(Platyparea poeciloptera) und Zwiebelfliege

187 Pages·2002·4.22 MB·German

Populationsökologische Untersuchungen zur Spargelfliege
(Platyparea poeciloptera) und Zwiebelfliege (Delia antiqua)
unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von
Simulationsmodellen im Integrierten Pflanzenschutz
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften
am Fachbereich Biologie / Chemie / Geowissenschaften
der Universität Bayreuth
vorgelegt von
Mathias W. Otto
aus Erpen
Bayreuth, Februar 2002

Der praktische Teil der vorliegenden Arbeit erstreckte sich vom November 1996 bis zum
März 2000 und wurde vom Verfasser am Institut für Pflanzenschutz im Gartenbau der
Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (BBA) in Braunschweig sowie
an der Landesanstalt für Pflanzenbau und Pflanzenschutz in Mainz durchgeführt. Die
Betreuung der Arbeit während dieser Zeit oblag Dr. Martin Hommes der BBA. Darüber
hinaus wurde die Arbeit extern von Herrn Prof. Dr. K. Fiedler am Lehrstuhl für Tierökolo-
gie I der Universität Bayreuth begleitet.
Eine Einschreibung für ein Promotionsstudium in Bayreuth erfolgte zwischen dem SS
1998 und dem WS 2000/2001.
Erstgutachter: Prof. Dr. K. Fiedler
Zweitgutachter: Prof. Dr. K. Dettner

GLIEDERUNG
Gliederung
1. Einleitung Seite
1.1. Einführung und Zielsetzung .............................................................................................1
1.2. Problematik der behandelten Kulturen und Schadorganismen .......................................3
1.3. Einsatz von Computermodellen im Integrierten Pflanzenschutz .....................................5
1.4. Arbeitsziele ......................................................................................................................7
A. Spargelfliege Platyparea poeciloptera
A.1. Material und Methoden
A.1.1. Biologie und Verbreitung .....................................................................................8
A.1.2. Lebensdauer und Fekundität .............................................................................11
A.1.3. Ressourcennutzung ...........................................................................................12
A.1.4. Ausbreitung (‚Dispersal‘) ...................................................................................12
A.1.4.1. Wiederfang-Versuche ..................................................................................13
A.1.4.2. Temperaturabhängige Aktivität ....................................................................14
A.1.5. Versuchsflächen ................................................................................................14
A.1.6. Entwicklung eines geeigneten Fallentyps ..........................................................16
A.1.6.1. Fallenfarben .................................................................................................16
A.1.6.2. Fallenformen ................................................................................................18
A.1.6.3. Optimierung von Stableimfallen ...................................................................19
A.1.7. Erfassung der Populationsdynamik im Freiland ................................................20
A.1.8. Erfassung des Flugverlaufs ...............................................................................21
A.1.9. Befallskontrollen und Sammeln von Puppen .....................................................22
A.1.10. Schlupf von Puppen im Freiland ........................................................................22
A.1.11. Schlupf von Puppen unter kontrollierten Bedingungen .....................................23
A.1.12. Einfluß von Puppenherkunft, Anlagenalter und Befallszeitpunkt
auf den Schlupf von Puppen im Folgejahr .........................................................24
A.1.13. Statistische Auswertung ....................................................................................25
A.2. Ergebnisse
A.2.1. Lebensdauer und Fekundität .............................................................................27
A.2.2. Ressourcennutzung ...........................................................................................28
A.2.2.1. Räumliche Verteilung von Puppen und Befall ..............................................28
A.2.2.2. Puppendichte in Trieben und ihre Konsequenzen für die
Fitneß von P. poeciloptera und die Pflanzengesundheit ..............................30
A.2.3. Ausbreitung (‚Dispersal‘) ...................................................................................34
A.2.3.1. Wiederfang-Versuche ..................................................................................34
A.2.3.2. Temperaturabhängige Aktivität ....................................................................37
I
GLIEDERUNG
A.2.4. Entwicklung eines geeigneten Fallentyps ..........................................................38
A.2.4.1. Fallenfarbe ....................................................................................................38
A.2.4.2. Fallenform .....................................................................................................41
A.2.4.3. Optimierung von Stableimfallen ....................................................................42
A.2.5. Zusammenhang zwischen Fallenfängen und Befall ...........................................44
A.2.6. Flugverläufe 1997-99 .........................................................................................45
A.2.7. Einfluß des Geschlechts auf den Puppenschlupf ...............................................50
A.2.8. Schlupf von Puppen im Freiland ........................................................................51
A.2.9. Schlupf von Puppen unter kontrollierten Bedingungen ......................................54
A.2.9.1. Einfluß von konstanten und alternierenden Temperaturen ..........................54
A.2.9.2. Einfluß der Puppenherkunft und des Anlagenalters .....................................56
A.2.9.3. Einfluß des Befallszeitpunkts ........................................................................60
A.3. Diskussion und Schlußfolgerungen
A.3.1. Lebensdauer, Fekundität und allgemeine Biologie ............................................63
A.3.2. Ressourcennutzung ...........................................................................................64
A.3.3. Ausbreitung (‚Dispersal‘) ....................................................................................68
A.3.4. Fallendesign und Wirtsfindung ...........................................................................71
A.3.5. Populationsdynamik ...........................................................................................73
A.3.5.1. Flugverläufe ..................................................................................................73
A.3.5.2. Puppenschlupf im Freiland und Labor ..........................................................76
A.3.5.3. Steuerung der Populationsdynamik ..............................................................78
A.3.6. Bedeutung der Ergebnisse hinsichtlich einer Modellierung ...............................79
A.3.7. Bedeutung der Ergebnisse für den Integrierten Pflanzenschutz ........................80
A.3.8. Zusammenfassende Betrachtung der Ökologie von P. poeciloptera .................83
B. Zwiebelfliege Delia antiqua
B.1. Material und Methoden
B.1.1. Biologie, Verbreitung und Schadbilder ...............................................................86
B.1.2. Insektenzuchten .................................................................................................88
B.1.3. Versuche zu Entwicklungsgeschwindigkeiten unter naturnahen
und kontrollierten Bedingungen .........................................................................89
B.1.4. Versuchsflächen .................................................................................................91
B.1.5. Verwendete Fallen .............................................................................................92
B.1.6. Aufstellung und Kontrolle von Fallen ..................................................................93
B.1.7. Befallsverteilung und Befallsstärke ....................................................................95
B.1.8. Modellierung .......................................................................................................95
B.1.9. Statistische Auswertung .....................................................................................96
II
GLIEDERUNG
B.2. Ergebnisse
B.2.1. Temperaturabhängige Entwicklung ...................................................................97
B.2.2. Populationsdynamik ..........................................................................................99
B.2.2.1. Fang von Imagines ......................................................................................99
B.2.2.2. Flugverläufe ...............................................................................................103
B.2.2.3. Schlupfkäfige .............................................................................................103
B.2.2.4. Verteilung von Diapausepuppen auf dem Feld ..........................................105
B.2.2.5. Zuchten im Freilandinsektarium .................................................................106
B.2.3. Simulationsmodell
B.2.3.1. Modellstruktur ............................................................................................107
B.2.3.2. Entwicklungsfunktionen .............................................................................108
B.2.3.3. Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Altersklassen
und Entwicklungsstadien ...........................................................................110
B.2.3.4. Reproduktion ..............................................................................................112
B.2.3.5. Dormanz ....................................................................................................112
B.2.3.6. Flugaktivität ................................................................................................113
B.2.3.7. Benutzeroberfläche ....................................................................................113
B.2.3.8. Simulationsbeispiel für den Standort Papenburg 1999 ..............................114
B.2.4. Vergleich von Simulation und Flugverlauf .......................................................114
B.3. Diskussion
B.3.1. Labor- und Freilanduntersuchungen zur Populationsdynamik ........................119
B.3.2. Modellstruktur und Anpassung der biologischen Parameter ...........................124
B.3.3. Simulationsgüte ...............................................................................................126
B.3.4. Nutzung des Modells als Expertensystem im Integrierten Pflanzenschutz .....129
3. Schlußbetrachtung ......................................................................................................131
4. Zusammenfassung ......................................................................................................133
5. Summary ......................................................................................................................136
6. Literatur ........................................................................................................................139
Anhang ..................................................................................................................................150
Danksagung ..........................................................................................................................171
III
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abbildungsverzeichnis
Einleitung Seite
Abb. 1: Überblick und Zusammenhang der verschiedenen Arbeitsbereiche. .................................... 2
Methodenteil P. poeciloptera
Abb. 2: Platyparea poeciloptera; a) Männchen; b) Weibchen mit ausgefahrenem Ovipositor. ........ 9
Abb. 3: Ei von P. poeciloptera a) in einem Spargeltrieb, b) auf Fließpapier. ................................... 12
Abb. 4: Fallenpaar für Farbversuche bestehend aus einer grasgrünen Kontrollfalle und einer
Falle mit Testfarbe. .............................................................................................................. 18
Abb. 5: Vergleich der Attraktivität verschiedener Fallenformen ....................................................... 19
Ergebnisteil P. poeciloptera
Abb. 6: Zusammenhang zwischen der Anzahl befallener Pflanzen und Stengel. ........................... 30
Abb. 7: a) Häufigkeitsverteilung der Anzahl von Spargelfliegenpuppen in befallenen Trieben.
b) Zusammenhang zwischen Triebdurchmesser und Belegzahl.
Daten 1997 mit Pflanzenmaterial aus kommerziellen Spargelflächen. ............................... 32
Abb. 8: Zusammenhang zwischen der Seneszenz von Spargeltrieben (‚vertrocknete‘ Triebe),
der Belegzahl und dem Triebdurchmesser. ........................................................................ 34
Abb. 9: Spontane Flugaktivität in Abhängigkeit von der Temperatur. ............................................. 38
Abb. 10: Relative Fängigkeit von Stableimfallen unterschiedlicher Farbe. ........................................ 39
Abb. 11: Einfluß der Reflektivität verschiedener Fallenfarben auf die Attraktivität für
P. poeciloptera. ................................................................................................................... 40
Abb. 12: Fanghöhe von P. poeciloptera an Stableimfallen in Abhängigkeit von der
Vegetationshöhe. ................................................................................................................. 42
Abb. 13: Zusammenhang zwischen Fallenfängen und Befall. ........................................................... 44
Abb. 14: Exemplarische Flugverläufe 1999. ...................................................................................... 47
Abb. 15: Flugaktivität, Lufttemperatur und Niederschlag für die Region Braunschweig 1998. ......... 49
Abb. 16: Vergleich der Emergenz aus Schlupfkäfigen und Fallenfängen. ........................................ 52
Abb. 17: Puppenschlupf 2000 unter kontrollierten Bedingungen im Labor. ...................................... 58
Abb. 18: Schlupf der Puppen der Befallszeitversuche 1998 und 1999 im Labor. ............................. 61
Methodenteil D. antiqua
Abb. 19: Lebenszyklus Delia antiqua mit Überdauerungsstadien. .................................................... 87
Abb. 20: Wasserfalle zum Fang von D. antiqua. ............................................................................... 93
Ergebnisteil D. antiqua
Abb. 21: Präovipositionsperiode unter konstanten (Labor) und unter Wechseltemperaturen
(Freilandinsektarium). .......................................................................................................... 98
Abb. 22: Vergleich von Wasserfallen und Klebetafeln zum Fang von D. antiqua 1998. .................. 100
Abb. 23: Vergleich von Wasserfallen, Klebefallen mit und ohne Folienüberzug. Aufstellung
der Fallen unabhängig voneinander. ................................................................................ 102
Abb. 24: Attraktivität verschiedener Fallenfarben für D. antiqua. .................................................... 103
Abb. 25: Modellstruktur angelehnt an Söndgerath (1987). .............................................................. 108
Abb. 26: Temperaturabhängige Entwicklungsraten; Experimentelle Daten und
im Modell verwendete Entwicklungsfunktionen. ................................................................. 110
IV
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abb. 27: Übergangswahrscheinlichkeit vom Larval- in das Pupalstadium in Abhängigkeit
vom biologischen Alter und der Umgebungstemperatur. .................................................. 111
Abb. 28: Simulationsbeispiel für den Standort Papenburg 1999. .................................................... 114
Abb. 29: Beobachtete und simulierte Flugaktivität 1997. ................................................................. 116
Abb. 30: Beobachtete und simulierte Flugaktivität 1998. ................................................................. 117
Abb. 31: Beobachtete und simulierte Flugaktivität 1999. ................................................................. 118
Anhang
Abb. A-1: Flugverlauf P. poeciloptera 1997; Regionen Braunschweig und Mainz. ........................... 164
Abb. A-2a: Flugverlauf P. poeciloptera 1998; Regionen Bonn, Hannover, Mainz, Mannheim,
Münster, und Salzwedel. ................................................................................................... 165
Abb. A-2b: Flugverlauf P. poeciloptera 1998; Region Braunschweig. ................................................ 166
Abb. A-3a: Flugverlauf P. poeciloptera 1999; Region Braunschweig. ................................................ 167
Abb. A-3b: Flugverlauf P. poeciloptera 1999; Regionen Mainz und Münster. .................................... 168
Abb. A-3c: Flugverlauf P. poeciloptera 1999; Regionen Bonn, Darmstadt, Freiburg, Hannover,
Potsdam und Salzwedel. ................................................................................................... 169
Abb. A-4: Beispiel der graphischen Darstellung der simulierten Alterklassenverteilung;
Zwiebelfliegenmodell (SWAT 3.5); Standort Papenburg 1997. ......................................... 170
V