Kupferpräparate

Der Name „Kupfer“ stammt aus der Römerzeit. Dort wurde das Metall als „aes cyprium“ bezeichnet und bedeutet „Erz aus Zypern“. Daraus entwickelte sich das Wort „cuprum“, das chemische Symbol „Cu“ und später das deutsche Wort „Kupfer“.

Kupfer im Pflanzenschutz

Kupferhaltige Pflanzenschutzmittel haben in der konventionellen und ökologischen Landwirtschaft eine wichtige Bedeutung zur Kontrolle sowohl pilzlicher als auch bakterieller Schaderreger. Sie werden weltweit gegen eine Vielzahl von Pathogenen eingesetzt. Dokumentiert ist derzeit die Wirkung gegen mehr als 300 pilzliche und bakterielle Schaderreger in über 120 landwirtschaftlichen und gärtnerischen Kulturen. Der Name „Kupfer“ stammt aus der Römerzeit. Dort wurde das Metall als „aes cyprium“ bezeichnet und bedeutet „Erz aus Zypern“. Daraus entwickelte sich das Wort „cuprum“, das chemische Symbol „Cu“ und später das deutsche Wort „Kupfer“. Die biologischen Eigenschaften von kupferhaltigen Pflanzenschutzmitteln sind einzigartig, da sie sowohl fungizide als auch bakterizide Eigenschaften aufweisen. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zum Resistenzmanagement im Pflanzenschutz und wirken an vielen Orten im Stoffwechsel der Schadorganismen („multi-side-inhibitor“). Die derzeitige Zulassungssituation bei Kupfer ist stark eingeschränkt und nur wenige Präparate sind zugelassen. Die Spritzmittel basieren grundlegend auf den Kupferverbindungen Kupferhydroxid und Kupferoxychlorid wie z.B. Grünkupfermittel. Kupferverbindungen wirken dabei grundlegend als protektiver Schutz vor der Infektion.

Wirkungsweise

Die freigesetzten Kupfer-Ionen werden vom Pathogen aufgenommen und in den Zellen angereichert. Sie haben eine starke Tendenz sich an reaktive Molekülgruppen (beispielsweise an Carboxyl-, Sulfhydryl- und Aminogruppen) anzulagern und damit deren Funktion im Stoffwechsel zu unterbinden. Dies führt zu einer Unterbrechung der Proteinsynthese und der Inaktivierung vieler enzymatischer Prozesse. Als Folge dieser irreversiblen Störungen kann beispielsweise die pilzliche Spore weder keimen noch wachsen. Die Infektion und die Ausbreitung der Schaderreger im Pflanzengewebe werden damit effektiv verhindert. Resultierend kann nun die Pilzspore die Aufnahme von Ionen nicht mehr kontrollieren. Aufgrund der erhöhten Durchlässigkeit der Zellwand können weitere Kupfer-Ionen in das Pathogen eindringen. Durch diese Wirkungsweise erfassen kupferhaltige Pflanzenschutzmittel auch Schaderregerstämme, die gegen andere Fungizide bereits resistent sind. Dies gilt insbesondere für breit in der Praxis eingesetzte Fungizide, die nur an einem Ort im Erregerstoffwechsel angreifen („single-site-inhibitor“).Kupfer hat eine besonders ausgeprägte gute Wirkung gegenüber Pilzen des Stammes der Oomyceten.

Verhalten von Kupfer im Boden

Die biologisch wirksamen Agentien sind die Kupferkationen, die im Boden als ein atomares Teilchen nicht weiter zerlegt werden. Aufgrund der Affinität insbesondere zu organischen Materialien werden sie in den obersten Zentimetern des Bodenprofils praktisch vollkommen gebunden. Unter praktischen Bedingungen wird Kupfer als essentieller Nährstoff wieder entzogen. Eine Verlagerung des Kupfers in tiefere Bodenschichten findet seltener statt. Kupfer gilt als mäßig mobiler Stoff in Böden, dessen Verhalten weitgehend vom pH-Wert reguliert wird. Allerdings nimmt die Kupfermobilität ab einem pH-Wert von 4,5 stark zu. Demzufolge lassen sich bei Kupfer in Abhängigkeit vom pH-Wert klare Unterschiede nicht nur im adsorbierten Anteil, sondern auch in Hinsicht auf die hauptsächlich vorliegenden Bindungsformen identifizieren . Komplexe Organo-Kupferverbindungen gelten dabei im Vergleich zu anderen Metallorganika als besonders stabil. Entscheidend für die Wirkung von Kupfer auf Bodenorganismen und Pflanzen ist nicht der absolute Gehalt an elementarem Kupfer im Boden sondern vielmehr der Gehalt an bioverfügbarem Kupfer, repräsentiert durch Kupferionen.

Verhalten von Kupfer in Organismen

Kupfermittel Kupferhydrooxid & Kupferoxychlorid sind für Menschen bedingt gefährlich, werden jedoch mit „Xn“ gesundheitsschädlich klassifiziert. Kupfermittel werden als Bienenungefährlich und in der Klassifizierung als B4 eingestuft. Bei Säugetieren wird verabreichtes Kupfer nach oraler Zufuhr in den Magendarmtrakt transportiert. Es wird dazu in adsorbierter Form an Albinum gebunden und mit dieser Bindung zur Leber, dem wichtigsten Speicherorgan im Kupferstoffwechsel transportiert. Es wird dort in zahlreiche Enzymen eingebunden und ist in großem Umfang an Ceruloplasmin gebunden. Kupfer ist zudem in Gallensekret enthalten. Ceruplasmin ist bei der Regulierung des Kupfergehaltes ein elementarer Bestandteil. Die Ausscheidung von Kupfer geschieht vorwiegend über Gallensekret und fäkale Exkremente. Dennoch wirkt sich Kupfer hoch toxisch auf die Reproduktion von Vögeln und Säugern aus. Hervorzuheben ist dazu, dass eine Veränderung der Zusammensetzung der Biozönosen im Boden ein Effekt sein kann. Ebenfalls zeigen Regenwürmer eine ausgeprägte Empfindlichkeit gegenüber einem Überangebot des essentiellen Elements auf. Dies trifft in besonderem Maß für endogäische Arten der Gattungen Aprorrectodea und Allolobophora zu. Im Rahmen der EU-Wirkstoffbewertung von kupferhaltigen Fungiziden gemäß Richtlinie 91/414/EEC (EU 1991) wurde dazu das Risiko von Kupfer Wirkstoffen u. a. für Bodenorganismen auf der Grundlage der beantragten Applikationsmengen sowie der Ergebnisse von Labor- und Freilandtests mit Regenwürmern, Collembolen, Mikroorganismen, und Pflanzen bestimmt (DAR 2007). Nach diesem Draft Assessment Report (DAR) liegt die akute Toxizität von Kupfer im Kunstboden für Regenwürmer bei 200 – 700 mg/kg TG, während chronische Wirkungen (Biomasse, Reproduktion) im Allgemeinen zwischen 30 und 100 mg/kg auftraten. Resultierend erging daraus, dass ein Risiko für Bodenorganismen aufgrund der Empfindlichkeit der Regenwürmer nicht ausgeschlossen werden kann.

Verhalten von Kupfer Kupfer im Wasser

In natürlichen Gewässern ist das freie, hydratisierte Kupfer sehr unbeständig. Mit zahlreichen organischen und anorganischen Komplexbildnern bildet es stabile Koordinationsverbindungen und ist resultierend nur noch bedingt biologisch verfügbar. Die Kupferkomplexe adsorbieren an Schlamm und Tonpartikeln und lagern sich langfristig im Sediment ab. Derzeit liegen für Kupfer keine Wasserschutzgebietsauflagen vor.

Historische Entwicklung von Kupferspritzmitteln

Die fungizide Wirkung von Kupfer ist seit langem bekannt. Schon im 19. Jahrhundert wurde die sogenannte Bordeauxbrühe, eine Mischung aus Kalk, Kupfersulfat und Wasser als erstes erfolgreiches Fungizid, besonders im Weinbau eingesetzt (Bordeauxbrühe). Die ersten Fortschritte in der Entwicklung von Kupferfungiziden erbrachte in Deutschland der Übergang von der Bordeauxbrühe zu den Kupferoxychlorid-Formulierungen eine deutliche Reduktion in der Aufwandmenge. Anwendungsfertige Formulierungen ermöglichten es zudem die Haftfähigkeit zu verbessern. Der Vorteil von Kupferhydroxid im Vergleich zum Kupferoxychlorid liegt in der unterschiedlichen Kristallstruktur der Kupfersalze. Durch eine nadelförmige Anordnung der Kristallstruktur von Kupferhydroxid ist bei mengengleicher Ausbringung von Kupfer eine gleichmäßigere Bedeckung der Blattoberfläche zu erreichen, als mit der oktaederförmigen Kristallstruktur des Kupferoxychlorids. Dies bringt eine deutliche Reduktion der notwendigen Kupfermengen und mögliche Reduktionspotentiale mit sich. Für Kupferfungizide sind nach wie vor, trotz des schon über 100-jährigen Einsatzes, keine Resistenzen nachzuweisen, wohingegen viele chemisch-synthetische Präparate auf organischer Basis bereits Wirkungsverluste nach mittelfristigem oder zum Teil auch nur kurzfristigem Einsatz zeigen.

Ausbringung und Anwendung

Kupferpräparate können sich jedoch in mehreren Hinsichten auf das Wachstum der Pflanzen auswirken. Sie besitzen einen ungünstigen Chemotherapeutischen Index und können auch zu physiologischen Störungen bei Pflanzen führen. Zum Beispiel kann eine Ausbringung bei feuchtem, kalten Wetter das Wachstum der Pflanzen deutlich hemmen. Bei starker Sonneneinstrahlung können Kupferpräparate zu Verbrennungen an den Blättern und zur Berostung an den Früchten führen. Zur Optimierung der Ausbringung werden Kupferspritzmittel mit zusätzlichen Lösungen versetzt die eine bessere Haftungseigenschaften oder einer gleichmäßigere Verteilung des Kupferpräparates gewährleisten.

Eine Liste für Additive zur Optimierung der Benetzung

http://www.liz-online.de/fileadmin/user_upload/pdf/psm_additive.pdf

Aufwandsmengenreduzierung

Die Priorität in der Entwicklung der Kupferfungizide liegt auf der Minimierung des Kupfereintrages pro ha und Jahr auf landwirtschaftlich genutzten Flächen, insbesondere bei Dauerkulturen wie Wein, Hopfen oder Kernobst.

Partikelform und Partikelgrößen

Kleinere Kupferpartikelgrößen haben zufolge dass die Wirkung von Kupfer verbessert und resultierend Aufwandsmengen gesenkt werden können.

Zulassungsumfang

Einsatzmöglichkeiten und den Zulassungsumfang entnehmen Sie bitte www. Ps-info.de oder unter anderem dem Pflanzen Anbau Services des Dienstleistungszentrums ländlicher Raum Rheinpfalz.

Quellen

Börner, H., Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz Reihe: Springer-Lehrbuch, Ursprünglich erschienen bei Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart,

Heitefuß, R.: Pflanzenschutz. Grundlagen der praktischen Phytomedizin. Thieme-Verlag, Stuttgart 2000, 3. Auflage

-Kupferhydroxid- Informationen zum Wirkstoff, Urania Agrochem GmbH, Hamburg, März, 1995

-Kupferoxychlorid- Informationen zum Wirkstoff, Urania Agrochem GmbH, Hamburg, März, 1995

http://www.fachdokumente.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/90795/OE97006SBer.pdf?command=downloadContent&filename=OE97006SBer.pdf&FIS=203