Vergilbte Rüben durch Zikaden: Hoffnung für Landwirte?
Gegen Zikaden als Krankheitsüberträger scheint nichts zu helfen. Doch es gibt Hoffnung, den Zuckerrübenanbau in den betroffenen Regionen dennoch zu erhalten.
Unsere Autoren: Eva Therhaag, Forschungsgemeinschaft Zuckerrübe Südwest; Kerstin Hüsgen, Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg; Dr. Larissa Kamp, Verband baden-württembergischer Zuckerrübenanbauer; Dr. Christian Lang, Verband der Hessisch-Pfälzischen Zuckerrübenanbauer
Sie hat sich von Südwesten ausgebreitet und ist auf inzwischen 40.000 ha in Deutschland zu finden: die SBR-Krankheit, kurz für „Syndrome Basses Richesses“. Dieses „Syndrom verringerter Zuckergehalte“ verursacht (meist flächig) vergilbte Rübenfelder, verminderte Mengenerträge und um bis zu 40 % verringerte Zuckergehalte. Es gefährdet den Rübenanbau massiv.
Von Zikaden übertragen
Die SBR-Krankheit wird hauptsächlich durch spezielle Bakterien (Proteobakterien) ausgelöst. Für eine erfolgreiche Infektion benötigen die Bakterien allerdings Überträger (Vektoren). Für SBR ist dies vor allem die Schilf-Glasflügelzikade (Pentastiridius leporinus).
Im Gegensatz zu anderen Schadinsekten handelt es sich hierbei nicht um einen „neuen“ oder eingeschleppten Schädling. Die Zikadenart wurde schon gegen Ende des 18. Jahrhunderts in der natürlichen Umgebung unserer Breiten beobachtet, z. B. an Schilf. Neu ist allerdings, dass sie die Zuckerrübe als bevorzugte Nahrungsquelle für sich entdeckt hat – das ist Teil einer evolutionären Entwicklung: Die Tiere, die sich auf die Zuckerrübe spezialisiert haben, besitzen einen selektiven Vorteil. Sie vermehren sich an ihrer Nahrungsquelle besser.
Ab dem Frühsommer fliegen die ausgewachsenen Zikaden in die Rüben. Dort saugen sie an den Stängeln und Blättern und übertragen dabei die SBR-Bakterien. Diese wiederum verstopfen allmählich die Leitbahnen in der Rübe, die für den Transport des Zuckers entscheidend sind. Erste Symptome sind schmale lanzettliche Herzblätter. Schneidet man die Rübe auf, sind im Rübenkörper verbräunte Leitbündel sichtbar. Die schwerwiegenden Folgen sieht man erst im Spätsommer: vergilbte Rübenflächen. Leidet der Bestand hingegen unter der verbreiteten Virösen Vergilbung, die durch Blattläuse übertragen wird, zeigen sich diese Vergilbungen nur nesterweise.
Dass die Schilf-Glasflügelzikade auch sehr erfolgreich an die Fruchtfolge Zuckerrübe/Winterweizen angepasst ist, erweist sich als weiterer evolutionärer Vorteil. Die erwachsenen Zikaden saugen im Sommer an den Rübenblättern und legen ihre Eier im Wurzelbereich ab.
Sind die Jungstadien (Nymphen) geschlüpft, ernähren sie sich von den Rübenwurzeln. Der dann folgende Weizen auf der Fläche dient den im Boden befindlichen Nymphen als Winterwirt. Dort überwintern sie unterirdisch an den Wurzeln, die Adulten fliegen im Mai in die nächstgelegenen Rübenfelder.
Es ist eine Frage der Zeit, bis sich die klimatischen Bedingungen so geändert haben, dass sich Schilf-Glasflügelzikaden auch auf große Gebiete des europäischen Anbaus verbreiten. Bis dahin wird es gelingen müssen, alle nötigen Antworten zum optimalen Management der Zikaden zu kennen. Nur so lässt sich der Rübenanbau in den betroffenen Regionen auch langfristig sichern.
NIKIZ: Zusammen Mit der Praxis gegen Zikaden
Doch wie hält man nun Zikaden in Schach und bewältigt die Folgen der SBR-Erkrankung? Um diese Antworten zu erhalten, gehen Praxis, Beratung und Forschung in mehreren Projekten und Forschungsverbünden neue Wege.
Zunächst hat sich 2019 das Projekt für Nachhaltiges Insekten- und Krankheitsmanagement im Zuckerrübenanbau der Zukunft (NIKIZ) entwickelt. Es ist Teil der Forschungsgemeinschaft Zuckerrübe Südwest und als Projekt der Europäischen Innovationspartnerschaft Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit (EIP-Agri) mit ca. 1,5 Mio. € ausgestattet. Zudem fördern es die EU und das Land Rheinland-Pfalz, vertreten durch das Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau, im Rahmen des Entwicklungsprogramms EULLE.
Am Projekt beteiligt sind u. a. 15 landwirtschaftliche Betriebe. Sie prüfen unter der Leitung des Verbands der Hessisch-Pfälzischen Zuckerrübenanbauer mit verschiedenen Methoden, wie man die Zikaden kontrollieren kann (mehr dazu unter www.nikiz.de ).
Wie der Lebenszyklus der Zikade nahelegt, ist sie kein leichtes Ziel für eine Bekämpfung. Ob Bodenbearbeitung , also grubbern oder pflügen, die Entwicklung der Zikaden im Boden stört, untersucht das Projektteam seit 2020. Wöchentlich graben sie in Bodentiefen bis zu 25 cm nach den überwinternden Nymphen. Dass diese in teils tiefe Bodenschichten abwandern, zeigt die Übersicht: Die meisten Nymphen fand das Team unter 15 cm Tiefe – sie haben die Bodenbearbeitung nach der Rübenernte und vor Weizen überstanden. Kommen die Insekten also nicht in der betreffenden Bodenschicht vor, erweisen sich allgemein empfohlene Geräte zur Bodenbearbeitung schlicht als wirkungslos. Das erklärt, warum die Versuchsergebnisse in der Vergangenheit extrem schwankten.
Gegen Zikaden sind keine Insektizide zugelassen. Daher untersucht das Projekt, wie biologische Mittel wirken. Besonders hat man sich auf insektenpathogene Nematoden mit dem Projektpartner e-nema spezialisiert.
Ziel ist, die Nymphen tödlich zu infizieren. Dabei übertragen Nematoden ein für die Zikaden bedrohliches Bakterium. Um das zu erreichen, sind allerdings hohe Bodentemperaturen und Feuchtigkeit wichtig. Kritische Erfolgsfaktoren sind somit die Applikationstechnik und der Zeitpunkt. Daher haben Masterstudenten in jedem Projektjahr zu diesem Thema Abschlussarbeiten geschrieben und die Applikation und das Versuchsdesign jährlich angepasst.
Ziel der Kooperation ist eine praxistaugliche Anwendung. Allerdings erweisen sich die Zikaden bislang als ungemein robust und gut angepasst. In aktuell laufenden Versuchen einer Bachelorarbeit werden die Nematoden noch manuell in Parzellen auf den Feldern ausgebracht. Da die Nymphen im Boden allerdings sehr ungleichmäßig verteilt vorkommen, hängt der Erfolg dieser Maßnahme auch vom Zufall ab. Viele Wiederholungen sollen dem entgegenwirken.
Sorten als Hoffnungsträger
Die besten Ergebnisse im Projekt ließen sich bisher durch Sortenversuche erzielen. In diesen sucht die Arbeitsgemeinschaft Zuckerrübe Südwest an mehreren Standorten nach der Rübensorte , die unter SBR-Befall nur wenige Symptome und Ertragseinbußen zeigt. Die physiologischen Veränderungen bzw. Resistenzeigenschaften dieser Versuchssorten werden parallel dazu seit zwei Jahren im Rahmen einer Masterarbeit im Labor untersucht.
Dabei ist es mehrfach gelungen nachzuweisen, dass die Sorten sehr unterschiedlich stark erkranken können. An bestimmten Sorten vermehrten sich weniger SBR auslösende Bakterien, sie sind möglicherweise teilresistent – das liefert einen guten Hinweis auf die später mögliche Ertragsleistung. Im Laufe des Jahres 2022 werden weitere Ergebnisse vorliegen. Die zusätzlichen Ergebnisse aus dem SBR-Befallsgebiet führten für das laufende Anbaujahr zu neuen Sortenempfehlungen, die andernfalls nicht so schnell Eingang in die Praxis gefunden hätten. Die Änderungen sind drastisch: Im Einzugsgebiet von Südzucker stehen die Sorten Fitis, Kakadu und Chevrolet nun auf einer Fläche von gut 20.000 ha. Letztes Jahr wuchsen diese Sorten auf nur knapp 100 ha.
Um den Einfluss der Fruchtfolge zu klären, wird aktuell im NIKIZ-Projekt der Zikadenschlupf aus dem Boden mithilfe von feinmaschigen Insektenzelten und Klebefallen ermittelt. Untersucht werden Schläge mit Winterweizen, Erbse, Sommergerste, Mais und Kartoffeln, auf denen vorher Rüben wuchsen. Die verschiedenen Sommerungen stehen im Verdacht, die Zikadenvermehrung zu begrenzen – vor allem, da sie im Vergleich zum Winterweizen für die Nymphen eine längere Hungerperiode verursachen. Ob es weitere Effekte der Sommerpflanzen gibt, muss noch erforscht werden.
Die Vorarbeit dazu hat (parallel zu NIKIZ) das Landwirtschaftliche Technologiezentrum Augustenberg (LTZ) in einem „Vektoren“-Projekt geleistet. Das Projekt untersuchte, wie verbreitet die Schilf-Glasflügelzikade in Baden-Württemberg ist, ihr Wirtspflanzenspektrum sowie die biologische Bekämpfung. Das Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg finanzierte das Projekt.
Über die Wirtspflanzen der Schilf-Glasflügelzikade ist außer Schilf und der Fruchtfolge Zuckerrübe/Winterweizen wenig bekannt. Weitere Pflanzenarten sind nicht beschrieben. Für die Landwirtschaft u. a. wichtige Fragen sind:
Begünstigt der Zwischenfruchtanbau das Auftreten bzw. die Verbreitung der Schilf-Glasflügelzikade?
Kann eine bestimmte Fruchtfolgestrategie die Entwicklung beeinflussen?
Dass Zwischenfrüchte die Zikaden fördern, ist schon durch die zeitliche Abfolge unwahrscheinlich: Zum Zeitpunkt der Aussaat von Zwischenfrüchten – oft erst im September – ist die Hauptflugperiode der adulten Zikaden vorbei und auch die Eiablagezeit fast beendet. Zudem stehen die Rüben zum Auflaufen der Zwischenfrüchte noch auf den Flächen. Die Insekten können also wählen zwischen der attraktiven Wirtspflanze Zuckerrübe und der noch sehr jungen Zwischenfrucht. Die Wahl für eine Eiablage an der Zuckerrübe ist für die Zikade wesentlich attraktiver, was die Felderhebungen im Projekt bestätigen.
Das Ergebnis: Weder an Reinsaaten von Zwischenfrüchten noch an Mischungen ließen sich Nymphen der Schilf-Glasflügelzikade finden.
Sommerungen können mindern
Welche weiteren Pflanzen als Wirts- bzw. Nichtwirtspflanzen für die Nymphen infrage kommen, prüfte das Vektoren-Projekt in einem Gewächshausversuch. Die Frage war: Wie viele Nymphen überlebten an den sieben Pflanzenarten Zuckerrübe, Winterweizen, Senf, Ölrettich, Soja, Mais und Schilf? Als Kontrolle diente ein Ackerboden ohne Pflanzenbewuchs (Brache), in dem die Nymphen quasi aushungerten.
Das Ergebnis: Die höchste Anzahl an überlebenden Nymphen wurde in den Gefäßen mit Zuckerrüben gefunden. In den Gefäßen mit Winterweizen war die Überlebensrate ähnlich hoch, an Schilf leicht niedriger. Die Anzahl an überlebenden Nymphen war an Senf, Ölrettich, Mais und der Kontrolle (Ackerboden ohne Pflanzen) sehr gering. Auch in den Gefäßen mit Soja wurde eine ähnlich niedrige Überlebensrate festgestellt.
Zwischenfazit: Somit könnten Senf und Ölrettich die Entwicklung der Schilf-Glasflügelzikade sogar negativ beeinflussen. Ungeeignete Wirtspflanzen sind in jedem Fall auch Mais und Sojabohnen. Das „Aushungern“ während einer Brache ist vermutlich nur bei vollständiger Ernterestezersetzung und nach langer Hungerperiode, z. B. bei einer späten Sommerung, möglich. Mais statt Weizen nach den Rüben anzubauen, wird sich praktisch aus anbautechnischer und wirtschaftlicher Sicht vermutlich nicht durchsetzen.
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BETA-CLIMATE
Fokussiert auf Technik und Attracap
Gerade dieses Jahr gestartet ist das Projekt BETA-CLIMATE. Der Verband baden-württembergischer Zuckerrübenanbauer forscht in dem EIP-Agri-Projekt zusammen mit Landwirte auf ihren Schlägen.
Eine der Fragestellungen ist, ob die Effekte von Vor- und Zwischenfrüchten auf die Entwicklung der Zikaden auch unter Feldbedingungen nachweisbar sind. Es knüpft somit an Ergebnisse des Vektoren-Projektes am LTZ an. Dort wurde zur biologischen Bekämpfung auch ein entomopathogener Nutzpilz (Metarhizium brunneum Cb 15-III) getestet. Er erwies sich als wirksam gegen die Nymphen der Schilf-Glasflügelzikade. Der Pilz ist in dem biologischen Mittel Attracap enthalten.
Die ersten Versuche im Gewächshaus und im Freiland lieferten noch keine eindeutigen und abschließenden Ergebnisse. Nun sollen intensivere Versuche mit dem Präparat im Gewächshaus und im Freiland folgen, um die Zikade und ihre Population einzudämmen.
Worauf fliegen Zikaden?
Zudem prüft das Projekt, ob das sogenannte „attract and kill“-Prinzip gegen Zikaden wirkt. Im Idealfall findet sich eine (oder mehrere) Pflanzenart, die attraktiver auf die Zikaden wirken, als Zuckerrüben und Winterweizen. Oder es gibt Pflanzen, die über abschreckende Abwehrstoffe die Zikaden fernhält bzw. verhungern lässt – ähnlich wie Ölrettich oder Senf auf einige Nematoden wirken. Auch allelopathische Effekte sind denkbar. Eine Fragestellung ist: Kann eine Zwischenfrucht als Vorfrucht die Nymphen reduzieren – oder zumindest nicht fördern?
"Zwischenfrüchte könnten die Nymphen reduzieren."
Beteiligt an den Praxisversuchen sind zunächst acht landwirtschaftliche Betriebe. Sie bewirtschaften je eine Fläche mit Zuckerrübenfruchtfolge sowohl betriebsüblich, als auch mit einer angepassten Variante wie z. B. einer ausgewählten Zwischenfruchtmischung oder einem anderen Saatverfahren.
Um die verschiedenen Vor- und Zwischenfrüchte effektiv bearbeiten zu können, unterstützt K.U.L.T. Kress Landtechnik, spezialisiert auf Mulch- und Hacktechnik , das Projekt. Durch verschieden angewandte Technik kann das Projekt das gesamte System der Rübe betrachten. Möglicherweise ergeben sich auch Ergebnisse zur natürlichen Unkrautunterdrückung und somit Einsparpotenziale bei Herbizidanwendungen.
Das ist die Forschungsgemeinschaft
Die Forschungsgemeinschaft Zuckerrübe Südwest hat sich 2020 gegründet, Auslöser war das NIKIZ-Projekt. In der Folge sind weitere Projekte entstanden wie BETA-CLIMATE oder ENTOPROG zur Prognose von Blattläusen und Zikaden.
Mitglieder sind das Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum (DLR) – Rheinhessen-Nahe-Hunsrück, das Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und angewandter Ökologie, die Justus-Liebig-Universität Gießen, das Landwirtschaftliche Technologiezentrum Augustenberg, das Regierungspräsidium Gießen – Pflanzenschutzdienst Hessen, die Stiftung Südwestdeutscher Zuckerrübenanbau, die Technische Hochschule Bingen, die Universität Hohenheim, der Verband der Hessisch-Pfälzischen Zuckerrübenanbauer sowie die Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP).
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