Empirical-deterministic prediction of disease and losses caused by Cercospora leaf spots in sugar beets
Besides negative-prognosis of epidemic onset, epidemic spraying thresholds (ET) and economic damage threshold (DT), loss prediction is a part of the Quaternary IPM (Integrated Pest Management)-concept to control Cercospora leaf spots (CLS). The practical need of loss prediction originates from the fact, that disease levels of ET and DT implicate an interval of 5–10 weeks. Disease severity (DS) of ET for an initial treatment is 0.01, whereas the beet plant may tolerate 5% DS without economic losses. Therefore, in order to assess the necessity of control measures, the model is focused on to predict whether DS will exceed DT at harvest time. The model is empiric, because loss prediction was derived from epidemic and yield data of 105 field trials conducted in Germany and Austria (1993-2000). The model is also deterministic, because the disease incidence at present date and cultivar susceptibility determine the prediction of future disease progress. In every field study, course of DS involved a period of slight followed by a more or less steep increase tending to a maximum of DS. The incidence prediction in submodel (i), therefore, was based on the sigmoidal function “DS = DSmax/(1+exp(-(CW-a)/b))”, where the calculation of DS is depending on the actual calendar week (CW) and the variables DSmax, a and b. These variables are estimated through curve fittings depending on the epidemic onset (CWDIL5%), respectively the calendar week when disease incidence per leaf (DIL) increases to ≥5%. Losses are dependent on the area under disease progress curve (AUDPC). Creation of AUDPC-values is based on the DS-values as calculated by submodel (i). The prediction of losses is performed through disease-loss-relationships (submodel ii, iii). The economic damage threshold is defined as AUDPC=1, equal to a loss of ≉1.5% sugar. Therefore fungicide sprays may be avoided, if the AUDPC remains beneath 1 till scheduled harvest time. All calculations for model development involved two grades of cultivar susceptibility, either highly or low susceptible. Moreover, prediction of yield loss needs indications of expected yield and scheduled harvest time. Proper diagnosis and disease scoring is a precondition for error free functioning of the model, since future progress is estimated by an assessment of the actual incidence situation.
Neben einer Negativ-Prognose des Epidemiebeginns, epidemieorientierten Bekämpfungsschwellen (BK) und einer wirtschaftlichen Schadensschwelle (WS) beinhaltet das Quaternäre IPS (Integriertes Pflanzenschutz)-Konzept zur Kontrolle des Cercospora-Befalls eine Verlustprognose. Die Verlustprognose erhält ihren praktischen Sinn dadurch, dass die epidemischen Stadien von BK und WS ein Intervall von 5–10 Wochen beinhalten. Die Befallsstärke (BS) zum Zeitpunkt von BK beträgt 0,01%, hingegen toleriert die Zuckerrübe 5% BS ohne wirtschaftlichen Schaden. Die Verlustprognose trifft daher Vorhersagen, ob der künftige Befallsverlauf die WS zum Erntezeitpunkt überschreiten wird und insofern, ob Bekämpfungsmaßnahmen benötigt werden. Das Modell ist als empirisch zu charakterisieren, nachdem die Herleitung der Verlustprognose auf 105 Feldstudien (Deutschland und Österreich) einer Epidemie von Cercospora beticola und ihren ertraglichen Konsequenzen beruht. Des Weiteren ist das Modell deterministisch, weil die Krankheitssituation zum gegenwärtigen Zeitpunkt die Prognose der zukünftigen Befallsentwicklung determiniert. In jeglicher Feldstudie implizierte der Epidemieverlauf eine Phase geringer Progression der BS, gefolgt von einem steilen Anstieg mit Tendenz zu einem Maximum des Befalls. Die Prognose des Befallsverlaufes in Submodul (i) basiert daher auf der sigmoiden Funktion „BS = BSmax/(1+exp(-(CW-a)/b))“. Demnach hängt die Kalkulation von BS von der Kalenderwoche (CW) und den Variablen BSmax, a und b ab. Letztere werden geschätzt mittels mathematischer Funktionen in Abhängigkeit vom Epidemiebeginn (CWBH5%), definiert als jene Kalenderwoche, zu der eine Befallshäufigkeit (BH) der Blätter von ≥5% eintritt. Die Verluste sind hierbei abhängig von der Fläche unter der Befallskurve (AUDPC). Für die Kalkulation der AUDPC-Werte finden die BS-Werte Verwendung, wie mit Submodul (i) geschätzt. Die Prognose von Verlusten an Rüben- und Bereinigtem Zuckerertrag geschieht auf Basis von Befalls-Verlust-Relationen (Submodul ii, iii). Die wirtschaftliche Schadensschwelle ist definiert als AUDPC=1, entsprechend einem Verlust an Bereinigtem Zuckerertrag von ≉1,5%. Folglich sind Fungizidapplikationen entbehrlich, sofern der Befall bis zur Ernte <AUDPC=1 verbleibt. Alle Berechnungen zur Modellentwicklung haben die Sorten-Anfälligkeiten „hoch“ und „gering“ berücksichtigt. Darüber hinaus benötigt die Verlustprognose Angaben über den zu erwartenden Ertrag und den voraussichtlichen Erntetermin. Diagnose und Erhebung des Befalls sind Voraussetzungen für die Anwendung des Modells, da die Einschätzung der zukünftigen Entwicklung auf einer Konkretisierung der gegenwärtigen Krankheitssituation gründet.
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