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Modellierung der Wirkungsdauer von Getreidefungizieden und deren Implementierung in Online-Entscheidungshilfen unter besonderer Berücksichtigung von Zymoseptoria tritici

dc.contributor.advisorTiedemann, Andreas von Prof. Dr.
dc.contributor.authorGreiner, Sandra
dc.date.accessioned2015-03-31T08:50:01Z
dc.date.available2015-03-31T08:50:01Z
dc.date.issued2015-03-31
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0022-5F9B-B
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-5000
dc.description.abstractNach den umweltpolitischen Zielsetzungen der Bundesregierung für einen integrierten Pflanzenschutz wird gefordert, Pflanzenschutzmittelapplikationen in Abhängigkeit von dem Befallsgeschehen umwelt- und ressourcenschonend durchzuführen. Der Praxis stehen bereits unterschiedliche Prognosemodelle zur Verfügung, welche das Befallsgeschehen verschiedenster Schaderreger simulieren und die dazu genutzt werden können eine Applikation optimal zu terminieren. Nach erfolgter Applikation sind Landwirte jedoch insbesondere auf ihre Erfahrung angewiesen, über die Notwendigkeit und den Zeitpunkt einer Folgeapplikation zu entscheiden. Das Ziel dieser Arbeit war deshalb die Entwicklung eines Modells zur Prognose der Wirkungsdauer von Fungiziden an Winterweizen gegen Zymoseptoria tritici. In Freiland- und Laborversuchen wurden die Wirkung und die Wirkungsdauer der Fungizide Bravo 500 (500 g/l Chlorthalonil), Epoxion (125 g/l Epoxiconazol) und Imbrex (62,5 g/l Fluxapyroxad) sowie der Mischung Epoxion+Imbrex mit wissenschaftlichen Methoden untersucht. Es wurden insgesamt neun Parzellenversuche in den Jahren 2012 bis 2014 im Freiland durchgeführt. An einem Standort erfolgte ab der Applikation zusätzlich zu den Bonituren wöchentlich eine Analyse der Wirkstoffgehalte in den Blättern. In Halbfreilandversuchen mit Winterweizen in Töpfen wurde außerdem die Wirkungsdauer der Fungizide in Abhängigkeit vom Niederschlag untersucht. Darüber hinaus wurde ein Halbfreilandversuch zur kurativen Wirkung von Epoxion und Imbrex in Abhängigkeit von der Latenzzeit von Z. tritici durchgeführt. Die Untersuchung der Einflüsse von Temperatur und Konzentration auf das Wachstum von Z. tritici und des Einflusses der Temperatur auf die Fungizide erfolgte mit Hilfe von Mikrotitertests im Labor. Für die Modellerstellung wurde eine Methode zur Berechnung der Fungizidwirkungsdauer entwickelt. Der Kernpunkt dieser Methode ist die Berechnung des Befallsanstiegs für die unbehandelte Kontrolle und die Fungizidvariante basierend auf den Ergebnissen der Parzellenversuche. Ist der Befallsanstieg beider Varianten identisch, wird die Wirkung als beendet betrachtet. Von diesem Zeitpunkt wird dann die dynamisch berechnete Latenzzeit von Z. tritici abgezogen. Auf diese Weise wird der Tag ermittelt, ab dem die Wirkung des Fungizids nicht mehr ausgereicht hat, um das Blatt vor einer Infektion zu schützen. Die berechnete Wirkungsdauer lag im Mittel je nach Fungizid zwischen 16,2 und 22,0 Tagen. Durch einen Vergleich der berechneten Wirkungsdauer mit der berechneten Infektionswahrscheinlichkeit für Z. tritici und den Wirkstoffgehalten in den Blättern zum berechneten Wirkungsende, konnte bestätigt werden, dass die mit dieser Methode berechnete Wirkungsdauer plausibel ist. Da die Methode auf allgemeinen epidemiologischen Grundlagen basiert, ist sie nicht nur für Z. tritici an Winterweizen, sondern auch auf jedes andere Pathosystem anwendbar. Die Modellierung der Fungizidwirkungsdauer erfolgte mit der berechneten Wirkungsdauer der Fungizide. Hierfür wurde die Methode der binären multiplen logistischen Regression angewendet. Mit dieser wurden die Temperatur, der Niederschlag und je nach Fungizid auch die relative Luftfeuchte als Wetterparameter mit signifikantem Einfluss auf die Wirkungsdauer identifiziert. In den Labor- beziehungsweise Halbfreilandversuchen konnte ein Einfluss von Temperatur und Niederschlag auf die Wirkungsdauer jedoch nicht nachgestellt werden. Es wurde deshalb geschlussfolgert, dass diese Faktoren in erster Linie den pflanzlichen Stoffwechsel und das Pflanzenwachstum beeinflussen. In zweiter Linie wird dadurch auch die Wirkungsdauer der Fungizide beeinflusst, wie zum Beispiel durch eine erhöhte Metabolisierung oder Verdünnung des Wirkstoffs. Insgesamt wurden drei verschiedene Modellfunktionen entwickelt. Jeweils eine für Fungizide mit “mittlerer”, “guter” und “ sehr guter” Wirkung. Damit ist es möglich das Modell nicht nur für die in dieser Arbeit untersuchten Fungizide zu nutzen, sondern für alle Fungizide und Fungizidmischungen, die sich in diese Gruppen einordnen lassen. Die Einordnung der Fungizide basiert auf den Fungizidbewertungstabellen der Pflanzenschutzdienste der Länder und wird jährlich aktualisiert. Somit müssen keine aufwendigen Versuche durchgeführt werden, um das Modell zu aktualisieren. Auch eine verringerte Wirkungsdauer, wie sie zum Beispiel durch Resistenzen entsteht, wird auf diese Weise direkt berücksichtigt. Das entwickelte Modell trägt den Namen OPTIFUNG und prognostiziert in Abhängigkeit der Wetterparameter Temperatur, Niederschlag und relativer Luftfeuchte die Wirkungsdauer von Funigziden. Das Modell OPTIFUNG soll mit den Modellen SIMONTO (Ontogenesemodell) und SEPTRI (Zymoseptoria tritici-Modell) verknüpft und auf der Internetplattform www.isip.de zugänglich gemacht werden. Somit kann der Nutzer zukünftig informiert werden, wenn entweder eine neue, nicht mit behandelte Blattetage infiziert wird oder die Wirkungsdauer abgelaufen ist und die Wahrscheinlichkeit für eine neue Infektion mit Z. tritici groß ist. In dieser Arbeit wurde am Beispiel von Z. tritici eine allgemeingültige Methode zur Berechnung der Wirkungsdauer von Fungiziden entwickelt. Das daraus entstandene Modell ist durch die Bildung von Wirkungsgruppen für weitere Fungizide anwendbar und bietet dem Nutzer in Zukunft eine objektive und dynamische Unterstützung bei der Planung der Fungizidapplikationen.de
dc.language.isodeude
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc630de
dc.titleModellierung der Wirkungsdauer von Getreidefungizieden und deren Implementierung in Online-Entscheidungshilfen unter besonderer Berücksichtigung von Zymoseptoria triticide
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedModeling of duration of efficacy of cereal fungicides and the implementation in decision support systems with special regard to Zymoseptoria triticide
dc.contributor.refereevon Tiedemann, Andreas Prof. Dr.
dc.date.examination2015-02-05
dc.description.abstractengOne important ecopolitical aim of the German federal government relating to integrated plant protection is, to realize applications of plant protection products environmentally friendly and resource-conserving dependent on disease occurrence. There are many different decision support systems available for farmers, which simulate the occurrence and development of various diseases. These systems can be used for timing the application of plant protection products optimally. However, after the application, farmers are dependent on their own experience for deciding on the necessity and timing of a following application. Therefore, the aim of this thesis was the development of a model to predict the duration of efficacy of fungicides against Zymoseptoria tritici in winter wheat. Such a tool would greatly help farmers in their decision making, ultimately leading to a reduction of unnecessarily applied fungicides. The efficacy and lasting effect of the fungicides Bravo 500 (500 g/l chlorothalonil), Epoxion (125 g/l epoxiconazole), and Imbrex (62.5 g/l fluxapyroxad), as well as a mixture of Epoxion+Imbrex, was examined in field and laboratory trials. Nine plot trials were conducted throughout 2012 to 2014. From application on, the active ingredient content in the leaves was analyzed at one site on a weekly basis. In potted plant trials with winter wheat the lasting effect of the fungicides dependent on precipitation was examined. Furthermore, one potted plant trial was conducted to investigate the curative effect of Epoxion and Imbrex dependent on the latency period of Z. tritici. The Influence of temperature and fungicide concentration on the growth of Z. tritici, and the influence of temperature in the fungicide, were examined in the laboratory with microtiter tests. For the construction of the model a method for calculating the lasting effect of fungicides was developed. The key point of this method is the calculation of the disease increase for the untreated control and the fungicide treatment, based on the results of the plot trials. If the disease increase of both is identical, the lasting effect is considered to be expired. The dynamically calculated latency period of Z. tritici is subtracted from this epoch. In doing so, the day starting from the efficacy of the fungicide is insufficient to protect the leaf against infections is determined. The calculated durations of efficacy lay between 16.2 days and 22.0 days on average, depending on the fungicide. By means of a comparison of the calculated durations of efficacy with a calculated infection probability of Z. tritici and the active ingredient content in the leaves at time of calculated end of efficacy, it was confirmed that the calculated durations of efficacy are plausible. Because the method is based on general epidemiological principles, it is not only usable for Z. tritici on winter wheat, but also for other pathosystems. Modeling the lasting effect was done with the calculated durations of efficacy of the fungicides. Therefore, a binary multiple-logistic regression was used. With this method temperature, precipitation, and depending on the fungicide also the relative humidity, were identified as parameters with significant influence on the lasting effect. Influences of temperature and precipitation on the lasting effect were not observable in laboratory or potted plant trials. Thus it was concluded that these parameters influence the plant metabolism and the plant growth in the first instance. In the second instance, the lasting effect of the fungicides is influenced through an enhanced metabolism or a dilution of the active ingredient. Altogether three different model functions were developed – one for each, fungicides with “medium”, “good”, and “very good” efficacy. With this it is possible to use the model not only for the considered fungicides, but for all fungicides and fungicide mixtures which can be classified in these three groups. The classification is based on the “fungicide evaluation tables” of the plant protection services and is updated annually. By doing this, no further time-consuming trials are necessary to keep the model up to date. Also, reduced durations of efficacy, for instance caused by resistances, can be directly considered with this method. The developed model is named OPTIFUNG and predicts the lasting effect of fungicides dependent on the weather parameters temperature, precipitation, and relative humidity. It is planned to link OPTIFUNG with the already existing models SIMONTO (ontogenesis model) and SEPTRI (Zymoseptoria tritici model), and further to integrate it on the internet platform www.isip.de. The user will be informed if a new, non-treated leaf layer will be infected, or if the lasting effect has expired and the probability for a new infection with Z. tritici is high. Using the example of Z. tritici, a generally valid method for the calculation of the lasting effect of fungicides was developed in this thesis. By defining efficacy classes, the developed model is applicable to all fungicides and provides an objective and dynamic support for the planning of fungicide applications.de
dc.contributor.coRefereeFreier, Bernd Prof. Dr.
dc.subject.gerZymoseptoria triticide
dc.subject.gerOPTIFUNGde
dc.subject.gerWirkungde
dc.subject.gerWirkungsdauerde
dc.subject.gerEpoxiconazolde
dc.subject.gerFluxapyroxadde
dc.subject.gerChlorthalonilde
dc.subject.gerModellierungde
dc.subject.gerFungizidede
dc.subject.engZymoseptoria triticide
dc.subject.engOPTIFUNGde
dc.subject.engefficacyde
dc.subject.engepoxiconazolede
dc.subject.engfluxapyroxadde
dc.subject.engchlorothalonilde
dc.subject.engmodelingde
dc.subject.engfungicidesde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0022-5F9B-B-9
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.subject.gokfullLand- und Forstwirtschaft (PPN621302791)de
dc.identifier.ppn821457349


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