Hommes, Martin

Maixner, Michael

Zwerger, Peter

German

JKI Open Journal Systems (Julius Kühn-Institut)

Themenheft Klimawandel53JOURNAL FÜR KULTURPFLANZEN, 69 (2). S. 53–55, 2017, ISSN 1867-0911, DOI: 10.1399/JFK.2017.02.06     VERLAG EUGEN ULMER KG, STUTTGARTKlimawandel – Auswirkungen aufden PflanzenschutzClimate change – Consequencesfor Crop ProtectionMichael Maixner1, Martin Hommes2, Peter Zwerger3InstitutJulius Kühn-Institut – Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen Institut für Pflanzenschutz in Obst- und Weinbau,Siebeldingen1Institut für Gartenbau und Forst, Braunschweig2Institut für Ackerbau und Grünland, Braunschweig3KontaktanschriftDr. Michael Maixner, Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenschutz inObst- und Weinbau Geilweilerhof, 76833 Siebeldingen, E-Mail: michael.maixner@julius-kuehn.deZur Veröffentlichung angenommen21. Dezember 2016EinleitungKlimatische Einflussgrößen sind Schlüsselfaktoren fürdie Verbreitung von Schadorganismen (BALE et al.,2002). Sie wirken sich jedoch auch auf trophische Inter-aktionen und Konkurrenzbeziehungen in den Agrar-ökosystemen und damit auf das Schadpotential aus(JAMIESON et al., 2012). Da besonders die komplexentrophischen Interaktionen weder unter kontrolliertenBedingungen noch im Modell problemlos zu untersuchensind, sind konkrete Aussagen in Hinblick auf zukünftigeAuswirkungen des Klimawandels auf den Pflanzenschutzhäufig noch unsicher; jedoch erlauben zahlreiche empi-rische Studien eine allgemeine Bewertung der Entwick-lung, die der Pflanzenschutz unter dem Einfluss sichändernder Klimabedingungen nehmen wird (LAMICHHANEet al., 2015).Die Änderung klimatischer Bedingungen seit der Mittedes 20. Jahrhunderts ist in zahlreichen Publikationenausführlich dokumentiert (DWD, 2016). Zu verzeichnenist dabei besonders die Zunahme der Durchschnittstem-peratur und des CO2-Gehalts der Atmosphäre. Regionalunterschiedlich spielt auch die größere Variabilität derNiederschläge und ihrer zeitlichen Verteilung eine Rolle.Weiterhin wird davon ausgegangen, dass auch die Aus-wirkungen von Extremwetterereignissen auf Kultur-pflanzen in Zukunft an Bedeutung zunehmen werden(GÖMANN et al., 2015).Einfluss klimatischer Faktoren auf SchadorganismenDie Temperatur ist der wichtigste Einflussfaktor aufSchadorganismen in den gemäßigten Breiten. Nebenihrem unmittelbaren Einfluss z.B. auf die Entwicklungs-geschwindigkeit spielen nicht-lineare Effekte z.B. inBezug auf Wachstum, Infektionsraten oder Wintermorta-lität eine wesentliche Rolle. Nicht zu vergessen sind indi-rekte Einwirkungen über die Synchronisation der Phäno-logie von Wirtspflanzen und Schadorganismen, auf dieWirtsspezifität der Schädlinge oder die Pathogenresis-tenz der Pflanzen. Änderungen in der Phänologie vielerWild- und Kulturpflanzen sind deutlich zu beobachten(MENZEL et al., 2006). So zeigt zum Beispiel auch dieWeinrebe einen hoch signifikanten Trend zu früherenAustriebs-, Blüte- und Reifeterminen, während sich dasVegetationsende nicht signifikant verändert, wodurchsich die Vegetationszeit der Rebe insgesamt verlängert(HOFFMANN und MAIXNER, 2012).Für pflanzenpathogene Pilze, die in bestimmten Phasenihres Entwicklungszyklus auf Blattnässe oder hohe Luft-feuchte angewiesen sind, spielen Höhe und zeitliche Ver-teilung von Luftfeuchte und Niederschlag während derVegetationszeit eine ausschlaggebende Rolle. Auch diezunehmende CO2-Konzentration in der Atmosphärekann sich unmittelbar stimulierend auf pilzliche Patho-gene auswirken, wirkt sich aber auch indirekt auf dieInfektionsbedingungen aus, wenn sich beispielsweiseMICHAEL MAIXNER et al., Klimawandel – Auswirkungen auf den Pflanzenschutz54Themenheft Klimawandeldurch die Stimulation des vegetativen Wachstums dich-tere Bestände entwickeln (NEWTON et al., 2011). Weiter-hin kann sich mit zunehmender atmosphärischer CO2-Konzentration die Konkurrenzfähigkeit von C3- gegen-über C4-Pflanzen (z.B. Unkräuter vs. Mais) erhöhen(POORTER und NAVAS, 2003). Nicht zuletzt wird die Fraß-aktivität tierischer Schaderreger stimuliert, da sie auf-grund des zunehmenden C/N-Verhältnisses mehr pflanz-liche Substanz zur Deckung ihres N-Bedarfs aufnehmenmüssen (SCHERBER et al., 2013).Aktuelle und zukünftige Konsequenzen für den PflanzenschutzEinheimische SchaderregerDie sich wandelnden Klimabedingungen beeinflusseneinheimische Schaderreger sowohl direkt über den Ein-fluss auf ihre Abundanzdynamik oder Epidemiologie alsauch indirekt über die sich ändernde Phänologie derPflanzen. So kann es bei der Rebenperonospora durchden früheren Vegetationsbeginn zur zunehmenden Über-lagerung von Primär- und Sekundärinfektionen kommenund der vorgezogene Epidemiebeginn die nachteiligeWirkung eventueller Sommertrockenheit mehr als kom-pensieren (SALINARI et al., 2006). Dies erfordert sowohldie Anpassung von Prognosemodellen als auch verbes-serte Strategien zur Unterdrückung der Primärinfek-tionen. Weintrauben sind durch den verfrühten Reifebe-ginn bei höheren Durchschnittstemperaturen einem stär-keren Infektionsdruck durch Sekundärfäulniserregerausgesetzt, der Folgeschäden etwa durch Fruchtfliegennach sich ziehen kann. In Gartenbaukulturen ist damit zurechnen, dass die Bedeutung weniger hitzetoleranterSchädlinge wie Gemüsefliegen abnimmt während Mas-senvermehrungen thermophiler Insekten, wie z.B. Wan-zen und Zikaden, wahrscheinlicher werden (HOMMES,2007). Massenvermehrungen werden auch bei Schad-nagern durch höhere Temperaturen gefördert (ESTHERet al., 2014). Höhere Temperaturen und milde Winterverändern die Konkurrenzbeziehungen unter heimischenUnkräutern, indem wärmeliebende Arten und Herbstkei-mer Vorteile erlangen (PETERS und GEROWITT, 2012).Neue SchaderregerWärmeliebende neue Schadorganismen werden mit stei-genden Durchschnittstemperaturen befähigt, ihr Verbrei-tungsgebiet nach Norden auszudehnen (REINEKE undTHIERY, 2016) bzw. sich nach einer Einschleppung in Mit-teleuropa erfolgreich zu etablieren. Im Weinbau hat sichim Verlauf von ca. zwei Jahrzehnten die Esca-Krankheitzu einem der drängenden Probleme entwickelt. Zu demKomplex der mit ihr assoziierten holzbesiedelnden Pilzegehören eine Reihe thermophiler Arten, die bisher in dendeutschen Weinbaugebieten unbekannt waren (FISCHERet al., 2016). Auftreten und Intensität der Symptomewerden zudem durch klimatische Stressfaktoren wieTrockenheit gefördert. Die Einwanderung und zuneh-mende Abundanz wärmeliebender Schadlepidopteren(ZIMMERMANN et al., 2008) sowie die Etablierung mediter-raner Unkrautarten in Ackerkulturen (BREITSAMETER etal., 2014) sind weitere Beispiele aktueller Entwicklungen.Vektoren und PflanzenpathogeneDas Verbreitungsgebiet des in Europa eingeschlepptenBakteriums Xylella fastidiosa wird durch niedrige Tempe-raturen begrenzt. Mit zunehmenden Wintertemperatu-ren wächst daher das Risiko, dass es sich in Mitteleuropanicht nur etablieren sondern auch Schäden in Reb-und Obstkulturen verursachen könnte. Während diesesPathogen von einheimischen Zikaden übertragen werdenkann, sind viele Vektoren von Viren und Phytoplasmenwärmeliebende Hemipteren. Blattläuse und Zikaden alswichtige Virusvektoren in Ackerkulturen profitieren vonmilden Wintern, wodurch sich ein früher und stärkererInfektionsdruck durch Viruskrankheiten ergibt (CANTO etal., 2009). Im Weinbau häufen sich Hinweise auf dieÜbertragung von Blattrollviren durch Schildläuse (Coc-coidea). Einerseits ist bei einheimischen Arten einezunehmende Dichte zu beobachten, während sich ande-rerseits auch mediterrane Arten wie Pseudococcus viburniim Freiland etablieren konnten. Für die Etablierungdieser Schaderreger im Freiland sind milde Wintertem-peraturen entscheidend (PEACOCK et al., 2006). Dies giltauch für Mottenschildläuse (Aleyrodoidea) unter denensich wichtige Vektorarten z.B. für die in Obst- und Gar-tenbaukulturen wichtigen Criniviren befinden (TZANETA-KIS et al., 2013). Zikaden sind Vektoren von Bakterien-und Phytoplasmen im Obst- und Weinbau. Mit der Aus-breitung der wärmeliebenden Rebzikade Scaphoideustitanus bis in die nördlichsten Weinbaugebiete Frank-reichs (CHUCHE und THIÉRY, 2014) muss auch in Deutsch-land mit ihrem Auftreten und infolge dessen mit demAusbruch der von ihr übertragenen Quarantänekrank-heit Flavescence dorée gerechnet werden. Dies hätte auf-grund der dann notwendigen Insektizidanwendungenzur Bekämpfung des Vektors gravierende Auswirkungenauf den Weinbau.Weiterer ForschungsbedarfAufgrund der Abhängigkeiten von Kulturpflanzen undSchadorganismen von klimatischen Bedingungen ist vonerheblichen Konsequenzen des Klimawandels für denPflanzenschutz auszugehen. Aufgabe der Forschung zumPflanzenschutz ist es, die Grundlagen für geeigneteAnpassungsstrategien zu entwickeln. Dazu ist es erfor-derlich, die in Verbindung mit dem Klimawandel stehen-den Einflüsse auf Pflanzen, Schadorganismen und ihreInteraktionen detailliert zu untersuchen. Berücksichtigtwerden muss, dass auch die Bewirtschaftungsbedin-gungen einschließlich der PflanzenschutzmaßnahmenAnpassungsprozessen unterworfenen sind. Forschungs-bedarf besteht besonders in Hinblick auf:– den Einfluss klimatischer Faktoren und sich in Anpas-sung daran ändernder BewirtschaftungsbedingungenJournal für Kulturpflanzen 69. 2017MICHAEL MAIXNER et al., Klimawandel – Auswirkungen auf den Pflanzenschutz55Themenheft Klimawandelauf Schadpotential, Befallsdruck und Befalls-Verlust-Relationen,– die Wirkung klimatischer Bedingungen auf funktio-nelle Interaktionen wie natürliche Regulationsmecha-nismen und Konkurrenzbeziehungen sowie die Syn-chronisation zwischen Wirtspflanzen, Schaderregernund Antagonisten,– die Entwicklung von Methoden zur Diagnose undCharakterisierung neuer Schaderreger, die Beurtei-lung ihres kulturspezifischen Schadpotentials und dieEntwicklung von Präventions- und Bekämpfungsstra-tegien,– die Untersuchung der Risiken neuer Wirt-Pathogen-Vektor Assoziationen und ihrer Auswirkungen auf dieEpidemiologie vektorübertragbarer Pflanzenkrankhei-ten,– die Weiterentwicklung integrierter Pflanzenschutz-konzepte in Hinblick auf die Anpassung von Entschei-dungshilfewerkzeugen, die adäquate Terminierungund Anwendungshäufigkeit von Pflanzenschutzmit-teln und das Resistenzmanagement unter den Bedin-gungen steigenden Infektionsdrucks und temperatur-bedingt kürzerer Infektionszyklen.Die Anbaubedingungen sind in der Landwirtschaft einemkontinuierlichen Wandel unterworfen, dem durch Anpas-sung der Kulturverfahren Rechnung zu tragen ist. DiePflanzenschutzforschung trägt wesentlich dazu bei,indem sie die durch den Klimawandel induzierten Effekteanalysiert, ihre Konsequenzen bewertet und darauf basie-rend die wissenschaftlichen Grundlagen für zielgerich-tete Anpassungsstrategien erarbeitet.LiteraturBALE, J.S., G.J. MASTERS, I.D. HODKINSON, C. AWMACK, T.M. BEZEMER,V.K. BROWN, J. BUTTERFIELD, A. BUSE, J.C. COULSON, J. FARRAR, J.E.G.GOOD, R. HARRINGTON, S. HARTLEY, T.H. JONES, R.L. LINDROTH, M.C.PRESS, I. SYMRNIOUDIS, A.D. WATT, J.B. WHITTAKER, 2002: Herbivoryin global climate change research: direct effects of rising tempe-rature on insect herbivores. Global Change Biology 8, 1-16.BREITSAMETER, L., J. BÜRGER, B. EDLER, K. PETERS, B. GEROWITT, H.-H.STEINMANN, 2014: Klimafolgenforschung zu Ackerunkräutern –Daten, Methoden und Anwendungen auf verschiedenen Skalen.Julius Kühn-Archiv 443, 123-132.CANTO, T., M.A. ARANDA, A. FERERES, 2009: Climate change effects onphysiology and population processes of hosts and vectors thatinfluence the spread of hemipteran-borne plant viruses. GlobalChange Biology 15, 1884-1894.CHUCHE, J., D. THIÉRY, 2014: Biology and ecology of the Flavescencedorée vector Scaphoideus titanus: a review. Agronomy for Sustain-able Development 34, 381-403.DWD (Deutscher Wetterdienst), 2016: Klimastatusbericht 2014.http://www.dwd.de/DE/leistungen/klimastatusbericht/publikationen/ksb_2014.html?nn=16102. ISSN 1616-5063 (Stand:30.11.2016).ESTHER, A., C. IMHOLT, J. PERNER, J. SCHUMACHER, J. JACOB, 2014: Cor-relations between weather conditions and common vole (Microtusarvalis) densities identified by regression tree analysis. Basic andApplied Ecology 15, 75-84.FISCHER, M., P. SCHNEIDER, C. KRAUS, M. MOLNAR, C. DUBOIS, D. D'AGUIAR,N. HAAG, 2016: Grapevine trunk disease in German viticulture:Occurance of lesser known fungi and first report of Phaeoacremo-nium viticola and P. fraxinopennsylvanicum. Vitis 55, 145-156.GÖMANN H., A. BENDER, A. BOLTE, W. DIRKSMEYER, H. ENGLERT, J.-H. FEIL,C. FRÜHAUF, M. HAUSCHILD, S. KRENGEL, H. LILIENTHAL, F.-J. LÖPMEIER,J. MÜLLER, O. MUSSHOFF, M. NATKHIN, F. OFFERMANN, P. SEIDEL, M.SCHMIDT, B. SEINTSCH, J. STEIDL, K. STROHM, Y. ZIMMER, 2015: Agrar-relevante Extremwetterlagen und Möglichkeiten von Risikoma-nagementsystemen: Studie im Auftrag des Bundesministeriumsfür Ernährung und Landwirtschaft (BMEL); Abschlussbericht:Stand 3.6.2015, Braunschweig, Johann Heinrich von Thünen-Institut, 312 S., Thünen Report 30, DOI: 10.3220/REP1434012425000.HOFFMANN, C., M. MAIXNER, 2012: Änderung klimatischer Bedingun-gen im Weinbaugebiet Mosel und mögliche Auswirkungen aufSchaderreger im Weinbau. Julius Kühn-Archiv 438, 365-366.HOMMES, M., 2007: Klimaänderungen und deren wahrscheinlicheAuswirkungen auf das Auftreten von Schädlingen im Gartenbau.Tagungsband der 44. Gartenbauwissenschaftlichen Tagung inErfurt vom 21.02. bis 24.02.2007, S. 55.JAMIESON, M.A., A.M. TROWBRIDGE, K.F. RAFFA, R.L. LINDROTH, 2012:Consequences of climate warming and altered precipitation pat-terns for plant-insect and multitrophic interactions. Plant Physio-logy 160, 1719-1727.LAMICHHANE, J.R., M. BARZMAN, K. BOOIJ, P. BOONEKAMP, N. DESNEUX,L. HUBER, P. KUDSK, S.R.H. LANGRELL, A. RATNADASS, P. RICCI, J.L.SARAH, A. MESSEAN, 2015: Robust cropping systems to tackle pestsunder climate change. A review. Agronomy for SustainableDevelopment 35, 443-459.MENZEL, A., T.H. SPARKS, N. ESTRELLA, E. KOCH, A. AASA, R. AHAS, K.ALM-KUBLER, P. BISSOLLI, O. BRASLAVSKA, A. BRIEDE, F.M. CHMIELEWSKI,Z. CREPINSEK, Y. CURNEL, A. DAHL, C. DEFILA, A. DONNELLY, Y. FILELLA,K. JATCZA, F. MAGE, A. MESTRE, O. NORDLI, J. PENUELAS, P. PIRINEN,V. REMISOVA, H. SCHEIFINGER, M. STRIZ, A. SUSNIK, A.J.H. VAN VLIET,F.E. WIELGOLASKI, S. ZACH, A. ZUST, 2006: European phenologicalresponse to climate change matches the warming pattern. GlobalChange Biology 12, 1969-1976.NEWTON, A.C., S.N. JOHNSON, P.J. GREGORY, 2011: Implications ofclimate change for diseases, crop yields and food security.Euphytica 179, 3-18.PEACOCK, L., S. WORNER, R. SEDCOLE, 2006: Climate variables and theirrole in site discrimination of invasive insect species distributions.Environmental Entomology 35, 958-963.PETERS, K., B. GEROWITT, 2012: Wie könnte der Klimawandel dasZusammenspiel von Unkräutern und Feldfrüchten verändern?Julius Kühn-Archiv 434, 35-42.POORTER, H., M.L. NAVAS, 2003:Plant growth and competition at ele-vated CO2: on winners, losers and functional groups. New Phyto-logist 157, 175-198.REINEKE, A., D. THIERY, 2016:Grapevine insect pests and their naturalenemies in the age of global warming. Journal of Pest Science 89,313-328.SALINARI, F., S. GIOSUE, F.N. TUBIELLO, A. RETTORI, V. ROSSI, F. SPANNA,C. ROSENZWEIG, M.L. GULLINO, 2006: Downy mildew (Plasmoparaviticola) epidemics on grapevine under climate change. GlobalChange Biology 12, 1299-1307.SCHERBER, C., D.J. GLADBACH, K. STEVNBAK, R.J. KARSTEN, I.K. SCHMIDT,A. MICHELSEN, K.R. ALBERT, K.S. LARSEN, T.N. MIKKELSEN, C. BEIER,S. CHRISTENSEN, 2013: Multi-factor climate change effects on insectherbivore performance. Ecology and Evolution 3, 1449-1460.TZANETAKIS, I.E., R.R. MARTIN, W.M. WINTERMANTEL, 2013: Epidemio-logy of criniviruses: an emerging problem in world agriculture.Frontiers in Microbiology 4, ARTN119.ZIMMERMANN, O., B. WÜHRER, H. BATHON, 2008: Untersuchungen zurBekämpfung von Helicoverpa armigera in Deutschland – Bilanzeiner Studie über drei Jahre. Mitteilungen aus dem JuliusKühn-Institut 417, 133.Journal für Kulturpflanzen 69. 2017

Climate change – Consequences for Crop Protection

https://ojs.openagrar.de/index.php/Kulturpflanzenjournal/article/download/13237/12977

Climate change – Consequences for Crop Protection

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

JKI Open Journal Systems (Julius Kühn-Institut)