Insecticide drift from agricultural spraying into field margin habitats and its effects on non-target arthropods [Elektronische Ressource] : residual toxicity, impact on populations, and recolonisation processes / von Maren Langhof

Notebook 6

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• Publié par: gottfried_wilhelm_leibniz_universitat_hannover
• Publié le: 01 janvier 2005
• Nombre de lectures: 27
• Langue: Deutsch
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Extrait

Insecticide drift from agricultural spraying into field margin
habitats and its effects on non-target arthropods:
residual toxicity, impact on populations, and recolonisation processes








Von dem Fachbereich Biologie der Universität Hannover
zur Erlangung des Grades
Doktorin der Naturwissenschaften
Dr. rer. nat.
genehmigte Dissertation
von




Dipl.-Biol. Maren Langhof
geboren am 17. August 1974 in Kiel






2005






















Referent: Prof. Dr. Hans-Michael Poehling
Korreferent: Prof. Dr. Klaus Wächtler

Tag der Promotion: 21. März 2005
ZUSAMMENFASSUNG

Im Rahmen von Freilanduntersuchungen südlich von Hannover wurde die während der
Applikation auf Weizenflächen auftretende Abdrift des Insektizids Trafo®
( λ-cyhalothrin) in angrenzende, 3 m breite Ackerrandstreifen untersucht. Die Abdrift
wurde anhand von Depositionsmessungen mit einem fluoreszierenden Farbstoff
quantifiziert sowie ihre Auswirkungen auf Ziel- und Nichtzielarthropoden ermittelt.
Driftbeläge auf Pflanzenoberflächen in 1, 2 und 3 m Entfernung vom Feldrand sowie
Spritzbeläge auf im Feld exponierten Pflanzen wurden gemessen. Driftbeläge wurden
bis zu 3 m Entfernung vom Feldrand nachgewiesen; sie zeigten eine hohe Variabilität.
In Toxizitätsstudien wurden Indikatororganismen, Aphidius colemani Viereck (Hym.,
Braconidae) und Coccinella septempunctata L. (Col., Coccinellidae), den Insektizid-
belägen auf Blattflächen ausgesetzt. Mindestens bis zu 3 m Entfernung vom Feldrand
hatten die Driftbeläge eine toxische Wirkung gegenüber beiden Testorganismen.
Die Auswirkungen der Insektizidabdrift auf die Populationsdynamik von Blattläusen und
ausgewählten Gruppen ihrer natürlichen Gegenspieler (räuberische Chrysopiden,
Coccinelliden, Syrphiden sowie Blattlausparasitoide (Braconiden)) innerhalb der
Ackerrandstreifen wurden untersucht. Signifikante Drifteffekte zeigten sich auf die
Populationsdynamik von Blattläusen und Coccinelliden. Keine signifikanten Effekte
wurden dagegen gegenüber verschiedenen Entwicklungsstadien von Chrysopiden,
Syrphiden und Blattlausparasitoiden festgestellt. Nach der Insektizidbehandlung wurde
die Erholung von Populationen, durch Reproduktion bzw. Wiederbesiedlung, in
Weizenbereichen neben Drift-geschützten und Drift-kontaminierten Ackerrandstreifen
analysiert. Drift-geschützte, nicht aber Drift-kontaminierte, Randstreifen hatten einen
positiven Effekt auf Blattlausdichten im Weizen im Abstand von 4 bzw. 5 m vom
Feldrand. Eine Einwanderung von Coccinelliden und adulten Syrphiden aus beiden
Randstreifentypen in dicht an sie angrenzende Weizenbereiche zeichnete sich ab.
Um das Wiederbesiedlungspotential von Blattlausparasitoiden aus Ackerrandstrukturen
heraus zu analysieren wurden Dispersionsstudien mit zwei Aphidius-Arten
durchgeführt. In der ersten Studie wurde das Ausbreitungsverhalten von freigesetzten
Parasitoiden anhand der Parasitierung von Blattläusen auf Fangpflanzen analysiert. In
der zweiten Studie wurde eine Protein-Markierungs-Wiederfang-Methode angewendet.
Beide Untersuchungen zeigten die sofortige Ausbreitung der Parasitoide nach ihrer
Freilassung; innerhalb von 48 Stunden legten sie mindestens eine Entfernung 16 bzw.
48 m vom Freilassungspunkt zurück.

Schlagworte: Driftdeposition, Ackerrandstreifen, Wiederbesiedlung
i
ABSTRACT

Within the scope of this thesis drift of the pyrethroid Trafo® ( λ-cyhalothrin) into 3 m
wide field margin strips running alongside conventionally managed winter wheat fields
in Lower Saxony, Germany, and its effects on target and non-target arthropods was
investigated. Drift deposition on off-crop plant surfaces at 1, 2, and 3 m from the field
edge as well as spray deposition on within-field plants was quantified using a
fluorescent tracer. Insecticide application in the wheat crop resulted in patchy drift
deposition on off-crop plant surfaces up to 3 m from the field edge. The toxicity of
insecticide deposits on leaf surfaces to two indicator organisms, adult Aphidius
colemani Viereck (Hym., Braconidae) and Coccinella septempunctata L. (Col.,
Coccinellidae) larvae, was estimated. Both test organisms were affected by drift at
least up to a distance of 3 m from the sprayed crop.
The effects of λ-cyhalothrin drift on the population dynamics of aphids and selected
groups of their natural enemies, i.e. plant dwelling predators of the families
Coccinellidae, Chrysopidae, and Syrphidae, and cereal aphid parasitoids of the family
Braconidae, within the field margin strips were evaluated. Drift of λ-cyhalothrin into the
field margins significantly affected the population dynamics of aphids and coccinellids,
whereas no significant drift effects on developmental stages of chrysopids, syrphids,
and aphid parasitoids were detected. An analysis of reimmigration/reproduction-
mediated recovery of populations in wheat areas adjacent to drift-contaminated and
drift-protected field margins was carried out. Drift-protected, but not drift-contaminated,
field margins had a promoting effect on aphid densities at 4 and 5 m, respectively, into
the wheat. Furthermore, field observations indicated an immigration of syrphid flies and
coccinellids, respectively, from both drift-protected and drift-contaminated field margins
into closely adjoining wheat areas.
To estimate the reimmigration potential of aphid parasitoids from field margins into
crops, dispersal studies with two Aphidius species were conducted. The first study
assessed the dispersal of released female parasitoids on the basis of mummified
aphids on trap plants, whereas the second study used protein-marking (rabbit
immunoglobulin G) and recapture. Results indicated that parasitoids tend to disperse
after release. In both studies parasitoids moved to the farthest distance from the
release points at which dispersal was estimated (i.e. 16 and 48 m, respectively) within
less than 48 hours.

Keywords: insecticide drift deposition, field margin, recolonisation
ii
TABLE OF CONTENTS

Zusammenfassung ............................................................................................ i
Abstract .............................................................................................................. ii
1. General Introduction .......................................................................................... 1
2. Insecticide drift deposition on off-crop plant surfaces and its impact
on two beneficial non-target arthropods, Aphidius colemani Viereck
(Hymenoptera: Braconidae) and Coccinella septempunctata L. (Coleoptera:
Coccinellidae)* ................................................................................................... 7
2.1 Introduction ............................................................................................. 7
2.2 Material and methods ............................................................................. 9
2.2.1 Experimental design ................................................................. 9
2.2.2 Insecticide application .............................................................. 10
2.2.3 Spray drift deposit measurement .............................................. 10
2.2.4 Exposure bioassay ................................................................... 12
2.2.5 Data analysis ............................................................................ 13
2.3 Results ................................................................................................... 13
2.3.1 Meteorological data during application ..................................... 13
2.3.2 Spray drift deposits on plant surfaces ...................................... 14
2.3.3 Toxicity of deposits on plant surfaces to A. colemani ............... 19
2.3.4 C. septempunctata ... 22
2.3.5 Relationship between insecticide deposits and mortality of
A. colemani and C. septempunctata ......................................... 25
2.4 Discussion .............................................................................................. 25
2.4.1 Drift deposition .......................................................................... 25
2.4.2 Exposure bioassay A. colemani ............................................... 29
2.4.3 C. septempunctata .................................... 31
2.4.4 Suitability of exposure bioassay methodology .......................... 32
2.4.5 Extrapolation of results from exposure bioassays to possible
risks for A