Die Einführung einer neuartigen Pflanztechnik, die als „Push-Pull-Farming“ bekannt ist, kann dazu beitragen, Ernteverluste durch Schädlinge massiv zu reduzieren und die Ernährungssicherheit in Subsahara-Afrika zu verbessern, haben neue Forschungsergebnisse ergeben.
Der Herbst-Heerwurm – ein invasiver Schädling – ist vor kurzem in große Gebiete Afrikas eingedrungen und hat sich schnell verbreitet, wo er zu einer großen Bedrohung für die Landwirtschaft, die nachhaltige Lebensmittelproduktion, die Ernährungssicherheit und den Lebensunterhalt geworden ist, mindestens 400.000 Hektar betroffen ist und geschätzte Ernteverluste verursacht 3 Milliarden Dollar pro Jahr. Der Herbst-Heerwurm wird besonders von Mais angezogen, der für 300 Millionen Kleinbauern in Afrika die wichtigste Grundnahrungsmittel- und Geldernte ist. Dies bedeutet, dass ein Befall nicht nur erhebliche Auswirkungen auf die Ernährungssicherheit haben, sondern auch finanzielle Schäden verursachen kann.
Bei der Push-Pull-Landwirtschaft werden Begleitpflanzen um Nahrungspflanzen wie Mais gepflanzt, um sie vor schädlichen Schädlingen wie dem Heerwurm zu schützen. Ernteverluste sind zehnmal geringer, wenn Push-Pull verwendet wird.
Diese Studie, veröffentlicht in Grenzen in Ökologie und Evolution, hat gezeigt, dass die Push-Pull-Landwirtschaft zum Schutz dieser Pflanzen beitragen kann, indem sie nicht nur Schädlinge abwehrt (Push), sondern auch andere Insekten wie Schlupfwespen anzieht, die den Heerwurm als natürlichen Abwehrmechanismus kontrollieren (Pull). Die Studie identifiziert die bioaktiven Verbindungen, die diese Effekte verursachen.
Die Forscher, darunter Co-Lead-Autor Professor Toby Bruce von der Keele University, testeten den möglichen Einsatz von Push-Pull-Landwirtschaft in einer Vielzahl von Umgebungen, einschließlich Feldbedingungen und im Labor.
Ihre Ergebnisse zeigten, dass die von den Pflanzen abgegebenen chemischen Duftstoffe, sogenannte „flüchtige Stoffe“, eine abstoßende Wirkung auf Motten hatten, aus deren Eiern Herbst-Heerwurm-Raupen schlüpfen. Elektrische Aufzeichnungen von Insektenantennen zeigten, auf welche Chemikalien Insekten empfindlich reagierten, und Verhaltensreaktionen auf die identifizierten Chemikalien wurden in Insektenverhaltenstests charakterisiert.
So wie der Geruch der Begleitpflanzen für die pflanzenfressenden Motten im Vergleich zum Mais allein weniger attraktiv war, waren die Gerüche der Begleitpflanzen auch für Schlupfwespen attraktiv, die natürliche Feinde des Heerwurms sind.
Das bedeutet, dass die Begleitpflanzen nicht nur die meisten Schädlinge abwehrten, sondern auch natürliche Verteidiger anriefen, um diejenigen zu bekämpfen, die die Maispflanzen angriffen, wobei die Ergebnisse die positiven Auswirkungen der Übernahme dieser Anbautechnik hervorheben.
Professor Bruce sagte: „Unsere Studie zeigt die Mechanismen, durch die ‚Push-Pull‘-Begleitkulturen den Heerwurm im Herbst effektiv kontrollieren können. Wir haben Duftstoffe aus den Begleitkulturen identifiziert und charakterisiert, die die Eiablage durch Herbstheerwurmmotten abwehren und reduzieren und gleichzeitig Nützlinge anziehen natürliche Feindinsekten, die den Schädling angreifen.“
Dr. Amanuel Tamiru vom International Center of Insect Physiology and Ecology sagte: „Dies ist die erste umfassende Studie, die sowohl Labor- als auch Felduntersuchungen umfasst und darauf abzielt, die zugrunde liegenden Mechanismen der chemischen Ökologie aufzuklären, die es dem agroökologischen ‚Push-Pull‘-Anbausystem ermöglicht haben, zu kämpfen der verheerende Heerwurmschädling.
„Die Herbst-Heerwurmmotten verwenden olfaktorische Hinweise, um ihren bevorzugten Wirt zum Legen von Eiern zu lokalisieren, und ermöglichen es ihren Larven anschließend, beim Schlüpfen leicht eine Nahrungsquelle zu finden. Dieser Prozess wird unterbrochen, wenn die Motten nicht bevorzugte Geruchshinweise um ihre Wirtspflanze herum wahrnehmen, was zur Abschreckung führt eierlegende Pest. Faszinierenderweise sind die gleichen Geruchsmerkmale für die parasitischen Wespen, die natürlichen Feinde der Plage, attraktiv, was es jedem fressenden Plage erschwert, zu überleben.“
Die Forscher haben auch eine entwickelt App das Landwirten praktische Informationen darüber gibt, wie sie mit der Push-Pull-Landwirtschaft beginnen können.
Islam S. Sobhy et al., Bioactive Volatiles From Push-Pull Companion Crops Repell Fall Armyworm and Lock Its Parasitoides, Grenzen in Ökologie und Evolution (2022). DOI: 10.3389/fevo.2022.883020