Übersicht
- Was sind mikrobielle Biopestizide?
- Wie funktionieren sie: Wirkungsweisen
- Vorteile und Auswirkungen auf eine nachhaltige Landwirtschaft
- Arten mikrobieller Biopestizide
- Wie werden sie angewendet?
- Die Lücke schließen: Mikrobielle Biopestizide und nachhaltige Landwirtschaft
- Herausforderungen und Zukunftsperspektiven von Biopestiziden
Was sind mikrobielle Biopestizide?
Mikrobielle Biopestizide oder Mikroben sind Produkte zur biologischen Bekämpfung, die mikroskopisch kleine lebende Organismen (oder deren Nebenprodukte) als Hauptwirkstoff enthalten.
Die Anwendung mikrobieller Biopestizide erfolgt ähnlich wie bei anderen Schädlingsbekämpfungsmitteln – beispielsweise mit einer Sprühflasche, im Boden oder auf Blättern, um nur einige Beispiele zu nennen. Im Gegensatz zu synthetischen Pestiziden sind sie besonders wirksam bei der Schädlingsbekämpfung und haben nur geringe schädliche Auswirkungen.
Einige Beispiele für mikrobielle Pestizide sind:
- BETK-03®(BETK-03® CL, BETK-03® PE)
- Serenade® (BR)
- BioCeres EC®(US, CA)
- Attracap® (DE)
- Capex® (FR, GB)
- Nexy® (FR, US)
- V10® (DE, GB, CA, ES)
Mikrobielle Biopestizide sind nur eine Art von Biokontrollmitteln. Es gibt noch andere, wie zum Beispiel:
Mikrobielle Biopestizide basieren typischerweise auf Viren, Bakterien oder Pilzen, können aber auch Oomyceten oder Algen enthalten.
Wir können Mikroben anhand ihrer Funktionalität in zwei Gruppen einteilen:
- Antagonist Mikroorganismen – Mikroben, die Krankheitserreger kontrollieren, einschließlich parasitärer Fadenwürmer
- entomopathogene Mikroben – Mikroben, die Insektenschädlinge bekämpfen
Wie funktionieren sie: Wirkungsweisen
Mikrobielle Biopestizide wirken spezifisch und zielen normalerweise auf einen oder wenige Schädlinge und Krankheitserreger ab. Die Wirkung und Wirkungsweise eines mikrobiellen Mittels hängt vom gezielten Schädling oder Krankheitserreger und dem im Produkt enthaltenen Mikroorganismus ab. Diese Biopestizide können Schädlinge und Krankheitserreger sowohl direkt als auch indirekt unterdrücken.
Direkter Mechanismus
Einige mikrobielle Biopestizide töten Schädlinge oder Krankheitserreger direkt ab oder hemmen ihre Wirkung. Zum Beispiel:
- Entomopathogene Mikroben können gegen Insekten- und Milbenplagen wirken. Typischerweise wird das Insekt infiziert, indem es entweder Mikroben frisst (Verschlucken) oder durch das Eindringen von Mikroben durch seine Haut (Kutikula). Das Insekt kann an beiden sterben. direkte Infektion oder Toxine freigegeben.
- Mikrobielle Antagonisten, die Pflanzenpathogene sowohl über als auch unter der Erde bekämpfen, haben auch direkte Wirkungsweisen:
- Schmarotzertum: Der Antagonist „frisst“ den Erreger. Einige Pilze können beispielsweise Nährstoffe von anderen Pilzen aufnehmen und dadurch das Wachstum der Krankheit begrenzen.
- Antibiose (Oder die Herstellung hemmender Produkte): Vom Antagonisten produzierte Hemmstoffe begrenzen oder verringern die Aktivität und das Wachstum des Pathogens.
Indirekter Mechanismus
Darunter versteht man Wirkungsweisen, bei denen das Biopestizid den Schädling oder Krankheitserreger nicht direkt tötet oder hemmt, sondern stattdessen Bedingungen schafft, die die Gedeihfähigkeit des Schädlings oder Krankheitserregers verringern.
Mikrobielle Antagonisten können Krankheitserreger indirekt über zwei Hauptwirkungsweisen kontrollieren:
- Konkurrenz (oder Wettbewerbsausschluss): Der Antagonist kann mit der Pflanzenkrankheit um Nahrung oder Platz konkurrieren und sie schließlich verdrängen. Dies wirkt gut gegen Pilzpathogene, die Pflanzenwurzeln besiedeln.
- Induktion von Pflanzenresistenz: Der Antagonist kann die Fähigkeit der Pflanze verbessern, Krankheiten zu bekämpfen. Der Antrag muss vor der Feststellung der Krankheit gestellt werden. Zum Beispiel die Verwendung von Saatgutbehandlungsmitteln.
Vorteile und Auswirkungen auf eine nachhaltige Landwirtschaft
Mikrobielle Biopestizide bieten neben der wirksamen Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten noch viele weitere Vorteile.
Diese umfassen:
- Sie hinterlassen wenig bis keine giftigen Rückstände
- Sie zersetzen sich schnell
- Viele haben keinen oder nur einen geringen Wiedereintritt (REI) und keine Ernteintervalle (PHI).
- Sie haben komplexe Wirkungsmechanismen, die es Schädlingen und Krankheitserregern erschweren, Resistenzen zu entwickeln
- Sie sind spezifisch in ihrer Aktivität und zielen auf einen oder eine kleine Auswahl von Schädlingen ab
- Sie sind mit den meisten biologischen Produkten und synthetischen Pestiziden kompatibel und können daher in Programme zum integrierten Schädlingsmanagement (IPM) integriert werden.
Im Gegensatz zu synthetischen chemischen Pestiziden stellen mikrobielle Biopestizide nur ein geringes Risiko für die Umwelt dar und spielen eine Schlüsselrolle in der nachhaltigen Landwirtschaft. Sie können die Artenvielfalt, die Bodengesundheit und die Wasserqualität schützen und gleichzeitig Schädlinge wirksam bekämpfen. Wenn diese Biopestizide in IPM-Programme integriert werden, verringern sie den Bedarf an Chemikalien und steigern den Ernteertrag. Mikrobielle Biopestizide können daher ein widerstandsfähiges und gesundes Ökosystem fördern und so letztlich eine nachhaltige Landwirtschaft unterstützen.
Arten mikrobieller Biopestizide
Bakterielle Biopestizide
Bakterielle Biopestizide sind die am häufigsten verwendete Form der mikrobiellen biologischen Schädlingsbekämpfung. Die meisten dieser Produkte sind Insektizide, das heißt, sie bekämpfen Insektenschädlinge wie Motten, Raupen, Käfer und Fliegen.
Entomopathogene Bakterien
Bakterielle Biopestizide werden oft direkt auf die Kulturpflanze ausgebracht. Sobald es von einem Insektenschädling aufgenommen wird, befällt es seinen Wirt. Die Bakterien setzen Giftstoffe im Inneren des Insekts frei, die die Darmzellen angreifen und den Darm des Insekts perforieren. Das Insekt stirbt innerhalb weniger Tage.
Gängige entomopathogene Biopestizide enthalten die Bakterien der Gattung Bazillus.
- Zum Beispiel BETK-03® (CL, PE) ist ein benetzbares Pulver, das Bakterien aus dem enthält Bacillus thuringiensis (var. Kurstaki) Spezies. Das Pulver wird mit Wasser vermischt und auf das vom Schädling befallene Laub gesprüht. Dieses Produkt zielt auf Raupen von Schmetterlingen und Motten (Lepidopteran), einschließlich der Tomatenminiermotte (Tuta absoluta), die orientalische Fruchtmotte (Cydia Molesta) und der Apfelwickler (Cydia Pomonella). Wenn Raupen das Produkt aufnehmen, wirken die Bakterien auf den Darm des Insekts und führen zu dessen Lähmung. Raupen können nicht mehr fressen und sterben schließlich.
Antagonistische Bakterien
Bacillus Bakterien kommen auch häufig in Produkten vor, die sich gegen Boden- und Blattpathogene (Blattpathogene) richten. Dazu gehören auch parasitäre Fadenwürmer. Sie können Krankheiten durch verschiedene Mechanismen wie Konkurrenz und Antibiose vorbeugen und bekämpfen.
- So befasst sich beispielsweise die Serenade® (BR) Biopestizid enthält die Bakterienart Bacillus subtilis. Es begrenzt das Wachstum zahlreicher über Blätter übertragener Krankheitserreger, beispielsweise derjenigen, die Echten Mehltau, Kraut- und Knollenfäule, Botrytis und mehr verursachen. Es wirkt durch Antibiose, das heißt, dass die Bakterien hemmende Verbindungen produzieren, die das Wachstum des Krankheitserregers begrenzen.
Pilzbiopestizide
Entomopathogene Pilze
Pilzinsektizide dringen bei Kontakt mit dem Schadinsekt in dessen Körper ein. Der Pilz vermehrt sich im Insekt und lähmt es durch die produzierten Pilzgifte und tötet es schließlich ab. Unter den entomopathogenen Pilzen sind vier Gattungen verbreitet: Beauveria, Isaria, Metarhizium und Paecilomyces.
- BioCeres EC®(US, CA) ist ein Biopestizid, das Sporen des enthält Beauveria bassiana Pilz. Es bekämpft Schädlinge wie Weiße Fliegen, Thripse und Blattläuse. Sobald es auf die Insekten gesprüht wird, infiziert es diese und führt nach einigen Tagen zum Tod.
Antagonistische Pilze
Viele Pilzprodukte, die gegen Krankheiten wirken, enthalten Pilze aus dem Gattung Trichoderma spp.. Sie wirken gegen Wurzelpathogene wie z Fusarium Wurzelfäule und Mehltau.
Einige Produkte wie Nexy® (FR, US) enthalten Hefen, die mit Pflanzenpathogenen um Nährstoffe konkurrieren. Es ist wirksam gegen den Grauschimmel (Botrytis spp.) oder irgendein Krankheitserreger Penicillium Spezies.
Afla-Guard GR® (USA) ist ein weiteres Pilzbiopestizid, das einen im Mais wachsenden pathogenen Pilz verdrängt und bekämpft.
Virale Biopestizide
Entomopathogene Viren
Insekten müssen das Virus fressen, bevor es seine Wirkung entfalten kann. Insekten nehmen das Virus auf, indem sie sich von der Pflanze ernähren, auf die das Produkt aufgetragen wurde. Das Virus infiziert dann den Darm des Insekts und breitet sich im Insekt aus, das innerhalb weniger Tage stirbt. Sobald das Insekt stirbt, platzt sein Körper schließlich und gibt das Virus an die Umwelt ab, das neue Wirte infizieren kann.
Virale Biopestizide enthalten typischerweise Baculoviren. Nukleopolyhedroseviren (NPVs) und Granuloviren (GVs) sind die am häufigsten verwendeten Gattungen von Baculoviren.
Zum Beispiel Capex® (FR, GB) ist ein auf einem Granulovirus basierendes Produkt, das gegen den Sommerfrucht-Tortrix (Adoxophyes orana), ein Schädling, der sich von verschiedenen Obstkulturen ernährt.
Cryptex® (KE, UG) ist ein weiteres virales Produkt, das bekämpft den Falschen Apfelwickler (Thaumatotibia leucotreta) in Zitrusfrüchten.
Antagonistische Viren
Einige Viren können Pflanzenkrankheiten bekämpfen, indem sie die Fähigkeit der Pflanze verbessern, Krankheitserreger, einschließlich anderer Viren, zu bekämpfen.
Dies ist beim V10® der Fall (DE, GB, CA, ES) Biopestizid, ein virales Biopestizid, das das Pepino-Mosaik-Virus (PepMV) in Tomaten bekämpft. Dieses Produkt wirkt wie ein Impfstoff für die Pflanze. Das im Produkt enthaltene Virus ist das gleiche Virus, das die Pflanzen befällt, es handelt sich jedoch um eine weniger virulente Variante. Sie können dieses Produkt vorbeugend verwenden und der Pflanze helfen, sich auf einen möglichen Angriff einer schädlichen Virusvariante vorzubereiten.
Wie können mikrobielle Biopestizide eingesetzt werden?
Es gibt viele Möglichkeiten, mikrobielle Biopestizide auf die Zielschädlinge anzuwenden. Die Anwendungsmethode hängt vom Wirkstoff (Bakterien, Pilze, Viren usw.), dem Zielschädling oder der Zielkrankheit und der Formulierung des Produkts ab.
Mikrobielle Biopestizide gibt es in verschiedenen Formulierungen, darunter Spritzpulver (WP), wasserdispergierbare Granulate (WDG) und Suspensionskonzentrate (SC). Flüssige Formulierungen werden in der Regel versprüht oder beispielsweise in das Bewässerungssystem eingearbeitet. Mikroben können an Samen, Erde, Stecklinge, Sämlinge oder heranreifende/reife Pflanzen abgegeben werden.
Einige Anwendungsmethoden umfassen:
- Saatgutbehandlung: Das mikrobielle Biopestizid wird vor der Aussaat auf die Samen aufgetragen. Es verhindert, dass Krankheitserreger die Wurzeln besiedeln und schützt die Pflanze im Frühstadium. Sie können die Samen in die Mikrobe tauchen oder damit besprühen.
- Eintauchen der Sämlinge: Sie können Sämlinge oder Wurzeln von Sämlingen in eine Mischung tauchen, die das mikrobielle Produkt enthält.
- Bodenanwendung: Das mikrobielle Biopestizid kann direkt im Boden ausgebracht werden, um bodenbürtige Krankheiten und Wurzelschädlinge zu bekämpfen. Sie können das Produkt pur in die Erde einarbeiten (z. B. als Granulat) oder es zunächst mit Wasser vermischen.
- Anwendung als Blattspray: Das Produkt wird direkt auf die Blätter der Pflanze gesprüht und bekämpft so Blattkrankheiten und Schädlinge, die sich von den oberen Pflanzenteilen ernähren. Bei dieser Methode müssen Sie auf Umgebungsbedingungen wie Regen, UV-Strahlen und Temperatur achten, die die Wirksamkeit eines Produkts erheblich beeinträchtigen können.
Die Lücke schließen: mikrobielle Biopestizide und nachhaltige Landwirtschaft
Grüne Chemie mit nachhaltiger Entwicklung verbinden
Mikrobielle Biopestizide werden aus natürlich vorkommenden Mikroorganismen hergestellt. Ihre gezielte Wirkung macht sie sicherer für nützliche Organismen und die Artenvielfalt, während ihr schneller Abbau in der Umwelt eine langfristige Boden- und Wasserverschmutzung verhindert. Indem sie die Bodengesundheit verbessern und die Artenvielfalt bewahren, tragen mikrobielle Biopestizide zu nachhaltigeren landwirtschaftlichen Praktiken bei. Die Integration dieser mikrobiellen Biopestizide in landwirtschaftliche Systeme unterstützt eine nachhaltige Lebensmittelproduktion und sorgt für ein gesünderes Ökosystem.
Biopestizide im integrierten Schädlingsmanagement (IPM)
Das geringe Risiko und die Wirksamkeit mikrobieller Biopestizide machen sie zu einem wertvollen Bestandteil von IPM-Programmen. Sie sind mit vielen anderen biologischen Produkten kompatibel, darunter auch Makrobiellen wie Raubtieren, und sie erzielen in Kombination mit Erkundungs- und Überwachungsmethoden eine noch bessere Leistung. Der Einsatz mikrobieller Produkte im IPM kann dazu beitragen, die Abhängigkeit von chemischen Pestiziden zu verringern, und Landwirte können auf diese Weise produktivere und ökologisch nachhaltigere landwirtschaftliche Systeme aufbauen und so die Ernährungssicherheit und die Gesundheit des Ökosystems gewährleisten.
Herausforderungen und Zukunftsperspektiven von Biopestiziden
Der Einsatz von Biopestiziden ist mit Herausforderungen wie begrenzter Haltbarkeit oder unterschiedlicher Wirksamkeit aufgrund von Umweltbedingungen verbunden. Darüber hinaus kann mangelndes Bewusstsein der Landwirte ihren weitverbreiteten Einsatz verhindern. Laufende Forschungen zielen jedoch immer darauf ab, die Stabilität und Wirksamkeit von Biopestiziden zu verbessern. Es wird erwartet, dass technologische Fortschritte auf diesem Gebiet die derzeitigen Einschränkungen überwinden werden.
Ein einfacherer Zugang zu Informationen und ein besseres Wissen über Biopestizide können die Akzeptanz weiter steigern und biologische Pflanzenschutzmittel zu einem grundlegenden Bestandteil einer nachhaltigen Landwirtschaft machen. Instrumente wie das CABI BioProtection Portal Sensibilisierung und Erleichterung der Verwendung von biologischen Schädlingsbekämpfungs- und Biopestizidprodukten durch kostenlosen Zugang zu Informationen über registrierte Produkte und Bereitstellung von Bildungsinhalten für Landwirte zu nachhaltigen Schädlingsbekämpfungspraktiken.
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