Approach for determining the eco-efficiency of sugar beet cultivation in Germany

Das Öko-Effizienzkonzept wurde ursprünglich als produktbezogenes Modell für Wirtschaftsunternehmen entwickelt. Es scheint aber auch geeignet, Optionen für eine nachhaltige Entwicklung in der Pflanzenproduktion aufzuzeigen. Ziel dieser Untersuchung war es daher, mit Hilfe eines Indikatorensystems die derzeitige Öko-Effizienz im Zuckerrübenanbau zu beschreiben. Darüber hinaus wurde das Verhältnis zwischen Produktionsintensität und Ertragsleistung von Zuckerrüben analysiert. Insgesamt wurden 109 Betriebe mit 232 Schlägen aus allen Anbauregionen in Deutschland zur Gestaltung des Zuckerrübenanbaus 2004 befragt. Berücksichtigt wurden die Maßnahmen Bodenbearbeitung, Düngung, Pflanzenschutz und Ernte. Um Produktionsintensität und Umweltwirkungen abzubilden wurden der Energieaufwand für die Bodenbearbeitung, die N-Düngung, der Behandlungsindex für die Pflanzenschutzintensität und der Erdanteil verwendet. Diese Indikatoren wurden ins Verhältnis zur Ertragsleistung, d.h. zum Bereinigten Zucker­ertrag, gesetzt und zu einem Index aggregiert. Der Index zeigt eine erhebliche Variation der Öko-Effizienz im Zuckerrübenanbau 2004 in Deutschland. Auf Schlagebene variierten der Energieaufwand für Bodenbearbeitung, die Höhe der N-Düngung, der Behandlungsindex, der Erdanhang und der Bereinigte Zuckerertrag (6-15 t ha-1) deutlich. Dadurch variierte auch die Öko-Effizienz erheblich. Zwischen Erdanhang und Bereinigtem Zuckerertrag gab es eine positive Korrela­tion. Dagegen zeigten Energieaufwand für Bodenbearbeitung, Höhe der N-Düngung und Behandlungsindex keinen Zusammenhang mit dem Bereinigten Zuckerertrag. Damit wurde nachgewiesen, dass die Höhe des Bereinigten Zuckerertrags nicht mit der Produktionsintensität zusammenhängt. Im Gegensatz dazu war der Einfluss des Betriebs (zusammengesetzt aus den Faktoren Anbaugestaltung, Standort, Witterung, Boden und deren Interaktionen) auf den Bereinigten Zuckerertrag hoch signifikant. Kurzfristig lässt sich die Öko-Effizienz am wirksamsten erhöhen, in dem die Produktionsintensität reduziert wird, was nicht zwangsläufig zu Ertragsverlusten führt. Auf Dauer führen kontinuierlich steigende Erträge zu einer kontinuierlichen Erhöhung der Öko-Effizienz.The eco-efficiency concept, originally developed as a business model, seems also appropriate to point out options for sustainable development in crop production. Thus, the study aimed to introduce a system of indicators in order to describe the current eco-efficiency of sugar beet cultivation. In addition, the relation between production intensity and yield performance of sugar beet was analyzed. In Germany, sugar beet cultivation of 109 farms with 232 fields in 2004 was surveyed across all growing areas. In our study, the operations tillage, fertilizer application, plant protection and harvest were considered. Energy input of tillage, N fertilizer rate, standardized treatment index of pesticide use and soil tare were used to reflect production intensity and environmental impact. These indicators were related to yield performance, i.e. white sugar yield (WSY) and aggregated to an index. This index reveals the range of eco-efficiency of sugar beet production in Germany in 2004. On the field level, energy input of tillage, N fertilizer rate, standardized treatment index, soil tare and WSY (6-15 t ha-1) were highly variable. Therefore, eco-efficiency varied considerably, too. A positive relation was given between soil tare and WSY. However, energy input of tillage, N fertilizer rate and standardized treatment index did not correlate with WSY. It was thus proved that WSY was independent of production intensity. But the effect of the farm (including crop management, site, weather, soil and their interactions) on WSY was highly significant. In the short run, the most effective way to increase eco-efficiency is to reduce production intensity, which is not necessarily associated with a yield decrease. In the long run, continuously increasing yield will continuously enhance eco-efficiency of sugar beet cultivation

Guidelines for integrated pest management in sugar beet cultivation – weed control

Die EU-Rahmenrichtlinie zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln fordert die Anwendung der allgemeinen Grundsätze des integrierten Pflanzenschutzes (IPS). IPS-Leitlinien gehen über diese Basisanforderungen hinaus und beschreiben eine nachhaltige Pflanzenschutzpraxis spezifisch für eine Kulturart oder einen Sektor. In Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern, Anbauexperten und Interessensvertretern der gesamten Wertschöpfungskette Zuckerrübe wurden Leitlinien für den integrierten Pflanzenschutz im Zuckerrübenanbau entwickelt und abgestimmt. Damit stehen abgestimmte Handlungsanweisungen für die Praxis und gleichzeitig ein Instrument für die Kommunikation mit der Gesellschaft zur Verfügung. In diesem Beitrag wird ein Auszug aus den Leitlinien zur Unkrautkontrolle in Zuckerrüben vorgestellt und diskutiert. Nichtchemische Alternativen zur Unkrautkon­trolle mit Herbiziden werden darin erläutert und Wege aufgezeigt, wie der Herbizideinsatz optimiert und auf das notwendige Maß begrenzt werden kann. Zudem wird herausgestellt, warum die Unkrautkontrolle mit Herbi­ziden derzeit die einzige praktikable und nachhaltige Maßnahme für einen wirtschaftlichen Zuckerrübenanbau ist.    The sustainable use of pesticides and the implementation of general principles of integrated pest management (IPM) are demanded from EU-legislation. IPM guidelines go beyond these basic requirements and describe crop- or sector-specifically how to further develop plant protection practice towards sustainability. The recently published guidelines for IPM in sugar beet cultivation were jointly developed by scientists, sugar beet extension experts and representatives of various interest groups related to sugar beet cultivation. With participation of these stakeholders in the development process it was possible to prepare a concerted realisation of the EU's demand on crop-specific guidelines and to provide an accepted tool for communication with the society at the same time. The weed-section of these guidelines contains preventive and direct control measures for weed control in sugar beet cultivation. The focus is put on herbicidal weed control and its non-chemical alternatives as well as options for optimisation of herbicide use in order to keep it to the necessary minimum. After evaluation of advantages and disadvantages of the presented measures, it is concluded that at present weed control with herbicides is a prerequisite for economic and sustainable sugar beet cultivation in Germany.   &nbsp

Weed composition and herbicide use strategies in sugar beet cultivation in Germany

Das Unkrautauftreten und der Herbizideinsatz in Zuckerrüben haben sich in den letzten Dekaden sehr verändert. Dieser Artikel bezieht sich auf die Bestimmung und die Analyse von Entwicklungen im Unkrautauftreten sowie deren Regulierung durch Herbizidstrategien auf regio­naler und nationaler Ebene. Hierfür wurden Daten aus der Umfrage Produktionstechnik im Zuckerrübenanbau (1994–2010) und der NEPTUN-Erhebung Zuckerrüben (2005, 2007 und 2009) verwendet. Im Zeitraum von 1996 bis 2010 hat sich der Anteil von häufig auftretenden Unkräutern nahezu verdreifacht, und von schwer zu bekämpfenden Unkräutern verdoppelt. Die wichtigsten häufig auftretenden Unkräuter waren Gänsefußgewächse (CHESS), Knötericharten (POLSS) und Klettenlabkraut (GALAP) mit einem Vorkommen auf 36% bis 79% der Fläche. Die häufigsten schwer zu bekämpfenden Unkräuter waren Knötericharten (POLSS), Bingelkraut (MERAN) und Hunds­petersilie (AETCY), welche 2010 auf weniger als 26% der Fläche vorkamen. Während der Flächenanteil von Mulch­saat und Nachauflaufbehandlungen stetig ansteigt, liegt die Behandlungshäufigkeit relativ konstant bei etwa 3–3,5. Auch die Anzahl eingesetzter Herbizide und Wirkstoffe je Behandlung liegt relativ konstant bei 2,5 bzw. 4, jedoch änderte sich der Behandlungsindex signifikant von 2 auf 2,4. Anhand von Beispielregionen im Norden, Westen und Süden wurde die spezifische Verunkrautung einer Region erfasst, und mit der jeweilig angepassten Herbizidstrategie verglichen. Die Strategien unterschieden sich im Jahr 2009 hauptsächlich in der Behandlungshäufigkeit, die zwischen 2,9 und 4,5 variierte, der Anzahl an eingesetzten Herbiziden je Behandlung, die zwischen 2,2 und 3,5 variierte, der Anzahl eingesetzter Wirkstoffe je Behandlung, die zwischen 3,6 und 4,8 variierte und dem Behand­lungsindex, der zwischen 1,47 und 2,51 variierte. Zum ersten Mal wurde dadurch eine Verunkrautung mit einer entsprechenden Herbizidstrategie in Bezug gesetzt. Die unkrautartspezifische Anpassung der Behandlungsmuster, die Herbizidintensität und die Reduktion von Aufwandmengen verdeutlichen die Verinnerlichung des integrierten Pflanzenschutzes im Zuckerrübenanbau, welcher Bestand­teil der EU-Direktive 2009/128/EG für eine nachhaltige Verwendung von Pestiziden ist.    Weed composition and herbicide use in sugar beet fields varied in the last decades. This study was conducted to determine and analyse changes in weed composition and herbicide use strategies on regional and national scale in Germany based on data of the Sugar Beet Cultivation-survey (1994–2010) and NEPTUN-survey – Sugar Beet (2005, 2007 and 2009). On national scale, the occurrence of the most important common weeds has partly tripled and difficult-to-control weeds partly doubled from 1996 to 2010. Most important common weeds were goose­foot (CHESS), knotweed (POLSS) and cleaver (GALAP) with a spread of at least 36% up to 79%. The most difficult-to-control weeds were knotweed (POLSS), annual mercury (MERAN) and fool‛s parsley (AETCY), which occurred on less than 26% of the acreage in 2010. Acreage of mulch tillage systems and post-emergence treatments increased, while treatment frequency was relatively constant at approximately 3.0–3.5. Number of herbicide products and active ingredients used per treatment were relatively constant at 2.5 and 4.0, respectively, but treatment index per treatment changed significantly between the years from 2.0 to 2.4. Exemplarily, fields of exemplary regions in the north, west and south were characterised by specific weed compositions, which were regulated by adopted herbicide use strategies. Strategies differed in treatment frequency, varying from 2.9 to 4.5, number of herbicide products per treatment, varying from 2.2 to 3.5, number of active ingredients per treatment, varying from 3.6 to 4.8 and treatment index, varying from 1.47 to 2.51 in 2009. For the first time, the analysis of weed composition was done in relation to herbicide use strategies by comparable data. Weed species-specific adoption of treatment patterns, herbicide use intensity and reduced application rates clarify the implementation of the Integrated Pest Management in sugar beet cultivation, which is part of the EU-Directive 2009/128/EG for a sustainable use of pesticides.   &nbsp

Efficacy of different strategies using an ALS-inhibitor herbicide for weed control in sugar beet (Beta vulgaris L.)

In den Jahren 2013 und 2014 wurden in sechs Umwelten in Deutschland Feldversuche durchgeführt, um die Wirksamkeit eines neuen ALS-Inhibitor Herbizids (F/T) zur Unkrautkontrolle im Zuckerrübenanbau zu bewerten. Fünf Herbizidstrategien mit verschiedenen Anwendungen von F/T (50 g Foramsulfuron ha–1 + 30 g Thiencarbazone-methyl ha–1) und eine klassische Herbizidstrategie mit drei Applikationen von Phenmedipham (75 g Wirkstoff ha–1), Desmedipham (59 g Wirkstoff ha–1), Ethofumesat (94 g Wirkstoff ha–1), Lenacil (34 g Wirkstoff ha–1) und Metamitron (700 g Wirkstoff ha–1) wurden miteinander verglichen. Die Wirksamkeit der klassischen Herbizidstrategie lag zwischen 84 und 99% durch nicht voll­ständig kontrollierte Chenopodium album L., Matricaria recutita L., Mercurialis annua L. und Solanum tuberosum L. Die durchschnittliche Wirksamkeit von F/T lag bei 95% in der einmaligen Applikation. Strategien mit zwei Applikationen in Kombination von klassischen Herbiziden und F/T erreichten eine Wirksamkeit über 97%. Dies führt zu einer höheren Flexibilität der Unkrautkontrolle in Zuckerrüben.In 2013 and 2014, field trials were conducted at six environments in Germany to evaluate the efficacy of a new ALS-inhibiting herbicide containing foramsulfuron and thiencarbazone-methyl (F/T) for weed control in sugar beet cultivation. Five herbicide strategies with different application frequencies of F/T (50 g foramsulfuron ha–1 + 30 g thiencarbazone-methyl ha–1) and a classic herbicide strategy with three applications of phenmedipham (75 g ai ha–1), desmedipham (59 g ai ha–1), ethofumesate (94 g ai ha–1), lenacil (34 g ai ha–1) and metamitron (700 g ai ha–1) were compared. The efficacy of the classic herbicide strategy was between 84 and 99% due to surviving Chenopodium album L., Matricaria recutita L., Mercurialis annua L. and Solanum tuberosum L. Average efficacy of F/T was 95% in the single application treatment. Strategies with two applications combining classic herbicides and F/T achieved an efficacy beyond 97%. This points to an increased flexibility of weed control in sugar beet

Dispersal Principles of Sugar Beet from Seed to Sugar with Particular Relation to Genetically Modified Varieties1

Das Taxon Beta umfasst verschiedene Kulturrüben- und Wildrübenarten, die entsprechend ihrer Kreuzbarkeit drei Genpools zugeordnet werden. Die Verbreitung der Wildrübenarten ist in Europa auf wenige Gebirgs- und Küstenstandorte begrenzt. In Regionen mit Zucker­rübenanbau potentiell bedeutsam und in Deutschland ausschließlich existent ist die Wildrübe Beta vulgarisssp.maritima L. Arcang., deren Vorkommen lediglich auf der Insel Helgoland sowie an Küstenstreifen zwischen der Insel Fehmarn und Kiel dokumentiert ist. Die Zuckerrübe wurde 2010 in Mitteleuropa auf etwa 1,5 Mio. ha, in Deutschland auf 380.000 ha angebaut (WVZ 2010). Die Vermehrung- und Aufbereitung von Saatgut konzentriert sich auf wenige, klimatisch günstige Regionen in Norditalien und Südfrankreich, für die Produktion von Basis- und zertifiziertem Saatgut sowie für Vorstufen- und Zuchtmaterial auf die direkte Umgebung von wenigen Zuchtstationen in Mitteleuropa. Saatgutvermehrung und -aufbereitung erfolgen mit äußerst gezieltem Management aus­schließ­lich und in alleiniger Verantwortung der Züchtungsunternehmen. Die Vermehrung erfolgt über Stecklinge im Reihenanbau, um eine gezielte Pollenübertragung von der männlich fertilen Vaterlinie auf die männlich sterile Mutter­linie zur Erzeugung von Hybridsorten zu gewährleisten. Während der Blütezeit von etwa vier Wochen kann eine Pollenübertragung durch Wind über eine Distanz > 500 m erfolgen. Zur Vermeidung von Ein- und Auskreuzung erfolgt die Saatgutproduktion konzentriert auf wenigen Standorten, räumlich isoliert vom Zuckerrübenanbau sowie von Gebieten, in denen Wildrübenpopulationen wachsen. Nach der Ernte wird das Saatgut in Containern verlustfrei zu regionalen und zentralen Aufbereitungsstationen transportiert und technisch aufbereitet. Das Saatgut kommt ausschließlich in verschlossenen Ver­packungen in den Handel. Das pillierte Saatgut wird präzise in das vorbereitete Saatbett abgelegt und mit Boden bedeckt. Ein Saatgutaustrag ist auf wassererosionsgefährdeten Flächen durch Abschwemmung möglich, kann aber durch Mulchsaat weitestgehend verhindert werden. Von Mäusen geknackte Samen sind nicht regenerationsfähig, da deren Keimling gefressen wird. Etwa 90% der keimfähigen Samen (Labor­keimfähigkeit ca. 95%) laufen auf. Samen, die nicht auflaufen, sind im Feld unter den jeweiligen Umweltbedingungen nicht lebensfähig. Zuckerrüben sind zweijährige Pflanzen und entwickeln im ersten Vegetationsjahr als Ernteorgan die Rübe. Das generative Wachstum von Zuckerrüben würde nach entsprechender Vernalisation im zweiten Vegetationsjahr mit der Bildung blütenbildener Stängel (Schosser) erfolgen. Allerdings können sich auch (Wahrscheinlichkeit < 0,05%) bereits im ersten Vegetationsjahr bei kühler Witterung durch genetische Konstitution oder ungünstige Witterungsbedingung während der Samenreife Schosser bilden. Die Blüten von Schossern aus Hybridsorten sind semifertil/-steril, so dass der fertile Samenansatz im Gegensatz zu Schossern aus früheren angebauten, vollfertilen Sorten geringer ist. Aus-/Einkreuzung von Kulturrübenformen in Wildrübenpopulationen und vice versa setzt räumliche Nähe, gleichen Blühzeitpunkt sowie entsprechende Windstärke, -richtung und geringe Luftfeuchtigkeit voraus. Aufgrund des unterschiedlichen Blüh­zeitraums von Kulturrüben und Wildrübenarten behalten deren Populationen trotz räumlicher Nähe zum Zuckerrübenanbau überwiegend ihre genetische Divergenz. Ein wirksamer Schutz vor Einkreuzung von Kulturrüben in Wildrübenpopulationen kann durch räumliche Isolierung des Zuckerrübenanbaus erreicht werden. Durch Genfluss von Wildrüben und einjährig schossenden Kulturrüben in schossende Zuckerrüben entstehen durch Hybridisierung und anschließende Entwicklung und Verbreitung von Samen Bastardrüben, die wiederum einjährig sind. Durch die frühere Blüte sind diese kritischer bezüglich Aus-/Einkreuzung zu bewerten als später blühende Schosser aus Hybridsorten. Schossende Zucker­rüben sowie Bastardrüben sind agronomisch minder­wertig und werden daher aus Kulturrübenbeständen üblicherweise manuell, mechanisch oder teilweise mit nicht selektiven Herbiziden eliminiert. Ohne Regulierung können Schosser von Kultur- und Bastardrüben Samen bilden und eine dauerhaft keimende Samenbank für Unkrautrüben etablieren. Der Rübenkörper besteht aus der Rübe mit Wurzel, Hypo­kotyl und unterem Abschnitt der gestauchten Sprossachse mit abgestorbenen Blattansätzen sowie dem Kopf als oberem Abschnitt der gestauchten Sprossachse mit lebenden Blattansätzen, der potentiell regenerations­fähig ist. Während der Ernte wird der Kopf maschinell von der Rübe entfernt, wobei nicht bei jeder Rübe ein opti­maler Köpfschnitt zu realisieren ist. Verluste an kleinen Rüben oder nicht optimal, sondern zu tief geköpften regenerationsfähigen Köpfen können durch angepasste Fahrgeschwindigkeit und optimale Einstellung des Roders verringert werden. Trotzdem verbleibt ein gewisser Anteil mehr oder weniger regenerationsfähiger Köpfe oder kleiner Rüben im Feld, die bei anschließender Aussaat der Folgefrucht entweder durch Grubbern oder Pflügen vergraben werden oder bei Mulchsaat auf der Bodenoberfläche verbleiben und eine gute Futtergrundlage für Wildschweine, Wildgänse u.a. sind. Den Winter überstehende, kleine Rüben oder sonstige Rübenteile können durch agrono­mische Maßnahmen in der Folgefrucht aber sicher beseitigt werden. Auch während der Vegetationsperiode ist Fraß durch Wildtiere möglich, wobei jedoch in aller Regel die regenerationsfähige gestauchte obere Sprossachse bevorzugt gefressen wird. Die Rüben werden entweder sofort nach der Ernte oder nach Einlagerung in eine Miete am Feldrand verladen und in die Zuckerfabrik transportiert. Dabei kann durch sachgemäßes Verladen, eine Sicherung des Transportgutes und eine ordnungsgemäße Rückführung von verlorenen Rüben und Rübenteilen während der Verladung die Ausbreitung potentiell regenerations­fähigen Pflanzenmaterials wirksam verhindert werden. In der Zuckerfabrik werden die Rüben frisch oder nach Zwischenlager gewaschen und bei hohen Temperaturen extrahiert. Abgereinigte Blattreste und kleine Rübenteile sind nicht mehr regenerationsfähig und werden entweder mit Pressschnitzeln verkauft oder in Biogasanlagen der Zuckerfabrik fermentiert. Abgewaschene Rübenerde wird etwa drei Jahre gelagert und in den Stoffkreislauf zurückgeführt. Die Zuckerfabrik stellt somit ein „geschlossenes System‟ dar, in dem sämtliche regenerationsfähigen Pflanzenteile degeneriert, daraus gewonnene Produkte verkauft und Reststoffe in den Stoffkreislauf zurück­geführt werden. Neben der Zuckerproduktion dienen Zucker- und Futterrüben als Ausgangsstoffe zur Fermentation in Biogasanlagen landwirtschaftlicher Betriebe und werden dort rückstandslos umgesetzt.    The taxon Beta comprises different cultivated and wild beet species assigned to three genepools in relation to their crossability. In Europe, the distribution area of wild beet is limited to a few mountainous and coastal sites, and Beta vulgaris ssp. maritima L. Arcang. is the only wild beet species of importance in sugar beet cultivation/multi­plication areas. In Germany it can be found on Helgo­land Island and at coastal sites between Fehmarn Island and Kiel. In 2010, sugar beet was cultivated on roughly 1.5 million ha in Europe, 380,000 ha of which were in Germany (WVZ 2010). Basic and certified seed are solely produced and processed in the favourable climate of a few regions in northern Italy and southern France, whereas pre-basic seed is exclusively produced in the immediate vicinity of a few breeding stations in Europe. The seed companies are solely responsible for seed production and processing and place great emphasis on rele­vant management. Hybrid variety seed is produced via stecklings, which are planted in rows to ensure pollen transfer from the male fertile pollinator to the male sterile maternal line. For four weeks during flowering, pollen can be transported over a distance of > 500 m by wind. To prevent seed contamination by cross-pollination, seed production is spatially separated from sugar beet growing areas and wild beet habitats. After harvest, the seed is delivered without losses in sealed containers first to regionally and later centrally located seed processing stations. After processing, the seed is marketed in sealed packages. The pelleted seed is placed precisely into the prepared seed bed and covered with soil. Seed dispersal is rare, but can occur within areas susceptible to water erosion. Such erosion can be avoided by mulching. Seeds split open by mice are incapable of germination because the endosperm is eaten. About 90% of seeds capable of germination (germination capacity in the laboratory about 95%) emerge. Seeds that do not emerge are not viable under the respective environmental conditions in the field. Sugar beet are biennial plants forming a beet in their first season. If the beets are not harvested, flowering shoots appear in the second year after vernalisation. However, the formation of flowering shoots (bolters) in the first year is possible (probability < 0.05%) owing to the genetic constitution of the plants and/or certain weather conditions. The flowers of bolters from hybrid varieties are semi-fertile, that is the seed set is lower than that of bolters from formerly grown, fully fertile varieties. Cross-pollination from cultivated beet to wild beet populations and vice versa requires spatially overlapping popu­lations, synchronous flowering periods as well as adequate wind strength, wind direction and low air humidity. Because of the different flowering periods of cultivated and wild beet, their populations maintain their genetic divergence. A gene flow from cultivated beet to wild beet populations can be prevented through spatial separation of sugar beet cultivation. Annual bastards result from crosses between wild beets, annual bolting cultivated beets and flowering seed beets. Because they flower earlier, they are more crucial in terms of gene flow than bolters from hybrid varieties that flower later. Bolting sugar beets as well as bastards are of minor agronomic value and, therefore, usually eliminated by hand, mechanically or partly by selective herbicides. If such bolters are not removed, they develop seeds and establish a seed bank, becoming a permanent reservoir for germinating weed beets. The sugar beet root consists of two parts: the beet comprising the root, hypocotyl and lower compressed stem with dead petioles; and the crown, which is the upper compressed stem with living petioles. The upper part of the stem is potentially capable of regeneration. During harvesting, the beets are topped mechanically, but not in an optimal way for each beet. Losses of small beets and crowns of low topped beets that are capable of regeneration can be reduced by the adjustment of working speeds and lifters to the harvesting conditions. However, a certain proportion of crowns and small beets that are more or less capable of regeneration remain in the field, which are either buried through grubbing or ploughing during the sowing of the following crop or remain on the surface through mulching. Such remains are a good feed for wild boars, wild geese and others. Small beets or beet parts that survive over winter can completely be controlled by agronomic measures in the following crop. Damage caused by game animals can also occur during the vegetation period but, in general, the upper compressed stem with living petioles that is capable of regeneration is eaten preferentially. Immediately after the harvest, the beets are delivered to the sugar factory or stored temporarily in clamps at the field margin. Proper loading and locking of the goods to be conveyed as well as the correct return of lost beets and beet parts during loading effectively prevent the dispersal of plant material potentially capable of regeneration. In the sugar factory, the beets are cleaned in the beet washing house – either immediately or after temporary storage – and subsequently extracted at high temperatures. Cleaned leaf remains or small beet parts are incapable of regeneration and are either sold as animal feed together with pressed pulp or fermented in biogas plants in the sugar factory. Washed soil tare is stored for about three years and returned to the field or used for other purposes. Therefore, the sugar factory is a „closed system‟, in which all plant parts capable of regeneration are degenerated, products are sold and residual material is recycled. Besides sugar production, sugar and fodder beets are used as a substrate for biogas plants.   &nbsp

Occurrence of foliar diseases and harmful insects as well as strategies of fungicide and insecticide use in sugar beet cultivation in Germany

Das Auftreten von Blattkrankheiten und Schadinsekten sowie die Applikation von Fungiziden und Insektiziden in Zuckerrüben haben sich in den letzten Dekaden fortlaufend verändert. Dieser Artikel bezieht sich auf die Beschreibung und Analyse von Entwicklungen im Auftreten von Blattkrankheiten und Schadinsekten und deren Regulierung auf regionaler und nationaler Ebene in Deutschland. Hierfür wurden Daten aus der Umfrage Produktionstechnik im Zuckerrübenanbau (1994–2010) und der NEPTUN-Erhebung Zuckerrüben (2005, 2007 und 2009) ausgewertet. Seit 1999 hat sich der Anteil mit Blattkrankheiten befallener Zuckerrüben von etwa 50% auf nahezu die gesamte Anbaufläche ausgebreitet. Die Cercospora-Blattflecken hatten 2009 mit über 70% befallener Anbaufläche den größten Anteil daran, gefolgt von Mehltau mit einem Anteil von etwa 20%. Andere Blattkrankheiten wiesen nur regional eine stärkere Bedeutung auf. In den letzten 20 Jahren konnte eine deutliche Zunahme bei der Applikation von Fungiziden von etwa 20% auf 80% der Anbaufläche beobachtet werden. Die Behandlungshäufigkeit nahm seit dieser Zeit auf bis zu drei Applikationen zu. Das Auftreten von Schadinsekten variierte stärker zwischen 30% und 70% der Anbaufläche, eine Regulierung erfolgte jedoch häufig nur auf etwa 20% der Anbaufläche. Jahre mit starkem Befall, wie 1994, 2008 und 2009, bildeten hierbei eine Ausnahme. In der Regel verursachte das Auftreten von Blattläusen die Applikation von Insektiziden. Die Anzahl eingesetzter Fungizide und Insektizide lag häufig nahe 1,0. Während der Behandlungsindex und die Behandlungshäufigkeit seit 2005 bei Fungiziden zwischen 0,5 und 0,9 und bei Insektiziden zwischen 0,1 und 0,2 lag, variierte der Behandlungsindex je Applikation in beiden Wirkstoffbereiche nur geringfügig im Bereich um 1,0. Anhand von Beispielregionen im Norden, Westen und Süden wurde das spezifische Auftreten von Blattkrankheiten und Schadinsekten mit der jeweiligen Fungizid- und Insektizidstrategie verglichen. Die regionalen Strategien unterschieden sich im Jahr 2009 hauptsächlich im Applikationstermin und der Behandlungshäufigkeit, die bei Fungiziden zwischen 0,9 im Norden und 2,2 im Süden und bei Insektiziden zwischen 0,0 im Süden und 0,5 im Norden variierte. Der Behandlungsindex je Applikation lag in allen Regionen und beiden Wirkstoffbereichen nahe 1,0. Dies und die Unterschiede im Applikationstermin verdeutlichen die hohe Bedeutung von Resistenzvermeidungsstrate­gien und die Implementierung von Bekämpfungsschwellensystemen im Sinne des integrierten Pflanzenschutzes im Zuckerrübenanbau. DOI: 10.5073/JfK.2013.02.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2013.02.01Occurrence of foliar diseases and harmful insects as well as fungicide and insecticide use in sugar beet fields varied in the last decades. This study characterised and analysed changes in the occurrence of harmful organisms and in fungicide and insecticide strategies on regional and national scale in Germany based on data of the Sugar Beet Cultivation-survey (1994–2010) and NEPTUN-survey – Sugar beet (2005, 2007 and 2009). On national scale, the occurrence of foliar diseases spread since 1999 from 50% to nearly the total sugar beet acreage (Fig. 1). Most important foliar diseases in 2009 were cercospora leaf spots and powdery mildew with 70% and 20%, respectively (Tab. 4), whereas other foliar diseases occurred rather on regional scale. Across last 20 years, fungicide use increased from approximately 20% to 80% of the sugar beet acreage and treatment frequency increased up to three applications (Tab. 1). The occurrence of insects varied between 30% and 70% of the acreage, but was controlled often on less than 20% (Fig. 2). In years with a high insect infestation, like 1994, 2008 and 2009, control of insects increased, too. Generally, aphids were the main drivers in insecticide applications (Tab. 5). The number of fungicides and insecticides used per treatment varied close to 1.0 (Tab. 1). Treatment index and treatment frequency varied since 2005 between 0.5 to 0.9 and 0.1 to 0.2 for fungicides and insecticides, respectively. However, treatment index per treatment of fungicides and insecticides was close to 1.0 (Fig. 3). In fields of exemplary regions in the north, west and south, the occurrence of harmful organisms were specified and compared with the used fungicide and insecticide strategies. In 2009, strategies differed in application time and treatment frequency, varying from 0.9 in the North to 2.2 in the South and 0.0 in the South to 0.5 in the North for fungicides and insecticides, respectively (Tab. 4 and 5). Treatment index per treatment was close to 1.0. This and the differences in application time clarify the importance of resistance management and threshold systems in line with the integrated pest management in sugar beet cultivation. DOI: 10.5073/JfK.2013.02.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2013.02.0

State and prospects of intensity and risk of pesticide application in sugar beet cultivation in Germany

Um die Risiken des chemischen Pflanzenschutzes zu redu­zieren, werden Informationen über Intensität und Risiko des Pflanzenschutzes in Praxisbetrieben benötigt. Diese Studie bezieht sich auf den Pflanzenschutz im Zuckerrüben­anbau. Datengrundlage war eine Befragung zum Anbau 2004 in 109 Betrieben mit 285 Schlägen. Die Intensität wurde anhand der Größen Behandlungshäufigkeit, Wirk­stoffaufwand und Behandlungsindex untersucht. Die Risiken wurden mit dem Bewertungsmodell SYNOPS unter Worst-Case-Bedingungen und unter realistischen Bedingungen analysiert. Rangkorrelationen zwischen Intensität und Risiken wurden berechnet, um den Einfluss der Intensität auf die Risiken zu prüfen. Zusätzlich wurden Intensität und Risiken für die Szenarien „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“, „Pflanzenschutz 2004“ und „Anbau Glyphosat toleranter Sorten“ verglichen.Behandlungshäufigkeit (Median: 5,0), Wirkstoffaufwand (Median: 4535 g ha–1) und Behandlungsindex (Median: 3,1) unterschieden sich zwischen den Schlägen deutlich. Deren Höhe resultierte zum größten Teil aus der Anwendung von Herbiziden. Im Vergleich der Szenarien wies der „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“ die höchste Intensität auf, während diese beim „Pflanzenschutz 2004“ und beim „Anbau Glyphosat toleranter Sorten“ etwa gleich war.Die mit SYNOPS ermittelten Risikowerte lagen selbst unter Worst-Case-Bedingungen weitgehend im tolerablen Bereich. Unter realistischen Bedingungen befanden sich die Risikowerte fast immer im tolerablen Bereich. Vom Pflanzenschutz im Zuckerrübenanbau sind somit bei Anwendungen nach guter fachlicher Praxis keine relevanten negativen Folgen für die Umwelt zu erwarten. Der Vergleich der Szenarien zeigte, dass die Risiken beim „Pflanzenschutz 2004“ (ausschließlich tolerable Risiken) deutlich niedriger sind als beim „Pflanzenschutz in den 1980er Jahren“ (teilweise nicht-tolerable Risiken).Zwischen den Kennzahlen für die Intensität und den Risiken gab es signifikant positive Korrelationen. Die geringen Korrelationskoeffizienten (< 0,4) zeigten jedoch, dass sich Risiken des Pflanzenschutzes nicht anhand der Intensität ermitteln lassen. DOI: 10.5073/JfK.2014.05.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2014.05.01To reduce the risk of pesticide use, information on the intensity and risk of pesticide applications in commercial farms is required. This study refers to the pesticide use in sugar beet cultivation. The data base was a survey on the cultivation in 2004 on 109 farms with 285 fields. The intensity was examined on the basis of the indicators treatment frequency, active ingredient amount and treatment frequency. The risks were analysed with the risk indicator model SYNOPS for worst-case-conditions and for realistic conditions. Rank correlations between the intensity and the risks were calculated to test the influence of the intensity on the risks. Additionally, the intensity and the risks were compared between the scenarios “Pesticide use in the 1980s”, “Pesticide use today” and “Cultivation of glyphosate-tolerant varieties”.Treatment frequency (median: 5.0), active ingredient amount (median: 4535 g ha–1) and treatment frequency (median: 3.1) varied between the fields significantly. Their amounts resulted largely from the use of herbicides. In the comparison between the scenarios the “Pesticide use in the 1980” showed the highest intensity, whereas it was similar for “Pesticide use today” and “Cultivation of glyphosate-tolerant varieties”.The risk values calculated with SYNOPS remained even for worst-case-conditions to a large extent within the tolerable bounds. For realistic conditions the risk values were almost always within the tolerable bounds. It is therefore to be expected that pesticide use in sugar beet cultivation in accordance with good farming practice does not cause relevant negative effects on the environment. The comparison between the scenarios showed, that the risks of “Pesticide use today” (exclusively tolerable risk values) are significantly lower than the risks of “Pesticide use in the 1980” (partially intolerable risk values).Significantly positive correlations exist between the indicators of the intensity and the risks. However, the low correlation coefficients (< 0.4) showed that the risks of pesticide use cannot be determined on the basis of the intensity. DOI: 10.5073/JfK.2014.05.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2014.05.0

Intensity and risk of chemical pesticides when cultivating sugar beet, silage maize and winter wheat in crop rotations

Corrigendum Im Artikel „Intensität und Risiko des chemischen Pflanzenschutzes beim Anbau von Zuckerrüben, Silomais und Winterweizen in Fruchtfolgen“ von Brauer-Siebrecht, W., Jacobs, A., Koch H.-J., Strassemeyer, J. und Märländer, B., der auf den Seiten 184-195, Ausgabe 70, Nr. 6 erschien, wurden Korrekturen in Abb. 3 vorgenommen. In Abb. 3 wurde eine vertikale Strich-Punkt-Linie ergänzt, die eine Abgrenzung zwischen den Umweltkompartimenten Feld und Saumbiotop bzw. Boden ermöglicht. Weiterhin wurde im oberen und unteren Teil der Abbildung die Risikotoleranzgrenze als horizontale gepunktete (nicht gestrichelte) Linie dargestellt. Zuletzt wurde innerhalb der Boxplots neben dem Median auch der Mittelwert – dargestellt durch eine gestrichelte Linie – ergänzt. Die Änderungen beeinträchtigen nicht die Schlussfolgerungen des Artikels. Zusammenfassung Der Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel dient zum einen der Sicherstellung des Ertrages, steht jedoch auch aufgrund von möglichen ökologischen Risiken in der Kritik. Der Nationale Aktionsplan zur nachhaltigen Anwen­dung von Pflanzenschutzmitteln zielt auf die Redu­zierung dieser Risiken ab. In der vorliegenden Studie wurden chemische Pflanzenschutzmaßnahmen in Feldversuchen in den Jahren 2011–2014 in den Fruchtfolgen Zuckerrüben-Winterweizen-Winterweizen, Silo­mais-Win­ter­weizen-Winterweizen, Silomais-Zuckerrüben-Winterweizen und Silomais im Daueranbau an zwei Standorten untersucht. Als Indikator der Intensität diente der „Behandlungsindex“, das Umweltrisiko wurde mit dem Simulationsmodell „SYNOPS“ für Stellvertreterorganismen in den Nichtziel-Kompartimenten „Oberflächengewässer“, „Saumbiotope“ und „Boden“ kalkuliert. Der Behandlungsindex variierte zwischen den Fruchtfolgen von 5,1 bis 20,6 und das Umweltrisiko wurde überwiegend als sehr niedrig bis mittel kalkuliert. Es existierte keine Korrelation zwischen der Intensität und dem Umwelt­risiko über die Fruchtfolgen. Silomais im Daueranbau hatte die geringste Intensität, jedoch war das Umwelt­risiko höher. Für Silomais und Winterweizen existierten herbizide und fungizide Wirkstoffe, für die ein nicht tolerables Umweltrisiko kalkuliert wurde. Konsequenzen für den Integrierten Pflanzenschutz ergeben sich unter anderem aus der Wahl weniger toxischer Wirkstoffe, einer Reduktion der Gesamtaufwandmenge und nicht-chemischer Maßnahmen, wie mechanische Unkraut­­regulierung oder resistente Sorten. &nbsp;Corrigendum In the article „Intensity and risk of chemical pesticides when cultivating sugar beet, silage maize and winter wheat in crop rotations” by Brauer-Siebrecht, W., Jacobs, A., Koch H.-J., Strassemeyer, J. und Märländer, B., which was published on pages 184-195, issue 70, no. 6, corrections were made in Fig. 3. In Fig. 3 a vertical dashed/dotted line was added, which enables a distinction between the environment compartments field and ecoton and soil, respectively. Furthermore, the limit of risk tolerance is now shown as a horizontal dotted (not dashed) line in the upper and lower part of the figure. Finally, the mean was added within the box plots – shown as dashed line. This correction does not affect the conclusions of the paper. Abstract The use of chemical pesticides serves at reducing crop yield losses, but is also criticised because of possible ecological risks. The German national action plan on sustainable use of plant protection products aims at reduc­ing these risks. The current study investigated pesticide appli­cations on two sites in Germany in 2011–2014, comparing different crop rotations with sugar beet, silage maize and winter wheat as well as silage maize under continuous cultivation. The treatment index was used as an indicator for the pesticide application intensity. The environmental risk was calculated by the simulation model “SYNOPS” for reference orga­nisms in the non-target compartments “surface water”, “field margin biotope” and “soil”. The treatment index varied between crop rotations from 5.1 to 20.6 and the environmental risk was mostly calculated as very low to medium. No correlation between intensity and environmental risk of crop rotations was found. The lowest treatment index was calculated for silage maize in continuous cultivation, but, the environmental risk was higher. Some herbicidal and fungicidal active ingredients used in silage maize and winter wheat were identified for which non tolerable environmental risks were calculated. Consequences for the Integrated Pest Management result from the choice of active substances with lower toxicity, a reduction of the entire application rate and non-chemical measures like mechanical weed control or resistant varieties. &nbsp

Intensity and risk of chemical pesticides when cultivating sugar beet, silage maize and winter wheat in crop rotations

Der Einsatz chemischer Pflanzenschutzmittel dient zum einen der Sicherstellung des Ertrages, steht jedoch auch aufgrund von möglichen ökologischen Risiken in der Kritik. Der Nationale Aktionsplan zur nachhaltigen Anwen­dung von Pflanzenschutzmitteln zielt auf die Redu­zierung dieser Risiken ab. In der vorliegenden Studie wurden chemische Pflanzenschutzmaßnahmen in Feldversuchen in den Jahren 2011–2014 in den Fruchtfolgen Zuckerrüben-Winterweizen-Winterweizen, Silo­mais-Win­ter­weizen-Winterweizen, Silomais-Zuckerrüben-Winterweizen und Silomais im Daueranbau an zwei Standorten untersucht. Als Indikator der Intensität diente der „Behandlungsindex“, das Umweltrisiko wurde mit dem Simulationsmodell „SYNOPS“ für Stellvertreterorganismen in den Nichtziel-Kompartimenten „Oberflächengewässer“, „Saumbiotope“ und „Boden“ kalkuliert. Der Behandlungsindex variierte zwischen den Fruchtfolgen von 5,1 bis 20,6 und das Umweltrisiko wurde überwiegend als sehr niedrig bis mittel kalkuliert. Es existierte keine Korrelation zwischen der Intensität und dem Umwelt­risiko über die Fruchtfolgen. Silomais im Daueranbau hatte die geringste Intensität, jedoch war das Umwelt­risiko höher. Für Silomais und Winterweizen existierten herbizide und fungizide Wirkstoffe, für die ein nicht tolerables Umweltrisiko kalkuliert wurde. Konsequenzen für den Integrierten Pflanzenschutz ergeben sich unter anderem aus der Wahl weniger toxischer Wirkstoffe, einer Reduktion der Gesamtaufwandmenge und nicht-chemischer Maßnahmen, wie mechanische Unkraut­­regulierung oder resistente Sorten.The use of chemical pesticides serves at reducing crop yield losses, but is also criticised because of possible ecological risks. The German national action plan on sustainable use of plant protection products aims at reduc­ing these risks. The current study investigated pesticide appli­cations on two sites in Germany in 2011–2014, comparing different crop rotations with sugar beet, silage maize and winter wheat as well as silage maize under continuous cultivation. The treatment index was used as an indicator for the pesticide application intensity. The environmental risk was calculated by the simulation model “SYNOPS” for reference orga­nisms in the non-target compartments “surface water”, “field margin biotope” and “soil”. The treatment index varied between crop rotations from 5.1 to 20.6 and the environmental risk was mostly calculated as very low to medium. No correlation between intensity and environmental risk of crop rotations was found. The lowest treatment index was calculated for silage maize in continuous cultivation, but, the environmental risk was higher. Some herbicidal and fungicidal active ingredients used in silage maize and winter wheat were identified for which non tolerable environmental risks were calculated. Consequences for the Integrated Pest Management result from the choice of active substances with lower toxicity, a reduction of the entire application rate and non-chemical measures like mechanical weed control or resistant varieties

Pflanzenschutz und Biodiversität in Agrarökosystemen

Der Wissenschaftliche Beirat des Nationalen Aktionsplan zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln (NAP) berät das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Er hat zu den Wirkungen des Pflanzenschutzes auf die Biodiversität in Agrarökosystemen Stellung genommen. Die vorliegende Publikation beruht auf dieser Stellungnahme. Pflanzenschutz ist ein ertrags- und qualitätssichernder Faktor im Ackerbau und in noch größerem Maße in Sonderkulturen. Globale Meta-Analysen und Expertenauswertungen schätzen den potentiellen Ertragsausfall durch Schadorganismen je nach Nutzpflanze zwischen 17 und 40 % ein. Dieser wird mit direktem chemischen, biologischen oder physikalischen Pflanzenschutz und mit indirekten vorbeugenden, systembezogenen Maßnahmen verringert. Unter den vielen Wirkungen von Pflanzenschutzmitteln ist diejenige auf die Biodiversität eine schwer zu fassende. Die derzeitige intensive, betriebswirtschaftlich optimierte und international wettbewerbsfähige Landwirtschaft verändert multikausal die Landschafts- und Lebensräume, reduziert die Vielfalt der natürlichen Habitate und Agrarökosysteme, und wirkt sich damit negativ auf die Biodiversität vieler Artengruppen aus. Zudem beeinflusst auch der Klimawandel die Biodiversität in der Agrarlandschaft negativ. Der Rückgang der Biodiversität in der Agrarlandschaft ist markant. So haben Schmetterlings- und Vogelpopulationen seit 1990 bzw. 1980 um 50 % und die Biomasse der fliegenden Insekten seit 1989 um 75 % abgenommen. Arten- und Individuen-Anzahlen von Ackerwildkräutern, Amphibien, Fischen, empfindlichen Wirbellosen in Gewässern, Wildbienen, Schwebfliegen, Laufkäfern, Marienkäfern und vielen weiteren Organismengruppen nehmen ab. Von den 14 unmittelbar nutzungsabhängigen Offenland-Biotoptypen sind in Deutschland 80 % gefährdet. Weitere Lebensräume (Moore, Wald- und Ufersäume, Staudenfluren etc.) werden durch die landwirtschaftliche Nutzung in der Umgebung beeinträchtigt. Direkte und indirekte Wirkungen von Pflanzenschutzmitteln werden durch eine große Zahl von wissenschaftlichen Studien in Deutschland und im europäischen Umfeld dokumentiert. Die Anwendung von Pflanzenschutzmitteln (Insektizide, Fungizide, Herbizide) stellt in dem komplexen Gesamtsystem von Faktoren einen bedeutenden Einflussfaktor mit meistens signifikant negativen in Ausnahmefällen jedoch auch positiven Auswirkungen auf die Biodiversität in Agrarökosystemen dar. Pflanzenschutzmittel gelangen in und auf Pflanzen, Tiere und Böden, in die Atmosphäre sowie in Gewässer und Grundwasser; sie entfalten ihre schädlichen Nebenwirkungen in kurzen, aber auch sehr langen Zeiträumen. Sie können direkte toxische Wirkungen auf Nichtzielorganismen hervorrufen und indirekt Nahrung und Lebensräume einer Vielzahl von Organismen reduzieren. Hinzu kommen kumulative und sequenzielle Wirkungen, da Pflanzenschutzmittel häufig gemeinsam angewandt werden und eine kombinierte Wirkung von Umweltstressoren und Pflanzenschutzmitteln insbesondere bei Anwendung im Freiland relevant wird. Der Wissenschaftliche Beirat NAP schlägt daher folgende Maßnahmen für einen zukunftsfähigen Pflanzenschutz vor: 1. Die weitere Entwicklung der Biodiversität soll durch die Einführung eines repräsentativen, umfassenden und auf die Auswirkungen von Pflanzenschutzmitteln ausgerichtetes Langzeit-Biodiversitäts-Monitorings standardisiert beurteilt werden. 2. Das Zulassungsverfahren von Pflanzenschutzmitteln soll auf mögliche Lücken bei der Beurteilung von Wirkungen auf die Biodiversität auf der Basis des neusten Wissensstands überprüft werden, und diese Erkenntnisse sollen in die Novellierung des europäischen Zulassungsrechtes eingebracht werden. 3. Es sollen positive und negative Anreize für die landwirtschaftliche Praxis geschaffen werden, um die Anwendung von Pflanzenschutzmittel in der Praxis zu reduzieren. Dazu soll auch eine Abgabe auf Pflanzenschutzmitteln geprüft werden, und mittelfristig soll ein wissenschaftlich basiertes System der Internalisierung der Umweltkosten (True Cost Accounting) vorgeschlagen werden. 4. Integrierte Pflanzenschutzverfahren sollen durch Forschung und Beratung weiter gestärkt, in der Züchtung soll ein Schwerpunkt auf Schaderregertolerante oder -resistente Sorten gelegt wer¬den. 5. Die Rahmenbedingungen für den Ökologischen Landbau sollen weiter verbessert werden, um das Ziel der Bundesregierung, seinen Flächenanteil auf 20 % auszudehnen, möglichst schnell zu erreichen. 6. Im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) und der Agrarumweltmaßnahmen (ELER) sollen in deutlich größerem Umfang als bisher vielfältige Landschaftselemente, Habitate und in die Produktionsfläche integrierte ökologische Vorzugsflächen und Pufferzonen gefördert werden