Interaktionen zwischen der Ackerkratzdistel, pathogenen Pilzen und phytophagen Insekten: Grundlagen einer biologischen Unkrautkontrolle

Abstract

Erfolge im Bereich der Klassischen Biologischen Kontrolle haben das Interesse an einer biologischen Kontrolle einheimischer Unkräuter mit Hilfe von einheimischen Gegenspielern stark gefördert. Mögliche Interaktionen zwischen Gegenspielern und ihre gemeinsamen Auswirkungen auf die Wirtspflanze wurden jedoch erst in wenigen Studien untersucht. Dabei könnten Wechselwirkungen zwischen den Organismen den Erfolg biologischer Kontrollmaßnahmen entscheidend beeinflussen. In dieser Arbeit wurden in vier Experimenten mit zwei pathogenen Pilzen sowie verschiedenen herbivoren Insekten grundlegende Zusammenhänge zwischen den Gegenspielern der Ackerkratzdistel (Cirsium arvense) und ihre Auswirkungen auf die Distel untersucht.Der Einfluß des Alters und des Phänotyps der Ackerkratzdistel auf den Erfolg einer Pilzinokulation mit P. punctiformis wurde im ersten Experiment erfaßt. Eine Inokulation von Disteln im Topfversuch zeigte ebenso wie die Inokulation natürlicher Distelpopulationen eine mit dem Alter zunehmende Anfälligkeit der Distel. Der Vergleich von Phänotypen zehn verschiedener Herkünfte um Göttingen zeigte unterschiedlich ausgeprägte Anfälligkeiten. Dieselben Phänotypen im Topfversuch wiesen ebenfalls Resistenzunterschiede auf, diese konnten jedoch nicht zu einer Vorhersage der Anfälligkeit auf größerer räumlicher Skala im Gelände herangezogen werden.Die Beeinträchtigung der Distel durch eine Rostpilz-Behandlung kombiniert mit einer mechanischen Behandlung über einen Zeitraum von zwei Jahren und der Effekt der Behandlung auf die Einlagerung von Speicherstoffen wurde im zweiten Versuch untersucht. Eine Inokulation verringerte die oberirdische Biomasse im ersten Behandlungsjahr, während einfache Mahd zwar die Anzahl der Disteltriebe reduzierte, zugleich aber infolge einer erhöhten Wachstumsrate Biomasseverluste kompensiert wurden. Erst eine Zweitbehandlung im Folgejahr reduzierte die ober- und unterirdische Biomasse. Die Anzahl der Blütenköpfe wurde sowohl durch Mahd wie auch durch die kombinierte Behandlung vermindert, wobei der Anteil fertiler Blütenköpfe insbesondere bei kombinierter Behandlung deutlich abnahm. Die Analyse der Speicherstoffe ergab keine Beeinflussung des Stärkegehaltes durch eine der Behandlungen, jedoch eine Reduktion der Zucker-Konzentrationen durch Mahd, wogegen die Zucker-Konzentrationen durch eine Infektion erhöht waren. Mahd verringerte zudem die Konzentration an Kohlenstoffen, das C/N-Verhältnis änderte sich aber nicht.Der Einfluß einfacher und kombinierter Pilzbehandlungen mit P. punctiformis und Phoma destructiva über einen Zeitraum von drei Jahren mit jährlichen Behandlungen wurde im dritten Experiment untersucht. Konkurrenz durch die Begleitvegetation verringerte die Distel-Deckung signifikant im Laufe der drei Untersuchungsjahre, ebenso verringerte sich das Verhältnis von Distel- zu Gras-Deckung. Durch einen synergistischen Effekt bei Anwendung beider Pilze kam es im Gegensatz zur Einzelapplikation zu einer Verringerung der Häufigkeit der Disteln im zweiten Untersuchungsjahr. Die Anzahl systemisch Rost-infizierter Disteln war unabhängig von den Behandlungen, korrelierte jedoch signifikant mit dem Grad lokaler Infektionen. Die Kombinationsbehandlung erhöhte den Anteil P. destructiva-infizierter Disteln. Die Häufigkeit lokaler Rost-Läsionen auf den Blättern der Distel korrelierte positiv mit dem Anteil systemisch infizierter Disteln im Folgejahr. Darüberhinaus verminderte die Rostinfektion die Zahl der Blütenköpfe nach dreijähriger Behandlung.Mutualistische und antagonistische Wechselwirkungen zwischen herbivoren Insekten und dem Rostpilz und eine Übertragung des Pilzes durch die Insekten konnten im letzten Experiment nachgewiesen werden. Alle drei untersuchten Insektenarten übertrugen Sporenmaterial des Rostes und riefen eine Infektion an vormals gesunden Pflanzen hervor. Die Beziehung zwischen einem Blattkäfer und dem Rost war antagonistischer Art, er war in seiner Entwicklung durch die von ihm induzierte Infektion der Distel beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu profitierten Blattläuse von einer Infektion und bildeten größere Kolonien.Eine Kombinationsbehandlung mit den Pathogenen P. punctiformis und P. destructiva scheint ein vielversprechender Ansatz zur biologischen Kontrolle der Ackerkratzdistel unter natürlichen Konkurrenzbedingungen zu sein. Durch mehrfache mechanische Behandlung ließ sich die Fitness der Disteln ebenfalls beeinträchtigen, wobei ein möglicher synergistischer Effekt durch wiederholte Inokulationen und Mahd eine Kontrolle der Distel verbessern könnte. Insekten können eine Infektion mit P. punctiformis zusätzlich fördern. Weitere Untersuchungen sind nötig, um P. punctiformis und P. destructiva als Mykoherbizide zu etablieren und ihren Einfluß auf die Ackerkratzdistel im Ackerbau zu prüfen.