Influence of Alternative Copper Fungicide Formulations on Copper Content in Apple Fruits

Abstract

Field trials were carried out from 2008 to 2011 at Maribor, Slovenia to determine the effect of new copper fungicide formulations on the copper content in apple fruits, separated in peel and flesh, of seven cultivars at harvest. Apple trees were treated 12–18 times per season with formulations based on copper oxychloride or sulphate (trial standards), copper hydroxide and their complexes or chelates with amino acids, peptides, EDTA, urea, and octanoic or gluconic acids at the same rate of 200 g of pure copper ions (Cu²⁺) per hectare irrespetive of the product. Copper formulations were applied with Teejet 800067 flat fan nozzles mounted on a vertical boom of the sprayer, which gave a droplet volume median diameter (VMD) of 120 microns and 130–180 droplet impacts per square centimeter, as determined on water sensitive papers. The new formulations of copper in the form of salts of fatty acids or organic complexes or chelates had a higher penetration rate into apple fruit tissue than the traditional formulations based on Cu-hydroxide, Cu-oxychloride and Cu-sulphate. The copper content in the fruit depended on the ratio between copper solubility in the formulation, rate of penetration into the fruit and stability of the copper fungicide deposit on the fruit surface. Despite being applied at lower hectare rates, frequent applications led to the exceeding of the permitted EC maximum residue level of 5 mg/kg fresh mass (FM). MRL was most often exceeded with the application of formulations based on Cu-octanoate and Cu-gluconate and less often in case of the application of complexes of copper with amino acids, peptides or urea. A comparison of the copper content between different cultivars showed that cv. ‘Jonagold’, ‘Golden Delicious’ and ‘Elstar’ accumulated more cooper than other cultivars. Copper concentrations in the peel exceeded that of the flesh at least twice. The potential effects of accumulation of copper in woody tissue of bearing shoots after long-term application of highly systemic copper formulations on growth and blooming of apples are discussed too. Some apple growers may not be aware of much higher penetration rate of these new copper products (fungicides, fertilisers or plant strengtheners) and should be warned about the necessity to adapt their spraying schedules despite applications of a low hectare rates of copper, i.e. the number of treatments and proper seasonal timing, to avoid exceeding of EU MRL of copper in fruit.

Zusammenfassung

In Feldversuchen von 2008 bis 2011 im gemäßigten Klima in Maribor, Slowenien wurde der Einfluss von neuen Kupferformulierungen auf den Kupfergehalt in der Apfelfrucht (Fruchtschale und Fruchtfleisch) von sieben Apfelsorten untersucht. Standardformulierungen (Cu-oxychlorid, Cu-sulfat) und neuartige Formulierungen auf Basis von Komplex- und Chelat-Verbindungen (z. B. Cu-glukonat, Cu-oktanoat, Cu-EDTA, Cu-Peptid, Cu-Aminosäure) wurden 12–18 mal pro Saison mit 200 g Kupfer (Cu²⁺) pro Hektar und Applikation ausgebracht, Die Formulierungen wurden mit einer speziellen Pflanzenschutzspritze ausgebracht. Verwendet wurden Düsen vom Typ Teejet 800067 mit einer mittleren Tropfengröße (VMD) von 120 mm und 130–180 Tropfen pro cm². Die Kupferaufnahme in das Gewebe der Apfelfrüchte war bei den neuartigen Formulierungen (Komplex- und Chelat- Verbindungen) höher als bei den traditionellen Cu-oxychlorid-, Cu-hydroxid- und Cu-sulfat-Formulierungen. Der Kupfergehalt in den Früchten hing ab von der Löslichkeit der Kupfer-Partikel in der Formulierung, dem Grad der Kupferaufnahme in die Früchte und der Stabilität der Kupfer-Beläge auf der Fruchtoberfläche bei Feuchte. Obwohl die Kupfer-Präparate in kleinen Hektar-Aufwandmengen verwendet werden, kann die häufige Anwendung zur Überschreitung der gesetzlichen EU-Höchstmenge von Rückständen (MRL, 5 mg/kg FM) in den Apfelfrüchten führen. Der MRL wurde meist bei der Anwendung von Cu-oktanoat und Cu-glukonat überschritten und seltener bei der Anwendung von Kupfer-Komplexen mit Aminosäuren, Peptiden oder mit Harnstoff/Urea. Der Vergleich der Kupfer-Aufnahmerate zwischen verschiedenen Apfelsorten zeigte, dass die Sorten ‘Jonagold’, ‘Golden Delicious’ und ‘Elstar’ mehr Kupfer akkumulieren als die anderen untersuchten Apfelsorten. Der Kupfergehalt in der Fruchtschale überschritt den im Fruchtfleisch um mindestens das Zweifache. Mögliche Wirkungen von Langzeit-Kupfer-Anwendungen auf verzögerten Austrieb und Blüte werden diskutiert. Einige Apfelanbauer sind sich nicht bewusst, dass neue Formulierungen von Kupferpräparaten, wie kupferhaltige Fungizide, Blattdünger und Pflanzenstärkungsmittel, zu höheren Kupfergehalten in den Früchten führen können. Daher scheint es notwendig, davor zu warnen, dass auch bei zwar niedrigen Aufwandmengen, aber häufiger Anwendung der Spritzplan entsprechend angepasst werden sollte, um Überschreitungen der gesetzlichen Höchstmengen von Kupfer-Rückständen zu vermeiden.