Konzeption und Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystems für das Integrierte Nematodenmanagement im Zuckerrübenanbau

In Hinblick auf die bevorstehenden Preissenkungen im Rahmen der Reform der europäischen Zuckermarktordnung ist es entscheidend, den Zuckerrübenanbau zum Erhalt der innerbetrieblichen Wettbewerbsfähigkeit so effizient wie möglich zu gestalten. Integriertes Management des wichtigsten Schaderregers an Zuckerrüben, des Rübenzystennematoden Heterodera schachtii, ist ein wesentlicher Bestandteil eines effizienten Zuckerrübenanbaus. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein bio-ökonomisches Entscheidungsunterstützungssystem als eigenständig lauffähiges Computerprogramm entwickelt. Dieses versetzt Landwirte und deren Berater in die Lage, durch Prognose der ökonomischen Auswirkungen der im Rahmen des Integrierten Nematodenmanagements zur Verfügung stehenden Handlungsalternativen die relativen Vorzüglichkeiten der Maßnahmen zu bewerten. Die entwickelten biologisch-technischen Simulationsmodelle, die als Informationssystem des Entscheidungsunterstützungssystems dienen, umfassen die Simulation und Prognose der Abundanzdynamik des Nematoden unter Wirts- und Nichtwirtspflanzen und unter dem Einfluss der Managementmaßnahmen sowie der Ertragsdynamik der Zuckerrübe mit und ohne Schaderregerbefall. Die Simulationsmodelle sind dynamisch und stochastisch gestaltet. Ihre Entwicklung erfolgt nach dem Schema Konzeption - Formalisierung der Modellelemente in Form mathematischer Gleichungen - Kalibrierung der Modellparameter - Verifikation und Validierung des Modellansatzes. Die Kalibrierung der Modellparameter erfolgt auf der Basis von Auswertungen mehrjähriger nematologischer und pflanzenbaulicher Feldversuche aus dem Rheinland, Literaturangaben, Expertenmeinungen und ergänzend plausiblen Annahmen. Mit dem Entscheidungsunterstützungssystem werden längerfristige Simulationsexperimente durchgeführt, in denen die durch Carry-over-Effekte hervorgerufenen Folgekosten der einzelnen Managementmaßnahmen für die vergleichende Bewertung erfasst werden können. Als politische Systemumwelt für diese Simulationsexperimente wird die bis 2006 geltende Zuckermarktordnung der EU in der für das Rheinland maßgeblichen Ausgestaltung des Zuckererzeugers Pfeifer & Langen KG aus Köln nachgebildet. Wichtigstes Ergebnis dieser Simulationsexperimente ist, dass die vornehmliche Leistung der betrachteten Maßnahmen des Nematodenmanagements in der Verringerung der Variabilität der ökonomischen Zielgröße kumulierter Gesamtdeckungsbeitrag besteht. Nematodenmanagement empfiehlt sich daher in erster Linie als ein Instrument der Risikominderung im Zuckerrübenanbau. In zweijährigen Fruchtfolgen (50% Zuckerrübenanteil) erweist sich das so genannte Resistenzmanagement, d.h. der wechselnde Anbau nematodenresistenter und -anfälliger Zuckerrübensorten, unabhängig von der Risikopräferenz des Entscheidungsträgers als am vorzüglichsten. In der verbreiteten dreijährigen Fruchtfolge verzichten risikoneutrale Entscheidungsträger auf Nematodenmanagement, während risikoaverse Entscheidungsträger den frühen Anbau nematodenresistenter Zwischenfrüchte nach Stoppelweizen bzw. Wintergerste gegenüber einer Fruchtfolge ohne Nematodenmanagement präferieren könnten. Selbst bei Fruchtfolgen, in denen Zuckerrüben lediglich alle vier Jahre angebaut werden, senkt Nematodenmanagement noch die Volatilität der Zielgröße. Als Ansatzpunkt für Modellerweiterungen werden abschließend gesamtbetriebliche Planungs- und Optimierungsansätze diskutiertConcept and development of a decision-support-system for the integrated nematodemanagement in sugar beet cultivation With regard to the forthcoming price cut within the reform of the Common Market Organization for sugar it is vital to form the sugar beet cultivation as efficiently as possible to preserve its intrafarm competitiveness. Integrated management of the most important pest in sugar beets, the sugar beet cyst nematode Heterodera schachtii, is an essential component of efficient sugar beet cultivation. In this doctoral thesis a bioeconomic decision-support-system (dss) is developed as a stand-alone computer program. It enables farmers and their advisers to assess the excellence of the measures available within the integrated nematode management by predicting their economic consequences. The developed biological-technical simulation models serve as an information system of the dss and enclose the simulation and prediction of the nematodes abundance under hosts and nonhosts and under the influence of the management measures, as well as the sugar beet yield development with and without the influence of the nematode. The simulation models are dynamic and stochastic. Their development occurs according to the pattern concept - formalization of the model elements in form of mathematical equations - calibration of the model parameters - verification and validation of the model. The calibration of the model parameters is based upon evaluations of long-time nematological and agronomic field trials located in the Rhineland, references, expert's opinions and additional feasible assumptions. With the dss long-term simulation experiments are carried out in which the costs caused by carry-over effects of the single management measures can be grasped for comparative assessments. The political system environment for these experiments is the EU's Common Mar-ket Organization for sugar valid until 2006 and its regional implementation by the sugar producer Pfeifer & Langen based in Cologne. The most important result of these simulation experiments is that the main achievement of the considered measures for nematode management exists in the reduction of the variability of the economic model output "accumulated total gross margin". Hence, nematode management is primarily recommended as an instrument of risk management in sugar beet cultivation. In two-year sugar beet rotations, the so-called resistance management, i.e. the alternating cultivation of nematode resistant and susceptible sugar beet cultivars, turns out most superior independent of the decision makers risk preference. Indeed, in widespread three-year sugar beet rotations risk neutral decision makers resign nematode management, but risk averse decision makers could prefer early catch crop cultivation after wheat or winter barley to a crop rotation without nematode management. Even in four-year sugar beet rotations nematode management still reduces the accumulated total gross margin's volatility. Finally, attempts of total rotation planning and optimization are discussed as a first step for further model development

A time travel through nematology in Germany – From the beginnings to the use of artificial intelligence

Das Nachrichtenblatt für den Deutschen Pflanzenschutzdienst, unser heutiges Journal für Kulturpflanzen, feiert seinen 100. Geburtstag. Seinem Ziel, „den im praktischen Pflanzenschutzdienst Tätigen Belehrung und Informationen (zu) übermitteln“, wie Otto Appel zur Einführung schrieb, ist es bis heute treu geblieben. Dies gilt auch für den Bereich der Nematologie. Die Themen haben sich dabei über die Zeit weiterentwickelt. Standen früher Biologie und Wirtspflanzenspektrum einzelner Arten pflanzenparasitärer Nematoden im Fokus des Interesses, so sind es heute Wirt-Parasit Interaktionen, Resistenz und Toleranz von Kulturpflanzen oder der Einfluss von Klimawandel und Globalisierung auf die Verbreitung und das Schadpotenzial der Nematoden. Der vorliegende Beitrag blickt zurück auf die Themen vor 100 Jahren, stellt am Beispiel laufender Arbeiten am Julius Kühn-Institut aktuelle Forschungsthemen vor und gibt einen Ausblick auf die Themen der Zukunft.The Nachrichtenblatt für den Deutschen Pflanzenschutzdienst, today's Journal of Cultivated Plants, celebrates its 100th birthday. It has remained true to its goal of “providing instruc­tion and information to those involved in the practical plant protection service” to this day as stated in its first issue by Otto Appel. This also applies to the field of nematology. The topics have expanded over time and developed further on an international level. While the main focus was initially on the biology and host plant spectrum of the various nematode species, today it is on host-parasite interactions, resistance and tolerance of cultivated plants and the influence of climate change and globalization on the distribution and harmful effects of nematodes. The present article looks back at the topics 100 years ago, presents current research topics using the example of ongoing work at the Julius Kühn Institute and provides an outlook on the topics of the future

Population dynamics of Heterodera schachtii Schm. and yield response of susceptible and resistant sugar beet (Beta vulgaris L.) after cultivation of susceptible and resistant oilseed radish (Raphanus sativus L.)

Heterodera schachtii zählt zu den wichtigsten Schädlingen der Zuckerrübe. Feldversuche mit dem Ziel, die Ertragsreaktion von Zuckerrübensorten auf Befall mit H. schachtii zu quantifizieren oder den Einfluss der Sorte auf die Populationsdynamik der Nematoden zu beschreiben, werden durch das nesterweise Auftreten im Feld erschwert. Ziel der Untersuchung war es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine homogenere Verteilung der Nematoden im Feld erreicht werden kann, sowie den Einfluss unterschiedlicher Populationsdichten von H. schachtii auf den Ertrag einer anfälligen und einer resistenten Zuckerrübensorte zu untersuchen. In den Jahren 2002 bis 2005 wurden 13 Feldversuche in vier Anbauregionen in Deutschland durchgeführt. Im Jahr vor dem Anbau der Zuckerrüben wurden eine anfällige und eine resistente Ölrettichsorte oder eine 50/50-Mischung aus beiden in Streifen angebaut, um die Populationsdichte der Nema­toden an jedem der Standorte zu variieren. Signifikante Unterschiede in der Populationsdichte wurden dabei an sechs der 13 Standorte erzielt. Die anfällige Zuckerrübensorte hatte in allen Versuchen höhere Vermehrungsraten als die resistente, generell nahm die Vermehrungsrate mit steigender Ausgangsdichte der Nematoden (Pi) ab. Mit steigendem Pi-Wert ging der bereinigte Zuckerertrag beider Sorten zurück. Diese Beziehung wurde allerdings nicht an allen Standorten bestätigt. Die Qualität der Rüben wurde nicht durch den Pi-Wert beeinflusst. Insgesamt erscheint die vorgestellte Methodik als zu aufwendig und nicht ausreichend verlässlich für umfangreiche Feldversuchsserien. DOI: 10.5073/JfK.2014.09.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2014.09.01Heterodera schachtii is an important pest of sugar beet. Field trials to quantify yield responses of sugar beet varieties to H. schachtii or to assess the effect of variety on population dynamics of the nematode are difficult due to its patchy distribution in the field. The aim of the present study was to develop an experimental method to achieve a more homogeneous distribution of the nematode and to relate yield of susceptible and resistant sugar beet to population density of H. schachtii. From 2002 to 2005, thirteen field trials were conducted in four regions of Germany. In the year prior to sugar beet cultivation, a susceptible and a resistant oilseed radish variety or a 50/50 mix of both were grown in strips to vary population densities of the nematode at each trial site. Significant differences in population densities after oilseed radish cultivation were obtained in six of the thirteen trials. The reproductive rates of H. schachtii were higher under the susceptible than under the resistant sugar beet variety in all trials and generally decreased with increasing initial population density (Pi). In both varieties, white sugar yields decreased with increasing Pi. This relation was not confirmed in all trials. Root quality was not related to Pi. It was concluded that the introduced methodology is too costly and not sufficiently reliable for extensive series of field trials. DOI: 10.5073/JfK.2014.09.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2014.09.0

Sektion 34 - Nematologie / Tierische Schaderreger I

34-1 - Krüssel, S.; Warnecke, H.Populationsdynamik von Heterodera schachtii bei Anbau anfälliger, toleranter und resistenter Zuckerrübensorten Population dynamics of Heterodera schachtii in field trials with susceptible, tolerant and resistant sugar beet varieties34-2 - Westphal, A.Virulenzunterschiede in Heterodera schachtii nach Kultur an unterschiedlich resistenten Rübengenotypen Differences in virulence in Heterodera schachtii after culture on sugar beet with different levels of resistance34-3 - Niere, B.Pathotypen bei Kartoffelzystennematoden Pathotypes of potato cyst nematodes34-4 - Radtke, E.; Been, T.; Schomaker, C.; Hakl, U.; Dehne, H.-W.; Hallmann, J.Schadschwelle von Pratylenchus penetrans an Möhren im Freiland The damage threshold of Pratylenchus penetrans on carrots in the field34-5 - Leukers, A.; Jacob, J.; Heckel, G.Genotypisierung einer Feldmaus-Population zur Aufklärung von Ausbreitungsprozessen in Kulturlandschaften Genotyping of a common-vole-population for clarification of dispersal dynamics in agro-ecosystems34-6 - Esther, A.; Blank, F. B.; Reinhard, A.; Mammen, U.Die Bedeutung von Massenvermehrungen der Feldmaus (Microtus arvalis) für Populationsdynamiken von Greifvögeln und Eulen in Ostdeutschland 34-7 - Mischke, U.; Röver, M.Risikobewertung und administrative Konsequenzen bei PH3-entwickelnden Rodentiziden From identifying risks to administrative implementations for PH3-developing rodenticides34-8 - Broll, A.; Jacob, J.; Schenke, D.; Esther, A.Antikoagulante Rodentizide in der Nahrungskette – Belastung von (Nicht-)Zielnagern und ihren Prädatore

Jahresinhaltsübersicht 2012

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Entomologie / Nematologie / Wirbeltierkunde

143 - Getreidehähnchen – Pyrethroidresistenz und ArtenzusammensetzungMeike Brandes, Jörn Lehmhus 144 - Drahtwurmbiologie im JahresverlaufJörn Lehmhus 144a - Nachweis einer Koinfection beim Fransenflügler Echinothrips americanus (Thripidae, Thysanoptera)Julia Chuttke, Franziska Fahlteich, Marcus Jilge, Stephanie Krüger, Gerald Moritz 145 - Molekulare Nahrungsanalyse bei der invasiven Kirschessigfliege, Drosophila suzukiiFelix Briem, Christiane Zeisler, Yasemin Guenay, Karin Staudacher, Heidrun Vogt, Michael Traugott 146 - Einsatz einer halbautomatischen Falle zur Erfassung der Kirschessigfliege im Tages- und JahresverlaufFelix Briem, Ralf Neukampf, Heidrun Vogt 147 - Nachweis von Prädationsereignissen an Drosophila suzukii durch Räuber im FreilandCamilla Englert, Annette Herz 148 - Untersuchungen zur Populationsdynamik und Möglichkeiten der Regulation der Populationsdichte des Ackerbohnenkäfers (Coleoptera, Bruchidae, Bruchus rufimanus BOHEMAN, 1833) in SachsenBirgit Pölitz1, Hans-Peter Reike 149 - Dynamik von Spinnmilben (Tetranychidae) im Freilandanbau von Spreewälder GurkenAnne-Katrin Kersten, Carmen Büttner, Heinz-Peter Frehn, Thomas Lux, Peter Lentzsch 150 - Schotenbelegung durch die Kohlschotenmücke (Dasineura brassicae) in Abhängigkeit von WitterungsfaktorenJohannes Hausmann, Meike Brandes 150a - Versuch zur vertikalen Verteilung der Rapsschädlinge und Parasitoide zur Blüte im RapsbestandChantal Meschede, Johannes Hausmann, Meike Brandes, Udo Heimbach 151 - Wintertemperaturen als Indikator zur Abschätzung der Populationsdichte des Gefleckten Kohltriebrüsslers in Winterraps - Ein Ansatz zur visuellen ValidierungMatthias Class, Michael Eickermann, Christoph Emmerling, Marco Beyer 153 - Blattoberflächenwachse von Brassica-Arten als mögliches Phagostimulans für Juvenil- und Adultstadien von Aleyrodes proletella (L.)Nina S. Stoll, Claus P.W. Zebitz 154 - Pratylenchus spp., ein in Getreide weit verbreiteter SchaderregerViola Hachtel, Johannes Hallmann 155 - Feldversuche zur Populationsdynamik des Rübenzystennematoden Heterodera schachtii unter anfälligen, resistenten und toleranten ZuckerrübengenotypenJohannes Roeb, Johannes Hallmann 156 - Untersuchungen zur Behandlung von Saatgutbefall mit Stängelnematoden Ditylenchus dipsaciUwe Preiß, Olaf Röder, Mathias Kotte, Bernd Augustin 157 - Bund-Länder Arbeitsgruppe Feldmaus-Management: Gemeinsames Feldmausmonitoring der BundesländerJens Jacob, Christian Wolff, Alexandra Plekat 158 - Können Prädatoren beim Management von Feldmäusen (Microtus arvalis) helfen?Annika Schlötelburg, Alexandra Plekat, Christian Wolff, Sonoko Bellingrath-Kimura, Jens Jacob 159 - Vergleich ausgewählter Feldmaus-Management-Methoden mit BarrierewirkungAlexandra Plekat, Annika Schlötelburg, Jens Jacob, Christian Wolff , Gerhard Jakob 160 - Die Auswirkung von Habitatvernetzung auf Besiedlung von Waldfragmenten mit NagetierenDiana Alexandra Below, Christian Imholt, Hendrik Ennen, Jens Jacob143 - Cereal leaf beetle – Pyrethroid resistance and species compositionMeike Brandes, Jörn Lehmhus 144 - Wireworm biology during the course of the yearJörn Lehmhus 144a - Evidence of a coinfection in the thripine Echinothrips americanus (Thripidae, Thysanoptera)Julia Chuttke, Franziska Fahlteich, Marcus Jilge, Stephanie Krüger, Gerald Moritz 145 - Molecular diet analysis of the invasive Spotted Wing Drosophila, Drosophila suzukiiFelix Briem, Christiane Zeisler, Yasemin Guenay, Karin Staudacher, Heidrun Vogt, Michael Traugott 146 - Application of a semi-automatic trap to determine the diel and seasonal activity of the Spotted Wing DrosophilaFelix Briem, Ralf Neukampf, Heidrun Vogt 147 - Detection of predation events on Drosophila suzukii by predators in the fieldCamilla Englert, Annette Herz 148 - Studies on population dynamics and possibilities of regulating the population density of the field bean beetle (Coleoptera, Bruchidae, Bruchus rufimanus BOHEMAN, 1833) in SaxonyBirgit Pölitz1, Hans-Peter Reike 149 - Dynamics of spider mites (Tetranychidae) in field cultivation of Spreewald gherkinsAnne-Katrin Kersten, Carmen Büttner, Heinz-Peter Frehn, Thomas Lux, Peter Lentzsch 150 - Schotenbelegung durch die Kohlschotenmücke (Dasineura brassicae) in Abhängigkeit von WitterungsfaktorenJohannes Hausmann, Meike Brandes 150a - Experiments on the vertical distribution of insect pests in flowering of oilseed rapeChantal Meschede, Johannes Hausmann, Meike Brandes, Udo Heimbach 151 - Using winter temperatures as predictors for the population density of the cabbage stem weevil in winter oilseed rape – An approach for a visual validationMatthias Class, Michael Eickermann, Christoph Emmerling, Marco Beyer 153 - Leaf surface waxes of Brassica-species as possible phagostimulant on juvenile and adult stages of Aleyrodes proletella (L.)Nina S. Stoll, Claus P.W. Zebitz 154 - Pratylenchus spp. is widespread on cerealsViola Hachtel, Johannes Hallmann 155 - Field experiments on population dynamics of beet cyst nematode Heterodera schachtii on susceptible, resistant and tolerant sugar beet genotypesJohannes Roeb, Johannes Hallmann 156 - Investigations of seed treatment against Ditylenchus dipsaciUwe Preiß, Olaf Röder, Mathias Kotte, Bernd Augustin 157 - Working group common vole management: Coordinated monitoring of the federal statesJens Jacob, Christian Wolff, Alexandra Plekat 158 - Can predators assist in managing common voles (Microtus arvalis)?Annika Schlötelburg, Alexandra Plekat, Christian Wolff, Sonoko Bellingrath-Kimura, Jens Jacob 159 - Comparison of management methods with barrier effects on common volesAlexandra Plekat, Annika Schlötelburg, Jens Jacob, Christian Wolff , Gerhard Jakob 160 - The effect of habitat connectivity on colonisation of forest fragments with rodentsDiana Alexandra Below, Christian Imholt, Hendrik Ennen, Jens Jaco

Identification and characterization of a cystatin-like effector protein from beet cyst nematode <em>Heterodera schachtii</em> and its role in plant-nematode interaction

Sedentary cyst nematodes are of high economic interest as they can cause substantial yield losses in important crop plants. Due to their complex soil-based life cycle and severe restrictions on the application of nematicides management strategies are rare. To date, resistant plants are the most effective and economically as well as environmentally reasonable alternative to chemical control agents. However, nematodes are evolutionarily able to overcome the resistance after some time, facing researchers with the challenge to breed new resistant lines. Therefore, knowing the details of the interaction between plant and pathogens is fundamentally. Cyst nematodes establish a highly complex long-term relationship with their hosts that requires massive cytological modifications of the host cell to form a syncytial feeding structure. Therefore, plant defence mechanisms need to be circumvented by the nematode. Using their stylet, cyst nematodes introduce a mixture of different effector proteins into the host cells that manipulate the activity of host derived proteins. Since enzymes are only functional in their active form, one objective of presented work was to visualize spezific proteins of the active proteome of syncytium induced by Heterodera schachtii in Arabidopsis roots. Using Activity-based Protein Profiling (ABPP) it could be shown that the activity of serine hydrolases are differently regulated, whereas the activity of vacuolar processing enzymes (VPEs) is supressed in syncytium. Furthermore Papain-like cysteine proteases (PLCPs) and all catalytic proteasomal subunits, both known to be involved in plant defence, are suppressed in case of successful parasitism. PLCPs are inhibited by cystatins, which guided to the second main objective of presented work: the identification and functional characterization of a putative cystatin-like effector protein in H. schachtii (HsCysL1). HsCysL1 shows involvement in plant defence and signalling by interacting with PTPLA (Protein tyrosine phosphatase-like A) and UBC19 (Ubiquitin-conjugating enzyme 19). Both proteins are known to play significant roles in various signalling and regulatory processes. Although these findings do not rudimentarily complete the understanding of the complex plant-nematode interaction, they definitely open an exciting chapter for researchers to find new management strategies against cyst nematodes.Sedentäre Zystnematoden sind von großer Bedeutung, da sie erhebliche Ertragsausfälle in landwirtschaftlichen Kulturen verursachen können. Aufgrund ihres bodenbürtigen Lebenszyklusses und strengen Auflagen bei der Anwendung von Nematiziden sind Bekämpfungsstrategien rar. Resistente Pflanzen stellen die effizienteste und ökonomisch wie auch ökologisch vertretbarste Alternative zur chemischen Bekämpfung dar, allerdings sind Nematoden nach einiger Zeit in der Lage, Resistenzen zu durchbrechen. Forscher benötigen daher detailliertes Wissen über die Interaktion zwischen Pflanze und Pathogen, um neue resistente Pflanzen züchten zu können. Zystnematoden entwickeln hochkomplexe Langzeitbeziehungen mit ihren Wirten, was die Bildung eines Nährzellensystems durch massive Veränderungen der Wirtszellen voraussetzt. Dazu muss die pflanzliche Abwehr vom Nematoden umgangen werden. Mittels ihres Mundstachels geben sie verschiedene Effektorproteine in die Wirtszelle ab, die die Aktivität von Proteinen beeinflussen. Da Enzyme nur in aktive Form funktionieren, war ein Ziel der vorgestellten Arbeit, das aktive Proteom eines Syncytiums darzustellen. Durch Activity-based Protein Profiling (ABPP) konnte gezeigt werden, dass die Aktivität von Serinhydrolasen unterschiedlich reguliert wird, während die von vakuolar verarbeitenden Enzymen (VPEs) im Syncytium runterreguliert ist. Des Weiteren sind Papain-ähnliche Cysteinproteasen (PLCPs) sowie alle katalytischen Untereinheiten des Proteasoms runterreguliert; beide Enzymgruppen sind wichtig für die pflanzliche Abwehr. PLCPs werden durch Cystatine gehemmt, was zum zweiten Hauptpunkt der vorliegenden Arbeit führte: die Identifizierung und funktionelle Charakterisierung eines cystatin-ähnlichen Effektorproteins in H. schachtii (HsCysL1). HsCysL1 zeigt eine Beteiligung an der pflanzlichen Abwehr und Signalwegen durch die Interaktion mit PTPLA und UBC19. Auch wenn diese Erkenntnisse nicht annähernd einen Gesamtüberblich über die komplexe Interaktion zwischen Nematoden und Pflanzen geben können, eröffnen sie dennoch spannende Möglichkeiten für Forscher, neue Bekämpfungsstrategien gegen Zystnematoden zu entwickeln

Wetterderivate als Instrument im Risikomanagement landwirtschaftlicher Betriebe

Die vergangenen und vermutlich zukünftigen Reformen der gemeinsamen Agrarpolitik führen bei landwirtschaftlichen Aktivitäten zu einem Anstieg der Risiken. Marktrisiken nehmen durch Marktliberalisierungen und daraus resultierenden abnehmenden Preisstützungen zu. Darüber hinaus können strengere Richtlinien bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln die Ertragsvariabilität erhöhen. Daher erscheint es sinnvoll, neue oder zusätzliche Instrumente des Risikomanagements zu analysieren. In diesem Kontext stellen Wetterderivate ein neues Konzept dar, das in jüngster Vergangenheit zunehmend Interesse auf sich gezogen hat. Im Gegensatz zu klassischen Finanzderivaten wird bei solchen die Auszahlung von zukünftigen Wettereignissen wie Temperatur oder Niederschlag determiniert. Dadurch ist die Absicherung von Risiken möglich, die nicht aus der Wertänderung von gehandelten Finanztiteln sondern aus der Unsicherheit zukünftiger klimatischer Prozesse stammen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die einzelbetriebliche Wirkungsanalyse von Wetterderivaten, wobei drei verschiedene Modelle genutzt werden. Es sollen Möglichkeiten und Grenzen von Wetterderivaten als Instrument im Risikomanagement in landwirtschaftlichen Betrieben aufgezeigt werden. Die Arbeit beginnt mit einer Darstellung von Risiko und Risikomanagement, wobei verschiedene Methoden der Risikobeurteilung diskutiert werden. Risiko wird häufig mit Lower Partial Moments gemessen, bei denen keine Annahme der exakten Verteilung der Zufallsvariable vorausgesetzt werden muss. Im Gegensatz zu Versicherungen ist bei Wetterderivaten keine adverse Selektion oder moral hazard möglich. Jedoch zeigt eine Korrelationsanalyse zwischen den Wetterparametern Temperatur und Niederschlag und dem Ertrag von verschiedenen Kulturen an verschiedenen Kulturen keine einheitlichen Beziehungen den Parametern. In der vorliegenden Arbeit werden ein autoregressiver Prozess dritter Ordnung für die Modellierung der Temperaturentwicklung und ein Markovkettenmodell für die Niederschlagsentwicklung verwendet. Ein Gewächshausmodellbetrieb wird entwickelt, um den Einfluss eines Temperaturderivats auf das Heizenergiekostenrisiko zu überprüfen. In zwei weiteren Modellen wird der Einfluss von Niederschlagsderivaten auf das Ertragsrisiko von Stärkekartoffeln und Zwiebeln analysiert. Das Zwiebelmodell wird einer gesamtbetrieblichen Wirkungsanalyse unterzogen. Eine Risikoreduzierung der mit dem Wetterderivat abgesicherten Kultur wird erzielt, wobei sich der Effekt im diversifizierten Modellbetrieb auf gesamtbetrieblicher Ebene verringert.Weather Derivatives as Risk Management Tool in Agriculture Past and presumable future reforms of the CAP tend to increase the risk associated with farming activities. Globalisation of trade combined with declining commodity price support result in an increase of market risks. Besides this, more stringent regulations with respect to the application of agro chemicals cause an increase of yield variability. It therefore appears worthwile analysing new or additional risk management instruments. Among these are weather derivatives a fairly new concept that has recently gained a considerable amount of interest. Contrary to traditional financial derivatives their payoff is determined by future weather events such as temperature or precipitation. Thus, they allow the securitisation of risks which are not caused by changes of market value of traded finance titles but result from the uncertainty of the climatic processes. The study addresses the farm level impacts of hedging with weather derivatives using three modelling approaches. The objective is to evaluate the economic attractiveness of weather derivatives and to assess their potential and limitations as farm level instruments of risk management. The study starts with a description of risk and risk management whereby different methods of risk assessment are discussed. Risk exposure is often presented by Lower Partial Moments who do not need an exact distribution assumption of the random variable. Contrary to insurances weather derivatives do not evoke adverse selection and moral hazard. However, in this study correlation analysis between temperature, precipitation and yield of different crops on different sites show no standardised relation between these parameters. The development of weather parameters can be modelled in different ways. In this study a third order autoregressive process is used for temperature and in case of precipitation a Markov Chain model. To review the impact of a temperature derivative on the heating energy cost risk a greenhouse model firm is used. Precipitation derivatives are modelled to analyse their impact on the yield risk of starch potatoes and onions. The latter is used to evaluate the whole-farm effect of weather derivatives. A risk reduction for the hedged crop is achieved by using the weather derivative. In the diversified model farm on whole farm level the risk reducing effect diminishes