Populationsökologische Untersuchungen zur Spargelfliege (Platyparea poeciloptera) und Zwiebelfliege (Delia antiqua) unter besonderer Berücksichtigung des Einsatzes von Simulationsmodellen im Integrierten Pflanzenschutz

Population dynamic and ecology of asparagus fly (Platyparea poeciloptera) and onion fly (Delia antiqua) with special reference to Integrated Pest Management (IPM) strategies and the use of mathematical simulation models

Spargelfliege (Plioreocepta poeciloptera, Syn.: Platyparea poeciloptera; Diptera: Tephritidae) und Zwiebelfliege (Delia antiqua; Diptera: Anthomyidae) sind durch den Fraß ihrer Larven Schädlinge in Spargel- (Asparagus officinalis) bzw. Zwiebelkulturen (Allium spp.). In der vor-liegenden Arbeit wurde die Populationsökologie beider Schadfliegen untersucht und die Er-gebnisse in ein Konzept für den Integrierten Pflanzenschutz (IPM) umgesetzt. Als Teil des IPM-Ansatzes wurde ein Simulationsmodell zuSpargelfliege (Plioreocepta poeciloptera, Syn.: Platyparea poeciloptera; Diptera: Tephritidae) und Zwiebelfliege (Delia antiqua; Diptera: Anthomyidae) sind durch den Fraß ihrer Larven Schädlinge in Spargel- (Asparagus officinalis) bzw. Zwiebelkulturen (Allium spp.). In der vor-liegenden Arbeit wurde die Populationsökologie beider Schadfliegen untersucht und die Er-gebnisse in ein Konzept für den Integrierten Pflanzenschutz (IPM) umgesetzt. Als Teil des IPM-Ansatzes wurde ein Simulationsmodell zur Populationsdynamik erstellt. Entwicklungsgeschwindigkeit, Lebensdauer, Fekundität und Ressourcennutzung beider Arten wurden unter Labor- und Freilandbedingungen untersucht. Die zur Befallskontrolle entwickelten Methoden basieren auf dem Nachweis der Pupalstadien und sind in der Praxis anwendbar. Spargelfliege P. poeciloptera Die hohe Bindung aller Entwicklungsstadien von P. poeciloptera an die Wirtspflanze, der univoltine Lebenszyklus und die relativ kurze adulte Lebensdauer (ca. 20 Tage) entsprechen der von Zwölfer (1983) aufgestellten IIIb-Strategie zur ökologischen Klassifizierung von Bohrfliegen. Spargelfliegen erwiesen sich in Versuchen als sehr ortsfest. Die Untersuchungen der vorliegenden Arbeit zeigen, daß der Flug von Spargelfliegen - im Ge-gensatz zu den meisten anderen Schadfliegen - nicht mittels Klebetafeln oder Wasserfallen erfaßt werden kann. Lediglich Stabfallen erwiesen sich als attraktiv für P. poeciloptera. In weiteren Versuchen wurde das Fallendesign der Stableimfallen optimiert (Farbe, Dicke, Länge und Aufstellwinkel). Grüne Stableimfallen (grasgrün; Höhe 400 mm; Durchmesser 25 mm) stel-len eine sehr effektive Fangmethode für P. poeciloptera dar. Die Anzahl gefangener Fliegen mit diesen Fallen war stark mit dem Prozentsatz befallener Pflanzen korreliert. Die vorliegende Arbeit liefert erstmals detaillierte Daten zum Flugverlauf von P. poeciloptera. Adulte P. poeciloptera wurden von Mitte April bis Anfang August (Flugspitzen: Mai, Juni und Juli) nachgewiesen. Die Dauer der Flugperiode kann dabei sehr ausgedehnt sein, und betrug im Einzelfall bis zu 132 Tage. Der Flugverlauf variierte stark innerhalb der Regionen und korre-lierte mit dem Anlagenalter. Im Vergleich zu Altanlagen (> 4. Pflanzjahr) konnte in Junganlagen (2. und 3. Pflanzjahr) ein deutlich verfrühter Flugverlauf beobachtet werden. Schlupfversuche unter Labor- und Freilandbedingungen mit überwinterten Puppen belegen, daß der im Feld beobachtete Flugverlauf durch einen stark gestreuten Schlupf der Spargel-fliegen zustande kommt. Befallszeitpunkt (Eiablage) und Schlupf im Folgejahr sind positiv mitei-nander korreliert. Dieser Befund erklärt den beobachteten früheren Schlupf von P. poeciloptera aus Junganlagen, da diese nicht oder lediglich kurz beerntet werden und damit eher von P. poeciloptera befallen werden können als Altanlagen. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit wurde ein alternatives Bekämpfungskonzept ge-gen P. poeciloptera entwickelt, das auf Routinespritzungen verzichtet und Insektizidapplika-tionen vom Befallsgrad des Vorjahrs und dem aktuellen Flugaufkommen abhängig macht. Zwiebelfliege D. antiqua Anhand von Laborversuchen wurde die temperaturabhängige Entwicklungsdauer aller Stadien von D. antiqua ermittelt, und in ein Simulationsmodell zur Populationsdynamik überführt. Die Struktur des Modells entspricht einem erweiterten Leslie-Modell (Söndgerath 1987; Söndgerath & Richter 1990) und baut auf zwei existierenden Simulationsmodellen für D. radicum und Psila rosae auf, die bereits als Expertensysteme im Pflanzenschutz eingesetzt werden. Erwartungsgemäß werden in den kommenden Jahren weitere Tests und eine Feinanpassung des Modells für D. antiqua erforderlich sein. Aus diesem Grund wurde das Modell Anfang des Jahres 2000 in PASO (Prognose Agrarischer Schadorganismen) integriert, das über die Zen-trale der Pflanzenschutzdienste für computergestützte Entscheidungshilfen (ZEPP, Mainz) ver-fügbar ist. Das Zwiebelfliegenmodell steht somit den Pflanzenschutzdienststellen zur Evaluierung und Nutzung zur Verfügung. Der Flugverlauf von D. antiqua wurde in kommerziellen Schnittlauchfeldern untersucht. Zwie-belfliegen bilden in Deutschland i.d.R. drei Generationen aus. Sowohl Wasserschalen als auch Klebetafeln eignen sich zum Fang von D. antiqua. Von den drei im Feld getesteten Fallenfarben erwiesen sich Weiß und Blau attraktiver für D. antiqua als Gelb. Untersuchungen an Zuchten im Freilandinsektarium weisen darauf hin, daß die Entwicklung der zweiten und dritten Generation bei hohen Temperaturen durch eine Sommerruhe (Aestivation) unterbrochen werden kann. Die Versuche weisen auf eine mögliche Kopplung von Sommer- und Winterdormanz hin.show moreshow less
The asparagus fly (Plioreocepta poeciloptera syn.: Platyparea poeciloptera; Diptera: Tephriti-dae) and onion fly (Delia antiqua; Diptera: Anthomyidae) are common pests in asparagus (As-paragus officinalis) and onions (Allium spp.) respectively. In this study, the population ecology of both fly species has been investigated with the goal of providing integrated control measures. The Integrated Pest Management approach included the development of a computer model to simulate the population structuThe asparagus fly (Plioreocepta poeciloptera syn.: Platyparea poeciloptera; Diptera: Tephriti-dae) and onion fly (Delia antiqua; Diptera: Anthomyidae) are common pests in asparagus (As-paragus officinalis) and onions (Allium spp.) respectively. In this study, the population ecology of both fly species has been investigated with the goal of providing integrated control measures. The Integrated Pest Management approach included the development of a computer model to simulate the population structure, and considers the potential use of such models as decision making tools for extension services. For both species developmental times, longevity, fecundity, and resource utilisation were inves-tigated under laboratory and/or field conditions. Different trap designs were tested or newly de-veloped to monitor the flight activity. Moreover, methods, based on the occurrence of pupae, were developed to determine the degree of infestation. Asparagus fly, P. poeciloptera P. poeciloptera is univoltine, closely associated in all stages with the host plant, and relatively short lived as adult. Overwintering takes place in the pupal stage inside the host plant and dis-persal of adults is very low. Following the system of Zwölfer (1983) the ecology and resource exploitation strategy of P. poeciloptera can be clearly classified as IIIb-type within the Tephriti-dae. Field experiments showed that P. poeciloptera could not be monitored with either water-pan traps or sticky plates, which are usually used to monitor other fly species in arable or vegetable crops. Of all trap shapes tested, only pole traps proved to be suitable to monitor asparagus fly flight activity. Design of pole traps was optimised with regard to colour, diameter, length, and trap angle. When using sticky pole traps (grass green; height 400 mm; diameter 25 mm) a strong correlation (R2=0,85) between the numbers of flies caught over the vegetation period and the percentage of infested plants could be established. Flight activity, which had never been studied in detail before, was observed from mid-April to the beginning of August (max. per field 132 d) with peaks in May, June, and July. Flight activity varied significantly within region and could be shown to correlate with field age. In comparison to established plantings (> 4 years), new plantings (2-3 years) clearly showed an earlier flight activity. Adult emergence under both standardised and laboratory conditions showed peaks similar to trap catches. For this reason flight peaks were not primarily a result of population fluctuations between fields, but rather caused by a strong heterogeneity of pupal emergence within fields. Emergence patterns showed a clear positive correlation between the time of infestation and the development time of pupae in the following year. These results explain the shorter develop-mental times of pupae from young plantations since young plantations are only harvested for a short time and can, therefore, be infested earlier by P. poeciloptera than established planta-tions. The results of this study were used to develop an alternative control strategy for P. poeciloptera which is at present often controlled with routine insecticide applications. The new strategy relies on estimates of the infection pressure derived from pupal counts at the end of the last vegeta-tion period and a threshold for adult flies caught with pole traps. Onion fly, D. antiqua The temperature dependent development time of all stages of D. antiqua was examined under controlled conditions, modelled and fitted into a computer programme to simulate the population dynamics. The onion fly model is based upon two previously developed simulation models for the root flies D. radicum and Psila rosae respectively. As in the previous models, mathematical theory is based on an Extended Leslie Model (Söndgerath 1987, Söndgerath & Richter 1990). Further tests will be necessary to evaluate and adjust the model to regional conditions. To fa-cilitate further tests, the onion fly model was integrated into the PASO (Agricultural Pest Fore-cast) software and is now available for extension services (available via ZEPP, Centre for Com-puter Aided Plant Protection Advice, Mainz, Germany). Flight activity of D. antiqua was monitored in commercially grown chives (Allium schoenopra-sum). Flight curves indicate that onion flies develop generally three generations per year in Germany. Both water-pan and sticky traps are suitable to monitor flight activity of D. antiqua. Blue and white traps proved to be more attractive than yellow traps in the field. Rearing of insects in an insectary showed that onion flies can aestivate in the pupal stage dur-ing high summer temperatures. Experiments also showed that aestivation can be immediately followed by winter diapause.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Biologie
Author: Mathias Otto
Advisor:Prof. Dr. Konrad Fiedler
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:23.07.2002
Year of Completion:2002
SWD-Keyword:Fruchtfliegen; Gemüsebau; Integrierter Pflanzenschutz; Modellierung; Pflanzenschutz; Schnittlauch; Schädlingsbefall; Spargel; Zwiebelfliege
Tag:Anthomyiidae; Befallskontrolle; Platyparea; Plioreocepta; Spargelfliege; Tephritidae
Delia antiqua; IPM; Platyparea poeciloptera; asparagus; asparagus fly; chives; onion fly; pest management; population dynamics; simulation model
Dewey Decimal Classification:570 Biowissenschaften; Biologie
RVK - Regensburg Classification:ZC 29410
RVK - Regensburg Classification:ZC 28605
RVK - Regensburg Classification:ZC 29405
RVK - Regensburg Classification:ZC 61530
RVK - Regensburg Classification:ZC 61800
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-157
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):09.01.2003