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Post on 18-Sep-2018
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Herbizide und Pflanzenphysiologie
• Notwendigkeiten und Geschichtliches• Zulassung• Herbizide – Wirkstoffklassen- Physiologie• Toleranz und Resistenz• Verbleib in der Umwelt
Prof. Dr. Peter Schröder, Dipl. Ing. Georg Gerl, Abteilung Mikroben Pflanzen Interaktionen, Helmholtz Zentrum für Umwelt und Gesundheit, GmbH, Neuherberg
Scenario 10 - Sustainability• In Scenario 10 people in the simulated world decide on an
average family size of two starting in 1995, and they have available effective birth control technologies. They also set themselves a consumption limit.
• When every family attains roughly the material standard of living of present-day Europe, it says "enough" and turns its attention to achieving other, nonmaterial goals.
• Furthermore, starting in 1995, this world puts a high priority on developing and implementing technologies that increase the efficiency of resource use, decrease pollution emissions, control land erosion, and increase land yields.
Nutzpflanzen und „Unkräuter“
• 160 Nutzpflanzenarten
• 0,06 % der Gesamtflora
• 12 der wichtigsten Arten aus 5 Pflanzenfamilien
• Stellen 75 % der globalen Nahrung
• 250 Unkrautarten • 0,1 % der Gesamtflora• 70 % der Arten in 12
Pflanzenfamilien• 40 % Gräser und
Korbblütler• Familien identisch
Unkräuter sind Pflanzen ohne direkten wirtschaftlichen Nutzen für den Menschen, diein Plantagen mit Nutzpflanzen um Ressourcenkonkurrieren, den Ertrag herabsetzen, die Erntebehindern oder die Qualität mindern.
Der Krieg ist der Vater aller Dinge...
Neophyt: FranzosenkrautGalinsoga parvifloraG. ciliataAus Botanischen Sammlungen ...als Kontamination in Pferdefutter
Ähnlich: Kastanie eingewandert durch Römische Besetzung v. Chr.
Wichtig: Geschwindigkeit der Ausbreitung anthropogenunterstützt
Neophytist eine Pflanze, die ab dem Jahre 1492 nach Mitteleuropa gelangt ist. Die Jahreszahl mutet auf den ersten Blick etwas kurios an. Mit der Entdeckung (oder Wiederentdeckung?) Amerikas durch Columbus beginnt aber der transkontinentale Schiffsverkehr und damit die bewusste Einführung und die unbeabsichtigte Einschleppung von Arten entfernter Kontinente. Eingeschleppte Arten, die an das mitteleuropäische Klima nur schlecht angepasst sind, treten meist nur vorübergehend auf (Ephemerophyten). Manche Arten können sich nur auf naturfernen Standorten behaupten (Industriophyten). relativ wenige Arten schaffen es, in mehr oder weniger natürliche Biotope einzudringen (Agriophyten).
ArchäophytenArchäophyten sind bereits seit prähistorischer oder frühester historischer Zeit in einem Gebiet eingebürgerte Pflanzen. Die meisten Arten wurden mit dem Ackerbau und den größeren Siedlungen seit der Jungsteinzeit eingeschleppt bzw. eingebürgert. Dazu zählen viele Kulturpflanzen wie Weizen oder Wein sowie die meisten Ackerunkräuter (Kornblume etc.). Aber auch Baumarten wie Esskastanie (Castanea sativa) undWalnuss (Juglans regia) wurden schon zur Römerzeit in klimatisch begünstigten Gebieten Deutschlands kultiviert und werden heute nur noch von den wenigsten Menschen als „Fremdländer“ empfunden.
http://www.rz.uni-karlsruhe.de/~botanik/bex-neol.html
Name deutscher Name Familie ursprüngliche Heimat Besonderheiten
Acer negundo Eschenahorn Aceraceae Nordmaerika teilw. in Auenwäldern eigebürgert
Ailanthus altissima Götterbaum Simaroubaceae Ostasien Parkbaum, gern verwildernd
Aristolochia clematitis Osterluzei Aristolochiaceae Mittelmeergebiet ehemalige Heilpflanze,
Kulturrelikt, Weinbaugebiete
Armoracia rusticana Meerrettich Brassicaceae SO-Europa bei uns keine Samenbildung!
Buddleja davidii Sommerflieder Buddlejaceae ChinaZierpflanze; oft auf warmen Ruderalflächen verwildert; sehr beliebt bei Schmetterlingen
Conyza canadensis Kanadisches Berufkraut Asteraceae Nordamerika im 17.Jhdt. eingeschleppt,
Ruderalpflanze
Datura stramonium Stechapfel Solanaceae südliches Nordamerika
halluzinogen; früher für sog. Asthmazigarren verwendet.
Echinochloa crus- galli Hühnerhirse Poaceae ? weltweit verschleppt
Echinops sphaerocephalos Kugeldistel Asteraceae Südeuropa
an trocken-warmen Stellen eingebürgerte Bienenfutterpflanze
Elodea canadensis Elodea nuttallii Wasserpest Hydrocharitaceae Michigan
Anfänglich Massenentwicklung (E. c.) bis zur Blockade von Wasserwegen; später (ab ca. 1900) ökologisch "eingefügt"
Eranthis hyemalis Winterling Ranunculaceae Südeuropa in Weinbergen verwildert; blüht schon im Februar
Galinsoga parviflora Franzosenkraut Asteraceae Südamerika angeblich von Napoleons
Truppen eingeschleppt
Helianthus tuberosus Topinambur Asteraceae Nordamerika
essbare Wurzelknolle (Inulin), Schnapsherstellung; in Baden teilw. verwildert;
Heracleum mantegazzianum Herkulesstaude Apiaceae Kaukasus
bis 2,5 m hohe Blütensprosse, giftig (übelste Hautausschläge!) durch Furokumarine
Impatiens glandulifera
drüsiges oder indisches Springkraut
Balsaminaceae SüdasienMassenbestände an Bachufern, "Bauernorchidee"
Impatiens parviflora
kleinblütiges Springkraut Balsaminaceae NO-Asien
1837 aus einem Berliner Botanischen Garten verwildert
Juncus tenuis Zarte Binse Juncaceae Nordamerika
Klebsame; von den Indianern als "Spur des Weißen Mannes" bezeichnet, da nur auf Waldwegen auftretend.
Lupinus polyphyllus Lupine Fabaceae Nordamerika durch bittere Alkaloide
giftig
Matricaria discoidea
strahlenlose Kamille Asteraceae Nordamerika
als Heilpflanze eingeführt; 1852 aus Berlin-Schöneberg entwichen
Mercurialis annua einjähriges Bingelkraut Euphorbiaceae Mittelmeergebiet
wärmeliebend, Blaufärbung der Milch / Rotfärbung des Urins bei Vieh (nicht giftig!)
Oenothera biennis Nachtkerze Onagraceae NordamerikaSeit 1619 in Europa, aber Arten von den NA Eltern verschieden (Artbildung!). Genetisch turbo-interessant.
Ornithogalum umbellatum Doldiger Milchstern Liliaceae Mittelmeerraum Weinberge, Feldwegränder
Oxalis fontana Europäischer Sauerklee Oxalidaceae Nordamerika gelbblühend, Schlafstellung
der Blattfiedern b Starklicht
Phacelia tanacetifolia Büschelschön Hydrophyllaceae KalifornienZierpflanze und Bienen-weide; an warmen Stellen jetzt häufig verwildert
Physalis alkekenghi Blasenkirsche, Lampionblume Solanaceae Südamerika in warmen Lagen (Wein-
berge); Früchte essbar
Reynoutria japonica / sachalinensis Staudenknöterich Polygonaceae Ostasien
Problempflanze an Bachufern, bis 3 m hoch, vegetativ durch Rhizomteile, Ausrottung schwierig
Robinia pseudoacaciaRobinie Scheinakazie Falsche Akazie
Fabaceae NordamerikaStipulardornen; Pionierge- hölz; benannt nach dem Pariser Gärtner Robin
Senecio inaequidens Schmalblättriges Greiskraut Asteraceae Südafrika
langer Weg durch ganz Afrika; 1. dt Vorkommen bei Bremen; mittlerweile an Mitteleuropa angepasst.
Solidago gigantea S. canadensis
Riesengoldrute Kanad. Goldrute Asteraceae Nordamerika verbreitete sehr ausdau-ernde
Pioniere auf Brachen
Veronica persica Persischer Ehrenpreis Scrophulariaceae wo wohl? Aus dem botanischen Garten in Karlsruhe geflüchtet (1805)
Charakteristika erfolgreicher Unkräuter
• Physiologie• Rasches Wachstum• Spross und Wurzel
gleichermaßen• Hohe
Photosyntheseleistung• Vegetativ > reproduktiv• Rasche Akklimatisierung
an wechselnde Umweltbedingungen
• Reproduktion• Selbstbefruchtend• Hohe Samenproduktion• Stets Blütenbildung• Windblütler• Keine Insektenspezifität
• Agronomie• Ähnlichkeit zur
Nutzpflanze• Samenreife bei Ernte• Herbizidresistenz• Vegetative Regeneration• Lange Keimfähigkeit• Keimung übers Jahr
möglich
Die Evolution der Unkräuter hatnicht stattgefunden unter dem Druck der Herbizide,vielleicht unter dem Druck des Ackerbaus (Neolithikum)sicher aber als natürliche Auslese in Kompetition um Lebensraum und Reproduktion
Chemischer Pflanzenschutz• Erste Ansätze im 19. Jahrhundert (anorganische Chemikalien:
Kalk, Eisensulfat, Schwefelsäure, Kupfersulfat, Natriumchlorat, ätzende Düngemittel [Hederichkaninit, Kalkstickstoff])
• Erstes organisches Herbizid: DNOC (4,6-Dinitro-o-cresol)• 40er Jahre: 2,4-D (2,4-Dichlorophenoxyessigsäure), MCPA (2-
Methyl-4-chlorophenoxyessigsäure)• Nach dem 2. Weltkrieg rasche Zunahme der Produktpalette
50 % der weltweit verwendeten Pflanzenschutzmittel sind Herbizide
Herbizideinsatz in Kulturen:Getreide 80 – 95 % Rüben, Mais: 100 % Raps: 80-95 %Kartoffel: ca. 30 % Obstbau: ca. 60 % Grünland ca. 5 %Wald/Forst: ca. 1 %
Herbizid-Klassifizierung (HRAC)• A Inhibitoren der Lipidbiosynthese• B Inhibitoren der verzweigtkettigen Aminosäuren• C Photosystem II-Inhibitoren• D Photosystem I-Inhibitoren (Entkoppler)• E Protoporphyrinogen-oxidase Inhibitoren• F Inhibitoren der Pigment-Biosynthese• G EPSP-Synthase Inhibitoren• H Glutamin-Synthase Inhibitoren• I DHP Inhibitoren• K Zellteilungs-Hemmer• L Inhibitoren der Cellulosesynthese• M Entkoppler• N ACCase Inhibitoren• O Synthetische Auxine• P Auxin-Transport-Inhibitoren• Z Unbekannte Targets
Erste Herbizide: DNOC und 2,4-D
DNOC als Insektizid patentiertHerbizide Wirksamkeit erkanntParallele Synthesen führen zu 2,4-D1942 als Warfare agent....1945 Einführung als Herbizid
Gravitropismus
• Statolithenstärke dient der Vermittlung des Schwerereizes
• Stärkekörner lagern auf dem ER. Aber: kein Schwerereiz, sondern anderes Signal
• ER verändert die Abgabe von Metaboliten:Auxin?• Unterbrechung des Protonentransports in die
Wand• Wachstumsstop auf der „Unterseite“
Phenoxyessigsäure - Entgiftung
Hormone:Geringe WirkkonzentrationenHohe Spezifität am RezeptorRasche WirkungSchnelle Reaktivierung des Rezeptors
Künstliche Auxine:Hohe Aufwandsmenge Hohe SpezifitätMetabolismus ist reversibel
Chemistry replaces the hoe!
• Pro US $ Ausgaben für Herbizide 5 $ Gewinn• Arbeitszeitersparnis: 1 Std statt 6 Std pro Hektar• In Europa: Mangel an Arbeitskräften • Erhöhung der Ertragssicherheit• Industrielle Revolution: alles ist möglich• Technologiegläubigkeit• Aber: DNOC-Vergiftungen, Agent Orange…• Aber…..
MischungenUnkraut MCPA
1945Mecoprop
1957Dichlorprop
1961Clopyralid
1975Dicamba +Mecoprop
+MCPA
Benazolin +
clopyralid
Quinmerac1985
Sinapis arvensis S S S S SCapsella bursa-pastoris S S S S SChenopodium album S S S S SGalium aparine R S S S S SStellaria media R S S S SPolygonum lapathifolium R R S S SPolygonum persiaca R R S S SBilderdykia convolvulus R R S S STripleurospermum maritimum R R R S S SCirsium arvense R R S S R S
Veronica hederifolia R R R R R SLamium purpureum R R R R S S
Martin 1987
Integrierter Pflanzenschutz
Schema des Integrierten Pflanzenschutzes
Integrierter Pflanzenschutz bedeutet:
Alle Schadensbegrenzungsfaktorensind auszunutzen, um die Schaderregerunter der wirtschaftlichenSchadensschwelle zu halten.
Verfahrensweisen:
• biologisch• biotechnisch
• anbau- und kulturtechnisch
• physikalisch (z. B. mechanisch, thermisch)
• chemisch (Pflanzenschutzmittel)
• pflanzenzüchterisch
1.10FachbeiratNaturhaushalt
Wirtschaftliche Schadensschwelle/1
Schadensschwelle entscheidetüber eine Bekämpfungsmaßnahmez. B. bei Ungräsern bzw. Unkräutern
Befallsstärke von Schaderregernbzw. Grad der Verunkrautung,die gerade noch geduldetwerden können
Bekämpfungsmaßnahmen nur, wenn die zu erwartenden Verluste höher sind als die Kosten
–Verbesserung der Wirtschaftlichkeit–Umweltschonung–Ertragssicherung–Produktqualität
–Schaderregerdichte
–Schadenshöhe
–Bekämpfungskosten
Ermittlung der:
Ziel der Schwellenwertermittlung:
1.11FachbeiratNaturhaushalt
Getreide
1
Wirtschaftliche Schadensschwelle/2
1.12FachbeiratNaturhaushalt
Kartoffelkäferca. 15 Larven pro Kartoffelstaude
Winterraps vital geschwächtsehr früh 3 - 4 1 - 2 Käfer/Pflanze
früh 7 - 8 3 - 4 Käfer/Pflanzespät > 8 > 4 Käfer/Pflanze
Rapsglanzkäfer
Sommerraps: 2 Käfer/Pflanze
Gelbrost/Braunrost (Getreide)Bei gelben Streifen bzw. braunen Rost-pusteln auf den Blättern sofort reagieren!
Peronospora (Wein)Bei „Ölflecken“ auf der Blattoberseitesofort reagieren!
1.13
Unverzichtbarkeit des Integrierten Pflanzenschutzes im Ackerbau
Weizen, Gerste, Roggen
Beispiel: Gelb- und Braunrost (Rostpilze) • Weltweites Auftreten• Oft epidemischer Verlauf
durch Sporenflug• Witterungsabhängig• Überwinterung auf Ausfallgetreide
Gelbrost
Braunrost
Bekämpfung:
• Sortenwahl• Rechtzeitiger Fungizideinsatz
FachbeiratNaturhaushalt
Ertragseinbußen bei Gelbrostbefallkönnen über 50 % betragen!
Anwendungsverfahren
1.17
Einzelpflanzen-behandlung
Band-spritzung
FachbeiratNaturhaushalt
Teilflächenbehandlung
Düsenabstand 50 cm
15 cm
ca. 12 cm
Bandbreite ca.
Saat- und Pflanzgutbehandlung
• Beizung (meist Fungizide)• Pillierung (Fungizide + Insektizide)• Tauchbehandlung (Fungizide, Insektizide
+ Bakterizide)
Pflanzen- und Bodenbehandlung
Ganzflächen-behandlung
• Spritzen (hydraulisches Zerstäuben)• Sprühen (Ausbringen mit
Gebläseunterstützung)• Nebeln (Tröpfchenschleierbildung)• Streuen von Granulaten• Angießen• Beimischen zu Anzuchterden• Räuchern und Begasen (in geschl. Räumen)• Bodenentseuchung
Teilflächenspezifischer Pflanzenschutz
• gezieltere Unkrautbekämpfung • Einsparung der Herbizidmenge durch teilflächenspezifischesErkennen des Unkrautbefalles• Geringere Belastung von Grundwasser und Umwelt
• Ziel ist die Anwendung eines Real-Time-Verfahrens, gleich-zeitige Erfassung des Unkrauts und Herbizidausbringung
• CCD-Kamera nimmt Grauwertbilder auf, aus Binärbildern werden Konturbilder erstellt und diese mit Musterpflanzenverglichen
H
Institut für Bodenökologie
Applikationstechnik
1.18
Grundlegende Anforderungen
FachbeiratNaturhaushalt
Raumkulturen
Flächenkulturen
• Pflanzenschutzgeräteliste der BBA• 2-jährige Kontrolle der Feldspritzgeräte• Brüheaufwandmenge genau berechnen• Düsenwahl (Flachstrahl-, Rundstrahl-,
Injektordüsen)• Spritzdruckeinstellung• Tropfengröße beachten (vollständige
Benetzung)• Windstärke und -richtung beachten• Fahrgeschwindigkeit einhalten
(Tacho überprüfen)• Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit
beachten• Waschwasserbehälter zur Pflanzenschutz-
gerätereinigung auf dem Feld
Verlustmindernde Technik
1.19FachbeiratNaturhaushalt
Tunnelgerät
Axialsprühgerät mit Abdeckblech
Flächenkultur
• Injektordüsen+ Druckverminderung+ reduzierte Fahrgeschwindigkeit
Raumkultur
• Tunnelgerät (Obst- und Weinbau),1-, 2- oder 3-zeilig
• Axialsprühgerät mit Injektordüsenund Abdeckblech (Hopfenanbau)
90 % Abtriftreduzierung
50 % oder 75 % Abtriftreduzierung
Kulturlandschaft
Naturlandschaft
2.1FachbeiratNaturhaushalt
Gesetzliche Regelungen
national
inter-national
als Basis:Richtlinie der EU über das
Inverkehrbringen von Pflanzenschutzmitteln
(91/414/EWG)
Pflanzenschutzmittelverordnung
Pflanzenschutz-Sachkundeverordnung
Pflanzenschutz-Anwendungsverordnung
Pflanzenschutzgesetz (PflSchG)
Landesgesetze zum Naturschutz
2.2.bFachbeiratNaturhaushalt
Landesgesetze zu Naturschutzund Landespflege
Geregelt sind u. a. :
• Abbrennen der Bodendecke
• Behandlung mit chem. Mitteln
• Rodung
• SchnittHerbizidanwendung auf Feldrain
2.10
Verminderung vonAbtrift und Abschwemmung
Maßnahmen zur Verminderung:
• Abstand zum Gewässer
• verlustarme Applikationstechnik(z. B. Verwendung von Injektordüsen)
Maßnahmen zur Verminderung:
• unbehandelte Randstreifen mitgeschlossener Pflanzendecke
• Mulch- oder Direktsaatverfahren
• AuffangsystemeFachbeiratNaturhaushalt
Abtrift
Abschwemmung
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