Modellierung und Dichteschätzung des Zuckerübennematoden Heterodera schachtii

Die Schätzung von Nematodenpopulationen im Feld sind extrem arbeitsaufwendig, nicht nur das Ziehen einer Bodenprobe und deren Aufbereitung, auch das Auszählen unterm Mikroskop ist eine Tortur. Eine Populationsbestimmung ist also extrem kostenintensiv, fehlerbehaftet und zusätzlich u.a. aufgrund der räumlichen Heterogenität im Bestand durch eine hohe Varianz charakterisiert. Variationskoeffizienten von mehr als 100% sind Standard. Trotzdem ist wenigstens eine ungefähre Abschätzung der Population für ein integriertes Nematodenmanagement (z.B. Fruchtfolgegestaltung, Sortenwahl, Zwischenfruchteinsatz, neuerdings auch wieder der Einsatz von Nematiziden), zwingend erforderlich. Im Nemaplot Projekt war es schon immer das Ziel, diesen immensen Arbeitsaufwand weites gehend ohne Informationsverlust zu reduzieren. Dazu wurden verschiedene Verfahren auf unterschiedlichen Skalenebenen entwickelt. Das reicht von einfachen diskreten Modellen über komplexere Modelle hin bis zu den nicht-invasiven Hyperspektralmessungen im Zuckerrübenbestand. So faszinierend die Hyperspektralmessung und die damit verbundenen Möglichkeiten auch sind, das volle Potential hinsichtlich der Dichteschätzung des Rübennematoden wird erst in der Kombination von Lesliemodell und Hyperspektralmessung erlangt. Daher ist es notwendig, auch den Beginn der Modellentwicklung von 1990 neu zu dokumentieren.

Projektüberblick:

Chronologie der Entwicklung, Hintergründe, Motivation ... mehr

Ein einfaches Differenzenmodell als Start, welche langfristige Auswirkungen hat die Wahl der Fruchtfolge ... mehr

Was passiert während der Vegetationsperiode? Modellierung der Populationsdynamik unter Zuckerrüben anhand des Temperaturmusters ... mehr

Welche altersstrukturierten Verteilungen werden erzeugt? Jedes Entwicklungsstadium ist von Bedeutung ... mehr

Woher kommen die Parameter für altersstrukturierte Lesliemodelle. Neben der Kalibrierung an langfristige Daten wurden entsprechende Versuche unter konstanten Temperaturen im Bereich von 12°C bis 30°C durchgeführt, wodurch die Übergangswahrscheinlichkeiten, bzw. Entwicklungsraten einiger Nematodenstadien und die Entwicklungsgeschwindigkeit des Wirts bestimmt werden konnten ... mehr

Wie ändert sich das Wirt-Parasit Verhältnis bei verschiedenen Temperaturen? Welche Konsequenz hat die Asymmetrie der unterschiedlichen Entwicklungsraten von Wirt und Nematode? Das System erklärt einige Beobachtungen bei den erhöhten Temperaturen heutiger Zeit ... mehr

Ein kleiner (ungeplanter) Exkurs in die Klimaänderungsproblematik. Der direkte Vergleich der Populationsdynamik anhand der Temperaturen von 1970 bis 1900 mit den Temperaturen von 2011-14 verspricht eine rosige Zukunft für den Nematoden (nicht für den Zuckerrübenanbau) ... mehr

Projektion in die Zukunft: Welche Auswirkungen haben die Temperaturen der kommenden Jahrzehnte auf H. schachtii? Selbst bei einem moderaten Temperaturanstieg steigt die Wahrscheinlichkeit der überproportionalen Vermehrung und könnte den Zuckerrübenanbau limitieren ...mehr

Der nächste Schritt: Möglichkeiten der nicht-invasiven Dichteschätzung mit hyperspektralen Sensoren, erste (gar nicht so vielversprechende) Laborversuche ... mehr

Hyperspektralmessung im Freiland, testen der Möglichkeiten zur Erkennung von Dichteunterschieden in Zuckerrübenbeständen ... mehr

Anwendung der Hyperspektraldatenanalyse auf die hyperspektrale Bildauswertung zur Populationsschätzung von H. schachtii ... mehr

Die vorerst letzte Entwicklungsstufe des Projekts: Die Kombination des Populationsmodells mit den Hyperspektraldaten, gemessen zum richtigen Zeitpunkt auf einer biologischen Zeitskala, ermöglicht die Quantifizierung der Zystenzahlen in der Zuckerrübenpflanze anhand der hyperspektralen Signatur ... mehr