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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schutz von grünen Pflanzen, die in Kultur angeordnet sind, mittels optisch sichtbarer Strahlung. Für die Zwecke der Erfindung umfassen grüne Pflanzen auch Grünpflanzen und insbesondere Kulturpflanzen. Die Vorrichtung weist zumindest einen Strahler auf, der ein Reflektor sein kann und bevorzugt eine Leuchtdiode (LED) ist. Es hat sich gezeigt, dass die Vorrichtung wirksam fliegende herbivore Insekten, insbesondere Schnabelkerfe, von grünen Pflanzen fernhält. Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie keine geschlossene mechanische Barriere um die Pflanzen bildet, so dass z.B. bei Anordnung der Vorrichtung an grünen Pflanzen diese innerhalb eines Gewächshauses gut zugänglich sind. Beim Verfahren, das insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung durchgeführt wird, werden die fliegenden herbivoren Insekten wirksam von den grünen Pflanzen ferngehalten, ohne dass dabei der Zugang der grünen Pflanzen zu Luft oder Licht beschränkt wird. Die Vorrichtung findet erfindungsgemäß als Schutzvorrichtung für grüne Pflanzen vor den fliegenden herbivoren Insekten Verwendung.
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Die Vorrichtung weist zumindest eine Pflanzstelle zur Anordnung von zumindest einer grünen Pflanze auf. Die Pflanzstelle ist am Boden angeordnet, der der Erdboden sein kann oder ein davon beabstandeter Tisch- oder Gestell- oder Regalboden. Bevorzugt ist die Vorrichtung in geschütztem Anbau, z.B. einem Gewächshaus.
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Stand der Technik
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Es ist bekannt, Öffnungen von Gewächshäusern mit Netzen insektendicht zu überdecken, um fliegende Insekten fernzuhalten.
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Als ein Bestandteil von Schutzverfahren für grüne Pflanzen vor herbivoren fliegenden Insekten werden Gelbtafeln in Gewächshäuser gehängt, deren gelbe Oberfläche klebrig ist, um einen Befall mit fliegenden Insekten frühzeitig zu erkennen. Dabei wird die auch im Vergleich zu Pflanzen hohe Attraktivität der gelben Fläche für herbivore Insekten ausgenutzt. Zum Schutz der Pflanzen können Insektizide gezielt auf befallene Pflanzen gesprüht werden.
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Stukenberg et al., J Appl. Entomol. 268-279 (2015) beschreiben, dass in Insektenfallen für die Gewächhaus-Weiße Fliege, Trialeurodes vaporariorum, die gleichzeitige Abstrahlung von blauem Licht (474 nm) in Mischung mit grünem Licht (517 nm), jeweils durch LEDs, die Attraktivität des grünen Lichts unterdrückte und dass gleichzeitig abgestrahltes UV-Licht (368 nm) die Attraktivität des grünen Lichts verstärkte.
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Massa et al., HortScience 1951-1956 (2008) beschreiben das Wachstum von Pflanzen unter Beleuchtung mit verschiedenen Wellenlängenbereichen, die durch LEDs erzeugt wurden.
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Die
WO 2017/191993 A1 beschreibt eine Anordnung von Lichtquellen, die sichtbares Licht und auch UV abstrahlen und auf eine grüne Pflanze gerichtet sind.
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Die
DE 20 2014 105 523 U1 beschreibt eine gesteuerte Beleuchtungsanlage für eine Pflanzenkultur mit Temperierung der Pflanzenkultur.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine alternative Vorrichtung und ein damit durchführbares alternatives Verfahren zum Schutz von grünen Pflanzen bereitzustellen. Eine bevorzugte Aufgabe ist die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens, mit denen grüne Pflanzen ohne zusätzliche mechanische Einhausung, die innerhalb eines Gewächshauses um die Pflanzen angeordnet ist, und ohne die Verbreitung von Wirkstoffen vor herbivoren fliegenden Insekten geschützt werden können.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und stellt insbesondere eine Vorrichtung bereit, die zur Verwendung als Schutzvorrichtung für grüne Pflanzen vor fliegenden herbivoren Insekten geeignet ist, die zumindest eine am Boden angeordnete Pflanzstelle zur Anordnung von zumindest einer grünen Pflanze aufweist. Die Pflanzstelle kann ein Abschnitt des Erdbodens sein, z.B. ein Beet oder eine dichte Bodenfläche, oder ein davon beabstandeter Tisch- oder Gestell- oder Regalboden. Die Vorrichtung zeichnet sich durch zumindest einen Strahler für Licht einer Wellenlänge aus, die auf 425 bis 490 nm, bevorzugt bis 470 nm, z.B. auf 467-470 nm beschränkt ist, wobei der Strahler eingerichtet ist, kontinuierlich nach oben und/oder von der zumindest einen grünen Pflanze weg zu strahlen und einen umfänglich geschlossenen Lichtvorhang um die zumindest eine Pflanze zu bilden, bzw. einen umfänglich geschlossenen Lichtvorhang um ein Volumen zu bilden, das sich oberhalb der Pflanzstelle erstreckt. Das Volumen, das sich oberhalb der Pflanzstelle erstreckt, kann z.B. ein senkrecht stehender Zylinder oder Quader sein und die Strahler können von dem Volumen weg gerichtet sein. Das Volumen, das sich oberhalb der Pflanzstelle erstreckt, umfasst zumindest die Ausdehnung der Pflanze, die diese in der Kultivierungsphase erreichen soll. Generell bevorzugt ist der zumindest eine Strahler (3) eingerichtet, dass der von ihm erzeugte Lichtvorhang (4) das Volumen (V) ausschließlich umfasst und nicht berührt. Das Licht dieser Wellenlänge wird nachfolgend auch als blaue Strahlung in Bezug genommen.
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Der umfänglich geschlossene Lichtvorhang aus blauer Strahlung weist bevorzugt eine Intensität von zumindest 4 µmol m-2 s-1 und/oder von zumindest 0,01% der Umgebungshelligkeit auf, wobei sich diese Intensität weiter bevorzugt bis in zumindest eine Höhe erstreckt, die gleich der Höhe des Volumens oberhalb der Pflanzstelle ist, das von der grünen Pflanze am Ende der Kultivierungsphase eingenommen wird, wobei diese Intensität z.B. bis zumindest in eine Höhe reicht, die gleich der Höhe des Volumens oberhalb der Pflanzstelle ist, z.B. gleich der Höhe der grünen Pflanzen, optional zuzüglich zumindest 10 cm oder zuzüglich zumindest 20 cm.
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Der zumindest eine Strahler, bevorzugt ein oder mehrere Strahler, die zusätzlich zu am Boden angeordneten Strahlern Bestandteil der Vorrichtung sind, können in einem Abstand vom Boden, optional oberhalb der Pflanzstelle, z.B. in einem Abstand von zumindest der Höhe der grünen Pflanze, angebracht sein und eingerichtet sein, von der Pflanzstelle oder von dem Volumen, das sich oberhalb der Pflanzstelle erstreckt, bzw. einer darin angeordneten grünen Pflanze, weg zu strahlen. Z.B. können Strahler oberhalb des Bodens so angeordnet sein, dass sie in einem Winkel von bis zu 45° oder bis 30° von der Horizontalen von der grünen Pflanze weg abstrahlen.
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Alternativ oder zusätzlich können Strahler so oberhalb der Pflanzstelle angeordnet sein, dass sie einem Winkel von bis zu 45° oder bis 30° zur Vertikalen vom Boden weg abstrahlen.
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Die Ausrichtung der Strahler ist bevorzugt so, dass eine an der Pflanzstelle angeordnete grünen Pflanze nicht von der Strahlung blauer Wellenlänge getroffen wird, da der Lichtvorhang von Pflanzenteilen, die in den Lichtvorhang ragen, geschwächt und abgeschattet wird.
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Dabei hat sich gezeigt, dass eine Intensität der blauen Strahlung von 4µmol m-2 s-1 und/oder 0,01% der Umgebungshelligkeit ausreicht, so dass der Strahler z.B. eine Leuchtstärke haben kann, die eine Intensität von minimal 0,01%, bevorzugt 0,05% der Umgebungshelligkeit erreicht. Der Strahler kann z.B. eine maximale Leuchtstärke haben, die eine Intensität von 1%, bevorzugt von 0,1%, bevorzugter von 0,05% der Umgebungshelligkeit erreicht.
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Strahler können von Lichtquellen, z.B. bevorzugt von LEDs, von Leuchtstoffröhren, von anderen Leuchtmitteln oder Reflektoren gebildet sein.
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Weiter optional kann der zumindest eine Strahler abhängig von der Umgebungshelligkeit gesteuert sein.
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Die Wirkung der Vorrichtung beruht darauf, dass der Lichtvorhang aus blauem Licht, den der zumindest eine Strahler bildet, auf herbivore fliegende Insekten abschreckend wirkt, die eine grüne Pflanze anfliegen. Es wird angenommen, dass herbivore fliegende Insekten, insbesondere die Gewächshaus-Weiße Fliege, neben Rezeptoren für Grün, das generell anziehend wirkt, auch Rezeptoren für blaue Strahlung haben und deren Aktivierung den Anflug oder die Landung hemmt.
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Bevorzugt sind die grünen Pflanzen Kulturpflanzen, z.B. Nutzpflanzen oder Zierpflanzen.
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Die Erfindung wird genauer anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Figuren beschrieben, die in
- - 1 das Ergebnis der Messung der Wahlhäufigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge abgestrahlten Lichts im Bereich UV und Gelb-Grün (durchgezogene Linien) und Hemmung des Anflugs von grünem Licht durch Kombination mit blauem Licht (gepunktete Linie),
- - 2 eine Ausführungsform der Erfindung und
- - 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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Die Bestimmung des Verhaltens von herbivoren fliegenden Insekten wurde mit der Gewächshaus-Weiße Fliege als Stellvertreter durchgeführt. Im Einzelnen wurden Lichtquellen, die Licht der Wellenlänge abstrahlen, bei denen in 1 jeweils Messwerte angegeben sind, parallel zueinander angeordnet und die Insekten wurden in einem geschlossenen Netzkäfig ausgesetzt. Die Attraktivität bzw. die abschreckende Wirkung wurde durch Auszählen gelandeter Insekten als Landerate bestimmt. Strahlung im UV-Bereich von ca. 375 nm bis 430 nm wirkt mit zunehmender Wellenlänge weniger anziehend. Strahlung im blauen Bereich, die mit attraktivem grün-gelbem Licht kombiniert wurde, wirkt von ca. 410 nm bis ca. 470 nm mit zunehmender Wellenlänge abschreckend und im Bereich von ca. 470 nm bis ca. 500 nm mit zunehmender Wellenlänge weniger abschreckend, wobei die 1 für den blauen Wellenlängenbereich die Häufigkeit nicht gelandeter bzw. abgeschreckter Insekten zeigt. Strahlung im grünen Bereich von ca. 515 nm bis 545 nm wirkt mit zunehmender Wellenlänge zunehmend attraktiv und von 545 nm bis ca. 620 nm zunehmend weniger attraktiv.
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Die 2 zeigt die Vorrichtung mit einem Boden 1, z.B. dem Erdboden eines Gewächshauses, mit zumindest einer Pflanzstelle 2 zur Anordnung einer grünen Pflanze G, die vom Volumen V umfasst wird, und beispielhaft drei Strahlern 3, deren Strahlungskegel einen umfänglich geschlossenen Lichtvorhang 4 um die Pflanzstelle 2 bilden. Die Strahler 3 sind vom Boden 1 weg gerichtet, insbesondere in einem Winkel von der Vertikalen bis ca. 60° oder bis 45° zur Vertikalen von der Pflanzstelle weg, so dass sich der Lichtvorhang in bzw. zwischen der Vertikalen und ca. 60° oder 45° zur Vertikalen von der Pflanzstelle weg, bzw. gegenüber der Pflanzstelle, erstreckt.
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Die Wirkung der Vorrichtung beruht darauf, dass ein anfliegendes herbivores Insekt G, z.B. eine Gewächshaus-Weiße Fliege, in den Lichtvorhang 4 fliegt und dabei die Strahlung im blauen Bereich aufnimmt. Dieser Lichtvorhang verursacht eine ausreichend starke Abschreckung, die die Attraktivität der grünen Pflanze G überwiegt, so dass das Insekt F seine Flugrichtung ändert und die grüne Pflanze G nicht weiter anfliegt.
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Ein optionaler Strahler 3o ist oberhalb des Volumens V angeordnet, z.B. auf einem am Boden 1 befestigten Träger 4 oder an einem von oben herabhängenden Träger 4, der z.B. am Gewächshaus befestigt sein kann. Der Strahler 3o ist eingerichtet, dass er von der grünen Pflanze G bzw. dem Volumen V weg strahlt, z.B. in einem Winkel von maximal 60° oder maximal 45° oder 30° zur Vertikalen.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Strahler 3 auf Trägern 4 angebracht sind und eingerichtet sind, vom Volumen V, das die grüne Pflanze G am Ende ihrer Kultivierungsphase nicht überschreitet, weg gerichtet sind, so dass ihre Strahlung im blauen Bereich von diesem Volumen bzw. von der Pflanze weg abgestrahlt wird. Dabei sind Strahler 3 oberhalb des Volumens V angeordnet, z.B. zur Abstrahlung entlang der Vertikalen, insbesondere mit einem Strahlungskegel, der sich zu beiden Seiten um zumindest 60°, zumindest 45° oder zumindest 30° um die Vertikale erstreckt, und es sind Strahler 3 entlang der Höhe des Volumens angeordnet, die entlang der Horizontalen von dem Volumen weg abstrahlen, z.B. in einem Winkel von maximal 60°, maximal 45° oder maximal 30° um die Horizontale. Diese Ausführungsform zeigt entlang der Horizontalen vom Volumen V weg abstrahlende Strahler 3 in Kombination mit zumindest einem Strahler 3o, der oberhalb des Volumens V angeordnet ist und entlang der Vertikalen nach oben abstrahlt.
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Beispiel 1: Schutz von Solanum nigrum vor Gewächshaus-Weiße Fliegen
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Im Wahlversuch, 12 gleiche Versuche an 6 Tagen durchgeführt, wurden jeweils 20 Gewächshaus-Weiße Fliegen bei diffusem Licht in einer Klimakammer in Netzkäfigen ausgesetzt, in denen jeweils zwei gleich große Pflanzen des schwarzen Nachtschattens (Solanum nigrum) standen, von denen die eine direkt im Netzkäfig stand (Kontrolle) und die andere erfindungsgemäß eine Anordnung von vier blauen LEDs aufwies, die in einem Abstand von ca. 5 cm um die Pflanze herum angeordnet waren und nach oben strahlten. Die LEDs strahlten bei 467 bis 470 nm und wiesen eine Leuchtstärke von 4,5 µmol m-2 s-1 auf. Nach 3h wurden die auf den Pflanzen gelandeten Insekten gezählt.
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Über die Versuche ergab sich eine Rückfangquote von 52,5% und eine Landerate von 99,68% auf der Kontrollpflanze und 0,32% auf der Pflanze, die von den erfindungsgemäß angeordneten Strahlern umgeben war.
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Beispiel 2: Schutz von Nicotiana benthamiana vor Gewächshaus-Weiße Fliegen
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Im Wahlversuch wurde australischer Tabak (Nicotiana benthamiana) entsprechend Beispiel 1 jeweils 20 Gewächshaus-Weiße Fliegen je Netzkäfig ausgesetzt, jedoch für eine Dauer von 6h.
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Über die Versuche ergab sich eine Rückfangquote von 93,4% und eine Landerate von 99,24% auf der Kontrollpflanze und 0,76% auf der Pflanze, die von den erfindungsgemäß angeordneten Strahlern umgeben war.
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Beispiel 3: Schutz von Nicotiana benthamiana vor der Grünen Pfirsichblattlaus
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Im Wahlversuch, vier gleiche Versuche an 2 Tagen, wurde australischer Tabak (Nicotiana benthamiana) entsprechend Beispiel 2 für eine Dauer von 6h jeweils 10 Grünen Pfirsichblattläusen (Myzus persicae) je Netzkäfig ausgesetzt.
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Über die Versuche ergab sich eine Rückfangquote von 40% und eine Landerate von 100% auf der Kontrollpflanze und 0% auf der Pflanze, die von den erfindungsgemäß angeordneten Strahlern umgeben war.
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Beispiel 4: Schutz von Nicotiana benthamiana vor Gewächshaus-Weiße Fliegen
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Im Versuch ohne Wahl, 12 gleiche Versuche durchgeführt, wurde jeweils eine Pflanze australischen Tabaks (Nicotiana benthamiana) direkt (Kontrolle) in einem Netzkäfig für eine Dauer von 6h jeweils 20 Gewächshaus-Weiße Fliegen je Netzkäfig ausgesetzt, und in einem getrennten Netzkäfig eine gleich große Pflanze, die erfindungsgemäß mit einer Anordnung nach oben gerichteter blau strahlender LEDs entsprechend Beispiel 1 umgeben war. Dieser Versuch zeigt die abschreckende Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung deutlich, da auch ohne anwesende ungeschützte Pflanze als Kontrolle die Landerate drastisch verringert war.
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Über 12 gleich durchgeführte Versuche ergab sich bei der erfindungsgemäß von der Anordnung blauer Strahler geschützten Pflanze einer Landerate von 2,92%, bei der Kontrollpflanze einer Landerate von 91,67%.
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Vergleichsversuch: Wahlversuch Pflanze und Gelbtafel in einem Netzkäfig
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Als Beispiel für ein Gewächshaus wurden als Vergleichsversuch zu Beispiel 5 in einen Netzkäfig jeweils eine Pflanze des australischen Tabaks gestellt und eine herkömmliche Gelbtafel, 10x10 cm, klebrige Oberfläche, senkrecht aufgehängt. In 12 gleichen Versuchen wurden jeweils 20 Gewächshaus-Weiße Fliegen ausgesetzt und nach 6h gezählt.
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Über die Versuche ergab sich eine Rückfangquote von 95,84%, auf der Pflanze eine Landerate von 30,42% und auf der Gelbtafel eine Landerate von 65,42% unentschieden 4,17%.
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Beispiel 5: Schutz von Nicotiana benthamiana vor Gewächshaus-Weiße Fliegen Entsprechend des Vergleichsversuchs wurden in 12 gleichen Wahlversuchen in Netzkäfigen jeweils eine Pflanze des australischen Tabaks angeordnet, die jedoch von einer erfindungsgemäßen Anordnung blauer Strahler entsprechend Beispiel 1 umgeben war, die nach oben strahlten, und eine Gelbtafel aufgehängt. Es wurden jeweils 20 Gewächshaus-Weiße Fliegen ausgesetzt und nach 6h gezählt.
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Über die Versuche ergab sich eine Landerate von 0,83% auf der von der erfindungsgemäßen Anordnung geschützten Pflanze und auf der Gelbtafel eine Landerate von 88,33%, unentschieden waren 10,83%.
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Dieses Beispiel zeigt, dass auch bei Schutz von allen grünen Pflanzen in einer Klimakammer, also auch ohne Anwesenheit von ungeschützten grünen Pflanzen, durch die erfindungsgemäße Anordnung ein wirksamer Schutz gegen den Befall durch fliegende herbivore Insekten erreicht wird und dass eine deutlich effektivere Überwachung des Insektenbefalls durch Auswertung der Gelbtafeln möglich wird, da die überwiegende Anzahl der Insekten auf den Gelbtafeln landet. Entsprechende Versuche im Gewächshaus ergaben gleiche Ergebnisse.
