Modellierung und Dichteschätzung von Heterodera schachtii Populationen

Kontrollmöglichkeiten über die Fruchtfolgegestaltung

Ursprünglich stand an dieser Stelle eine Java Applikation zur online Anwendung des Nematodenmodells. Die Sicherheitseinstellungen von Java bzw. heutigen Browsern sind inzwischen so hoch, so dass Applets nicht mehr unterstützt werden. Als Alternative werden nur die Ergebnisse graphisch dargestellt und die Hintergründe erläutert.

Dieses Modell berechnet die langfristige Populationsdynamik des Zuckerrübennematoden Heterodera schachtii auf einer diskreten, jährlichen Zeitachse. Der Pi Wert (oder eine entsprechende Schätzung) wird vorgegeben. Unter Annahme der Vermehrungsrate (~ Anzahl der Generationen) unter Zuckerrüben (in der Regel ein Faktor 2 oder 3, siehe Tabelle 1) baut sich die Population unter (anfälligen) Zuckerrüben auf, unter den gewählten Nichtwirten einer Rotation reduziert sich die Population wieder mit den entsprechenden kulturspezfischen Raten. Beiden Prozesse resultieren in den fruchtfolgespezifischen Verseuchungsdichten. Ziel ist es, den Schädling unter der Schadensschwelle von 500 Eier und Larven/100 ml Boden zur Saat Zuckerrübe zu halten, bzw. mehr realistisch und eher praktikabel ist die Definition eines Populationskorridors, der durch die Maßnahmen zur nächsten Saat Zuckerrüben erreicht werden sollte (graue Fläche in Abb. 1).

Tabelle 1
Generation	Witterung
1	kalt
2	Standard
3	warm
4	sehr warm
5	Inzwischen schon möglich

Folgende Kulturen sind parametrisiert: ZR: Zuckerrübe; WW: Winterweizen; WG: Wintergerste; Raps: RA; Bohne: BO; Hafer: HA; Roggen: RO; Mais: MA; Kartoffel: KA; Sommergerste: SG; Sommerweizen: SW
dazu kommen die Zwischenfrüchte: (RA): Raps; (SF); Senf; (ÖL): Ölrettich; (PH): Phacelia; Senf und Ölrettich als resistente Sorten, Raps im Kurzzeitanbau (ca. 6 Wochen)

Mittlere Populationsdynamiken von Heterodera schachtii — Abb. 1: Langfristige Populationsentwicklung von *Heterodera schachtii* bei 3 und 4-gliedrigen Fruchtfolgen. Annahme: höhere Vermehrung im Jahr 6 (3 Generationen, Fruchtfolge: ZR-WW-WG, blaue Linie) bzw. im Jahr 4 bei der Vergleichsrotation (Fruchtfolge: ZR-WW-KA-WW, rote Linie)

Abb. 1 definiert den Bereich für den in der Regel auftretenden Populationsbereich, Zielgröße bleibt die H. schachtii Population zur Saat Zuckerrübe im grauen Bereich zu halten. Mit der gewählten 4-gliedrigen Fruchtfolge gelingt es z.B. die Population im angestrebten Korridor (graue Fläche) zu halten, während dies mit der 3 gliedrigen Fruchtfolge (und gegebenen Witterungsbedingungen) nicht gelingt.

Vorgehensweise

Schritt 1: Erstellung der Fruchtfolge aus dem Auswahlmenü der verfügbaren Anbaukulturen

Fruchtfolgegestaltung — Abb. 2: Zusammenstellung der Fruchtfolge

Aus der Auswahl möglicher Kulturen wird die anzubauende Fruchtfolge ausgewählt

Schritt 2: Auswahl der Zwischenfrüchte (Art und Position in der Fruchtfolge)

Entscheidung für Zwischenfrüchte — Abb. 3: Auswahl von Zwischenfruchtverfahren

Schritt 3: Vergleich der Kombinationen in Bezug zur Zielgröße

Optimierung von Fruchtfolgen — Abb. 4: Fruchtfolgeoptimierung durch Einfügen von Zwischenfrüchten in die Fruchtfolge

Innerhalb des oben definierten Populationsrahmens des Demonstrationsbeispiels (Abb. 1) können jetzt verschiedene Verfahren hinsichtlich der Wahl der Zwischenfrucht als auch der zeitliche Einsatz gegeneinander getestet werden. Die blaue Linie repräsentiert die Standardfruchtfolge (Abb. 4) ZR-WW-WG, diese Fruchtfolge wurde erweitert um einen resistenten Senf als Zwischenfrucht nach der Wintergerste (ZR-WW-WG-(SF), grüne Linie). Alternativ wurde die Position des Senfs in der Fruchtfolge geändert (ZR-WW-(SF)-WG, orange Linie). Dagegengestellt wird die Fruchtfolge mit 2 mal Zwischenfrucht (ZR-WW-(SF)-WG-(ÖL), braune Linie) und letztendlich steht die vorgegebene Fruchtfolge ZW-WW-KA-WW (rote Linie). Die relativen Unterschiede zur nächsten Saat Zuckerrübe nach 15 Jahren erscheinen marginal, sind aber aber signifikant für den weiteren Verlauf. Der Risikokorridor wird in den Standardvarianten (unter den gegebenen klimatischen Bedingungen) nicht mehr eingehalten. Die Populations nähert sich einer fruchtfolgespezifischen Verseuchungsdichte an, wo Ertragsverluste unter Zuckerrüben wahrscheinlich sind.

Entscheidung gegen Zwischenfrüchte — Abb. 5: Zwischenfruchtanbau mit potentiell negativem Effekt bei niedrigen Nematodendichten

Die Verwendung des Zwischenfruchtanbaus kann bei sehr geringen Verseuchungsdichten zu einem Anstieg der Nematodenpopulation führen. In der Konsequenz führt dies zu einer erhöhten Dynamik (rote Linie), die Zielkorridor wird im Jahr 9 überschritten, erst im Jahr 15 wird eine signifikant niedrigere Population erreicht.