Unkrautbekämpfung mit heißen Ölen aus nachwachsenden Rohstoffen

Abstract

Der Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel in der Landwirtschaft wird zunehmend gesellschaftspolitisch kritisiert. Forderungen werden laut, die Ausbringung bestimmter Herbizide gänzlich zu verbieten. Das Institut für Landtechnik der Universität Bonn beschäftigt sich daher seit Jahren intensiv mit der Suche nach einem alternativen, effizienten und selektiv wirksamen Verfahren Unkräuter in Reihenkulturen sowohl inter-row als auch intra-row bekämpfen zu können. Hierbei rückten Pflanzenöle aus nachwachsenden Rohstoffen in den Fokus, die auf hohe Temperaturen erhitzt und mittels Sprühapplikation gezielt auf Unkräuter appliziert werden sollen. Der Ansatz dieses Forschungsprojektes beruht auf den thermophysikalischen und fluidmechanischen Eigenschaften von pflanzlichen Ölen, die im Vergleich zu Wasser wesentlich schneller und auf deutlich höhere Temperaturen (> 100 °C) erwärmt werden können sowie auf der guten Anhaftung an Pflanzenoberflächen. Durch die Nutzung dieser thermophysikalischen Eigenschaften wird eine ausreichende Schädigung des pflanzlichen Gewebes durch Eiweißdenaturierung erwartet, was zum Absterben des Unkrautes oder zu einer Wachstumsverzögerung führen soll. Zur Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen heißen Pflanzenölen und Unkräutern wurden am Institut für Landtechnik Unkrautbekämpfungsversuche unter Laborbedingungen durchgeführt. Dabei stellte sich heraus, dass Sonnenblumen- und Rapsöl schnell und effizient auf bis zu 250 °C erwärmt werden können und daher besonders für eine Heißölapplikation geeignet sind. Mit Hilfe von Anzuchtschalen wurden 2 monokotyle und 4 dikotyle Unkrautarten im Gewächshaus kultiviert und anschließend mit heißem Pflanzenöl bekämpft. Hierbei wurde die Aufwandmenge zwischen 0,03 und 0,1 ml je Unkrautpflanze variiert und die Öltemperatur beginnend bei 250 °C stufenweise auf 150 °C abgesenkt. Nachweislich führt sowohl eine hohe Flüssigkeitstemperatur als auch eine hohe Aufwandmenge zu einer letalen Unkrautschädigung mit einem Gesamtwirkungsgrad von 93 %. Durch die Zusammenarbeit mit dem Institut für Bodenwissenschaften der Universität Bonn war es möglich auch das Abbauverhalten von ausgebrachten, heißem Pflanzenöl im Oberboden zu untersuchen. Dabei konnte ein rascher Ölabbau innerhalb weniger Wochen nachgewiesen werden. Insgesamt haben die Forschungsergebnisse gezeigt, dass die thermische Heißölapplikation eine effiziente und nachhaltige Alternative zu den bereits bestehenden Pflanzenschutzverfahren sein kann und einen Beitrag zur Reduzierung des chemischen Pflanzenschutzmitteleinsatzes in der landwirtschaftlichen Produktion leisten kann. Darüber hinaus ist mit dieser umweltfreundlichen Technik auch ein Einsatz im ökologischen Landbau denkbar.

The use of chemical pesticides in agriculture is increasingly criticized socio-politically. Demands are made to prohibit the application of certain herbicides altogether. For years, the Institute of Agricultural Engineering of the University of Bonn has been working intensively in search of an alternative, efficient and selectively effective method to control weeds in row crops both inter-row and intra-row. On this occasion, the focus was on vegetable oils made from renewable raw materials, which are heated to high temperatures and applied by spray application onto weeds. The approach of this research project is based on the thermophysical and fluid mechanical properties of vegetable oils, which can be heated much faster and to higher temperatures (> 100 ° C) compared to water and on the good adhesion to plant surfaces. Through the use of these thermophysical properties sufficient damage to the plant tissue is expected by protein denaturation, which should lead to the death of the weeds or to a growth retardation. To investigate the interactions between hot vegetable oils and weeds, scientific experiments on weed control were conducted under laboratory conditions at the Institute of Agricultural Engineering. It turned out that sunflower and rapeseed oil can be heated quickly and efficiently up to 250 °C. Therefore these liquids are particularly suitable for hot oil application. With the help of seed trays, 2 monocots and 4 dicotyledonous weed species were cultivated in the greenhouse and subsequently treated with hot vegetable oil. In this case, the application rate was varied between 0.03 and 0.1 ml per weed plant. The oil temperature was even gradually lowered starting at 250 °C up to 150 °C. Both, a high liquid temperature and a high application rate lead demonstrably to lethal weed damages with an overall efficiency of 93%. Through the cooperation with the Institute of Soil Sciences of the University of Bonn it was possible to investigate the degradation behavior of applied, hot vegetable oil in the topsoil. In this case, a rapid oil degradation could be detected within a few weeks. In total, the research results have shown that the hot oil application system can be an efficient and sustainable alternative to the existing plant protection methods. Furthermore it can contribute to the reduction of chemical pesticide use in agricultural production. In addition, the use of this environmentally friendly technology is also in organic farming conceivable.