Dr. agr. Sabin Basi

Promotion am 13. August 2013

Deposits of foliar-applied herbicides: characterization and relevance for bio-efficacy as evaluated in selected weed species

 Dissertation online


Zusammenfassung

Der Schwerpunkt dieser Studie liegt auf dem Einfluss von Formulierungshilfsmitteln auf die Eigenschaften der Depositionen und deren Auswirkung auf die kutikuläre oder auch stomatäre Aufnahme von Herbiziden. Dazu wurden Glyphosat (Gly) und Diquat als hydrophile, systemische oder bei Kontakt wirkende blatt-applizierte Herbizide als Modellsubstanzen ausgewählt. Die Formulierungen wurden entweder mit Tensiden oder hygroskopisch wirkenden Salzen zubereitet. Das ethoxylierte Rapssamenöl-Tensid (RSO) mit unterschiedlichen Ethylenoxid (EO) Anteilen wurde zugefügt, um die Depositonseigenschaften der Aktivsubstanzen zu beeinflussen. Zum besseren Verständnis der stomatären Aufnahme wurden der Formulierung hygroskopische Salze zugesetzt, um somit die hydraulische Aktivierung der Stomata (HAS) zu induzieren. Die Formulierungströpfchen wurden entweder mit kinetischer Energie (aus definierter Höhe mittels Einzeltropfengenerator) oder ohne kinetische Energie (mittels Mikropipette) appliziert. Als relevante Unkrautarten wurden die leicht zu benetzende Stellaria media und Viola arvensis, sowie die schwer zu benetzende Setaria viridis und Chenopodium album herangezogen. Die Depositionen wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit der Röntgenstrahlmikroanalyse untersucht. Die Größe der Ablagerungsrückstände sowie die induzierte hydraulische Aktivierung der Stomata wurden in Relation zur Aufnahme des Herbizids durch das Blatt evaluiert. Darüber hinaus wurde die Auswirkung der Ablagerungsrückstände auf die Biomasse und die Chlorophyll-Fluoreszenz des Gewebes diskutiert. Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Für die an dem tatsächlichen Bedarf orientierte, zielgerichtete Applikation von wässrigen Lösungen wurde ein robuster, pneumatischer Einzeltropfengenerator konstruiert. Eine Erhöhung der Impulsweite und des Düsendurchmessers hatte eine Vergrößerung des Tropfendurchmessers zur Folge. Im Gegensatz dazu führten erhöhter Druck und reduzierte Oberflächenspannung der Flüssigkeit zu einer Verringerung des Tröpfchen-Durchmessers. Bei optimaler Anpassung resultierten Einzeltropfen mit einem Durchmesser von 533 bis 1819 μm.

2. Die kinetische Energie der Tröpfchen hatte keinen gleichmäßigen Effekt auf die Ablagerungsstruktur oder die biologische Wirksamkeit der Gly-Formulierungen. RSO Tenside hingegen veränderten mit verschiedenen EO-Anteilen die Ablagerungsstruktur und die biologische Wirksamkeit der Formulierungen in Abhängigkeit von der Pflanzenart. Bei leicht zu benetzenden Unkrautarten hatte der EO-Anteil von RSO-Tensiden keinen Einfluss auf die Depositionsfläche von Gly und seine biologische Wirksamkeit. Bei schwer zu benetzenden Arten führte die Zunahme von EO-Anteilen in RSO-Tensiden zu einer Verringerung der Depositionsfläche von Gly und zu einer Steigerung der biologischen Wirksamkeit.

3. Der nicht signifikante Einfluss von RSO-Tensiden auf die Diquat-Depositionsfläche bei leicht zu benetzenden Blättern stimmte mit den nicht signifikanten Veränderungen der Chlorophyllfluoreszenzparameter und dem Herbizid-induziertem Austrocknungspotenzial der Blätter überein. Im Gegensatz dazu führte eine verringerte Depositionsfläche von Diquat-Tröpfchen zu stärkeren Veränderungen der Chlorophyllfluoreszenzparameter des Gewebes und höherem Austrocknungspotenzial von Diquat.

4. Hygroskopische Salze führten zur hydraulischen Aktivierung der Stomata (HAS). Kosmotropische Salze(Na2SO4) verringerten die Oberflächenspannung der Gly-Lösung geringfügig und resultierten in der Ausbildung von amorphen, kugelförmigen Strukturen von Gly-Salzablagerungen. Im Gegensatz dazu führten chaotropische Salze (NaNO3 or NaClO3) zu einer starken Reduzierung der Oberflächenspannung der Lösung und damit zur Ausbildung kolloidaler Mischungen, welche durch periklinische Zellwände und sogar bis in die Stomata strömten. Kosmotropisches Na2SO4, hatte keinen Einfluss auf die biologische Wirksamkeit von Gly, wohingegen das chaotropische NaNO3 die biologische Wirksamkeit von Gly steigerte und zu einem äquivalenten, wenn nicht sogar besseren Ergebnis führte als bei Zusatz des organosilicone-basierten Adjuvant Break Thru S233.

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