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Nanosilber erfolgreich im landwirtschaftlichen Einsatz

Bekämpfung der ESCA Pilzkrankheit im Weinbau

ESCA ist eine bis dato unheilbare Krankheit auf Weinreben (verursacht durch Pilze, hauptsächlich die Stämme Phaeomoniella chlamydospora, Phaeoacremonium aleophilum und Fomitiporia-Arten), welche die Weinbauern zwingt, zuerst die Reben drastisch zurück zu schneiden und ein bis zwei Jahre danach ganz zu entfernen.

Der Weinbauer legt bei Weißweinsorten eine Gesamtkulturdauer von 30-35 Jahren an. Bei Rotweinsorten sind es zwischen 30 und 60 Jahren. In den ersten 6-8 Jahren (Weißwein) bzw. 8-12 Jahren (Rotwein) investiert der Weinbauer in seine Zukunft. Profite durch gute, vermarktbare Weine werden erst nach diesen Investitionsjahren erzielt.

Genau in der Phase, 8-12 Jahre nach der Pflanzung, in denen der Weinbauer Profit aus seinen jahrelangen Investitionen ziehen könnte, bricht die Krankheit aus und ihm bleiben nur die oben beschriebenen Maßnahmen zur Erwirtschaftung eines ökonomischen Nutzens.

Die Entwicklung bei vielen Rebsorten zeigt in Richtung Vollverlust von großen Anbauflächen, vor allem hochwertiger Trauben und in der Folge Weine. Daher ist ein volkswirtschaftlicher Schaden ohne geeignete Maßnahmen unausweichlich.
Das Ziel Vorhabens ist es gegen ESCA fungizide Wirkstofflösung zu entwickeln (RAS AG).

Formulierungsentwicklung durch RAS
Je nachdem wie der zu entwickelnde Wirkstoff für ESCA appliziert werden soll, muss die entsprechende Formulierung an die Verbreitungsmethode angepasst werden. Neben der Endo-Methode (Bohrung in den Stamm) soll auch das Sprühverfahren (Aufnahme über die Poren in den Blättern bzw. über die Wurzeln im Boden) getestet werden. Mögliche Wirkstoffe sind organische Biozide, besonders bevorzugt aber Nanometalle wie Zink, Kupfer und Silber. Als Wirkstoff gegen ESCA kommen unter anderem wegen ihrer hervorragenden fungiziden Eigenschaften unter anderem Silberionen in Frage. Nanopartikuläres Silber wäre für diese Anwendung ideal, da durch die kleine Partikelgröße die Aufnahme in die Pflanze und der Transport innerhalb der Pflanze gewährleistet sein dürfte und außerdem die Silbernanopartikel als Controlled Release für die Silberionen dienen und dadurch nur geringe Mengen an Wirkstoff bei einem optimalen Applikationsverfahren benötigt werden.
Der Innovative Kern in diesem Projekt ist die Entwicklung einer auf die Verbreitungsmethode angepasste Formulierung auf Basis von Nanometallen mit einem Controlled Release Verhalten. Unter anderem werden dafür folgende Schritte unternommen, um eine geeignete Formulierung zu entwickeln:

Formulierungsentwicklung für eine optimale Aufnahme des Wirkstoffes in die Pflanze
Alle Bestandteile der Formulierung sollten eine Partikelgröße im Nanometerbereich besitzen, damit die Pflanze die Formulierung optimal aufnehmen kann. Da die Endformulierung neben den Silbernanopartikeln auch zahlreiche andere Zusatzstoffe enthalten wird, muss darauf geachtet werden, dass es zu keinem Zeitpunkt zu Agglomerationen in der Formulierung kommt.
Formulierungsentwicklung für einen optimalen Transport des Wirkstoffes innerhalb der Pflanze
Für eine optimale Verteilung des Wirkstoffes innerhalb der Pflanze muss die Formulierung an die Eigenschaften des Wasser- bzw. Nährstofftransportes im Xylem angepasst werden. Dabei sind die wichtigsten Faktoren das Lösungsmittel (Wasser, wie in der Pflanze), die Oberflächenspannung, der pH-Wert und die Salzkonzentration. Weichen die Eigenschaften der Wirkstoffformulierung zu stark von der der Flüssigkeit im Xylem ab, kann der Nährstofftransport der Pflanze negativ beeinflusst werden, so dass der Wirkstoff nicht in alle Teile der Pflanze vordringt oder auch sogar der Nährstofftransport in der Pflanze zusammenbricht.

Formulierungsentwicklung für eine optimale Wirksamkeit gegenüber ESCA
Neben dem Hauptwirkstoff Silber sollen in der Formulierung auch zusätzliche Wirkstoffe ausgetestet werden, von denen sich ein synergistischer Effekt zum Silber erhofft wird. Vielversprechende Kandidaten sind Eisen-, Kupfer- oder auch Borionen. Chinnici et al. erwähnen in ihrer Studie, dass an ESCA leidende Weinstöcke im Vergleich zu gesunden einen Kupfermangel aufweisen [F.Chinnici, A. Antonelli, A. Piva, A. Amati, Vitis, 1999, 38 (4), 187-188.]. An die zu testenden Agenzien sind dabei ähnliche Anforderungsprofile (Größe, Aufnahmefähigkeit durch die Pflanze, Bioverträglichkeit der Stabilisatoren,…) wie an den Silberwirkstoff zu stellen.

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