Förderinitiative Pestizide: Entwicklung eines biologischen Repellents gegen Psylliden auf Basis mineralischer Rohstoffe (Psyllid-Repell)
Projektdurchführung
RLP AgroScience gGmbH
Institut für Agrarökologie (IfA)
Breitenweg 71
67435 Neustadt
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
Im europäischen Anbau von Apfel, Birne und Steinobst (vor allem Aprikose und Pfirsich) verursachen durch Phytoplasmen hervorgerufene Krankheiten großen wirtschaftlichen Schaden im Erwerbsobstbau, aber auch im Most- und Streuobstanbau. Die aktuelle Bekämpfung richtet sich gegen die Phytoplasma-übertragenden Psylliden. Cacopsylla picta, der Überträger der Apfeltriebsucht, und C. pruni, der Überträger der Europäischen Steinobstvergilbung, sind beides univoltine Arten, die sich auf den Obstbäumen entwickeln und auf Koniferen überwintern. Im zeitigen Frühjahr kommen sie als hoch-infektiöse Tiere in die Anlagen zurück und übertragen die Phytoplasmen bereits durch Probestiche auf gesunde Bäume. Dieser Wechsel von Überwinterungswirt zu Reproduktionswirt wird durch pflanzenbürtige Duftstoffe beeinflusst. Ein Ziel des Projektes war es deshalb, repellent wirkende Koniferenduftstoffe zu finden, die die Psylliden von der Besiedlung der Obstbäume abhalten.
C. pyri und C. pyricola sind polyvoltine Birnblattsauger, die den Birnenverfall (Pear decline, PD) übertragen. Dies geschieht besonders effizient durch die überwinterten Tiere im Spätwinter. Umweltfreundliche Bekämpfungsstrategien gegen die Birnblattsauger sind besonders nötig, da diese Arten selbst bedeutende Schädlinge sind. Ein weiteres Ziel des Projektes war es deshalb, ein gegen alle Psylliden-Arten repellent wirkendes Tonmineral zu finden, dass stammfarben ist und auf den kahlen Bäumen im Spätwinter nicht auffällt. Es sollte zudem regenfest sein. Damit die repellente Wirkung dieses Tonmineralfilms auch nach Blüte und Blattaustrieb anhält, sollten repellent wirkende Koniferenduftstoffe in diese Matrix eingebettet werden. Durch diese Ansätze sollen nicht nur Insektizide ersetzt werden, sondern auch der Fortbestand ökologisch bedeutender Obstanlagen gesichert werden, die durch die Phytoplasmosen massiv bedroht sind. Die Behandlung sollte keinen Einfluss auf Bestäuberleistung und Nützlingspopulationen haben.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVon der Stephan Schmidt KG wurden 9 verschiedene Tone ausgewählt, die sich durch ihre Anteile an 2-, 3- und 4-Schicht Tonmineralen unterscheiden. Die Tone wurden auf verschiedene Mahlgrade zermahlen und dann als Suspensionen auf blattlose, verholzte Birnen- und Prunus-Pflanzen gesprüht. Als Kontrolle diente weißes Kaolin. Freilandfänge der verschiedenen Psylliden-Arten wurden in Double choice-Bioversuchen im Gewächshaus in Käfige entlassen und ihre Präsenz auf behandelten und unbehandelten Pflanzen bonitiert. Aus Nadeln verschiedener Koniferenarten wurden mittels Heißwasser-Auszug die Duftstoffe extrahiert. Verschiedene Extraktionsmethoden und Probenahmezeitpunkte der Nadeln wurden getestet. Die Extrakte wurden auf kleine beblätterte Apfel- und Prunus-Pflanzen gesprüht und im Double choice-Versuch im Vergleich zu unbehandelten Pflanzen getestet. Freilandfänge von C. picta und C. pruni wurden in die Käfige entlassen und ihre Präsenz auf den Pflanzen bonitiert. Die wirksamen Koniferenextrakte wurden an Tonminerale adsorbiert. Die Abgaberate der Duftstoffe wurde mittels GC/MS gemessen. Die repellente Wirkung dieser Tonmineral-Matrizen wurde in Double choice-Bioversuchen geprüft. Primäres Ziel des Projekts ist es, eine Übertragung der Phytoplasmen durch die Psylliden zu verhindern. Deshalb wurden sowohl die Testpflanzen als auch die eingesetzten Tiere mittels PCR auf eine Infektion mit den jeweiligen Phytoplasmen getestet. Im letzten Schritt wurde das repellent wirkende Tonmineral (TM) G in Freilandversuchen in je einer Birnen-, Pflaumen- und Mirabellenanlage getestet. Die Applikation erfolgte über eine Motorrückenspritze sowie über ein Parzellensprühgerät. Die Präsenz der Psylliden in behandelten und unbehandelten Versuchsblöcken wurde durch regelmäßige Klopfproben überprüft.
Ergebnisse und Diskussion
Der gewählte Versuchsaufbau mit Freilandfängen der Psylliden und Double choice-Versuchen im Gewächshaus zeigte ein zuverlässiges und reproduzierbares Ergebnis. Von den getesteten Tonmineralen zeigte nur das TM G eine starke Repellenz gegen alle Psylliden-Arten. Chemisch-mineralogisch-physikalische Charakterisierungen zeigten, dass dieser stammfarbene Ton gänzlich anders zusammengesetzt ist als Kaolin. Die weiße Farbe des Kaolins ist somit nicht bestimmend für die Repellenzeigenschaften.
Tannenextrakte hatten eine signifikant repellente Wirkung auf C. pruni sowie auf C. picta. Wirksam waren allerdings nur Extrakte von Nadeln, die zum Zeitpunkt der Remigration der Psylliden gesammelt wurden. Die Extraktionsmethode wurde so vereinfacht, dass sie auch in großtechnischem Maßstab funktionieren kann. Die Einbettung der Duftstoffe in die Tonminerale gelang durch Adsorption an kohlige Substanzen, z.B. durch Zugabe von Aktivkohle. Die eingebetteten Duftstoffe konnten die repellente Wirkung des Tonminerals jedoch nur noch wenig steigern.
Bei den mit TM G bzw. Koniferenduftstoffen behandelten Testpflanzen konnte keine Übertragung nachgewiesen werden. Dagegen erfolgte eine Phytoplasma-Übertragung durch C. pyri, C. pyricola und C. picta auf unbehandelte Testpflanzen. Individuen von C. picta hatten mit 13-21% den höchsten Infektionsgrad während Individuen von C. pruni nur zu 1-3% infiziert waren. Die polyvoltinen Birnblattsauger C. pyri und C. pyricola kommen in hohen Populationsdichten vor und es wurden zusätzliche Freilandproben getestet. Dabei zeigte sich, dass C. pyricola mit 3-9% stärker infiziert war als C. pyri mit 1-4%.
Freilandversuche in einer Birnenanlage zeigten, dass das TM G auch unter Freilandbedingungen eine gute repellente Wirkung gegen C. pyri hat. Daraufhin wurde versucht, dieses Tonmineral in großtechnischem Maßstab herzustellen. In den folgenden Bioversuchen zeigte sich aber, dass diese Mahlprodukte nicht mehr die gleiche Wirkung hatten – insbesondere nicht gegen kleinere Psylliden-Arten wie C. pruni und C. pyricola. Hier besteht weiterer Entwicklungsbedarf. Vor allem muss der Wirkmechanismus verstanden werden, um die Parameter einer großtechnischen Herstellung entsprechend zu steuern. Die Freilandversuche mit TM G in einer Pflaumen- und einer Mirabellenanlage führten zu keinem aussagekräftigen Ergebnis und müssen wiederholt werden. Weder bei Birne noch bei Pflaume oder Mirabelle wurde ein negativer Einfluss des TM G auf die Bestäuberleistung bzw. auf die Nützlingspopulationen festgestellt.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Auf nationaler Ebene wurden die Projektergebnisse in verschiedenen Beiträgen auf der 63. Deutschen Pflanzenschutztagung vorgestellt. Die Obstbaufachberater wurden auf ihrer Jahrestagung 2023 über die Projektergebnisse informiert. Einer breiten Öffentlichkeit wurden die Ergebnisse auf dem Tag der offenen Tür der RLP AgroScience in 2024 präsentiert. Auf internationaler Ebene wurden Projektergebnisse auf dem Expertengipfel zum Birnenverfall in Österreich 2022 präsentiert. Eine wissenschaftliche Präsentation erfolgte 2023 auf der 5. Tagung der International Phytoplasmologist Working Group (IPWG) in Oman. Aus den nationalen und internationalen Präsentationen sind drei wissenschaftliche Tagungsbeiträge als Publikationen hervorgegangen. Weitere Publikationen sind in Vorbereitung.
Fazit
Das Projektziel eines repellent wirkenden Tonminerals gegen alle Phytoplasma-übertragenden Psylliden konnte erreicht werden. Dieses Tonmineral ist stammfarben und eine Applikation auf kahle Bäume ist völlig unauffällig. Das Tonmineral hat zudem keinen Einfluss auf Bestäuberleistung oder Nützlingspopulationen. Weiterer Entwicklungsbedarf besteht in der großtechnischen Herstellung des Tonminerals. Das Ziel einer guten Regenfestigkeit konnte nicht erreicht werden, so dass Versuche mit speziellen Haftmitteln folgen müssen. Obwohl repellent wirkende Koniferenduftstoffe gefunden wurden, wurden diese vielversprechenden Arbeiten nicht weiterverfolgt, da die Einbettung dieser Duftstoffe in die Tonmineralmatrix eine zu große Hürde für die Zulassung des Tonminerals darstellt. Ein weiteres Ergebnis ist, dass C. pyricola viel stärker zur aktuellen Ausbreitung des Birnenverfalls im Erwerbs- und Streuobst beiträgt als bislang bekannt.