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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Pheromonzusammensetzung mit kontinuierlicher Freisetzung, die ein Pheromon in einem porösen Tonmaterial umfasst. Die Erfindung bezieht sich zudem auf das Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung und ihre Verwendung in der Landwirtschaft und ein Verfahren zur Verringerung der Population eines Schädlings.
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Hintergrund der Erfindung
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Schadinsekten verursachen erhebliche Verluste in der Landwirtschaft. Viele Pestizide, die zur Bekämpfung derartiger Schädlinge verwendet werden, haben negative Folgen für die Umwelt sowie für die Nahrungsmittelsicherheit. Ein Ansatz aus dem Stand der Technik besteht im Einsatz von Pheromonen, die bei geringer Konzentration wirken, um den Fortpflanzungszyklus der Insekten zur unterbrechen. Da Pheromone natürlich vorkommen, ist ihr Umwelteinfluss in der Regel zu vernachlässigen. Es bleibt jedoch eine Herausforderung, Pheromone über einen ausreichenden Zeitraum bereitzustellen, um der Fortpflanzungszyklus über die gesamte fruchtbare Periode des Insekts zu stören.
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Beispielsweise ist der Westliche Maiswurzelbohrer (Diabrotica virgifera) verantwortlich für die Zerstörung erheblicher Mengen von Mais. Eine Studie schätzt, dass die verursachten finanziellen Schäden 75 Millionen Euro allein in 2014 in Österreich betragen. In den USA sind ungefähr 14 Millionen Hektar Ackerland betroffen, was geschätzte Verluste von 1 Milliarde Dollar pro Jahr verursacht. In der EU werden die Verluste auf 0,5 Milliarden Euro im Jahr geschätzt. In befallenen Gebieten geht durchschnittlich 10% der Ernte aufgrund von Diabrotica virgifera verloren. In schwer betroffenen Gebieten treten Verluste von bis zu 90% auf. Zudem verbreitet sich Diabrotica schnell auf zuvor nicht betroffene Gebiete aus. In Österreich breiten sich die mit Diabrotica befallenen Flächen um 40 bis 80 km jährlich aus.
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Konventionelle Insektizide, wie zum Beispiel Cypermethrin, Tefluthrin und Thiacloprid sind mit zahlreichen Nachteilen verbunden, wie zum Beispiel hohe Toxizität in Wasserorganismen und eine auf eine kurze Periode beschränkte Aktivität. In einem alternativen, umweltfreundlicheren Ansatz können Pheromone verwendet werden, um den Fortpflanzungszyklus von Diabrotica zu unterbrechen. Wenn weibliche Pheromone in einem Feld freigesetzt werden, verlieren männliche Diabrotica die Orientierung, so dass die Befruchtung verhindert wird. Eine Herausforderung liegt jedoch in dem Erfordernis, dass die Pheromone über die gesamte Paarungszeit vorliegen müssen. Da Pheromone teuer sein können und das wiederholte Besprühen betroffener Flächen unerwünscht ist, ist eine Zusammensetzung mit kontinuierlicher Freisetzung von Vorteil.
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Mit diesem Ziel beschreibt
EP 1 676 480 ein kristallines Substrat, um die kontinuierliche Freisetzung von Pheromonen bereitzustellen, was das Problem der variierenden Umweltbedingungen auf die Geschwindigkeit der Freisetzung angeht.
EP 1 064 843 und
WO 03/061383 schlagen die Verwendung von porösen Tonmaterialien für die kontrollierte Emission vor und beschreiben deren Herstellung.
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Beschreibung der Erfindung
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Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Pheromonzusammensetzung zur kontinuierlichen Freisetzung bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere ist es wünschenswert, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die für einen längeren Zeitraum auf oder in der Nähe der Pflanze verbleibt, so dass die Insektenpaarung so lang wie möglich verhindert werden kann. Niederschlag und Wind können leicht Partikel entfernen, so dass der Pflanzenschutz verloren geht.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pheromonzusammensetzung mit kontinuierlicher Freisetzung, die ein Pheromon umfasst, das sich in einem porösen Tonmaterial befindet, wobei das Tonmaterial eine Partikelgröße aufweist, die im gewichteten Mittel weniger als 0,2 mm beträgt.
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Pheromone sind chemische Verbindungen, die soziale Antworten in Tieren derselben Spezies auslösen. Insbesondere beruht die Vermehrung häufig auf dem Freisetzen und dem Erkennen von Pheromonen. Pheromone können verwendet werden, um das Männchen zu verwirren, so dass es problematisch und fast unmöglich wird, einen Partner zu finden. Durch die Verringerung der Anzahl gelegter Larven kann die Population umweltfreundlich kontrolliert werden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein Pheromon ein natürliches Pheromon oder ein synthetisches Pheromon sowie eine Verbindung mit pheromonartiger Wirkung sein.
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Die erfindungsgemäßen Pheromone können ein einzelnes Pheromon oder eine Kombination von Pheromonen sein, die auf ein oder mehrere Organismen gerichtet sind. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung bedeutet „ein“ „ein oder mehrere“. Die erfindungsgemäßen Pheromone umfassen Verbindungen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die umfasst: 8-Methyldecan-2-yl-Propionat, Tetradecylacetat, 10-Methyldodecylacetat, 11-Dodecenylacetat, Methylphenylacetat, Phenylethylpropionat, (Z)-5-Decenylacetat, (Z)-7-Decenylacetat, (E)-8-Decenylacetat, (Z)-9-Decenylacetat, (Z)-9-Hexadecenylacetat, (Z)-9-Tetradecenylacetat, (Z)-10-Tetradecenylacetat, (Z)-11-Hexadecenylacetat, (Z)-11-Tetradecenylacetat, (E)-11-Hexadecenylacetat, (Z)-11-Octadecenylacetat, (E)-11-Tetradecenylacetat, (E)-12-Tetradecenylacetat, (Z,E)-9,12-Tetradecadienylacetat, (Z,E)-9,11-Tetradecadienylacetat, (Z,Z)-3,13-Octadecadienylacetat, (E,Z)-3,13-Octadecadienylacetat, (E,Z)-4,10-Octadecadienylacetat, Hexadecanal, (Z)-9-Hexadecenal, (Z)-11-Hexadecenal, (E)-11-Hexadecenal, (Z)-13-Octadecenal, (Z,Z,Z)-9,12,15-Octadecatrienal, (Z)-8-Dodecen-1-ol, (Z)'-9-Tetradecen-1-ol, (Z)-11-Hexadecen-1-ol, 2,6-Dimethyloctan-1-ol, (Z,E)-9,12-Tetradecadien-1-ol, (Z)-13-Icosen-10-on, (R,Z)-(–)-5-(1-Decenyl)oxacyclopentan-2-on, cis-7-Tetradecen-2-on, trans-7-Tetradecen-2-on, 4,6-Dimethyl-7-hydroxynonan-3-on, 2,3-Dihydro-2,3,5-trimethyl-6-(1-methyl-2-butenyl)-4H-4-on, (3Z,6Z,9S,10R)-9,10-Epoxy-3,6-henicosadien, (3Z,6Z,9S,10R)-9,10-Epoxy-1,3,6-henicosatrien, Methyl (Z)-5-tetradecenoat, 14-Methyl-1-octadecen, (Z)-3-Dodecenyl (E)-2-butenoat and 2,6-Dimethyloctylformat. Vorzugsweise ist ein Pheromon der vorliegenden Erfindung aktiv gegen Insekten oder Schmetterlinge wie zum Beispiel Diabrotica, Diabrotica virgifera, Diabrotica virgifera virgifera, Cydia pomonella, Eupoecilia ambiguella, Lobesia botrana, Leptinotarsa decemlineata oder Psylliodes. Ganz besonders bevorzugt ist das Pheromon 8-Methyldecan-2-yl-proprionat.
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Bevorzugt ist die Konzentration des Pheromons in einem effektiven Bereich, so dass die Befruchtung des Zielschädlings verhindert wird, wobei der Anteil der befruchteten Weibchen in einem behandelten Feld bis zu 80% oder bis zu 70% oder bis zu 60% oder bis zu 50% oder besonders vorzugsweise bis zu 40% der gesamten weiblichen Population in dem Gebiet innerhalb von 60 Tagen oder vorzugsweise innerhalb von 70 Tagen der Anwendung des Pheromons beträgt. Ganz besonders vorzugsweise ist die Konzentration in einem effektiven Bereich ist, so dass bis zu 40% der Weibchen innerhalb von 80 Tagen nach Anwendung des Pheromons befruchtet sind.
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Bevorzugt ist die Konzentration des Pheromons in dem Tonmaterial zwischen 0,01 und 1,0 g/kg. Besonders bevorzugt ist die Konzentration zwischen 0,02 und 0,5 g/kg, besonders bevorzugt zwischen 0,025 und 0,25 g/kg, besonders bevorzugt zwischen 0,03 und 0,1 g/kg, besonders bevorzugt zwischen 0,035 und 0,06 g/kg, besonders bevorzugt zwischen 0,037 und 0,045 g/kg und ganz besonders bevorzugt ist die Konzentration des Pheromons in dem Tonmaterial 0,039 g/kg. Die Erfinder haben herausgefunden, dass solch eine Konzentration eine effektive und effiziente Schädlingsbekämpfung ermöglicht.
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Erfindungsgemäße poröse Tonmaterialien umfassen sowohl natürliche als auch industriell produzierte Tonmaterialien. Vorteilhafterweise haben derartige Tonmaterialien die Fähigkeit, Pheromone aufzunehmen und langsam wieder abzugeben.
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Die erfindungsgemäßen porösen Tonmaterialien haben eine Partikelgröße von weniger als 0,2 mm. Vorteilhafterweise kann eine kleine Partikelgröße, die Ladung und spezifische Oberflächencharakteristika es der Zusammensetzung ermöglichen, an der Pflanze und/oder ihrer Umgebung zu haften, um ein Wegspülen zu vermeiden. Dies kann lange Zeiträume der Pheromonfreisetzung und eine hocheffektive Insektenbekämpfung ermöglichen. Dies trifft insbesondere auf eine Partikelgröße von weniger als 0,2 mm von porösem Tonmaterial und erfindungsgemäße Pheromone zu.
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Vorzugsweise umfasst das poröse Tonmaterial ein Zeolith, besonders bevorzugt ist das Tonmaterial ein Zeolith. Vorzugsweise umfasst das poröse Tonmaterial Clinoptilolith, besonders bevorzugt ist das poröse Tonmaterial Clinoptilolith. Zeolith ist ein mikroporöses Aluminosilikatmaterial, das es erlaubt, große Mengen von Pheromonen aufzubewahren und nachfolgend langsam freizusetzen.
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Natürlich vorkommende Zeolithe werden gebildet, wenn vulkanisches Gestein und Ascheschichten mit alkalischem Grundwasser reagieren. Zeolithe können zudem durch künstliche Synthese hergestellt werden. Zeolithe sind poröse Strukturen, die eine große Vielfalt von Kationen beherbergen können und die ebenfalls eine hohe Wasserspeicherkapazität haben. Zeolithe haben eine geordnet Kristallstruktur mit einer sehr großen Zahl von Höhlen und einer großen aktiven Oberfläche (typischerweise 400 bis 600 m2/g). Die Erfinder haben herausgefunden, dass Clinoptilolith ein spezifisches Zeolith mit besonders vorteilhaften Eigenschaften zur Verwendung in Zusammensetzungen mit kontinuierlicher Freisetzung ist. Alternative Tonmaterialien umfassen Sepiolith, Palygorskith, Kaolinath, Halloysith, Metahalloysith, Illith, Vermiculith, Montmorillonith, Beidellith, Nontronith, Saponith, Chlorith, Attapulgith, Zeolithe, Gibbsith, Hematith, Goethith, Limonith und Pyrolusith.
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Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Tonmaterial elektrostatisch geladen, was es ermöglicht, dass ein signifikanter Anteil der Zusammensetzung nach der Anwendung auf der Pflanze verbleibt, vorzugsweise bis die Pflanze geerntet wird. Vorzugsweise verbleibt eine effektive Menge, das heißt eine Menge, um die Befruchtung des Weibchens zu verhindern, auf der Pflanze für länger als 30 Tage, länger als 60 Tage, länger als 70 Tage, länger als 80 Tage, länger als 90 Tage oder länger als 110 Tage. Aufgrund elektrostatischer Ladung kann das Pulver auf der Pflanze verbleiben und sogar schwere und häufige Regenfälle überdauern. Vorzugsweise ist das Tonmaterial negativ geladen. Besonders bevorzugt ist das negativ geladene Material das erfindungsgemäße Zeolith. Die negative Ladung erlaubt es dem Zeolith, sich an die Pflanze anzuhaften, wodurch das kontinuierliche Freisetzen der Pheromone im erforderlichen Gebiet sichergestellt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Pulver mit dem bloßen Auge auf der Oberfläche der Pflanzen wahrgenommen werden, wodurch seine Anwesenheit schnell und einfach bestätigt werden kann.
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Bevorzugt hat das Tonmaterial eine Partikelgröße, die im gewichteten Mittel zwischen 0,1 und 200 µm beträgt, besonders bevorzugt ist das gewichtete Mittel der Partikelgröße zwischen 0,5 und 100 µm, besonders bevorzugt zwischen 2,5 und 25 µm, besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 µm, besonders bevorzugt ist das gewichtete Mittel der Partikelgröße zwischen 7 und 9 µm und ganz besonders bevorzugt ist das gewichtete Mittel Partikelgröße ungefähr 8 µm. Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine derartige Partikelgröße eine effektive Adhäsion der Partikel auf den Pflanzen gestattet.
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Wie vorstehend verwendet, wird die Partikelgröße bestimmt auf der Basis des gewichteten Mittels der Partikelgröße, wie sie mit konventionellen Messmethoden für Partikelgrößen gemessen werden, die dem Fachmann bekannt sind. Derartige Methoden umfassen, zum Beispiel, die Sedimentationsfeld-Flussfraktionierung, Photonkorrelationsspektroskopie, Lichtstreuung und Scheibenzentrifugation.
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Mit dem gewichteten Mittel der Partikelgröße in einem bestimmten Bereich, wie oben beschrieben, ist gemeint, dass mindestens 50% der Partikel ein gewichtetes Mittel einer Partikelgröße in diesem Bereich aufweisen, wie mit den oben beschriebenen Verfahren gemessen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung haben mindestens ungefähr 70%, mindestens ungefähr 95% oder mindestens ungefähr 99% der Partikel ein gewichtetes Mittel der Partikelgröße innerhalb einer der oben beschriebenen Wertebereiche.
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In einer Ausführungsform ist das Tonmaterial nicht beschichtet. Vorzugsweise erlaubt die Struktur des Tonmaterials eine langsame Freisetzung der Pheromone, sogar ohne eine weitere Beschichtung. Ein unbeschichtetes Tonmaterial kann niedrigere Produktionskosten und/oder eine geringere Umweltbelastung aufweisen.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Oberfläche des Tonmaterials mit einer Beschichtung beschichtet. Eine derartige Beschichtung kann ein Polysaccharid, wie zum Beispiel Stärke, ein anorganisches Alkalimetall und/oder eine organische und/oder anorganische Säure umfassen. Besonders bevorzugt ist die Beschichtung Stärke. Vorzugsweise kann die Stärke aus Wurzelgemüsen, wie zum Beispiel Kartoffeln oder Maniok, oder aus Getreiden, wie zum Beispiel Weizen, Reis oder Mais, gewonnen werden. Vorzugsweise kann eine Oberflächenbeschichtung zusätzlich die Freisetzung der Pheromone verlängern, wodurch eine kleinere Menge von Pheromonen für dieselben Ergebnisse in der Schädlingsbekämpfung verwendet werden kann.
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Die erfindungsgemäßen beschichteten und unbeschichteten Zusammensetzungen können allein oder als eine Mischung verwendet werden. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen beschichteten und unbeschichteten Zusammensetzungen in Verhältnissen von 0,25:1 bis 1:0,25, vorzugsweise von 0,5:1 bis 1:0,5 verwendet. Besonders bevorzugt ist das Verhältnis ungefähr 1:1.
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Ein bevorzugtes Verfahren für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung involviert die Schritte 1) Mahlen des porösen Tonmaterials, 2) Infundieren des Pheromons und optional Beschichten des porösen Tonmaterials oder Teil des porösen Tonmaterials, das mit dem Pheromon infundiert wurde.
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Die Erfindung umfasst zudem die Verwendung der beanspruchten Zusammensetzung in der Landwirtschaft. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung verwendet, um die Befruchtung eines weiblichen Schädlings zu verhindern, wobei der Schädling ausgewählt ist aus der Gruppe, die Schmetterlinge und Insekten umfasst, insbesondere Diabrotica, Diabrotica virgifera, Diabrotica virgifera virgifera, Cydia pomonella, Eupoecilia ambiguella, Lobesia botrana, Leptinotarsa decemlineata oder Psylliodes.
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Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Verfahren zur Reduktion der Population eines Schädlings auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche (zum Beispiel ein Maisfeld), das umfasst: Kontaktieren der landwirtschaftlich genutzten Fläche und/oder der Pflanzen, die auf dieser Fläche wachsen (zum Beispiel der Mais), mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Vorzugsweise verhindert das Verfahren die Befruchtung eines weiblichen Schädlings, wobei der Schädling aus der Gruppe ausgewählt ist, die Schmetterlinge und Insekten umfasst, insbesondere: Diabrotica, Diabrotica virgifera, Diabrotica virgifera virgifera, Cydia pomonella, Eupoecilia ambiguella, Lobesia botrana, Leptinotarsa decemlineata oder Psylliodes.
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Das Kontaktieren kann dadurch ausgeführt werden, dass die landwirtschaftlich genutzte Fläche besprüht wird. Vorzugsweise ist nur ein Kontaktieren pro Wachstumszyklus der Pflanzen nötig, um die Population des Schädlings signifikant zu reduzieren und so auch Ernteschäden signifikant zu verringern. Vorzugsweise werden die Schäden um mindestens 20%, mindestens 30%, mindestens 40%, mindestens 50%, mindestens 60%, mindestens 80% oder mindestens 90% verringert.
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Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können auf die Fläche, zum Beispiel das Maisfeld, aufgebracht werden in einer Menge von 3–5 kg/ha, vorzugsweise ungefähr 4 kg/ha in einer wässrigen Lösung, vorzugsweise in etwa 200 bis 400 L Wasser pro Hektar. Die Felder werden vor dem Beginn der Paarungszeit des Zielschädlings besprüht. Zum Beispiel, wenn auf Diabrotica abgezielt wird, dann ist die ideale Zeit, um die Felder zu besprühen Mitte bis Ende Juni, vorzugsweise so spät wie möglich im Juni.
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Beispiele und experimentelle Daten
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- 1. Um sicherzustellen, ob die beschriebene Strategie zur Schädlingsbekämpfung erfolgreich ist, wurde Zeolith mit einer Partikelgröße, die im gewichteten Mittel 8 µm beträgt, und das mit dem Pheromon 8-Methyldecan-2-yl-propionat getränkt ist, das gegen Diabrotica aktiv ist, am 20. Juli 2014 auf ein Maisfeld gesprüht.
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1 zeigt den Anteil von unbefruchteten Weibchen in einem behandelten Maisfeld im Vergleich zu einer unbehandelten Kontrolle (F%, Zahlen von unbefruchteten Weibchen auf der y-Achse; x-Achse zeigt das Messdatum, Kontrolldaten werden in schwarz gezeigt, behandelte Gruppe in grau, das Besprühen der Pflanzen am 20. Juli 2014 wird durch ein Kreuz auf der x-Achse dargestellt). Es kann klar gesehen werden, dass die Behandlung mit einem signifikanten Anstieg von unbefruchteten Weibchen assoziiert ist im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle. Mittlere Werte für unbehandelte Weibchen in der behandelten Gruppe waren 22% mit einem Maximum von 32%. Wirkdauer war länger als 6 Wochen und mindestens 7 Wochen. Ein starker Effekt wurde sogar am Ende der 7 Wochen beobachtet.
- 2. In einem weiteren Experiment war es das Ziel, die Effektivität der mit Pheromon getränkten Zeolithpartikeln gegen Diabrotica bei hoher Dichte zu untersuchen. In dem Experiment wurden Maispflanzen, zum Beispiel 8 Pflanzen, in Käfigen mit einer hohen Anzahl von Diabrotica pro Käfig getestet, zum Beispiel 20, 40, 60, und 80 Diabrotica pro Käfig. Die behandelte Gruppe zeigte einen starken Anstieg in der Zahl der unbefruchteten Weibchen, wenn verglichen mit den unbehandelten Kontrollpflanzen. Die Ergebnisse zeigen, dass sogar bei hohen Dichten von Diabrotica die Behandlung immer noch einen starken Effekt zeigt.
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Wie in 2 zu sehen ist (y-Achse zeigt den Prozentsatz der unbefruchteten Weibchen; Zahl von Diabrotica pro Käfig sind unter dem Diagramm angegeben), die behandelte Gruppe zeigt einen starken Anstieg in der Zahl der unbefruchteten Weibchen, wenn mit den unbehandelten Kontrollpflanzen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass sogar bei hohen Dichten von Diabrotica die Behandlung immer noch einen starken Effekt zeigt.
- 3. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen werden vorzugsweise in einer Menge von 4 kg/ha in 200 bis 400 L Wasser pro Hektar auf das Feld ausgebracht. Die Felder werden typischerweise vor dem Beginn der Paarungszeit des Zielschädlings besprüht. Zum Beispiel ist die ideale Zeit, um zu sprühen, wenn auf Diabrotica abgezielt wird, Mitte bis Ende Juni, vorzugsweise so spät wie möglich im Juni. Beste Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Mais mindestens 1,3 m hoch war.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1676480 [0005]
- EP 1064843 [0005]
- WO 03/061383 [0005]
