Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Präventive Anbautechnik zur Erhöhung der biotischen Stresstoleranz bei Ackerbohnen und Erbsen |
|---|---|
| Titel (englisch): | Increasing the biotic stress tolerance of field beans and peas through preventive cultivation techniques |
| Akronym: | WP2 |
| Beschreibung (dt.): | Zwei pflanzenbauliche Stellgrößen (Saattiefe und/oder Saatzeit) werden auf das Potential zur Minderung von Blattrandkäferschäden (S. lineatus) in Ackerbohnen und Erbsen untersucht. Im Interaktionsgeschehen zwischen Bodenpathogenen, Herbivoren und Beikräutern nimmt S. lineatus als direkter 'Stickstoff-Schädling' und indirekter 'Verunkrautungsverstärker' eine Schlüsselstellung ein. Die Variation von Saattiefe und Saatzeit können sowohl das räumlich-zeitliche Befallsgeschehen beeinflussen, indem die 'Knöllchenverfügbarkeit' für Erstlarven als Schwachstelle im Lebenszyklus des Zielschädlings genutzt wird, als auch die Widerstandsfähigkeit der Pflanze gegenüber dem Schädling durch die Reduktion von abiotischem Stress (Wasserverfügbarkeit, Temperatur) erhöhen. Der Einfluss beider Faktoren, sowie deren Kombinationseffekte auf Nodulationsverlauf, Larvenfraß und bodenbürtige Schadpilzinfektionen wird über 'Zeiternten' der Wurzeln im Vergleich zu korrespondierenden Referenzparzellen ohne S. linatus-Einfluss (Isolationszelt) erfasst. Weitere agrarische Parameter zur symbiontischen Luftstickstoffbindung, den N-Gehalten in den Leguminosen, bzw. der Beikrautfraktion, sowie dem Nachfruchteffekt im Winterweizen, fließen in die Analyse ein. Parallel zu mehrfaktoriellen Parzellenversuchen auf dem Versuchsgut der Universität Kassel in Neu-Eichenberg werden unterschiedliche Kornablagetiefen von Ackerbohnen in Form von Demonstrationsstreifen auf Praxisschlägen getestet. Betriebseigene und optimierte Saattechnik (Wenz-System) werden bezüglich der realisierten Ablagetiefen, Pflanzengesundheit und Ertrag verglichen. Zusammen mit Beratung und Praxis werden für die präventiv-/ pflanzenbaulichen Stellgrößen 'Best Practice-Varianten' in Bezug auf Ertragseffekte und Wirtschaftlichkeit als Anbaustrategie diskutiert. Die Ergebnisse sind für die Formulierung integrierter Bekämpfungsschwellen gegenüber S. lineatus-Befall von grundlegender Bedeutung. |
| Beschreibung (engl.): | The aim of the study is to evaluate the potential of cultural control namely the variation of sowing depth and/or sowing time, to reduce pea and bean leave weevil (S. lineatus) damage in field peas and faba beans. The major damage caused by S. lineatus is the destruction of the plant root nodules through larval feeding. This diminishes the plant nitrogen supply and by weakening crop competitively, indirectly supports weed pressure. The described cultural control measures can reduce S. lineatus related biotic stress by using a coincidence-avoidance strategy between the occurrence of larvae and the presence of root nodules. Besides, a reduction of abiotic stress (water availability at germination, temperature) can increase the plant’s potential to tolerate the prevailing biotic stress. The influence of sowing depth and sowing time, as well as the effect of their interaction on nodulation, larval feeding and soil born pathogenic pressure will be investigated by examining the root’s health and the percentage of damaged nodules over time and comparing the results with caged reference plots without S. lineatus as a control. Further, parameters describing the nutritional status of the plant, as for example the symbiotic nitrogen fixation and the total nitrogen content of the leguminous crops as compared to that of the weed fraction will be included into the analysis. Finally, the treatment effects on the subsequent crop (winter wheat) will be studied. In parallel to the small-scale field experiments, on-farm demonstration plots with differing sowing depths of field beans will be established. The sowing depth achieved with the existing on-farm machinery and in comparison to the 'Wenz-System' (precision-sowing machinery), will be compared with regard to plant’s health and yield parameters. The optimal cultivation strategy, keeping in mind economic efficiency, will be discussed together with agricultural advisers and farmers. |
| Ergebnis (dt.): | Im Projekt wurde untersucht, wie sich ackerbauliche Stellgrößen – insbesondere Saatzeitpunkt und Saattiefe – auf die Befallsdynamik des Linierten Blattrandkäfers (Sitona lineatus) auswirken. Im Fokus standen die Auswirkungen auf die Gesundheit der Wurzelknöllchen, die N-Fixierung sowie Ertragsparameter bei Erbsen und Ackerbohnen, ebenso wie auf die Folgekulturen Winterweizen und Wickroggen. In Exaktversuchen wurde bei Erbsen der Saatzeitpunkt variiert, bei Ackerbohnen zusätzlich die Saattiefe (4 cm vs. 10 cm). Alle Varianten wurden sowohl unter natürlichem Befallsdruck als auch in Netzkäfigen ohne Käferexposition geprüft. Ergänzend wurden Zeitreihenversuche zur dynamischen Erfassung der Knöllchenentwicklung und N-Fixierung sowie Praxistests auf ökologisch und integriert wirtschaftenden Betrieben durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass der Zusammenhang zwischen Buchtenfraß und tatsächlichen Ertragsverlusten schwach ist, was die Aussagekraft visueller Schadensbewertungen für Behandlungsempfehlungen einschränkt. Ebenso führte S. lineatus Exposition bei beiden getesteten Körnerleguminosen je nach Jahr und Variante zu unterschiedlich stark ausgeprägten Ertragsminderungen der Körnerleguminosen und ebenso innerhalb der Fruchtfolge Leguminose – Weizen – Wickroggen, da die Folgekulturen Ertragseinbußen in gewissem Maße kompensieren konnten. Vermutlich bewirkte die kontinuierliche, kompensative Knöllchenneubildung bei Knöllchenverlust eine Anreicherung von pflanzlichen Residuen im Bodenkompartiment, die bis in die zweite Folgekultur hinein der Nachfrucht zur Verfügung stand und diese N-Nachlieferung die Korn- bzw. N-Erträge der Folgekulturen verbesserte. Diese pflanzeneigene Kompensationsfähigkeit von Knöllchenverlusten variierte je nach Variante und Witterung deutlich. Die Kombination aus früher Saat und flacher Ablage bei Ackerbohnen erzielte die stabilsten Ergebnisse über die gesamte Fruchtfolge hinweg: Sie zeigte die geringsten N-Verluste und die höchsten Gesamterträge. Späte Saat in Kombination mit flacher Ablagetiefe führte hingegen zu höheren N-Verlusten und Ertragseinbußen – vermutlich durch unzureichende Knöllchenbildung und eingeschränkter Wurzelentwicklung. Insgesamt lassen sich die Vorteile einer tiefen Aussaat bei Ackerbohnen nicht abschließend bewerten: Zwar zeigte sich tendenziell eine höhere Anzahl gesunder Knöllchen, doch blieben die Effekte auf den Ertrag sowie auf die Folgekulturen uneinheitlich und variierten stark zwischen den Jahren. Bei Erbsen zeigten späte Saatvarianten das größere Kompensationspotenzial, insbesondere durch höhere Weizenerträge in der Nachfrucht. Dies könnte auf eine geringere Fähigkeit zur späten N-Fixierung und -umverlagerung zurückzuführen sein, wodurch mehr verfügbarer Stickstoff im System verblieb und den Folgefrüchten zugutekam. Insgesamt hatte der Faktor Witterung einen erheblichen Einfluss: In einem Jahr mit warmem Frühjahr blieben Ertragseinbußen gering, während ein kaltes, nasses Frühjahr erhebliche Einbußen über die gesamte Fruchtfolge verursachte. Ein Anbauvergleich von Ackerbohnen auf einem ökologisch und einem integriert wirtschaftenden Betrieb zeigte, dass im integrierten System trotz geringerer Knöllchenzahlen und einer niedrigeren relativen N-Fixierleistung höhere Erträge erzielt wurden. Auf gut N-versorgten Böden sind Pflanzen offenbar weniger auf symbiontische N-Fixierung angewiesen. Zusammen mit dem nachgewiesenen Ausgleichspotenzial der Folgefrüchte im Hauptversuch legt dies nahe, dass S. lineatus-Schäden – zumindest bei Ackerbohnen auf stickstoffreichen Standorten weniger ertragswirksam sind. Der auf den Buchtenfraß bezogene integrierte Bekämpfungsrichtwert für Insektizidbehandlungen bedarf also weiterer Untersuchung und sollte überarbeitet werden. |
| Ergebnis (engl.): | This project investigated the impact of two agronomic parameters, in particular sowing time and sowing depth, on the infestation dynamics of the pea leaf weevil Sitona lineatus. Particularly it focused on root nodule health, nitrogen fixation, and yield parameters in field peas and faba beans, as well as their subsequent crops, winter wheat and vetched-rye. In controlled field trials, the sowing date (early vs. late) was varied for peas, and both sowing date and depth (4 cm vs. 10 cm) were tested for faba beans. All variants were tested under natural S. lineatus infestation and in mesh cages that excluded the pest. Additionally, time-series experiments were conducted to monitor nodule development and nitrogen fixation over time, alongside practical trials on organically and conventionally managed farms. Results showed that the correlation between notching and actual yield losses was weak, limiting the reliability of visual damage assessments as a basis for treatment recommendations. Likewise, S. lineatusexposure led to yield losses in both legume crops, though the extent varied by year and variant. In addition, these yield losses were partially compensated by the following crops within the rotation (legume – wheat – triticale), likely due to the continuous replacement of damaged nodules caused by larval feeding, which leaded to the accumulation of root nodule residues in the soil and, consequently, improved nitrogen availability for subsequent crops. The plant’s ability to compensate varied significantly depending on sowing date and respective weather conditions. Early sowing combined with shallow seed placement in faba beans yielded the best results across the full crop rotation, showing the lowest nitrogen losses and highest cumulative yields. In contrast, late sowing with shallow depth resulted in greater nitrogen losses and more severe yield reductions, likely due to inadequate nodule development and restricted root growth. However, the benefits of deep sowing in faba beans cannot be conclusively assessed: While there was a general trend toward a higher number of healthy nodules, the effects on yield and subsequent crops were inconsistent and varied significantly between years. Overal, weather conditions had a significant impact. In a year with a warm spring, yield losses were minimal, whereas a cold and wet spring led to substantial reductions across the entire crop sequence. The comparison of grain legume performance at an organic and conventionally managed farm revealed that the conventional system achieved higher yields despite lower nodule counts and a lower proportion of symbiotically fixed nitrogen. In well N-supplied soils, plants appeared to be able to compensate for nodule damage. Together with the demonstrated compensation potential of subsequent crops, the results suggest that S. lineatus damage—at least in faba beans on nitrogen-rich sites—does not necessarily impact yield. Thus, integrated control thresholds for insecticide treatment decisions require further investigation and need to be revised. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.01.2020 / Ende: 31.01.2025 |
| Ausf. Einrichtung: | Universität Kassel - Fachbereich 11 Ökologische Agrarwissenschaften - Fachgebiet Ökologischer Pflanzenschutz, Witzenhausen |
| Themenfelder: | Pflanzenschutz, Pflanzengesundheit, crop protection, plant health |
| Förderprogramme: | Eiweißpflanzenstrategie |
| Schlagworte: | Pflanzenbau, crop production, Nachhaltigkeit, sustainability, Ackerbau, crop production, Erbse, pea, Bohne, bean, Integrierter Pflanzenschutz, integrated plant protection, Klimaschutz, climate protection, Eiweißpflanzen, protein plants |
| Förderkennzeichen: | 2815EPS024 |
| Dokument zum Download: | Abschlussbericht.pdf (3,1 MB) |
Kontakt: |
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