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project - EIP-AGRI Operational Group

ARGE Drahtwurm - Alternative methods of wireworm control in potatoes
ARGE Drahtwurm - Alternative Methoden in der Drahtwurmbekämpfung bei Kartoffeln

Completed | 2016 - 2019 Austria
Completed | 2016 - 2019 Austria
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Objectives

Main objective: Reduction of the economic loss suffered in potato growing by the testing of alternative, eco-friendly control methods under Austrian conditions of production





Target group:


Potato growers


Objectives

Hauptziel: Reduktion der wirtschaftlichen Schäden bei Kartoffeln durch Erprobung von alternativen, möglichst umweltschonenden Bekämpfungsmethoden unter österreichischen Produktionsbedingungen





Zielgruppe:


Kartoffelproduzentinnen und -produzenten.


Activities

Important steps of the project include 





  • Field testing with alternative methods of wireworm control 

  • Survey of the wireworms, of their composition (incl. species identification) and distribution in Austrian regions

  • Virulence tests with Metarhizium brunneum strains and the wireworm species that are dominant in different Austrian regions

  • Laboratory tests on the avoidance behaviour of wireworms

  • Direct communication of the results to farmers, extension workers and other stakeholders in the field of potato growing at seminars and other events


Activities

Wesentliche Projektschritte sind: 





  • Durchführung von Feldversuchen mit alternativen Methoden der Drahtwurmbekämpfung 

  • Erhebung der Drahtwürmer auf den Versuchsflächen, deren Zusammensetzung (inkl. Artenbestimmung) und Verteilung 

  • Virulenztests mit Metarhizium brunneum-Stämmen und den in Österreich dominierenden Drahtwurmarten 

  • Laborversuche zum Ausweichverhalten von Drahtwürmern

  • Kommunikation der Ergebnisse im Rahmen von Seminaren und anderen Veranstaltungen direkt an Landwirtinnen und Landwirte, Beraterinnen und Berater und weitere Stakeholder im Bereich des Kartoffelbaus


Contexte

Potatoes injured by wireworm feeding are no longer suited as table potatoes; they cannot be sold as seed potatoes and their suitability for storage is strongly reduced. In the case of table potatoes the loss caused by wireworms in Austria amounts to 10% on average, which means that the farms concerned also suffer considerable financial loss. So far, above all chemical synthetic plant protection products have been used to combat wireworms. However, it is questionable whether it will be possible to use these, or similar, products in Austria in the future. As a consequence we need to find alternative means of control.


Further details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014AT06RDNP001 Austria - Rural Development Programme (National)
Location details
Main geographical location
Weinviertel
Other geographical location
Innviertel, Tiroler Oberland

€ 493623

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

Contacts

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4 Practice Abstracts

In a total of two field trials in Innviertel and Weinviertel, the effectiveness of a special rotary hoe in reducing wireworm damage to potato tubers was investigated. The rotary hoe used has a significantly higher impact force than conventional hoes and is equipped with specially hardened blades. In the year prior to potato cultivation, wireworms were lured into wheat strips during their peak autumn activity period. The wheat strips were subsequently treated with the rotary hoe. In the trial in Innviertel, the extent of wireworm damage to the tubers was lowest with 17 % infestation in the treatment "wheatstrips tilled". In all other treatments, the damage was between 25 and 30 % infested tubers. The calculated efficiency of 43 % indicates a certain effect of the rotary hoe on wireworm infestation. However, in the Weinviertel trial no damage reduction was observed.


Based on these results, a certain lack in practicability as well as strongly negative effects on soil structure and soil life, the rotary hoe can currently not be recommended for field use. Due to the high impact force, the soil and everything on the soil surface and within the top 10 cm soil was pulverized. Particularly problematic and to be rejected from an ecological point of view would be the use on areas with a tendency to erosion. In case of massive wireworm infestation, an application on as small a scale as possible in combination with attracting plant strips, it would be theoretically conceivable that the benefits of a tilling treatment could be higher than the negative effects on soil structure and soil life.


In insgesamt zwei Freilandversuchen im Innviertel und Weinviertel wurde die Wirksamkeit einer Spezial-Bodenfräse zur Reduktion von Drahtwurmschäden an Kartoffelknollen untersucht. Die dafür verwendete Fräse besitzt eine deutlich höhere Schlagkraft als herkömmliche Bodenfräsen und ist mit speziell gehärteten Messern ausgestattet. Drahtwürmer wurden zum Aktivitätsmaximum im Herbst vor dem Kartoffelanbau in Weizenstreifen gelockt, die nachfolgend gefräst wurden. Beim Versuch im Innviertel war das Ausmaß der Drahtwurmschäden an den Knollen mit 17 % Befall in der Variante „Anlockstreifen gefräst“ am geringsten. In allen anderen Varianten lag der Befall zwischen 25 und 30 % befallene Knollen. Der errechnete Wirkungsgrad von 43 % lässt auf eine gewisse Wirkung der Fräse auf den Drahtwurmbefall schließen. Im Weinviertler Versuch konnte allerdings keine Verringerung des Schadens festgestellt werden.


Eine Fräsbehandlung kann aus Sicht der Versuchsergebnisse und der momentan nicht als praxisnah möglich erscheinenden Durchführbarkeit sowie der stark negativen Auswirkungen auf Bodenstruktur und Bodenleben nicht empfohlen werden. Durch die große Schlagkraft wurden der Boden und alles, was sich an der Oberfläche oder in den oberen 10 cm des Bodens befand, pulverisiert. Besonders problematisch und aus ökologischer Sicht abzulehnen wäre ein Einsatz auf Flächen mit Erosionsneigung. Bei massivem Drahtwurmbefall auf einer Fläche und einer durch Kombination mit Anlockstreifen möglichst kleinflächigen Anwendung wäre es theoretisch vorstellbar, dass der Nutzen einer Fräsbehandlung größer sein könnte als die negativen Auswirkungen auf Bodenstruktur und Bodenleben.


The effectiveness of Metarhizium brunneum inoculation to reduce wireworm damage to potatoes was examined in five field experiments in Lower Austria and the Tyrol. For each site, the fungal strain most virulent against the respectively occurring wireworm species was used. Fungal inocula were applied at effective concentrations either across entire soil surfaces or in strips together with trap plants. Experiments with multiple replicates of all treatments were conducted at sites exhibiting high wireworm abundances.


In one experiment, a combination of fungal inoculum and trap plants reduced damage by on average 33 %. In the other experiments, all but one exhibiting very high wireworm abundances, damage could not be reduced by a level relevant for practice operation. The dry continental conditions may explain the insufficient effectiveness of Metarhizium brunneum, as this fungus relies on sufficient soil moisture to be adequately effective.


Based on the results, it is concluded that an effective wireworm control requires a multi-annual approach including a combination of measures such as crop rotation, increasing organic matter, targeted tillage operations, furthering natural antagonists and the use of environmentally compatible means such as e.g. entomopathogenic fungi. When implementing such a multi-annual strategy, it will be challenging to integrate the individual measures into current practice.


In insgesamt fünf Freilandversuchen in Niederösterreich und Tirol wurde die Wirksamkeit einer Ausbringung von Metarhizium brunneum zur Reduktion von Drahtwurmschäden an Kartoffelknollen untersucht. Es wurden für jeden Standort die gegen die vorkommenden Drahtwurmarten jeweils virulentesten Pilzstämme ausgewählt. Pilzpräparate wurden in effektiver Zielkonzentration im Boden teils flächig, teils in Streifen gemeinsam mit Anlockpflanzen ausgebracht. Die Versuche wurden an Standorten mit hohen Drahtwurmdichten und mit mehrfacher Wiederholung aller Varianten durchgeführt.


Wenn Anlockpflanzen gemeinsam mit dem Pilzpräparat eingesetzt wurden, konnte in einem der Versuche eine Schadensreduktion bei den Kartoffeln um durchschnittlich 33% festgestellt werden. In anderen Versuchen, die bis auf eine Ausnahme einen sehr hohen Drahtwurmbefall aufwiesen, konnte keine praxisrelevante Reduktion der angefressenen Knollen erzielt werden. Die mangelnde Effektivität dieser Maßnahme im Trockengebiet könnte darauf zurückzuführen sein, dass für eine zufriedenstellende Wirkung von Metarhizium brunneum eine ausreichende Bodenfeuchte wichtig ist.


Die Ergebnisse zeigen, dass es für eine effektive Drahtwurmbekämpfung einen mehrjährigen Ansatz mit einer Kombination von Maßnahmen, wie Fruchtfolge, Humusaufbau, gezielter Bodenbearbeitung, Förderung natürlicher Gegenspieler und dem Einsatz von umweltverträglichen Mitteln wie z.B. insektenpathogenen Pilzen, braucht, um Drahtwurmpopulationen stetig zu reduzieren. Die Herausforderung bei der Umsetzung einer solchen mehrjährigen Strategie wird es sein, die einzelnen Bekämpfungsmaßnahmen in die betriebliche Praxis einzubauen.


Certain entomopathogenic fungi are able to infect and kill wireworms. Especially the fungus Metarhizium brunneum has been found to be highly effective under laboratory conditions. Strains of this naturally soil-occurring fungus are cultivated and propagated throughout Europe. Metarhizium strains differ in their virulence against different wireworm species. In this project, we identified fungal strains highly effective under controlled conditions against all agronomically relevant wireworm species found in Austria. Fungal strains also showed a high virulence in climate chamber experiments, when tested in natural soils. However, soils affected the extent of fungal virulence by so far unidentified underlying causes.


High quality fungal inoculum is a prerequisite to successfully control wireworms in the field. Inocula tested in this project showed very variable and sometimes insufficient quality for field use. Poor quality was partly due to too low spore numbers or contamination by other microorganisms. For the future, it is therefore important to ensure a consistently high quality of Metarhizium inocula. Additionally, inocula need to be transported and stored under appropriate conditions (e.g. cooled, no direct sunlight, preferably short periods).


Bestimmte insektenpathogene Pilze können Drahtwürmer befallen und diese abtöten. Besonders eine Pilzart, die Grüne Muskardine (Metarhizium brunneum), hat sich in Laboruntersuchungen als hochwirksam gegen Drahtwürmer erwiesen. Europaweit werden Stämme dieses in vielen Böden natürlich vorkommenden Pilzes gezüchtet und vermehrt. Metarhizium-Pilzstämme unterscheiden sich in ihrer Virulenz gegen verschiedene Drahtwurmarten. Für alle in Österreich landwirtschaftlich bedeutsamen Drahtwurmarten wurden in diesem Projekt Pilzstämme identifiziert, die unter kontrollierten Bedingungen hochwirksam waren. Auch in natürlichen Böden wiesen sie in Klimakammerversuchen eine hohe Virulenz auf. Allerdings wurde ein Einfluss des Bodens auf das Ausmaß der Pilzwirkung festgestellt, dessen Ursachen noch nicht bekannt sind.


Eine wesentliche Voraussetzung für einen erfolgreichen Praxiseinsatz von Metarhizium brunneum gegen Drahtwürmer stellt die Qualität des verwendeten Pilzpräparats dar. Arbeiten in diesem Projekt zeigten sehr unterschiedliche und für eine Praxisanwendung teilweise unzureichende Qualitäten der Pilzpräparate. Mangelnde Qualitäten waren teilweise auf zu geringe Sporenzahlen zurückzuführen oder auch auf Kontaminationen durch andere Mikroorganismen. In Zukunft muss daher eine gleichbleibend hohe Qualität von Metarhizium-Präparaten sichergestellt sein. Zusätzlich muss auch darauf geachtet werden, dass der Transport und die Lagerung bei geeigneten, sachgerechten Bedingungen erfolgen (z.B. Kühlung, kein direktes Sonnenlicht, möglichst kurze Zeiträume).


Six agronomically relevant wireworm species currently occur in Austria. They differ in several features such as seasonal activity patterns, developmental cycle and susceptibilty to entomopathogenic fungi. As all of these are relevant for an effective control, knowledge about the identity of species occurring at a site is essential. Some species are mainly found in areas with a warmer, drier climate (e.g. Agriotes ustulatus), others occur mainly in regions characterised by lower temperatures and higher precipitation (e.g. Agriotes obscurus).


Susceptible crops are damaged during activity periods, when wireworms occur in upper soil horizons. They migrate deeper into soil as environmental conditions turn less favorable (e.g. extreme temperatures, severe drought). Activity periods vary between years. This was observed for Agriotes ustulatus, a species common throughout Eastern Austria. In potato, it showed a distinctly two-phased activity pattern, while on the same site in the foregoing winter wheat crop, activity only peaked once. Such differences are further influenced by cultivation and site characteristics.


The importance of forecast models that can support decisions on the correct timing of targeted tillage operations and other strategies aimed at reducing wireworm damage will increase in the future.


In Österreich kommen momentan an die sechs landwirtschaftlich bedeutsame Drahtwurmarten vor. Diese unterscheiden sich in einigen Merkmalen, die für eine effektive Bekämpfung von Bedeutung sind, wie im jahreszeitlichen Verlauf ihrer fraßaktiven Phasen, im Entwicklungszyklus sowie in ihrer Anfälligkeit gegenüber insektenpathogenen Pilzen. Daher ist es wichtig, die an einem Standort vorkommenden Arten zu kennen. Manche Arten haben ihren Verbreitungsschwerpunkt in klimatisch wärmeren und trockeneren Regionen (z.B. Rauchiger Schnellkäfer/Agriotes ustulatus), andere kommen hauptsächlich in Regionen mit kühlerem und feuchterem Klima vor (z.B. Humusschnellkäfer/Agriotes obscurus).


Schäden an Kulturpflanzen entstehen während der fraßaktiven Phasen, in denen die Drahtwürmer sich in oberflächennahen Bodenschichten aufhalten. Bei ungünstiger werdenden Umweltbedingungen (z.B. Temperaturextreme, starke Trockenheit) können sie in tiefere Bodenschichten abwandern. Die fraßaktiven Phasen variieren zwischen den Jahren. So zeigte die in Ostösterreich verbreitet vorkommende Art Agriotes ustulatus im Kartoffelbestand ein ausgeprägt zwei-phasiges Auftreten in oberflächennahen Bodenschichten (ElatPro), während im Jahr davor am gleichen Standort in der Vorfrucht Winterweizen nur ein Aktivitätshöhepunkt zu verzeichnen war. Diese Unterschiede werden weiters von Bewirtschaftungsmaßnahmen und Standortfaktoren beeinflusst.


Eine große Bedeutung wird in der Zukunft Prognosemodellen zukommen, die wichtige Entscheidungsgrundlagen für beispielsweise die richtige Terminisierung gezielter Bodenbearbeitungsmaßnahmen aber auch für andere Strategien zur Minimierung von Drahtwurmschäden sein können.