Snacking out of season

One objective of my research project „CH4ScarabDetect“ is to quantify directly in the field methane (CH4) emissions of cockchafer larvae at cockchafer infested sites. In May, I visited the Kaiserstuhl – a region in southwest Germany famous for its wine production. To the dismay of the wine-growers, cockchafer larvae like to feed on vine, but I didn’t plan to visit any vineyards that day.

When I started my journey in the morning, I thought I would spend my day amongst walnut trees in a tree nursery in a small town called Sasbach-Leiselheim. There is a family-owned tree nursery and the family Schott already has to deal with the common cockchafer (Melolontha melolontha) as a pest insect for over 30 years. The common cockchafer is one of the main pest insects at the Kaiserstuhl.

Leiselheim am Kaiserstuhl

Leiselheim

To my surprise, Mr. Schott senior drove me to  a small Christmas tree plantation near Burkheim which belongs to another landowner. Christmas trees were never on my list of vegetation types I wanted to visit during my research project, but if the cockchafers like them, I like them as well.

CH4ScarabDetect

Christmas trees which have been damaged by cockchafers.

For my soil excavations at cockchafer infested sites, I start with marking 50 cm x 50 cm large measurement plots with the help of a wooden frame. Then, I dig up the soil in these plots to a depth of about 25 – 30 cm. For each cockchafer larva that I find during digging I write down at which depth I found it and I measure its weight. At the Christmas tree plantation, I found up to 25 larvae per m² at different stages of larval development (weights ranging between 0.6 and 2.6 g). A fully-grown adult beetle was also among my findings.

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Excavated measurement plot (50 cm x 50 cm, 25 cm deep).

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A larva of the Common Cockchafer right below the soil surface.

To determine the CH4 emissions of the excavated larvae, each individual is placed inside a large glass test tube which is then sealed air-tight for an hour. We refer to this method as incubation and the time the test tube is closed as incubation time. During the incubation time, all CH4 which is emitted by the larva is collected in the test tube. After an hour, a small air sample (25 ml) is extracted from the test tube with a syringe. The air sample will be stored in a small glass vial and latter analysed with a gas chromatograph to determine its CH4 concentration. I don’t know yet how much CH4 the larvae emitted at the Christmas tree plantation on that day because the data of the gas chromatograph still has to be analyzed. However from other sites, I know that the CH4 concentration inside the glass test tubes can increase to more than 50 ppm within an hour which is far above the atmospheric concentration of CH4 in the air surrounding us, which is about 1.8 ppm.

Methanmessung

Cockchafer larva in a glass test tube for a methane measurement.

Vom Rheingau an den Kaiserstuhl

Ein Teil meiner Arbeit im Forschungsprojekt „CH4ScarabDetect“ besteht darin, mit Maikäfer-Engerlingen befallene Flächen aufzusuchen und die Methanemissionen dieser Engerlinge direkt vor Ort zu bestimmen. Anfang Mai ging es von der im Rheingau gelegenen Hochschule Geisenheim an den Kaiserstuhl. Beide Regionen sind für ihren Weinanbau bekannt. Die Engerlinge des Feldmaikäfers haben zum Leidwesen der Winzer auch Weinreben zum Fressen gern, aber die Weinberge waren diesmal nicht mein Ziel.

Als ich am Morgen losfuhr, ging ich noch davon aus, dass ich den Tag in Sasbach-Leiselheim in einer Baumschule zwischen Nussbäumen verbringen würde. Leiselheim ist der Sitz der Baumschule Schott, die sich auf Nussbäume spezialisiert hat. Die Familie Schott muss sich leider schon seit über 30 Jahren mit dem Thema Fraßschäden durch Maikäferengerlinge befassen, da der Feldmaikäfer einer der Hauptschädlinge am Kaiserstuhl ist.

Leiselheim am Kaiserstuhl

Leiselheim am Kaiserstuhl

Informationstafel der Baumschule Schott

Informationstafel der Baumschule Schott

An der Baumschule wurde ich von Herrn Schott senior mit dem Auto abgeholt. Ohne die Zusammenarbeit mit der lokalen Bevölkerung wäre mein Projekt, so wie ich es mir vorstelle, nicht durchführbar. Die vom Maikäferfraß betroffenen Landnutzer wissen am besten, wo es sich am meisten lohnt, nach Engerlingen zu graben, und natürlich brauche ich die Zustimmung der Eigentümer bevor ich auf einer Fläche graben darf. Außerdem lohnt es sich, den Leuten vor Ort gut zuzuhören, denn einen großen Teil ihrer Beobachtungen der Landschaft direkt vor ihrer Haustür findet man in keinem Lehrbuch oder Fachartikel. Von Herrn Schott habe ich zum Beispiel gelernt, dass Feldmaikäfer-Engerlinge sich in einer Stunde durchaus 40 cm horizontal durch den Boden graben können, und dass auf Äckern Wühlspuren von Wildschweinen auf Engerlinge im Boden hinweisen können, denn Wildschweine fressen gerne Engerlinge.

WIldschweinspuren bei Burkheim am Kaiserstuhl

Wildschweinspuren in der Nähe von Burkheim am Kaiserstuhl

Zu meinem Erstaunen brachte Herr Schott mich zu einer kleinen Anpflanzung von Weihnachtsbäumen in der Nähe von Burkheim, die einem Bekannten von ihm gehört. Weihnachtsbäume standen nicht auf meinem Plan, aber ich grabe da, wo sich die Engerlinge wohlfühlen. Für meine Grabungen markiere ich mit einem Holzrahmen 50 cm x 50 cm große Messflächen, die ich dann bis zu einer Tiefe von 25 – 30 cm aufgrabe. Von jedem ausgegrabenen Engerling werden die Fundtiefe und das Gewicht notiert. In der Weihnachtsbaumanpflanzung gab es bis zu 25 Feldmaikäfer-Engerlinge pro Quadratmeter in verschiedenen Stadien der Larvenentwicklung (Körpergewicht zwischen 0.6 und 2.6 g). Ein ausgewachsener Feldmaikäfer war auch dabei.

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Weihnachtsbaum mit Fraßschäden. Im Hintergrund ein markierter Grabungsplot.

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Bodentemperaturmessung in einer aufgegrabenen Messfläche.

Zur Bestimmung der Methanemissionen der Engerlinge wird jedes ausgegrabene Individuum nach dem Wiegen für eine Stunde in ein großes Reagenzglas gelegt, das luftdicht verschlossen wird. Diese Methode bezeichnen wir als Inkubation und die Verschlusszeit als Inkubationszeit. Während dieser Inkubationszeit sammelt sich das vom Engerling ausgestoßene Methan im Reagenzglas an und am Ende der Stunde wird mit Hilfe einer Spritze eine Luftprobe (25 ml) aus dem Reagenzglas genommen. Später wird im Labor mit Hilfe eines Gaschromatographen die Methankonzentration in dieser Luftprobe bestimmt. Wieviel Methan die Engerlinge in der Weihnachtsbaumplantage an diesem Tag ausgestoßen haben, kann ich Ihnen noch nicht sagen, da mir die Ergebnisse des Gaschromatographen noch nicht vorliegen. Aber von anderen Grabungen weiß ich, dass die Konzentration in diesen Reagenzgläsern durch die Engerlinge innerhalb von einer Stunde auf über 50 ppm ansteigen kann, was weit über der Konzentration von ~1,8 ppm Methan in der uns umgebenden Luft liegt.

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Feldmaikäferengerling direkt unter der Grasnarbe.

Methanmessung

Methanmessung an einem Feldmaikäferengerling.