind die Arbeiten und ausgewählte erste Ergebnisse der Teilprojekte dargestellt.

TP 1: Recherche vorhandener Literatur und Daten zu Pathogenen und Schadinsekten

Dieses TP ist Grundlage für die Experimente in Modellsystemen und für die Modellierungsarbeiten und wurde 2010 abgeschlossen.

In den Vorstudien wurden publizierte Daten zu Witterungseffekten auf Schadinsekten und pilzliche Pathogenen gesammelt, unter anderem um neue und bereits bestehende Simulationsmodelle zur Risikovorhersage für verschiedene Schaderreger unter Einbeziehung von Klimaszenarien zu entwickeln und zu optimieren (s. TP20).

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TP 2: Recherche vorhandener Literatur und Daten zu Unkräutern

Auch diese Vorstudie erarbeitete Grundlagen für die Experimente und die Modellierungsarbeiten, besonders in den TP14, 15 und 21 (s.u.) und wurde 2010 abgeschlossen. So wurde eine Übersicht der Unkrautarten vorbereitet, für die ein Klimawandel in Niedersachsen relevant sein könnte. Außerdem wurden nutzbare Modellansätze identifiziert. Zum Thema Unkräuter und Klimawandel in Agrarökosystemen wurden insgesamt ca. 900 Literaturreferenzen zusammengestellt, von denen fast 300 einen direkten oder indirekten Bezug zum Klimawandel haben.

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TP 3: Landnutzung und Produktionsmitteleinsatz – Status Quo, Analyse, Szenarien

In dieser Vorstudie. die bis Mitte 2011 lief, wurden Daten und Informationen über bereits erfolgte Veränderungen der landwirtschaftlichen Landnutzung in Niedersachsen gesammelt.

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TP 4: Verändertes Auftreten von Pathogenen im Weizen

Im Rahmen einer Literaturstudie wurden hier bis Anfang 2012 Daten zur Witterungsabhängigkeit für ökonomisch wichtige Weizenkrankheiten erfasst. Diese Daten wurden für die Modellierungsansätze vorbereitet, die eine Risikovorhersage zum zukünftig erwarteten Auftreten der Pathogene in Weizen erlauben.

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TP 5: Schaderreger im Weizen im Nacherntebereich

Klimawandelbedingte Temperaturerhöhungen und Wetterextreme können dazu führen, dass zukünftig Getreidepartien mit Lagerschaderregern stärker befallen werden.

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TP 6: Populationsdynamik von Getreideblattläusen unter sich verändernden Klimabedingungen

In diesem Teilprojekt wird seit 2010 der Einfluss von Extremereignissen wie kurzfristigen Hitze- und Dürreperioden auf Insekten in Klimakammern untersucht. In einem Semifreilandversuch wird zudem die Bedeutung wärmerer Wintertemperaturen erforscht. Die Modellorganismen sind die Getreideblattlaus Sitobion avenae und ihre natürlichen Antagonisten, die Hain-Schwebfliege Episyrphus balteatus und die Schlupfwespe Aphidius rhopalosiphi.

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TP 7: Klimaeinflüsse auf die epidemische Entwicklung von Pathogenen im Raps

In diesem Teilprojekt, das 2010 mit seiner Arbeit begann, werden die Auswirkungen erhöhter Temperaturen auf die Lebenszyklen der ökonomisch wichtigen Rapspathogene Sclerotinia sclerotiorum (Weißstängeligkeit), Leptosphaeria maculans (Wurzelhals- und Stängelfäule) und Verticillium longisporum (Krankhafte Abreife) untersucht. Die Ergebnisse ermöglichen es abzuschätzen, wie sich der Befallsdruck im Raps in Niedersachsen in Folge des Klimawandels verändern könnte.

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TP 8: Auswirkungen des Klimawandels auf Schadinsekten im Raps

Unter den Schadinsekten, die den Winterraps befallen, sind der Große Rapsstängelrüssler (Ceutorhynchus napi) und der Rapserdfloh (Psylliodes chrysocephala L.) in Niedersachsen von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung.

Ziel des Teilprojektes, das Anfang 2010 mit seiner Arbeit begann, ist die Entwicklung von Modellen für die Berechnung der Phänologie und Populationsdynamik dieser Schadinsekten bei verschiedenen Klimaszenarien.

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TP 9: Klimaeinflüsse auf die epidemische Entwicklung von Pathogenen im Mais

In den wärmeren Anbauregionen Süddeutschlands wird seit einigen Jahren ein zunehmendes Auftreten des blattpathogenen Pilzes Exserohilum turcicum, Erreger des ‚Northern Leaf Blight’ (NLB) in Mais, beobachtet. Anhand von Literaturdaten zur Witterungsabhängigkeit dieses und anderer ökonomisch wichtiger Schaderreger wurden mögliche Ausbreitungs- und Schadenspotentiale der Krankheiten im niedersächsischen Maisanbau näher untersucht und mit den regionalisierten Klimaszenarien verknüpft.

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TP 10: Klimaeinfluss auf das Mykotoxinspektrum im Mais

Dieses Teilprojekt befasst sich mit der Frage, ob die prognostizierte Klimaänderung das Vorkommen von Fumonisinen in Mais und Maisprodukten in Niedersachsen verstärken wird. Fumonisine sind gesundheitsgefährdende Mykotoxine (Pilzgifte).

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TP 11: Auswirkungen des Klimawandels auf wichtige Schädlinge im Maisanbau

Der Westliche Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera virgifera) ist ein invasiver Maisschädling aus den USA und wurde 1992 erstmalig in Europa nachgewiesen. Seither hat er sich nahezu europaweit verbreitet und ist seit 2007 auch in Deutschland etabliert (Baden-Württemberg, Bayern; seit 2010 auch in Nordrhein-Westfalen). Trotz Ausrottungs- und Eindämmungsstrategien wird der Schädling auch in Niedersachsen einwandern und insbesondere im kontinuierlichen Maisanbau zum vermutlich wichtigsten Schädling werden.

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TP 12: Pathogene der Zuckerrübe

In diesem Teilprojekt wird der Einfluss eines möglichen Klimawandels auf das Schaderregerauftreten an Zuckerrüben exemplarisch an den zwei besonders kritischen bodenbürtigen Pathogenen Rizomania (verursacht durch das Beet necrotic yellow vein virus, BNYVV) und Rhizoctonia solani (Pilz) untersucht.

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TP 13: Entwicklung und Schadwirkung von tierischen Schaderregern der Zuckerrübe

In diesem Teilprojekt werden der Einfluss der Temperatur auf die Populationsentwicklung der Rübenzystennematoden Heterodera schachtii und H. betae und die von ihnen verursachte Schädigung von Zuckerrüben untersucht. Im Vergleich zu H. schachtii sind die klimatischen Ansprüche von H. betae weitgehend unbekannt. Daher wird in dieser Studie dem Einfluss der Temperatur auf den Lebenszyklus von H. betae besondere Beachtung geschenkt.

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TP 14: Unkrautuntersuchungen auf räumlich-regionaler Skalenebene

Ziel dieses Teilprojektes ist die Analyse und Abschätzung der aktuellen und künftigen Verbreitung bedeutender Unkräuter in der Modellregion. Diese Informationen sind von großer Bedeutung für die Vorausschau auf künftige Pflanzenproduktionssysteme im Hinblick auf Konkurrenzphänomene in den Pflanzenbeständen und das Unkrautmanagement.

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TP 15: Unkrautuntersuchungen auf phänologisch-populationsbiologischer Skala

Ziel des Teilprojektes ist, die Reaktionen ausgewählter Unkrautarten auf Klima­änderungen sowohl auf einzelpflanzlicher wie auch auf populationsdynamischer Ebene abzuschätzen. Die Grundlage bilden Experimente in Klimakammern, die durch Felderhebungen ergänzt werden.

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TP 16: Klimabedingte abiotische Schäden im Obst- und Gemüsebau („Knock-Out-Effekte”)

Das Ziel dieses Teilprojektes ist die Identifikation, Projektion und Bewertung klimabedingter abiotischer “Knock-Out-Effekte“ im Gartenbau. „Knock-Out-Effekte“ sind ökonomisch hoch relevante Schäden, die gartenbauliche Kulturen nahezu vollkommen zerstören oder ihre Vermarktungsfähigkeit stark herabsetzen. Hierbei soll die Entwicklung bestehender als auch zukünftiger „Knock-Out-Effekte“ abgeschätzt werden, wie zum Beispiel unzureichende Vernalisation (Blumenkohl, Kohlrabi), Spätfrostrisiko (Apfel, Kirsche) und Trockenstress (Brokkoli, Salat).

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TP 17: Klimaänderung: Auswirkungen auf Schadinsekten und Nützlinge im Freilandgemüsebau

In diesem Teilprojekt werden für wichtige Kulturen im Freilandgemüsebau beispielhaft die Auswirkungen der prognostizierten klimatischen Veränderungen auf die Populationsdynamik von Schadinsekten und Nützlingen untersucht.

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TP 18: Bodenfunktionen (Dekomposition, Diversität, Pathogensubpression)

Wärmere Winter können zu steigenden Streuabbau- und Mineralisationsraten führen, da bodenmikrobiologische Prozesse länger und möglicherweise in höheren Raten ablaufen. Solche Veränderungen beeinflussen die Pflanzenernährung, die Nährstoffausträge aus dem Boden und die Kohlenstoffspeicherung im Boden und auch bodenbürtige Krankheitserreger.

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TP 19: Einfluss hochwertiger Humusträger und suppressiver Zwischenfrüchte in ökologisch genutzten Böden

Durch den Klima­wandel werden vermutlich die Bodentemperaturen im Winter ansteigen und Frostereignisse seltener werden. Solche Änderungen haben Auswirkungen auf die Dynamik von mikrobiellen Umsatzprozessen in Böden, können aber auch neue Winterfrüchte, wie z.B. Wintererbsen, ermöglichen. Sowohl Zwischenfrüchte, als auch Komposte können suppressiv auf Pflanzenpathogene wirken, die im Boden und auf Pflanzenresiduen überleben.

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TP 20: Modellierung der Pathogene und Schadinsekten

In diesem Teilprojekt werden auf der Basis regionaler Klimaprojektionen bis 2100 für Niedersachsen Risikovorhersagen für ausgewählte Schaderreger in den wichtigsten Ackerbaukulturen erstellt. Dazu werden Prognosemodelle benutzt, die durch die von den Klimamodellen erzeugten Daten (Lufttemperatur, Luftfeuchte, Niederschlag) angetrieben werden.

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TP 21: Zeitliche und räumliche Modellierung von Unkrautpopulationen

Mit Daten und Informationen der populationsbiologischen Einzelstudien werden auf der zeitlichen Skala Veränderungen der Populationsdynamik ausgewählter Unkrautarten modelliert. Dafür werden bestehende Modelle zur Populationsdynamik erweitert und angepasst. Die räumliche Ebene wird mit Hilfe von Standort- und Bewirtschaftungsdaten modelliert.

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TP 22: Angepasster Pflanzenschutzmitteleinsatz gegen Pathogene und Schädlinge

Auf Grundlage der für veränderte klimatische Bedingungen modellierten Schaderregerszenarien (Pathogene, Insekten) werden mögliche produktionstechnische Anpassungsstrategien in den vier Kulturen erarbeitet. Bei der Bewertung dieser Anpassungsstrategien werden neben den einzelbetrieblichen Auswirkungen auch die Auswirkungen auf die Qualität der pflanzlichen Erzeugnisse, den Naturhaushalt sowie das Risiko von Resistenzentwicklungen bei Schadorganismen gegenüber Pflanzenschutzmitteln berücksichtigt.

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TP 23: Anpassung von vorbeugenden Maßnahmen zur Krankheits- und Schädlingsbekämpfung

Nicht nur das Klima, sondern vor allem das Anbauverfahren beeinflusst das verstärkte Auftreten von Schaderregern im Ackerbau. Ein hohes Schaderregerrisiko resultiert oftmals aus einer Kombination aus enger Fruchtfolge, nicht-wendender Bodenbearbeitung und sehr früher Aussaat vor allem einer anfälligen Sorte. Auf der anderen Seite bedeutet dies, dass dem Landwirt zur Schadensbegrenzung vielfältige Instrumente der Vorbeugung zur Verfügung stehen.

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TP 24: Anpassungsstrategien bei der Unkrautbekämpfung

Es werden Szenarien mit regionalen Dimensionen abgeleitet. In diesen Szenarien wird der veränderte Bekämpfungsaufwand (Herbizide, mechanische Bekämpfung, indirekte Bekämpfungsmöglichkeiten) betrachtet und hinsichtlich der Umweltwirkungen sowie der Resistenzgefahr bewertet. Darauf aufbauend werden für Bereiche, in denen der Übergang zu vorbeugenden Maßnahmen notwendig ist, geeignete Verfahren identifiziert. Ökonomische Bewertungen werden ebenfalls durchgeführt.

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TP 25: Ökonomische Analyse: Betriebliche Anpassungsstrategien und agrarstruktureller Wandel

Gegenstand des Teilprojekts 25 ist die modellgestützte Analyse der einzelbetrieblichen operativen und strategischen Anpassungsentscheidungen an ein klimabedingt verändertes Schaderregergeschehen sowie der sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Agrarstruktur in Niedersachsen.

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TP 26: Ökonomische Bewertung von witterungsbedingten Schäden in gartenbaulichen Kulturen

Aufbauend auf den projizierten Klimaszenarien und den entsprechenden pflanzenbaulichen Schadensszenarien findet eine statistische Risikoanalyse statt, die in einer ökonomischen Bewertung für den niedersächsischen Gartenbau mündet. Anschließend werden technische Gegenmaßnahmen aufgezeigt (z.B. Frostschutzmaßnahmen mit Veränderung der Speicherbeckenkapazität, verlängerte Jungpflanzenaufzucht im Gewächshaus, Starkregenschutznetze etc.) und diese werden ebenfalls ökonomisch bewertet.

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