DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI
Takács József
KESZTHELY 2009 0
PhD ÉRTEKEZÉS TÉZISEI PANNON EGYETEM GEORGIKON MEZŐGAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR Növényvédelmi Intézet Növényvédelmi Állattani Osztály ÁLLAT- ÉS AGRÁRKÖRNYEZET-TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Tudományág Iskolavezető: Dr. ANDA ANGÉLA egyetemi tanár, az MTA doktora Témavezető: Dr. habil. NÁDASY MIKLÓS a mezőgazdasági tudomány kandidátusa AZ AMERIKAI KUKORICABOGÁR VÁRHATÓ KÁRTÉTELÉNEK ELŐREJELZÉSE ÉS A ROVAR ELLEN HASZNÁLHATÓ ALTERNATÍV VÉDEKEZÉSI MÓDOK Készítette: TAKÁCS JÓZSEF
KESZTHELY 2009 2
1. Az
A KUTATÁS ELŐZMÉNYEI amerikai
kukoricabogár
(Diabrotica
virgifera
virgifera LECONTE, 1868) európai megjelenése a kontinens kukoricatermesztése szempontjából hasonló fontossággal bírt, mint korábban a szintén amerikai eredetű burgonyabogár behurcolása és az ellene való védelem kidolgozása. Az integrált védelem elsődleges feladata, hogy a megjelenő
kártevők,
védelemben
gyomok,
minden
termesztéstechnológiai,
kórokozók
olyan növényvédelmi
elleni
tudományos, ismeretet
felhasználjon, ami lehetővé teszi a környezettudatos és gazdaságos védelem megteremtését különösen egy gazdasági nehézségekkel küszködő környezetben. A kukoricabogár biológiai és ökológiai sajátosságai lehetővé
teszik,
hogy
a
klasszikus
előrejelzési
csoportosítás ellenére megfelelő távelőrejelzést adjunk a várható kártételre.
2
2.
CÉLKITŰZÉSEK
A rovar tojásrakási szokásait ismerve választottuk kutatási irányként a tojás stádiumban való előrejelzés fejlesztését, illetve egy olyan előrejelző rendszer felépítését, ami kis ráfordítás igénnyel hasznos eszköz lehet a tudatos termelést végző gazda kezében. Az
előrejelző
rendszert
a
vizsgált
kukoricatábla
domborzati adataira alapozva meghatározható az a veszélyesnek ítélhető domborzati zónarendszer, amely alkalmas a kukoricabogár kártétel-becslésének tábla szintű
extrapolációjára,
reprezentálja
a
veszélyes
területek elhelyezkedését. Megfelelő mintavétellel és a mérhető előrejelzési változókat rendszerként kezelve komplex kártétel becslő eszköz kialakítását tűztük ki célul, ami egyszerű helymeghatározáson
és
várható
lárvaszám
meghatározáson alapulva nyújt megbízható jelzést a várható kártétel mértékéről.
3
3.
ANYAG ÉS MÓDSZER
3.1 Mintavétel Összehasonlítottunk szakirodalmi források által említett tojás-, illetve lárvaszám meghatározó laboratóriumi módszereket
a
leggyorsabb
és
legmegbízhatóbb
felvételezési technika kialakításához. Az ország több pontján beállított szántóföldi védekezési kísérletek talajából történt mintavétel a táblák előzőleg felmért domborzati részmintából
viszonyai álló,
alapján.
Mintapontonként
teljes
szántás
3
mélységű
talajszelvényből alakítottuk ki a reprezentatív talajmintát.
3.2 Vízpotenciál vizsgálatok A mezőgazdasági táblák domborzati tulajdonságai és a táblák
talajának
vízállapotának,
vízforgalmának
összefüggését tenziométerek segítségével vizsgáltuk. A tenziométereket a táblán négyzethálós elrendezésben helyeztük el és a nedves táblafoltok csapadék hullás utáni elhelyezkedését vizsgáltuk a talajok szívó hatásának változása mentén.
4
3.3 Tojásrakás vizsgálatok A kukoricabogár tojásrakási szokásainak vizsgálatát egy 10 m hosszú és 4 m fesztávú fóliasátorban végeztük. Az izolált környezetben 10 kezelésben és 3 ismétlésben vizsgáltuk a rovar tojásrakásának intenzitását 9 növényfaj környezetében, illetve fekete ugaron. A parcellákat random
elrendezésben
elhelyezett
növények
helyeztük fejlettségét
el. és
A a
sátorban klimatikus
tényezőket folyamatosan kontrollálva augusztus - október hónapokban
kb.
3500
gravid
nőstény
egyedet
telepítettünk a sátorba. A rovarok pusztulása után a talajokat laboratóriumba szállítottuk és a lerakott tojások mennyiségét tojáskimosással vizsgáltuk.
3.4 Hőösszeg igény vizsgálatok A
kukoricabogár
fejlődését
meghatározó
termális
állandók meghatározását klímakamrában végeztük. A rovartojásokat tartalmazó talajmintákat 3 különböző hőmérsékleten
tartottuk
állandó
nedvesség-
és
páratartalom mellett. A kikelő lárvák összegyűjtését csírázó kukoricanövényekkel végeztük, melyekből a lárvákat hálós futtatópoharakkal nyertük ki számoláshoz. 5
A futtatás eredményeit más előrejelző módszerek hatékonyságának ellenőrzésére is felhasználtuk.
3.5 Tojáskimosás vizsgálatok A tojáskimosás vizsgálatok kifejlesztéséhez gravid kukoricabogár
imágókat
fogtunk
be
természetes
élőhelyükről. A rovarokat zárható fedelű műanyag vödrökbe helyeztük, are szúnyoghálóval bevont lyukat vágtunk. Az edényekbe 20 cm vastagon földet terítettünk, amire
fejletlen
kukoricacsöveket,
virágzatokat
helyeztünk. A kukoricabogár tojásainak talajból való kimosását 3 szintű laborrosta soron végeztük vezetékes vízsugár alatt. A szűrletet Petri-csészékben 80 g/l töménységű konyhasó (NaCl) oldattal kezeltük, majd a benne lévő tojásokat binokuláris sztereomikroszkóp alatt számoltuk.
3.6 Alternatív védekezési kísérletek Kutatásaink két fő irányvonala a szintetikus cellulóz gyönggyel
való
kijuttatás,
illetve
talajfermentáló
mikrobiológiai készítmények alkalmazása volt.
6
3.6.1 Mavicell® hordozóval végzett kutatások A rovar ellen alkalmazható környezetkímélő, vagy környezetterhelést
csökkentő
védekezési
módszerek
közül a növényvédő szerek hatóanyagainak hatásidőhosszabbítását célzó kísérleteink során nagyszámú inszekticid
hatóanyagot
teszteltünk
kukoricabarkó
(Tanymecus dilaticollis GYLL. 1834) tesztállaton. A kiválasztott
cellulóz
alapú
vivőanyagot
többévi
laboratóriumi hatásvizsgálatok és szántóföldi kísérletek során teszteltük. 3.6.2 Biofermentatív oltóanyag vizsgálatok Alternatív védekezési módszerként alkalmazható a kukoricabogár lárvakártétele által okozott gazdasági kár mérséklésére
minden
olyan
módszer,
ami
a
kukoricanövények gyökérnövekedését fokozza, a talaj vízháztartását javítja. Alkalmasak erre a célra például a cink trágyák, illetve a mikrobiológiai hozamfokozó készítmények. Utóbbiakat laboratóriumi és szabadföldi kísérletekben vizsgáltuk és hatékonyságát
az
elterjedt
védekezéssel hasonlítottuk össze.
7
talajfertőtlenítéses
4.
EREDMÉNYEK
4.1 Mintavétel Mintavételi
fejlesztéseink
egy
nagyobb,
komplex
előrejelzési modell alapkísérleteként lett beállítva és eredményeiket
a
kukoricabogár
többdimenziós
előrejelzési modelljének összeállításához használtuk fel, melynek
alapját
képező
mintavételi
rendszer
a
mezőgazdasági tábláknak a kukoricabogár számára optimális
tojásrakó
meghatározásán
helyet
alapul.
biztosító
Kutatási
részeinek
célkitűzéseinknek
megfelelő Microsoft Office Excel alapú mintavételi tervező alkalmatosságot szerkesztettünk, amely a vizsgált tábla domborzatai adatai alapján képes megfelelő korrekciós tényezőül szolgálni a későbbi előrejelzési kísérletek eredményeinek értékeléséhez. A modell alapja a tábla referencia domborzati térképének elkészítésére szolgáló
részalkalmazás.
A
mintaszámoló
nagy
előrelépést jelent a megbízható előrejelzés felé, mivel a kukoricabogár figyelembe
szaporodási/tojásrakási véve
veszélyforrásként
állapítja
meg
kezelendő
viselkedését a
potenciális táblafoltok 8
geokoordinátákkal meghatározott helyzetét és ebből alkot vizuális képet a várható fertőzési gócpontokról.
4.2 Vízpotenciál vizsgálatok A hullott csapadék a talajba jutva csökkenti annak vízpotenciálját, vagyis a talajok kapilláris rendszerének szívó, vízvisszatartó erejét. A vízpotenciál változás dinamikája mentén előre jelezhető a táblán belüli talajfoltok
várható
nedvesség-dinamikája,
meghatározhatók azok a domborzati szintek, ahol a talajban lévő nedvesség mennyisége hosszú távon optimális a kukoricabogár tojásrakásához, tojásainak és lárváinak fejlődéséhez. A mélyebben fekvő talajfoltokon a kukoricabogár a tojásrakási időszakban sokáig talál tojásrakásra alkalmas nedvességállapotú helyet, így ezeken a táblarészeken megnövekszik a következő évi kártétel esélye, mértéke.
4.3 Tojásrakás vizsgálatok A rovar imágóinak mozgását, táplálkozási helyét vizsgálva megfigyeltük, hogy az érési táplálkozást folytató rovarok nem csak a kukorica növényeken táplálkoznak, hanem előszeretettel látogatják a nagy 9
pollentermelésű, elsősorban a T4 életforma csoportba tartozó gyomnövényeket. E gyomfoltok elsősorban a nedves táblafoltokon alakulnak ki, amit a kukoricabogár egyébként is preferál tojásrakás szempontjából. A lerakott tojások nagy része nem a táplálkozását befejező imágók nehézkes mozgása miatt került itt lerakásra, hanem a tojásrakásra alkalmas nedvesebb talaj, sűrű, nedvességet jól megőrző gyomfolt védelme csábította a nőstény bogarakat tojásrakásra. A lárvák táplálkozását vizsgálva azt figyeltük meg, hogy a kukorica gyökerek hiányában a rovar lárvái képesek táplálkozni más növények gyökérzetén - még a csattanómaszlag (Datura stramonium L.) gyökerén is -, ám nem érik el a stádiumváltást, nem képesek kifejlődni. A lárvák alternatív táp növény fajtól gyakorlatilag függetlenül akár két héten keresztül is táplálkozni képesek, ezáltal a szakirodalomban közölt, a lárvák által a talajban kukoricagyökér után kutatva maximálisan megtett 0,9 méter távolság a valóságban jóval több lehet.
10
4.4 Hőösszeg igény vizsgálatok Laboratóriumi
vizsgálataink
során
tisztáztuk
az
ellentmondó szakirodalmi forrásokból származó termális állandókra vonatkozó ismereteket. A kukoricabogár lárvakori fejlődési küszöbhőmérsékletét 10,1 oC-ban, míg a tojás stádiumtól az első lárva stádiumig szükséges effektív hőösszeg igényt 268 napoC-ban határoztuk meg. Ezek a termális állandók sikeresen alkalmazhatók a szabadföldi
és
laboratóriumi
kísérletek,
illetve
a
védekezés tervezésében.
4.5 Tojáskimosás vizsgálatok Kutatásaink
során
a
tökéletesített
tojás-kimosás
technikával 85-93% biztossággal határoztuk meg az egységnyi talajmintában lévő áttelelő tojásszámot, illetve a várható kártétel erősségét. A kukoricabogár tojásainak talajból való kimosása a nyugalmi időszak alatt olyan gyors diagnosztikai eljárás, ami képes megbízható támpontot
adni
a
megtervezéséhez.
A
kártevő várható
elleni
védekezés
kukoricabogár
tojás
darabszámot a mintavételi modellbe importálva az elemző eszköz képes azt dinamikus rendszerben kezelve 11
várható
kártételi
értékekké
konvertálni,
illetve
meghatározni azokat a veszélyességi zónákat, ahol a kukoricabogár lárvakártétele az ökonómiai kártételi küszöböt eléri.
4.6 Alternatív védekezési kísérletek 4.6.1 Mavicell® hordozóval végzett kutatások A preparált hordozóanyag a felületére felvitt növényvédő szereket megfelelően lassan adta le, ám nem tudtuk elérni,
hogy
a
gyöngy
teljes
keresztmetszetében
felitatható legyen a hatóanyag. A technológia szabadföldi tesztelése során kiderült, hogy a gyöngy nem alkalmas kukorica
vetőgépekkel
való
kiadagolásra
fizikai
sajátságai miatt. Végső eredményként összegezhető, hogy perspektivikus a retard hatású készítményekre alapozott komoly
védekezési kihívást
technológiák
jelent
mind
fejlesztése, a
ám
kijuttathatóság
megoldhatósága, mind a hatóanyagok hordozóra való felvitele szempontjából.
12
4.6.2 Biofermentatív oltóanyag vizsgálatok A talaj oltóanyagok hatására javuló talaj vízgazdálkodás és tápanyag feltáródás miatt a kukorica növények átlagos gyökértömege annyival növekszik, hogy ugyanazon mértékű kártételt könnyebben, gazdasági kár nélkül képes elviselni. Vizsgálataink során a leglátványosabb hatást egy mikroba trágyával értünk el, amely üzemi méretű kísérletben a 12 kg/ha-os dózissal alkalmazott teflutrin hatóanyagú talajfertőtlenítő szer kontrollhoz képest is enyhe kártétel csökkenést, átlagosan 22% gyökértömeg növekedést, illetve 5 ha átlagában 10,1 tonnás
átlagtermésre
viszonyítva
terméstöbbletet eredményezett.
13
0,5
tonna
5.
ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK
Klímakamrában végzett kísérletekkel meghatároztuk a kukoricabogár fejlődési hőküszöb-értékét, illetve a tojás és lárva állapot közti kumulált effektív hőösszegét. Termesztő berendezésben meghatároztuk a kukoricabogár imágóinak alternatív táplálékválasztási preferenciáját, illetve azon gyomnövények körét, melyek környezetében elképzelhető a rovar tojásrakása. Szilárd tábladomborzati és vízforgalmi alapokra helyeztük a téli kukoricabogár kártétel előrejelzést. Tökéletesítettük a tojáskimosásos előrejelzési módszert, ezáltal rövid idő és alacsony anyagi ráfordítással 80 % feletti biztonsággal vagyunk képesek meghatározni a várható lárvaszámot és kártételt. Dinamikus előrejelző modellt építettünk a kukoricabogár téli előrejelzésére, amivel a gazdák számára elérhetővé válik a téli előrejelzés lehetősége. Kártételbecslő formulát dolgoztunk ki a várható gazdasági kár leírására.
14
PUBLIKÁCIÓK JEGYZÉKE MAGYAR NYELVŰ PUBLIKÁCIÓK Előadások TAKÁCS J., TAKÁCS A., NÁDASY M. (2004): Hatékony védekezési módszer az amerikai kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte) lárvái ellen. XLVI. Georgikon Napok, Keszthely. TAKÁCS J., NÁDASY M., BAKOS GY., VASS B., ÁCS O., TAKÁCS A. (2004): Hatékony védekezési módszer az amerikai kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte) lárvái ellen. „Integrált termesztés a kertészeti és szántóföldi kultúrákban” tanácskozás, Budapest. TAKÁCS, J., BALOGH, P., KUTAS, J., NÁDASY, M., TAKÁCS, A. (2004): Effective control method of larvae of Diabrotica virgifera virgifera Leconte. 56th International Symposium on Crop Protection, Ghent. TAKÁCS J. (2005): A kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) téli előrejelzése tojáskimosással. XI. Ifjúsági Tudományos Fórum, Keszthely. TAKÁCS J., NÁDASY M. (2005): A kukoricabogár tojásainak és lárváinak talajból való kimutatásának lehetőségei, előnyei és nehézségei. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest.
15
TAKÁCS J., NÁDASY M., PIRGI Z., NÉMETH T., MILEVOJ, L. , TRDAN, S. (2005): A kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) téli előrejelzése és annak felhasználhatósága a precíziós növényvédelemben. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum, Debrecen. TAKÁCS J., NÁDASY M. (2005): A kukoricabogár tojásai és lárvái talajból való kimutatásának lehetőségei. Magyar Rovartani Társaság 738. ülés, Budapest. TAKÁCS J., NÁDASY M., PIRGI Z., NÉMETH T.(2006): Mavicell-el a kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) ellen – Tegyünk pontot a végére! Keszthelyi Növényvédelmi Fórum, Keszthely. NÉMETH T., TAKÁCS J., NÁDASY M., (2006): Módszerfejlesztés az amerikai kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) téli előrejelzéséhez, és annak alkalmazása a precíziós mezőgazdaságban. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest. TAKÁCS J., NÁDASY M., NÉMETH T. (2007) Módszertani vizsgálatok az amerikai kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera) téli felvételezéséhez. 53. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest, 5. CSERÉNYI J., SZABÓ M., NÁDASY M., TAKÁCS J., NÉMETH T., POLGÁR Z. (2007): A kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) elleni védekezés entomopatogén nematódák és baktericid készítmények alkalmazásával. XVII. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum, Keszthely, 2008 január 31.február 2., 76.
16
NÉMETH T., NÁDASY M., TAKÁCS J. (2008): Az EM-1 baktéruimtrágya kukoricabogár kártételre gyakorolt hatása 2006-ban és 2007-ben. XVIII. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum, Keszthely, 2008 január 30.február 1., 60. Szakmai cikkek VÖRÖS G., SZENTKIRÁLYI F., TAKÁCS J. (2002): A kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera) rajzásásnak észlelése fénycsapdával. Gyakorlati Agrofórum, Fórum az amerikai kukoricabogár elleni védekezésről, 20-21. TAKÁCS J., BALOGH P., NÁDASY M. (2004): A kukoricabogár tojásszámának gyors meghatározása talajból. 9. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum, Debrecen, 277-281. TAKÁCS J., BALOGH P., NÁDASY M. (2004): Hatékonyan a kukoricabogár lárvái ellen. 9. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum, Debrecen, 291-296. TAKÁCS J., PIRGI Z., NÉMETH T., (2006): Kukoricabogár - Mi lesz, ha idén nem esik? Gyakorlati Agrofórum, 4 (17): 31-32. NÉMETH T., NÁDASY M., MARCZALI ZS., SIMON F., TAKÁCS J. (2007): A kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) téli előrejelzése GPS technológia segítségével. INTEGRÁLT TERMESZTÉS a kertészeti és szántóföldi kultúrákban XXVIII., Budapest, 39-43.
17
Magyar nyelvű lektorált publikációk VÖRÖS G., SZENTKIRÁLYI F., TAKÁCS J. (2002): A kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera) rajzásásnak észlelése fénycsapdával. Növényvédelem 38 (10): 539-541. NÉMETH T., NÁDASY M., TAKÁCS J. (2008): Az amerikai kukoricabogár (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) téli előrejelzése, és annak felhasználhatósága a precíziós mezőgazdaságban. Növényvédelem 45 (2): 6972. NÉMETH T., NÁDASY M., TAKÁCS J. (2008): Nagyszámú kukoricabogár tojást tartalmazó talaj létrehozása, növényházi és laboratóriumi kísérletekhez. Növényvédelem 45 (2): 91-93. IDEGEN NYELVŰ PUBLIKÁCIÓK Idegen nyelvű lektorált publikációk NÁDASY, M., TAKÁCS, A., BUDAI, CS., TAKÁCS, J., BALOGH, P., KOCSIS, E., KUTAS, J. (2004): Effect of the global warming on the insect pests of Hungary. 3rd AlpsAdria Scientific Workshop, Dubrovnik, Croatia, 224-227. TAKÁCS, J., NÁDASY, M., BALOGH, P. (2005): Quick scouting of eggs of Western Corn Rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868) from soil. 57th International Symposium on Crop Science, Ghent, Belgium.
18
TAKÁCS J., BALOGH, P., NÁDASY, M. (2006): Quick forecasting of the Western Corn Rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte), a pest of sweet corn in Hungary, IOBC/WPRS Working group, Ljubljana, Slovenia. NÁDASY M., NÉMETH T., MARCZALI ZS., SIMON F., HORN A., JÁGER F., TAKÁCS J. (2007): Winter forecasting of Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte, 1868) and monitoring of damage by the insect after Sunflower as the preceding crop. IOBC Working Group on Integrated Protection in Field Vegetables Porto, Portugália, 23-28. September, 2007 TAKÁCS, J., NÁDASY, M., S. TRDAN, KUTAS, J. (2005): Effective control method of larvae of the Western Corn Rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte). Cereal Research Communications. 33.1 423-425. TAKÁCS, J., BALOGH, P., NÁDASY, M., L. MILEVOJ, MÁRTON, L. (2005): Larval feeding of the Western Corn Rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte) on roots of several weeds and its effect on crop tillage. Cereal Research Communications. 33.1 419-421.) TAKÁCS J., NÁDASY M. (2006): Usability of a cellulose base binding material in control of WCR (Diabrotica virgifera virgifera LeConte, 1868). Cereal Research Communications. 34.1. 759-762. NÉMETH T., TAKÁCS J., SIMON F., KESZHELYI S. (2007): Forecasting of WCR on the base of GPS technology. VI Alps-Adria Scientific Workshop Obervellach, Ausztria, 30.April-5.May, 2007. Cereal Res. Comm. Vol. 35. No. 2.: 833-836. 19
NÉMETH T., NÁDASY M., MARCZALI ZS., SIMON F., NÁDASYNÉ I.E., TAKÁCS J. (2008) Effect of a soil microbe preparation (EM-1) on the damage of western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte). VII Alps-Adria Scientific Workshop, Stará Lesná, Szlovákia, 28. April-3.May, 2008 Cereal Res. Comm. Vol. 36. No. 2.: 843-846.
20
