Umweltanalytik an der Karlsruher Institut für Technologie

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Was sind Fungizide?

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Was ist Pflanzenschutz?

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Gesetzliche Grundlagen für Pflanzenschutz?
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PSM im konventionellen Anbau?

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Was sind Herbizide?

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Was genau umfasst die gute fachliche Praxis?

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(Übersicht über den) Fremdstoffmetabolismus in Pflanzen?
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Wozu führt die Verpflichtung zur Anwendung der guten fachlichen Praxis?

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Was sind Safener?

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Unkrautdruck bei Herbiziden?

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Triazinherbizide?
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Einteilung von Fungiziden?

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Umweltanalytik

Was sind Fungizide?
- PSM, die gegen Pilze (Schimmelpilze, Rostpilze, falschen Mehltau (Eipilz), Mehltau (Schlauchpilz)) wirken
- Einsatz in D vor allem im Obst-, Wein- und Hopfenanbau, außerdem in Weizen- und Kartoffelkulturen
- erste Mittel waren Kupfer-und Schwefelverbindungen sowie organische Quecksilberverbindungen (nicht mehr zugelassen seit 1982)
- Bedeutung von Kupfer stark zurückgegangen, noch im ökol. Landbau (Krautfäule an Kartoffeln und Weinbau)

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Was ist Pflanzenschutz?
Schutz der Pflanzen vor:
- tierischen Schädlingen
- pflanzenpathogenen Mikroorganismen
- Konkurrenten um Wasser, Licht, ...
- ...

- wird seit Jahrhunderten betrieben (zb gebrannter Schwefel (SO2))
- gezielte Verwendung von PSM seit Mitte des 19. Jhdts (“Bordeaux-Brühe“: CuSO4 und Cu(OH)2 gegen falschen Mehltau der Weinrebe)
- Pflanzenschutz durch chemische PSM, biologischen Pflanzenschutz, geeignete Fruchtfolgen, ackerbautechnische Maßnahmen, Sortenauswahl, etc möglich

Umweltanalytik

Gesetzliche Grundlagen für Pflanzenschutz?
VO (EG) 1107/2009 über das Inverkehrbringen von PSM:
Regelt u.a. Prüfung und Zulassung von PSM und deren Wirkstoffen 

RL 2009/128/EG über Aktionsrahmen der Gemeinschaft für nachhaltige Verwendung von Pestiziden :
- Regelt Anwendung von PSM
- Umsetzung im PflSchG und im nationalen Aktionsplan zur nachhaltigen Anwendung von PSM

National: Pflanzenschutzgesetz (PflSchG):
§3 Gute fachliche Praxis und integrierter Pflanzenschutz:
(1) Pflanzenschutz darf nur nach guter fachlicher Praxis durchgeführt werden. [...] (Dies) umfasst die Einhaltung der allgemeinen Grundsätze des integrierten Pflanzenschutzes.

§2 integrierter Pflanzenschutz: 
Eine Kombination von Verfahren, bei denen unter vorrangiger Berücksichtigung biologischer, biotechnischer, pflanzenzüchterischer, sowie anbau- und kulturtechnischer Maßnahmen die Anwendung chemischer PSM auf das notwendigste beschränkt wird. (Siehe auch Anhang III der RL 2009/128/EG)

Umweltanalytik

PSM im konventionellen Anbau?
Ende 19. Jhdt: “Bordeaux-Brühe“
1910er: Einführung von Methylquecksilber
1930: patentierung von Thiram (Dicarbamid, Funghizid)
1940er: Einführung von DDT (Insektizid), Zulassung von 2,4-D (Herbizid)
1960er: Entdeckung systemischer Fungizide

Neben Verwendung im Anbau, werden PSM auch in der Vorratshaltung verwendet (v.a. CO2 als Insektizid!)

Umweltanalytik

Was sind Herbizide?
- PSM, die gegen Unkräuter eingesetzt werden, Pflanzen abtöten oder so schädigen können, dass unerwünschter Pflanzenwuchs ausbleibt

Unkräuter:
- in Landwirtschaft alle Pflanzen außer der Nutzpflanze
- führen zu erheblichen Beeinträchtigungen der Flächenerträge, da sie mit der Nutzpflanze um
- Sonne
- Lebensraum
- Nährstoffe
Konkurrieren

Teilweise, zb. In Gleisanlagen, ist keinerlei Pflanzenwachstum erwünscht (-> gesamte Vegetation = Unkräuter)
Deutsche Bahn setzt zb Glyphosat, Flazasulfuron, Flumioxazin ein

Umweltanalytik

Was genau umfasst die gute fachliche Praxis?
Gesunderhaltung und Qualitätssicherung von Pflanzen und Pflanzenerzeugnissrn durch:
(a) vorbeugende Maßnahmen
(b) Verhütung der Einschleppung oder Verschleppung von Schadorganismen
(c) Abwehr oder Bekämpfung von Schadorganismen
(d) Förderung natürlicher Mechanismen zur Bekämpfung von Schadorganismen

Maßnahmen zum Schutz vor sowie die Abwehr von Gefahren, die durch die Anwendung, das Lagern und den sonstigen Umgang mit PSM oder durch andere Maßnahmen des Pflanzenschutzes, insbesondere für die Gesundheit von Mensch und Tier und für den Naturhaushalt, einschließlich des Grundwassers entstehen können

Grundsätze für die Durchführung der guten fachlichen Praxis werden vom BMEL (früher: BMELV) formuliert und im Einvernehmen mit dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit im Bundesanzeiger veröffentlicht

- dynamisches System, das sich aufgrund neuer Ergebnisse und praktikabler Verfahren ständig weiterentwickelt

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(Übersicht über den) Fremdstoffmetabolismus in Pflanzen?
- Fremdstoffe (Xenobiotika) werden in Pflanzen mit dem Ziel der Entgiftung metabolisiert
- kann wie beim Menschen teilweise auch zu einer Giftung führen
- Pflanzen können konjugierte Giftstoffe nicht ausscheiden -> Phase III-Mechanismus zur Langzeitdeposition nicht-toxischer Konjugate 

Phase I:
- Oxidationen
- Reduktionen 
- Hydrolysen

Phase II:
- Konjugation

Phase III:
- zusätzliche Konjugation
- Einlagerung in Zellwand
- Absonderung in Vakuole

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Wozu führt die Verpflichtung zur Anwendung der guten fachlichen Praxis?
- biologische, biotechnische, pflanzenzüchterische, sowie kulturtechnische Pflanzenschutzmaßnahmen müssen vorrangig berücksichtigt werden
- Anwendung chemischer PSM erfolgt nur in notwendigem Maß
- es wird Rücksicht auf vorbeugenden Verbraucherschutz genommen
- Rücksichtnahme auf Schutz des Naturhaushaltes 

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Was sind Safener?
- Zusatzstoffe in Herbiziden, die den Metabolismus der Wirkstoffe in der Kulturpflanze beschleunigen
- viele Safener sind den Wirkstoffen strukturell ähnlich
- können zum Beispiel entgiftende Enzyme induzieren (CytP, GSP, etc)
- Wirkung in Unkräutern/Ungräsern wird nicht beeinflusst
- Selektivität zwischen Unkräutern Hbf Kulturpflanzen wird erhöht
- Einsatz vieler Herbizide wäre sonst nicht möglich

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Unkrautdruck bei Herbiziden?
- Beschränkung auf wenige Kulturen und wiederholte Anwendung von Herbiziden begünstigen Resistenzen
- metabolische Resistenz (“schleichende Resistenz“) : einzelne Pflanzen besitzen Fähigkeit, den Wirkstoff schneller zu metabolisieren 
- “Target-site“-Resistenz: Zielenzym am Wirkort genetisch so verändert, dass Wirkstoffe selbst mit hohen Aufwandmengen nicht mehr aktiv werden
- Verhinderung von Resistenzen: Anwendung von Mitteln mit verschiedenen Wirkmechanismen in den Fruchtfolgen 
- Einhaltung bestimmter Bewirtschaftungsfaktoren vermindert Verunkrautung:
+ Unkrautdruck umso geringer, je später die Saat erfolgt, da bei Saatbereitung gekeimte Pflänzchen entwurzelt/verschüttet werden - häufig wird früher gesät (bestimmte Sorten), um den Ertrag zu erhöhen
+ vielfältige Fruchtfolge: Wachstumszeit, Zeitpunkt und Intensität von Bodenbearbeitung und mechanischer Unkrautbekämpfung sowie Konkurrenzstärke der Kulturen ändern sich, kein Unkraut/Ungras kann sich übermäßig vermehren

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Triazinherbizide?
Von Triazinen und Triazinonen abgeleitete Herbizide:
- H2.2 Triazinherbizide (zb Terbuthylazin, Atrazin)
- Photosynthese-Hemmer
- die meisten Triazine werden über die Wurzel aufgenommen
- v.a. Anwendung im Maisanbau
- Terbuthylazin wurde 2011 auf ca. 86% aller Maisanbauflächen eingesetzt 

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Einteilung von Fungiziden?
Einteilung möglich nach:
- Aufnahme
+ Bodenfungizide (Aufnahme über Wurzel)
+ Blattfungizide
(+Beizmittel, töten Krankheitserreger auf Saatgut ab und schützen die keimende Pflanze vor Befall)

- nach Wirkung
+ vollsystemische Fungizide (dringen in Pflanzengewebe ein und werden verteilt)
+ locosystemische Fungizide (Filmen in Gewebe ein, werden aber nicht verteilt)
+ nicht-systemische Fungizide (gelangen in Pilze und töten sie ab, nicht aber in die Pflanze (Schutz durch Cuticula)

- nach Befallsstadien:
+ protektive Fungizide (häufig angewendet, da Befallszeitpunkt nicht vorhersehbar, oft nicht-systemisch)
+ kurative Fungizide (können Pilz noch im Stadium zwischen Infektion und Sporulation abtöten, systemisch)
+ eradikative Fungizide (wirken noch nach dem sichtbarwerden der Symptome, systemisch)

- nach chemischen Gesichtspunkten (strukturelle Gemeinsamkeiten)

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