Einfluß von Düsentypen, Formulierungsarten und Wasserqualitäten auf das Leistungspotential von Pflanzenschutzmitteln

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1 Einfluß von Düsentypen, Formulierungsarten und Wasserqualitäten auf das Leistungspotential von Pflanzenschutzmitteln Ralf Brune, Teamleiter Technischer Kundenservice, Syngenta Agro GmbH, Maintal

2 Angewandte Forschung in der Applikationstechnik Beizgradmessung Einzelkornanalyse Heubach Staubanalysen Beizqualität Applikationsqualität Formulierungsvergleiche Anlagerungs- & Verteilungsmessungen Zielflächenuntersuchungen Großflächenversuche Seminare Praktische Trainings 2

3 Inhalt Eigenschaften von Wirkstoffen und Zielflächen Düsentechnik allgemein Temperatur und Luftfeuchtigkeit Spezialdüsen für den Vorauflauf Abdriftmindernde Additive Formulierungstypen Mischreihenfolge, ph-wert und Wasserhärte Zusammenfassung 3

4 Eigenschaften von Wirkstoffen Wirkstoffe mit Kontaktwirkung Kontaktwirkstoffe werden nicht verlagert Nur direkt getroffenes Gewebe geschützt gute Verteilung nötig! fein-mitteltropfige Applikation 24 h 48 h 96 h Skala der Wirkstoffkonzentration gering hoch 4

5 Eigenschaften von Wirkstoffen Wirkstoffe mit Xylem-mobiler Wirkung Xylem-mobile Wirkstoffe werden nur akropetal verlagert Nur direkt getroffenes Gewebe und Neuzuwachs geschützt Mittlerer Bedeckungsgrad ausreichend 6 h 24 h 72 h 144 h Skala der Wirkstoffkonzentration gering hoch 5

6 Eigenschaften von Wirkstoffen Wirkstoffe mit phloem-mobiler Wirkung Systemische Wirkstoffe werden akro-und basipetal verlagert auch nicht getroffene Pflanzenteile werden erreicht geringere Anforderungen an die Bedeckung 48 h Applikation 96 h 168 h Skala der Wirkstoffkonzentration gering hoch 6

7 Eigenschaften von Wirkstoffen Systemische Verteilung von einem systemischen Herbizid in der Pflanze besprühte Fläche 1 Stunde 3 Stunden nach Applikation Verfärbung von rot nach grün zeigt die schnelle Mobilität des Wirkstoffes an 7

8 Wann wird eine gute Retention = Haftung erreicht? Bei allen Pflanzenarten ist auf der Blatt-/Stängeloberfläche ein epikutikulären Wachsfilm vorhanden. Gute Haftung bei: starker Behaarung geaderter Blattfläche rauher Oberfläche keinen zusätzlichen kristallinen epikutikulären Wachsauflagerungen 8

9 Applikationstechnik Herbizide, Ackerfuchsschwanz Blattoberfläche Behaarung Epidermiszellen-Form Kutikulastruktur 9

10 Applikationstechnik Herbizide, Ackersenf Aderung Blattoberfläche Behaarung Kutikulastruktur Epidermiszellen-Form 10

11 Zielorganismen Oberflächen von Kartoffel und Raps Eine ausreichende Wirkung ist nur dann gegeben; wenn der Wirkstoff auch da hin kommt, wo er wirken soll! 11

12 Inhalt Eigenschaften von Wirkstoffen und Zielflächen Düsentechnik allgemein Temperatur und Luftfeuchtigkeit Spezialdüsen für den Vorauflauf Abdriftmindernde Additive Formulierungstypen Mischreihenfolge, ph-wert und Wasserhärte Zusammenfassung 12

13 Durchblick? 13

14 Flachstrahldüsen Ohne Injektortechnik Standard- Flachstrahldüsen LU, Hardi ISO-F TTJ (Doppelflachstrahldüse) 14

15 Fallgeschwindigkeit und Driftpotential von Tropfen 0, Kleine Tropfen haben fast keinen Fall, schweben, können verdriften Diese Tropfen stehen über dem Bestand und können leicht von Seitenwind erfasst werden Tropfengröße [µm] Tropfengröße µm Fallgeschwindigkeit cm/s 0,30 2,7 10, nach Pearson 15

16 Folge falscher Anwendung => Abdrift (Standardtechnik). 16

17 Flachstrahldüsen Mit Injektortechnik Lange Bauarten z.bsp.: ID, AI, AVI Twin, Kurze Bauarten z.bsp: IDK, AirMix, AIXR IDN, TTI, HiSpeed Universaldüsen IDKN, IDKT 17

18 Abdriftmindernde Technik praktisch keine Abdrift 18

19 Randdüsen Randscharfe Applikation Randdüsen begrenzen den Spritzstrahl 19

20 Gestängehöhe 50 60cm über der Zielfläche! cm Gestängehöhe: 50cm über der Zielfläche Eine Erhöhung um 10cm verdoppelt die Abdrift 20

21 Abdriftreduktion 90 % - Zielkonflikt? Düsentyp: IDN Druck: 2,0 bar Geschwindigkeit: 6,0 km/h Wassermenge: 160 l/ha Bedeckung: 20 % Düsentyp: IDN Druck: 2,0 bar Geschwindigkeit: 6,0 km/h Wassermenge: 200 l/ha Bedeckung: 30 % Quelle: K. Schmidt, Landesanstalt für Pflanzenschutz, Stuttgart Düsentyp: AI Druck: 2,0 bar Geschwindigkeit: 6,0 km/h Wassermenge: 330 l/ha Bedeckung: 46 % 21

22 Wenn 90%, dann bitte richtig..90% = Düse & Druck 22

23 Tropfenflugbahn bei Flachstrahldüsen Fahrgeschwindigkeit 2,5 m/s = 9 km/h gute Benetzung + - Spritzschatten Strahlrichtung Ø 2,5 m/s (1,9-4,1 m/s) einzelne Tropfen weichen stark ab Fahrtrichtung 23

24 Spritzschatten bei Flachstrahldüsen 24

25 Verschiedene Varianten von Doppelflachstrahldüsen 25

26 Tropfenflugbahn bei Doppel-Flachstrahldüsen Verbesserte Benetzung auf den Zielflächen ,0 m/s = 7,2 km/h Fahrtrichtung 26

27 Unterschiede sichtbar gemacht II ID l/ha AVI TWIN l/ha 27

28 Anlagerungsmessung in Raps Anlagerung g ai/ha; BBCH oberes Drittel mittleres Drittel unteres Drittel 5 0 IDKN IDKT ID AVI-TWIN Versuchsort: Alsfeld-Reibertenrod Doppelflachstrahldüsen lagern tendenziell mehr an! Temperatur: 16 C, Luftfeuchte: 70% LF, Wind: 0,5 1,5 m/s 28

29 Blattbedeckung in % Blattbedeckung Kartoffellaub in % ID 04 HiSpeed 04 AVI-TWIN 04 IDKT 04 ID 02 HiSpeed l/ha 150 l/ha Oberes Drittel Mittleres Drittel Unteres Drittel 29

30 Wirkung % Einfluss von Düsen und Wassermengen auf die Wirksamkeit von Axial gegen ALOMY Appliziert: , BBCH 31-32, Bonitur am 09.05, 13 DAA Mai ; 250 9; ; 150 6; 250 7,5; ; 150 km/h l/ha AVI Twin ,8 bar AirMix ,3 bar 30

31 Wirkung % Einfluss von Düsen und Wassermengen auf die Wirksamkeit von Axial gegen ALOMY Appliziert: , BBCH 31-32, alle Bonituren AVI Twin ,8 bar AirMix ,3 bar 31

32 Düsen - Tropfengrößenbereiche MVD 125 µm MVD 250 µm MVD 350 µm MVD 450 µm MVD 575 µm Sehr feintropfig feintropfig mitteltropfig grobtropfig Standard- Flachstrahldüsen Antidrift -Düsen Sehr grobtropfig extrem grobtropfig Injektorkompakt (N) -Düsen Injektor (N) -Düsen TTI -Düsen 32

33 Abhängigkeit von Bedeckungsgrad, Bestandesdurchdringung und Abdriftrisiko zu Tropfengrößen BCPC Spezifikation Tropfengröße MVD* Bestandes- Durchdringung Bedeckungspotential Abdriftrisiko Sehr Fein VF 125 µm= 0,12 mm Fein F 250 µm= 0,25 mm Mittel M 350 µm= 0,35 mm Grob C 450 µm= 0,45 mm Sehr Grob VC 575 µm= 0,57 mm * Mittlerer Volumetrischer Durchmesser 33

34 Welche Düse? BCPC Spezifikation Tropfengröße MVD* Standard Universal Sehr Fein VF Fein F 125 µm= 0,12 mm 250 µm= 0,25 mm Kulturspezifische Düsenwahl Druck im Optimum halten! Tropfengröße anpassen! Mittel M 350 µm= 0,35 mm Grob C 450 µm= 0,45 mm Sehr Grob VC 575 µm= 0,57 mm * Mittlerer Volumetrischer Durchmesser 34

35 Inhalt Eigenschaften von Wirkstoffen und Zielflächen Düsentechnik allgemein Temperatur und Luftfeuchtigkeit Spezialdüsen für den Vorauflauf Abdriftmindernde Additive Formulierungstypen Mischreihenfolge, ph-wert und Wasserhärte Zusammenfassung 35

36 Quelle: zitiert nach Eickstedt Existenzzeit von Tropfen Temperatur relative Luftfeuchte und Existenzzeit eines 100 µm Tropfens - Labor Temperatur 20 C 30 C 40 C % rel. LF 40 % rel. LF Die Existenzdauer eines Tropfens wird stärker von der Luftfeuchte als von der Temperatur beeinflusst 36

37 MVD (Mittlerer Volumen-Durchmesser) Je die Hälfte der ausgebrachten Flüssigkeitsmenge besteht aus Tropfen, die größer, bzw. kleiner sind als der MVD 50% sind kleiner 50% sind größer 37

38 Reduzierte Wassermenge = geringere Belagsdichte 38

39 Luftfeuchtigkeit Rostock März Mai 2014 Temp. Max Temp. Min Niederschlag Luftfeuchte (%) 2m Quelle: proplant

40 Luftfeuchtigkeit Hannover März Mai 2014 Temp. Max Temp. Min Niederschlag Luftfeuchte (%) 2m Quelle: proplant

41 Luftfeuchtigkeit Münsingen (BW) März Mai 2014 Temp. Max Temp. Min Niederschlag Luftfeuchte (%) 2m Quelle: proplant

42 Inhalt Eigenschaften von Wirkstoffen und Zielflächen Düsentechnik allgemein Temperatur und Luftfeuchtigkeit Spezialdüsen für den Vorauflauf Abdriftmindernde Additive Formulierungstypen Mischreihenfolge, ph-wert und Wasserhärte Zusammenfassung 42

43 Tropfengröße und Abdriftrisiko * Mittlerer Volumetrischer Durchmesser BCPC Klasse MVD* Bedeckung Tropfengröße Durchdringung Direkte Abdrift Sehr Fein 125 µm= VF 0,12 mm Fein 250 µm= F 0,25 mm Mittel 350 µm= M 0,35 mm Grob 450 µm= C 0,45 mm Sehr Grob VC 575 µm= 0,57 mm ID Extrem Grob 660 µm= XC 0,66 mm Ultra Grob 43 UC >700 µm= 0,70 mm Syngenta

44 Vorauflaufdüse Syngenta Neue Technologie für die Ausbringung von Bodenherbiziden zur Vermeidung von direkter Abdrift Erste Düse im Ackerbau und Gemüsebau in der Abdriftminderungsklasse 95 % 95 % Abdriftminderung von 1,5 bis 5,0 bar 90 % Abdriftminderung bis 6,0 bar JKI anerkannt als Gerät zur Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln seit Juni 2013 (G-1945) von 1,5 8,0 bar Eingetragen in das Verzeichnis Verlustmindernde Geräte seit Juli

45 Injektordüse ID , 2 bar, 90% im Düsenstand 45

46 Vorauflaufdüse VA , 2 bar, 95% im Düsenstand 46

47 V100 (%) in Abhängigkeit von Düse, Druck und Spritzbrühe Druck (bar) Syngenta ,06 0,20 0,64 ID ,8 1,7 2,7 5,0 6, Syngenta ID V100 (%) = Feintropfenanteil, das Volumen der Spritzbrühe in Tropfen < 100 µm

48 VA-Düse / ID-Düse im Praxiseinsatz 48

49 Syngenta Düse / ID-Düse im Praxiseinsatz 49

50 Inhalt Eigenschaften von Wirkstoffen und Zielflächen Düsentechnik allgemein Temperatur und Luftfeuchtigkeit Spezialdüsen für den Vorauflauf Abdriftmindernde Additive Formulierungstypen Mischreihenfolge, ph-wert und Wasserhärte Zusammenfassung 50

51 Welche entscheidenden technischen Parameter verändern die Tropfengröße? von sehr grob zu sehr fein von sehr fein zu sehr grob Standarddüse vs. Injektordüse 51

52 Inhalt Eigenschaften von Wirkstoffen und Zielflächen Düsentechnik allgemein Temperatur und Luftfeuchtigkeit Spezialdüsen für den Vorauflauf Abdriftmindernde Additive Formulierungstypen Mischreihenfolge, ph-wert und Wasserhärte Zusammenfassung 57

53 Was ist eigentlich eine Formulierung? Formulierungen findet man in allen Lebensbereichen. Die Technologie ist häufig gleich, die Anwendung ist aber sehr unterschiedlich. 58

54 Bestandteile einer Formulierung Wirkstoff(e) Trägerstoffe - z.b. Gesteinsmehle, Silikate (fest) - Lösungsmittel (flüssige) Hilfsstoffe - Tenside, Emulgatoren - Netzmittel, Haftmittel - UV-Stabilisatoren - Entschäumer - Frostschutzmittel - ph Puffer - Biozide u.a. 59

55 Formulierungsarten Feste Formulierungen Wasserlösliches Pulver Wasserdispergierbares Granulat Flüssige Formulierungen Kapselsuspension Suspensionskonzentrat Suspoemulsion Wasserlösliches Konzentrat Mikroemulsion Öldispersion Emulsion Wasser in ÖL Emulsion Öl in Wasser Emulsions Konzentrat WP WG CS SC SE SL ME OD EO EW EC 60

56 Wasserdispergierbare Granulate (WG) (Wirbelschicht- bzw. Sprühgranulate) Wirkstoff liegt in fester Form vor Wirkstoff in wässriger Formulierung begrenzt stabil Hohe Wirkst.-gehalte Hohe Verträglichkeit Ridomil Gold MZ Lambda WG 61

57 Suspensionskonzentrate (SC) Wirkstoffpartikel fein verteilt als Feststoff Dispergiermittel hält Wirkstoff in Schwebe Partikel stoßen sich ab Hohe Viskosität Amistar Opti Bravo 500 Callisto Gardo Gold Ortiva Wirkstoffpartikel 1-4 m. Kristalline Struktur (Kontakt und Fraß) 62

58 Emulsionskonzentrate (EC) Wasser-Öl Gemisch ohne Emulgator Emulgator hält den öligen Tropfen in Schwebe 63

59 Emulsionskonzentrate (EC) Alle Bestandteile in homogener Lösung In H 2 O bilden sich Mikro- und Makroemulsionen Niedrige Viskosität Boxer Fusilade Max Gladio Moddus Taspa EC s emulgieren direkt, meist unter Bildung von Makroemulsionen 0,1-1 m 64

60 Inhalt Eigenschaften von Wirkstoffen und Zielflächen Düsentechnik allgemein Temperatur und Luftfeuchtigkeit Spezialdüsen für den Vorauflauf Abdriftmindernde Additive Formulierungstypen Mischreihenfolge, ph-wert und Wasserhärte Zusammenfassung 65

61 Vorgehen bei Tankmischungen 1. Tank mit ½ der benötigten Wassermenge füllen 2. Rührwerk einschalten 3. Produkt über Einspülschleuse oder direkt in Tank geben (Produkte zuvor aufschütteln, Granulaten Zeit zum Auflösen lassen) 4. Mischpartner zusetzen 5. Tank mit Wasser auffüllen 6. Spritzflüssigkeit sofort nach dem Ansetzen bei laufendem Rührwerk ausbringen 66

62 Tankmischpartner: Einen nach dem anderen 67

63 Reihenfolge beachten wenn nicht anders angegeben! 1. Wasserlösliche Folienbeutel 2. Feste Düngemittel 3. WG, WP - Formulierungen 4. SC, CS, SE - Formulierungen 5. SL - Formulierungen 6. Formulierungshilfsstoffe 7. EW, EC - Formulierungen fest 8. Flüssigdünger & Spurennährstoffe flüssig Tankmischungen unterliegen einer besonderen Vorgehensweise 68

64 Nicht alle Wässer sind gleich weich hart mittel-hart weich schäumen möglich kaum schäumt kalt-warm kalt kalt-warm ph 6,5-8 (9,5) ph 6,5-8 ph 5,5-6 69

65 Wasserhärte Ein Ausdruck für die Konzentration der in Wasser gelösten Metall-Ionen. Betrachtet wird die Konzentration der wichtigsten Härtebildner: Ca 2+ - und Mg 2+ -Ionen aus Erdboden und Gestein (Verwitterung). Hartes Wasser zeichnet sich u.a. durch Bildung von Kesselstein aus. Kesselstein = Calcium- und Magnesiumcarbonat, CaCO 3 und MgCO 3 z.b. der weiße Niederschlag am Wasserhahn oder Wasserkocher 70

66 Wasserhärte - Härtegrad Härtegrad: 1 dh = 10 mg CaO in 1 L Wasser Bereich CaCO 3 [mmol/l] Härte in dh Härtebereich weich <1,5 <8,4 1 mittel 1,5-2,5 8, hart >2,5 >14 3 Quelle: Wasch- und Reinigungsmittelgesetz Grober Überblick Quelle: 71

67 ph-wert Der ph Wert ist ein Maß für die Stärke der sauren bzw. basischen Wirkung einer wässrigen Lösung. Betrachtet wird die Konzentration der H + -Ionen in wässriger Lösung. Definition: ph = - log[h + ] Aber warum der Logarithmus? Ergibt leichter zugängliche Werte (keine Potenzen). Ist u.a. die Grundlage der ph-skala von Erinnerung: Wasserhärte hier ist die Ca 2+ und Mg 2+ - Konzentration von Bedeutung. Saure Lösung Basische Lösung 72

68 73 Wasserproben ph Ca [mg/l] 1) Brunnenwasser Mg [mg/l] Fe [mg/l] Gesamthärte [ dh] Alsfeld (Regen) 7,4 5,64 0,40 0,071 0, ) Alsfeld 7,2 72,7 13,0 <0,01 13, Mainz 7, ,0 0,017 21, Gielsdorf 7,8 41,6 8,74 <0,01 7, Simmern 7,6 34,0 11,3 0,011 7, Maintal 7,3 34,2 10,1 0,014 7, Neustadt/W. 7,9 26,1 10,2 0,016 6, ) Gundersheim 7, <0,01 58, Karlsruhe 7, ,5 <0,01 19, ) Dietingen 7, ,9 <0,01 26, Dietingen 7,2 83,6 25,7 <0,01 17, Thierhaupten 7,5 95,3 29,1 <0,01 20, Nellingen 7, ,94 <0,01 18, Albertshofen 7, ,6 <0,01 32,4

69 Wirkstoffstabilität bei unterschiedlichen ph-werten Stabilität geprüft bei: Technischer Wirkstoff (Produkt) ph 5 ph 7 ph 9 >ph 9 Abamectin (Vertimec) Azoxystrobin (Ortiva, Amistar Opti) Chlorthalonil (Amistar Opti) tg Fluazifop-P-butyl (Fusilade Max) Lambda-cyhalothrin (Karate Zeon) Mesotrione (Callisto) S-Metolachlor (Dual Gold) 74

70 Nicht praxisrelevant! Wirkstoffstabilität bei unterschiedlichen ph-werten Stabilität geprüft bei: Technischer Wirkstoff (Produkt) ph 5 ph 7 ph 9 >ph 9 Abamectin (Vertimec) Azoxystrobin (Ortiva, Amistar Opti) Chlorthalonil (Amistar Opti) Fluazifop-P-butyl (Fusilade Max) DT 50 30d DT 50 78d DT 50 29d leichte Hydrolyse Lambda-cyhalothrin (Karate Zeon) leichte Hydrolyse Mesotrione (Callisto) S-Metolachlor (Dual Gold) DT d 75

71 Wirkstoffstabilität [%] nach 2 d, 21 C Wirkstoffstabilität am Beispiel Phosphorsäureester: technischer Wirkstoff vs. formuliertes Produkt Moderne Formulierungen 92 puffern ph 5 ph 7 ph technischer Wirkstoff formuliertes Produkt 76

72 Wirkstoffstabilität [%], Nach 3 d, 21 C Stabilität von Fusilade in Abhängigkeit vom ph-wert ph 5 ph 7 ph 9 77

73 Wirkstoffstabilität [%] nach 3 d, 21 C Stabilität von Karate in Abhängigkeit vom ph Wert ,8 g ai/ha ,7 g ai/ha % AHL

74 Einfluss von Bordünger auf den ph Wert der Spritzbrühe Spritzbrühe ph Wert Karate Zeon 7.9 Karate Zeon + Lebosol Bor 8.7 Messung 3 Stunden nach Anmischung Karate Zeon (100 g/l lambda-cyhalothrin): 32 ml/ha Lebosol Bor (150 g/l B): 3 l/ha Water: 200 l/ha 79 Classification: Public

75 Mortalität in % Unveränderter Wirkungsgrad bei Karate Zeon durch Zumischung von Bor Karate Zeon Karate Zeon 8 ml/ha 16 ml/ha 32 ml/ha Karate Zeon + Lebosol Bor (3 l/ha) Herstellung der Spritzbrühe 3 Stunden vor Anwendung Wirkung von Karate Zeon Bordüngermischung gegen R. padi im Laborversuch 80 Classification: Public

76 ph Werte 2,4 < 0 2,0-3,0 12,6?! 4,5-5,0 9,0-10 5,0 6,5 81 8,3 7,4

77 Fazit 1. Wirkstoffeigenschaften - Kontakt oder Systemisch? 2. Oberflächen - Ziel: Haftung und Anlagerung! 3. Abdrift reduzieren - Technik ist kein Hexenwerk! 4. Bodenherbizide - Abdriftarm mit 95%! 5. Abdriftmindernde Additive Allein die Düse macht s 6. Formulierungen Kein Ei gleicht dem Anderen 7. ph & Härte Sauer macht nicht unbedingt lustig. 82