Nach den umweltpolitischen Zielsetzungen der Bundesregierung für einen integrierten Pflanzenschutz wird gefordert, Pflanzenschutzmittelapplikationen in Abhängigkeit von dem Befallsgeschehen umwelt- und ressourcenschonend durchzuführen. Der Praxis stehen bereits unterschiedliche Prognosemodelle zur Verfügung, welche das Befallsgeschehen verschiedenster Schaderreger simulieren und die dazu genutzt werden können eine Applikation optimal zu terminieren. Nach erfolgter Applikation sind Landwirte jedoch insbesondere auf ihre Erfahrung angewiesen, über die Notwendigkeit und den Zeitpunkt einer Folgeapplikation zu entscheiden. Das Ziel dieser Arbeit war deshalb die Entwicklung eines Modells zur Prognose der Wirkungsdauer von Fungiziden an Winterweizen gegen Zymoseptoria tritici. In Freiland- und Laborversuchen wurden die Wirkung und die Wirkungsdauer der Fungizide Bravo 500 (500 g/l Chlorthalonil), Epoxion (125 g/l Epoxiconazol) und Imbrex (62,5 g/l Fluxapyroxad) sowie der Mischung Epoxion+Imbrex mit wissenschaftlichen Methoden untersucht. Es wurden insgesamt neun Parzellenversuche in den Jahren 2012 bis 2014 im Freiland durchgeführt. An einem Standort erfolgte ab der Applikation zusätzlich zu den Bonituren wöchentlich eine Analyse der Wirkstoffgehalte in den Blättern. In Halbfreilandversuchen mit Winterweizen in Töpfen wurde außerdem die Wirkungsdauer der Fungizide in Abhängigkeit vom Niederschlag untersucht. Darüber hinaus wurde ein Halbfreilandversuch zur kurativen Wirkung von Epoxion und Imbrex in Abhängigkeit von der Latenzzeit von Z. tritici durchgeführt. Die Untersuchung der Einflüsse von Temperatur und Konzentration auf das Wachstum von Z. tritici und des Einflusses der Temperatur auf die Fungizide erfolgte mit Hilfe von Mikrotitertests im Labor. Für die Modellerstellung wurde eine Methode zur Berechnung der Fungizidwirkungsdauer entwickelt. Der Kernpunkt dieser Methode ist die Berechnung des Befallsanstiegs für die unbehandelte Kontrolle und die Fungizidvariante basierend auf den Ergebnissen der Parzellenversuche. Ist der Befallsanstieg beider Varianten identisch, wird die Wirkung als beendet betrachtet. Von diesem Zeitpunkt wird dann die dynamisch berechnete Latenzzeit von Z. tritici abgezogen. Auf diese Weise wird der Tag ermittelt, ab dem die Wirkung des Fungizids nicht mehr ausgereicht hat, um das Blatt vor einer Infektion zu schützen. Die berechnete Wirkungsdauer lag im Mittel je nach Fungizid zwischen 16,2 und 22,0 Tagen. Durch einen Vergleich der berechneten Wirkungsdauer mit der berechneten Infektionswahrscheinlichkeit für Z. tritici und den Wirkstoffgehalten in den Blättern zum berechneten Wirkungsende, konnte bestätigt werden, dass die mit dieser Methode berechnete Wirkungsdauer plausibel ist. Da die Methode auf allgemeinen epidemiologischen Grundlagen basiert, ist sie nicht nur für Z. tritici an Winterweizen, sondern auch auf jedes andere Pathosystem anwendbar. Die Modellierung der Fungizidwirkungsdauer erfolgte mit der berechneten Wirkungsdauer der Fungizide. Hierfür wurde die Methode der binären multiplen logistischen Regression angewendet. Mit dieser wurden die Temperatur, der Niederschlag und je nach Fungizid auch die relative Luftfeuchte als Wetterparameter mit signifikantem Einfluss auf die Wirkungsdauer identifiziert. In den Labor- beziehungsweise Halbfreilandversuchen konnte ein Einfluss von Temperatur und Niederschlag auf die Wirkungsdauer jedoch nicht nachgestellt werden. Es wurde deshalb geschlussfolgert, dass diese Faktoren in erster Linie den pflanzlichen Stoffwechsel und das Pflanzenwachstum beeinflussen. In zweiter Linie wird dadurch auch die Wirkungsdauer der Fungizide beeinflusst, wie zum Beispiel durch eine erhöhte Metabolisierung oder Verdünnung des Wirkstoffs. Insgesamt wurden drei verschiedene Modellfunktionen entwickelt. Jeweils eine für Fungizide mit “mittlerer”, “guter” und “ sehr guter” Wirkung. Damit ist es möglich das Modell nicht nur für die in dieser Arbeit untersuchten Fungizide zu nutzen, sondern für alle Fungizide und Fungizidmischungen, die sich in diese Gruppen einordnen lassen. Die Einordnung der Fungizide basiert auf den Fungizidbewertungstabellen der Pflanzenschutzdienste der Länder und wird jährlich aktualisiert. Somit müssen keine aufwendigen Versuche durchgeführt werden, um das Modell zu aktualisieren. Auch eine verringerte Wirkungsdauer, wie sie zum Beispiel durch Resistenzen entsteht, wird auf diese Weise direkt berücksichtigt. Das entwickelte Modell trägt den Namen OPTIFUNG und prognostiziert in Abhängigkeit der Wetterparameter Temperatur, Niederschlag und relativer Luftfeuchte die Wirkungsdauer von Funigziden. Das Modell OPTIFUNG soll mit den Modellen SIMONTO (Ontogenesemodell) und SEPTRI (Zymoseptoria tritici-Modell) verknüpft und auf der Internetplattform www.isip.de zugänglich gemacht werden. Somit kann der Nutzer zukünftig informiert werden, wenn entweder eine neue, nicht mit behandelte Blattetage infiziert wird oder die Wirkungsdauer abgelaufen ist und die Wahrscheinlichkeit für eine neue Infektion mit Z. tritici groß ist. In dieser Arbeit wurde am Beispiel von Z. tritici eine allgemeingültige Methode zur Berechnung der Wirkungsdauer von Fungiziden entwickelt. Das daraus entstandene Modell ist durch die Bildung von Wirkungsgruppen für weitere Fungizide anwendbar und bietet dem Nutzer in Zukunft eine objektive und dynamische Unterstützung bei der Planung der Fungizidapplikationen.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte anhand eines dreifaktoriellen Feldversuchs bestehend aus den Faktoren Sorte, Saatstärke und wachstumsregulierende Fungizide der Zusammenhang zwischen der Bestandesarchitektur eines Winterrapsbestandes (Brassica napus L.) und dem Kornertrag analysiert werden. Dabei war das Ziel, den optimalen Bestandesaufbau zu ermitteln, welcher zum maximalen Ertrag führt, und zu untersuchen, wie er durch die drei agronomischen Faktoren beeinflusst wird. Der Versuch wurde von 2010/11 bis 2012/13 auf Versuchsflächen der Universität Göttingen durchgeführt. Von den drei Versuchsjahren flossen nur die Daten vom ersten und dritten Versuchsjahr in die Endauswertung ein, da der Versuch im zweiten Versuchsjahr nach starken Auswinterungsverlusten und massivem Befall mit B. cinerea aufgegeben werden musste. Der Versuch bestand aus 32 Versuchsgliedern, die sich aus zwei Winterrapshybridsorten (2010/11: NK Petrol + SY Merlot; 2012/13: NK Petrol + SY Vesuvio), zwei Saatstärken (30 Körner/m² bzw. 60 Körner/m²) und acht wuchsregulierenden Fungizidbehandlungen zusammensetzten. Die Fungizidvarianten variierten in der Anzahl der Behandlungen pro Jahreszeit (Herbst/Frühjahr), im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrolle. Um die Bestandesarchitektur von Winterraps zu beschreiben, sowie deren Einfluss auf die Ertragsbildung von Winterraps zu beurteilen, wurden neben dem Kornertrag, den Ertragsparametern (Strohbiomasse, Ölgehalt, Ölertrag, Ernteindex) und den Ertragsfaktoren (Pflanzen/m², Schoten/Pflanze, Körner/Schote, TKM) folgende Bestandesparameter erfasst: Anzahl der Seitentriebe, Bestandeshöhe, Schotenansatzhöhe, Schotenschichtdicke, photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) im Bestand, Kulturdeckungsgrad, Grünfärbung des Pflanzenbestandes zur Blüte und zur Abreife [Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)], Wurzelhalsdurchmesser, Blätter/Pflanze, Blattlänge und Blattflächenindex (BFI). Zusätzlich wurde das Auftreten von Krankheiten und Schädlingen bonitiert, wobei der Schwerpunkt bei der Wurzelhals- und Stängelfäule (Leptosphaeria maculans/Leptosphaeria biglobosa, anamorph Phoma lingam) und der Kleinen Kohlfliege (Delia radicum) lag. Die Daten der einzelnen Parameter wurden für jedes Versuchsjahr getrennt voneinander ausgewertet. Mit Hilfe multipler Regressionen wurde der Bestandesparameter bestimmt, der im jeweiligen Jahr den größten Einfluss auf den Kornertrag hatte. Das erste Versuchsjahr 2010/11 war gekennzeichnet von einem nass kalten Herbst, auf den ein kalter und schneereicher Winter folgte. Die Hauptwachstumsphase des Rapses (März bis Mai) zeichnete sich durch unterdurchschnittliche Niederschlagsmengen ( 98,8 mm) und leicht überdurchschnittliche Temperaturen (+0,5°C) aus. Ausreichende Niederschläge im Juni verhinderten stärkere Ertragsdepressionen. Die Abreife erfolgte unter kühlen und trockenen Bedingungen. Die Witterung des Versuchsjahres 2012/13 unterschied sich von der Witterung des Jahres 2010/11 dahingehend, dass der Herbst milder und trockener, der Winter länger und trockener, die Hauptwachstumsphase des Rapses deutlich feuchter (+98,0 mm) und kühler (-2,8°C) und die Abreifephase warm und trocken war. Bedingt durch die Witterung, winterten im Jahr 2010/11 mehr Pflanzen/m² aus als im Jahr 2012/13. Ferner kürzten die wachstumsregulatorischen Fungizide unter den trockenen Bedingungen im Frühjahr 2011 die Rapsbestände nicht so stark ein wie unter den feuchteren Bedingungen im Frühjahr 2013. Insgesamt lagen durch die Witterungsunterschiede die gemittelten Winterrapserträge im Jahr 2012/13 mit 5,58 t/ha um 1,11 t/ha höher als im Jahr 2010/11. Im Versuchsjahr 2010/11 hatte die Strahlungsaufnahme durch den grünen Pflanzenbestand zur Mitte der Schotenentwicklung (BBCH 75) den stärksten positiven Einfluss auf den Kornertrag. Wie viel PAR vom Pflanzenbestand in BBCH 75 aufgenommen wurde, war primär von der Pflanzendichte im Frühjahr in BBCH 16/18 abhängig. Die Pflanzendichte beeinflusste hauptsächlich den Kulturdeckungsgrad in BBCH 32/34 (65,5%), der mit zunehmender Pflanzendichte anstieg. Ein dichter Kulturdeckungsgrad führte im weiteren Entwicklungsverlauf zu einer dichten, grünen Schotenschicht, die wenig PAR bis zum Boden durchließ. Bei der hohen Saatstärke von 60 Körnern/m² waren die Pflanzendichte in BBCH 16/18, der Kulturdeckungsgrad in BBCH 32/34 sowie die Grünfärbung des Pflanzenbestandes in BBCH 73 signifikant höher und der Anteil an PAR unter den Schoten sowie am Boden in BBCH 75 signifikant niedriger als bei der niedrigen Saatstärke von 30 Körnern/m². Der Kornertrag war bei der Sorte SY Merlot bei der hohen Saatstärke signifikant höher als bei der niedrigen Saatstärke. Bei der Sorte NK Petrol war der Kornertrag zwar auch bei der hohen Saatstärke höher als bei der niedrigen Saatstärke, allerdings waren diese Unterschiede nicht signifikant. Die Fungizidbehandlungen hatten kaum einen Einfluss auf die ertragsrelevanten Bestandesparameter. Aufgrund eines geringeren Feldaufganges und höheren Auswinterungsverlusten bei SY Merlot, kam es u.a. bei der Pflanzendichte im Herbst in BBCH 14/15 sowie im Frühjahr in BBCH 16/18 oder beim Kulturdeckungsgrad in BBCH 32/34 zu signifikanten Unterschieden zwischen den beiden Sorten SY Merlot und NK Petrol. Insgesamt hatte die Saatstärke im Jahr 2010/11 den größten Einfluss auf die Bestandesarchitektur und damit auf die Ertragsbildung im Winterraps. Alle untersuchten Ertragsfaktoren hatten einen signifikanten Einfluss auf den Kornertrag, wobei die Anzahl Pflanzen/m² den stärksten Effekt aufwies. Mit steigender Pflanzendichte nahm der Kornertrag zu. Die Anzahl Schoten/Pflanze, die Anzahl Körner/Schote, die TKM und die Anzahl Seitentriebe/Pflanze waren dagegen negativ mit dem Kornertrag korreliert, was auf den negativen Zusammenhang zwischen diesen Ertragsfaktoren und der Pflanzendichte zurückzuführen war. Im Jahr 2010/11 war der Befall mit der Wurzelhals- und Stängelfäule schwach negativ mit dem Kornertrag korreliert. Dabei wies der Befallswert (BW) mit der Wurzelhals- und Stängelfäule am Wurzelhals in BBCH 83/84 den stärksten, negativen Zusammenhang mit dem Kornertrag auf (rp = -0,363). Die schwach negative Beziehung zwischen dem Wurzelhalsbefall mit P. lingam und der Grünfärbung des Pflanzenbestandes in BBCH 73 (3,9%) verdeutlichte, wie sich der Befall auf den Kornertrag auswirkte. Für das Jahr 2012/13 wurden dagegen keine signifikanten, negativen Beziehungen zwischen dem Befall mit der Wurzelhals- und Stängelfäule und dem Kornertrag festgestellt, da der Befall mit P. lingam deutlich niedriger war (BW = 1-2) als im Jahr 2010/11(BW = 3-5). Der BW mit der Wurzelhals- und Stängelfäule am Wurzelhals in BBCH 83/84 war zum einen von der Pflanzendichte im Frühjahr in BBCH 16/18 und zum anderen von dem BW mit der Wurzelhals- und Stängelfäule am unteren Stängel abhängig. Die Pflanzen in der niedrigen Saatstärkenvariante waren stärker mit P. lingam am Wurzelhals befallen als die Pflanzen in der hohen Saatstärkenvariante, da bei der niedrigen Saatstärke mehr Pflanzen durch den Larvenfraß der Kleinen Kohlfliege geschädigt wurden als bei der hohen Saatstärke. Der BW der Wurzelhals- und Stängelfäule am unteren Stängel sowie am Wurzelhals ließ sich im Jahr 2010/11 signifikant durch die Wirkstoffkombination aus Paclobutrazol und Difenoconazol reduzieren. Beim Wurzelhalsbefall war allerdings entscheidend, dass die besagte Wirkstoffkombination schon im Herbst appliziert wurde (Var. 3, 4, 6 und 7). Die praxisübliche Fungizidvariante, in der die Wirkstoffkombination aus Mepiquatchlorid und Metconazol sowie der Wirkstoff Tebuconazol eingesetzt wurden, reduzierte den Befall mit P. lingam nicht signifikant. Im Versuchsjahr 2012/13 hatte die Schotenansatzhöhe in BBCH 75 den stärksten positiven Einfluss auf den Kornertrag (30,6%). Die Schotenansatzhöhe in BBCH 75 wurde wiederum am stärksten durch die Bestandeshöhe in BBCH 65/67 beeinflusst (96,2%). Die Bestandeshöhe in BBCH 65/67 zeigte die stärkste positive Korrelation mit der Schotenansatzhöhe desselben Stadiums (95,5%). Somit hatten im Jahr 2012/13 das Längenwachstum der Bestände und die Beeinflussung des Längenwachstums durch wuchsregulierende Fungizide einen wesentlichen Anteil an der Ertragsbildung von Winterraps. Je häufiger die Wirkstoffkombination aus Paclobutrazol und Difenoconazol appliziert wurde, desto stärker wurde die Schotenansatzhöhe in BBCH 75 signifikant eingekürzt. Im Fall der Bestandeshöhe in BBCH 65/67 wurde eine ähnliche Wirkungsweise beobachtet. Je stärker das Stängelgewebe am Wachstum gehindert wurde, desto stärker verringerten sich der Strohbiomasseertrag und damit auch der Kornertrag. Zu signifikanten Ertragsreduktionen führten insbesondere die Variante 4, in der zweimal im Herbst und einmal im Frühjahr die Wirkstoffkombination aus Paclobutrazol und Difenoconazol verwendet wurde und die Variante 6, in der zweimal im Herbst und zweimal im Frühjahr die gleiche Wirkstoffkombination eingesetzt wurde. Die signifikanten Höhenunterschiede zwischen NK Petrol und SY Vesuvio hatten keinen Einfluss auf den Strohbiomasseertrag bzw. Kornertrag. Die Saatstärke stellte im Jahr 2012/13 keinen ertragslimitierenden Faktor dar, sodass bei beiden Saatstärken ähnlich hohe Kornerträge erzielt wurden. Zusammenfassend hatten im Jahr 2012/13 die wuchsregulierenden Fungizidbehandlungen den größten Einfluss auf die Bestandesarchitektur und damit auf die Ertragsbildung im Winterraps. Im Jahr 2012/13 hatten von den Ertragsfaktoren die Anzahl Seitentriebe/Pflanze, die Pflanzendichte im Frühjahr und die TKM einen signifikanten Einfluss auf den Kornertrag. Der stärkste Einfluss ging dabei von der Anzahl an Seitentriebe/Pflanze aus, wobei mit zunehmender Seitentriebzahl der Kornertrag sank. Die Pflanzendichte und die TKM beeinflussten den Kornertrag positiv. Aufgrund sehr niedriger Bestimmtheitsmaße von maximal 5%, waren diese Zusammenhänge allerdings recht gering. Demnach spielten die Ertragsfaktoren in der Ertragsbildung eine untergeordnete Rolle. Das Optimum zwischen der Pflanzendichte im Frühjahr und der Anzahl an Seitentrieben/Pflanze lag im Jahr 2010/11 bei ca. 40 Pflanzen/m² und ca. 8 Seitentrieben/Pflanze und im Jahr 2012/13 bei ca. 45 Pflanzen/m² und ca. 7 Seitentrieben/Pflanze. Generell konnte festgestellt werden, dass bei einer Erhöhung der Aussaatstärke um den Faktor 2, im Durchschnitt 2 Seitentriebe/Pflanze weniger ausgebildet wurden. Die Anzahl der Seitentriebe/Pflanze wurde in beiden Versuchsjahren in fast allen Fällen nicht signifikant durch die wuchsregulierenden Fungizidbehandlungen erhöht. Somit konnte die Seitentriebbildung der Einzelpflanzen nicht verbessert werden. Insgesamt kann festgehalten werden, dass je nach Jahreswitterung die Saatstärke, teils in Kombination mit der Sorte, oder die wuchsregulierenden Fungizidbehandlungen die Bestandesarchitektur von Winterraps beeinflusst haben und dadurch maßgeblich an der Ertragsbildung von Winterraps beteiligt waren. Damit stehen dem Landwirt v.a. durch die Saatstärke und durch die wachstumsregulierenden Fungizide anbautechnische Instrumente zur Verfügung, um gezielt in die Bestandesarchitektur von Winterraps einzugreifen. Nach den vorliegenden Ergebnissen sollte die Saatstärke ca. 40 bis 50 Körner/m² betragen, um bei widrigen Wetterverhältnissen einen Pflanzenausfall kompensieren zu können. Um Ertragsdepressionen durch eine Wuchshemmung zu vermeiden, sollten wuchsregulierende Fungizide nicht pauschal und im Übermaß, sondern nach den Regeln des integrierten Pflanzenschutzes eingesetzt werden.

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