Analytische Laboruntersuchungen zum Freisetzungsverhalten von Sexualduftstoffen der beiden Traubenwickler Lobesia botrana und Eupoecilia ambiguella aus elektrogesponnenen Nanofasern : Vergleich maßgeschneiderter Nanofaserdispenser mit handelsüblichen Dispensertypen

Abstract

Seit den 90er Jahren hat sich der Einsatz von synthetischem Sexual-Pheromon in Land- und Forstwirtschaft etabliert und wird vor allem zur Regulierung der Tortricidae in Obst- und Weinbau eingesetzt. Die Konfusionsmethode zur biotechnischen Bekämpfung der bedeutendsten Weinbauschädlinge, Einbindiger und Bekreuzter Traubenwickler, schafft im Weinbau die Grundlage für ein insektizidfreies Bewirtschaftungssystem. Allerdings gibt es mancherorts auch Vorbehalte gegen diese umweltfreundliche Bekämpfungsmethode, da die Verwirrtechnik in einigen Gebieten in der Vergangenheit nicht zufriedenstellend funktioniert hat (ARN & LOUIS 1995; PERSÖNLICHE MITTEILUNG BREUER, WBI FREIBURG. In der Regel werden die Sexualduftstoffe durch Dispenser manuell in den Kulturflächen verteilt. Die in Deutschland zugelassenen Dispenser werden von der Firma BASF hergestellt.Die sogenannten RAK 1+2SD Dispenser sind Kombinationsdispenser, welche sowohl das Pheromon von L. botrana [(Z)-9-12:Ac] und E. ambiguella [(E,Z)- 7,9-12:Ac] in zwei getrennten Kammern enthalten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden auch Dispenser der Firma Shin-Etsu getestet. Hierbei handelt es sich um Isonet LE, der ebenfalls mit beiden Pheromonen befüllt ist, sich aber in Form und Füllmenge von RAK 1+2 SD unterscheidet. Die manuelle Ausbringung ist zum einen sehr arbeitsintensiv und zum anderen ist die Wirkung nicht immer überzeugend. Im Hinblick darauf soll im Rahmen des Innovationsförderungsprogramms des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz eine neuartige Applikationsmethode entwickelt werden,in welcher Nanofasern als Träger für flüchtige Signalstoffe dienen. Die feinskaligen Fasern werden aus Kunststoff- oder Biopolymeren durch den Elektrospinnprozess hergestellt. Unter anderem sollen die Polymer-Fasern durch die Möglichkeit der homogenen Ausbringung in der gesamten Kulturfläche eine räumlich und zeitlich gleichmäßige Verteilung der Pheromone im Weinberg ermöglichen. Weiterhin sollen Aspekte wie ein geringerer Arbeitsaufwand durch maschinelle Ausbringung und ein optimaler ökologischer und ökonomischer Einsatz von Pheromon und Polymer diese Art der Applikation gegenüber dem Einsatz von Breitbandinsektiziden konkurrenzfähiger machen. Im Rahmen dieser Arbeit soll das Abgabeverhalten von Faservliesvarianten charakterisiert und mit den herkömmlichen Dispensern RAK 1+2 und Isonet LE verglichen werden. Hierzu wurden neben den Dispensern RAK 1+2 und Isonet LE mehrere Wiederholungen von Faservliesproben aus Polyamid 6, Celluloseacetat und Ecoflex in einen Windkanal gehängt. Zweimal in der Woche wurden sie aus dem Windkanal entnommen und mittels einer Feinwaage gewogen. Anhand des Masseverlustes lässt sich die Pheromonabgaberate pro mg Probe und Tag berechnen. Zusätzlich wurde in zunehmenden Abständen nach dem Wiegen Proben nicht mehr zurückgehängt, sondern nach Durchführung einer CLSA in einem Gaschromatographen analysiert. Die so erhaltenen Daten wurden letztendlich mit Excel ausgewertet, wodurch eine zusätzliche Pheromonabgaberate der Dispenser ermittelt werden konnte.Der Focus in dieser Arbeit lag in dem Pheromon des Einbindigen Traubenwicklers (Z)-9-12:Ac, mit dem die Polymer-Faservliese aus Polyamid 6 und Celluloseacetatbeladen waren. Die Pheromonabgaberate von Polyamid 6 unterscheidet sich nicht signifikant (α=0,05) von der Abgaberate des Celluloseacetats. Jedoch weist das PA6-Faservlies eine Abgaberate über neun Monate auf, während der Abgabezeitraum bei der CAFaservliesprobe nur über vier Monate geht. Das CA-Faservlies zeichnet sich durch eine hohe mittlere Abgaberate aus. Diese ist doppelt so hoch als bei PA6, obwohl nur 1/3 mehr Pheromon enthalten ist. Allerdings sinkt die Pheromonabgaberate innerhalb eines Monats linear um 99 % und geht in den nächsten 3 weiteren Monaten gegen 0 mg/d.Ähnlich verhält sich das mit (E,Z)-7,9-12:Ac beladene Ecoflex-Faservlies. Die Pheromonabgaberate sinkt binnen eines Monats um 100 %. Das Ecoflex-Faservlieserbrachte somit die kürzeste Abgaberatedauer. Im Vergleich aller Faservliesvarianten mit dem Pheromonabgabeverhalten des Isonet LE-Dispensers zeigte sich,dass nicht einmal annäherungsweise ein solch günstiges Abgabeverhalten erreicht wurde.Selbst RAK 1+2 schneidet im Vergleich zu Isonet LE nicht sehr gut ab. Während die Abgabeleistung des RAK 1+2 Dispensers exponentiell sinkt und bereits nacheinem Monat 50 % der Abgabeleistung verliert, verläuft bei Isonet LE die Abgaberate verzögert und nimmt innerhalb des ersten Monats im Windkanal lediglich um17 % ab.Obwohl das Ziel einer kontinuierlichen Abgaberate der Faservliesproben bisher nicht erreicht wurde, erkennt man das Einsatzpotential der Fasern als Träger vonPheromonen in der Verwirrtechnik. So unterscheiden sich die mittleren Abgaberaten nicht signifikant von den herkömmlichen Dispensern, und es ist eine Pheromonabgaberate über mehrere Wochen festzustellen. Ever since the 1990s applications of synthetic sex pheromones in agriculture and forestry are well established. They are used on a large scale for management ofTortricidae in orchards and vineyards. The confusion method is eminently suitable for biotechnical regulation of the most important grapevine pests, European grape berry moth, Eupoecilia ambiguella and European grapevine moth, Lobesia botrana. This technique creates the basis for a control and management systemfree of insecticides. However, in some locations people take exception against this environmentally benign control method because in the past the mating disruption approach did not perform reproducibly and satisfactorily enough from year to year (ARN & LOUIS 1995; personal communication BREUER, WBI Freiburg). As a rule, sex pheromones are distributed by dispensers manually within the fields. Dispensers certified in Germany are manufactured by BASF Company. So called RAK 1+2 SD chamber dispensers release a combination of pheromones against L. botrana [(Z)-9-12:Ac] and E. ambiguella [(E,Z)-7,9-12:Ac] evaporating from two separated dispenser compartments. Within this project also dispensers of Shin-Etsu Co. were tested, specifically Isonet LE dispensers which are charged with both pheromones but which differ in container shape and amount of pheromone filling from RAK 1+2SD. Their manual application is both very labor intensive and not always convincingly efficacious. In recognition of this dilemma, the innovation program of the German Federal Ministry of Food, Agriculture, and Consumer Protection in Berlin provided a grant for a novel application method by which nanofibers serve as carriers for volatile signal compounds. The fibers with diameters in the upper nanometer range are generated from polymers and biopolymers by electrospinning. The polymer fibers are designed to facilitate their uniform distribution on the cultivated area. Among other desirable features, they allow a spatially and temporally homogenous distribution of pheromones in the vineyard. Moreover, aspects like reduced labor by 1. mechanical distribution, 2. optimal ecological and 3. economical application of pheromone and polymer are important features. They make this kind of application more competitive in comparison to broad spectrum insecticides. Within the framework of this thesis, the release of various fiber fleeces will be characterized and compared with conventional dispensers RAK 1+2 and Isonet LE. In addition to dispensers RAK 1+2 and Isonet LE, several replicates of fiber fleece samples made from Polyamid 6, cellulose acetate, and Ecoflex have been placed into a wind tunnel. Twice per week samples have been taken out from the wind tunnel and weighed on a sensitive balance. The pheromone loss per mg of sample and day was calculated from the weight loss. In addition, some samples have not been returned to the tunnel after the weighing procedure. Within increasing time intervals after weighing, these samples have been analysed by GC after they have been subjected to CLSA. Data obtained have finally been evaluated by EXCEL which allows calculating an additional pheromone loss rate of the dispensers. The focus of this work deals with the pheromone (Z)-9-12:Ac of the grape berry moth Eupoecilia ambiguella which is loaded onto the polymer fiber fleeces made from Polyamid 6 and cellulose acetate.Although the goal of a continuous release rate of all fiber fleece samples has not completely been achieved, one can recognize the potential of nanofibers as carriers of pheromones for the disruption technique. The average release rates from fibers do not significantly differ from conventional dispensers. Most importantly,already now a pheromone release of several weeks has been accomplished.