Effects of organic farming on weed abundance - long-term results from a site in northern Germany

One of the aims of organic farming systems is to maintain or enhance the agricultural and natural biodiversity in agro-ecosystems. Weeds can contribute to biodiversity but also need to be controlled. Compared to conventional farming the weed density and diversity in organic farming is expected to be enhanced because of reduced fertilisation and low efficacy of control measures. It is also assumed that the diversity of crops, especially alternation of summer and winter crops, results in a greater range of weed species. However, relatively few data are available confirming this benefit of organic farming. Thus, continuous monitoring studies have been started in 1996 on a trial area for organic farming in northern Germany

Long-term dynamics of weed infestation with Veronica hederifolia after a short-term seed input

Auf Basis eines über 21 Jahre (1988 bis 2008) laufenden Modellversuchs im Freiland wurden die Nachwirkungen einer zweimalig tolerierten Restverunkrautung von Veronica hederifolia quantifiziert. Bei vollständiger Ausschaltung eines erneuten Sameneintrags nahm der Unkrautbesatz über den Beobachtungszeitraum von 1993 bis 2008 im Mittel um jährlich ca. 1/3 ab, ohne dass es zu einer vollständigen Erschöpfung des Samenvorrats kam. Die Befallskurve näherte sich der Nulllinie, erreichte diese jedoch nur bei der Variante mit der geringsten Anfangsverunkrautung. Die Ursachen des Samenverlusts im Boden konnten hier im Einzelnen nicht ermittelt werden. Eine artspezifische Verlustursache dürfte aber das Auftreten von nicht mehr keimfähigen „schwarzen Samen‟ sein. In der Gesamtbewertung stellt sich Veronica hederifolia als eine konkurrenzschwache Unkrautart mit einer ausgeprägten Samenpersistenz im Boden dar. Deshalb kann es aus populationsdynamischer Sicht angezeigt sein, in einseitigen Wintergetreidefruchtfolgen eine gezielte Unkrautbekämpfung bereits vor dem Erreichen der Ertragsschadensschwelle vorzunehmen.    The consequences of tolerating a residual weed infestation with Veronica hederifolia for 2 years were quantified in an outdoor plot experiment from 1988 till 2008 (21 years). Weed infestation declined by approx 1/3 per year from 1993 till 2008 if further seed input war completely prevented. With exception of the treatment with the lowest weed infestation the soil-seed-bank was not exhausted within 21 years. It was not possible to analyse all reasons for seed decline in detail. Only the phenomenon of ”black seeds‟ was reflected in this paper. Over all, Veronica hederifolia is a low competitive weed with a pronounced seed persistence in the soil. This means from a practical point of view that in crop rotations dominated by winter cereals aspects of population-dynamics could be more important in making control decisions than only yield based thresholds.   &nbsp

Unkrautkonkurrenz und Biomassebildung von Mais und Sorghum bei unterschiedlicher Herbizidintensität

Die Biogaserzeugung gewinnt immer noch an Bedeutung wobei dem Mais als Energiepflanze der höchste Stellenwert beizumessen ist. Da die Zunahme des Maisanbaues nicht nur positiv zu sehen ist, stellt sich die Frage, wie dabei eine größere Umweltverträglichkeit erreicht werden kann und bis zu welchem Grad eine Verunkrautung von Flächen, die zur Biogaserzeugung verwendet werden sollen, tolerabel ist, da ja auch das Unkraut zur Biomasseproduktion beiträgt und die Biodiversität durch größere Artenvielfalt erhöht werden könnte.Unter diesen Aspekten wurden auf Versuchsflächen des JKI in der Nähe von Braunschweig in den Jahren 2008 bis 2010 drei Mais- und zwei Sorghumsorten (Sorghum bicolor und Sorghum bicolor x Sorghum sudanense) in praxisüblicher Aussaatstärke in vier Wiederholungen ausgesät. Nachdem die Sorghumpflanzen das Entwicklungsstadium BBCH 13-14 erreicht hatten, erfolgte eine variierte Herbizidanwendung. Dabei wurde das Herbizid Gardo Gold (Terbuthylazin 187,5 g/l + S-Metolachlor 312,5 g/l) mit der vollen (4 l/ha) oder halben (2 l/ha) zugelassenen Aufwandmenge appliziert. Eine dritte Variante blieb unbehandelt. Ziel des Versuches war es, Unterschiede bei der Entwicklung der Verunkrautung und der Biomassebildung der Kulturarten zu ermitteln. Unkrautarten und Unkrautdeckungsgrad wurden zu mehreren Terminen bestimmt. Zum Abschluss wurde die Trockenmasse/m² von Kulturpflanzen und Unkraut ermittelt.Die Ergebnisse der drei Versuchsjahre ergaben für die Maissorten immer einen höheren Biomasseertrag als für Sorghum (nicht immer signifikant).Hinsichtlich der Auswirkung der Herbizidbehandlungen auf den Biomasseertrag zeigte sich durchweg eine Abstufung zwischen den Varianten wobei sich mit der hohen Herbizidaufwandmenge von 4 l/ha Gardo Gold in 2008 und 2009 bis auf eine Ausnahme der höchste Kulturpflanzenbiomasseertrag erzielen ließ. In Versuchsjahr 2010 waren die Ergebnisse wesentlich komplexer und die höchsten Biomasseerträge wurden nicht zwangsläufig in den Varianten mit der hohen Herbizidaufwandmenge erzielt. Stichwörter: Biodiversität, Energiepflanzen, Ertrag, UnkrautdeckungsgradWeed competition and biomass production of maize and sorghum under different herbicide intensity levelThe production of biogas still gains importance with maize being the most important crop for bioenergy production. However, the increasing area planted with maize has been considered as not being only beneficial. The question therefore arises whether the growing cultivation of maize can be conducted in a more environmentally sustainable way and to which degree a certain level of weed infestation can be tolerated in fields used for biomass production. As weeds may also contribute to the amount of biomass produced on a field and increase the in-field biodiversity, a certain weed infestation in maize for biogas production might be tolerable.Under these aspects, a field trial was conducted on the experimental fields of the JKI near Braunschweig between 2008 and 2010. Three maize cultivars and two sorghum cultivars (Sorghum bicolor and Sorghum bicolor x Sorghum sudanense) were sown at normal seeding densities with four replicates. At growth stage BBCH 13-14 of the sorghum-plants, the herbicide Gardo Gold (terbuthylazin 187,5 g/l + S-metolachlor 312,5 g/l) was applied at the registered dose (4 l/ha) or half-dose (2 l/ha). An untreated plot without any herbicide application was included. The aim of the experiment was to investigate differences in the development of the weed infestation level and the biomass yields of the crops. Assessments of the weed species and weed coverage were carried out at several times during the growing season. At the end of the experiment, the dry matter/m² of the crops and weeds were determined. The results of the three years showed a higher biomass yield for the maize cultivars compared with the sorghum cultivars (not always significant). Regarding the effect of the herbicide application on the biomass yields, a clear difference between the variants was observed only in 2008 and 2009 with the highest yield under the registered application rate of 4 l/ha Gardo Gold (one exception). In 2009 and 2010, the results were more complex and the maximum biomass yield was not necessarily reached in the variants with the highest herbicide rate.Keywords: Biodiversity, energy crops, weed coverage, yiel

Investigations on the importance of the occurrence of Datura stramonium in maize and common millet

Dem Europäischen Schnellwarnsystem für Lebensmittel und Futtermittel (RASFF) sind regelmäßig Meldungen über Tropanalkaloid-belastete Getreideprodukte (insbesondere Mais und Rispenhirse) zu entnehmen. Tropanalkaloide sind sekundäre Pflanzenstoffe, die z. B. in Nachtschattengewächsen wie dem Weißen Stechapfel (Datura stramonium) enthalten sind. Kommt es zur Kontamination des Erntegutes, können Tropanalkaloide für unterschiedliche Vergiftungserscheinungen verantwortlich sein. In zweijährigen Feldversuchen wurden die Konkurrenzfähigkeit von Datura stramonium in Mais sowie die Kontaminationswege in das Erntegut bei Körnermais und Rispenhirse untersucht. Als ein Ergebnis der Versuche zeigte sich, dass die Art unter unseren Anbaubedingungen als konkurrenzschwach einzustufen ist. Dennoch sollte das Auftreten von Datura stramonium in Feldbeständen begrenzt werden, da nur wenige Pflanzen pro Hektar ausreichend sind, um eine Grenzwertüberschreitung mit Tropanalkaloiden herbeizuführen.The European Rapid Alert System for Food and Feed (RASFF) regularly reports on tropane alkaloid-contaminated cereal products (in particular maize and common millet). Tropane alkaloids are secondary plant substances. Tropane alkaloids are included for example in different nightshade plants, such like Datura stramonium. If there are contaminations of the crop, tropane alkaloids may be responsible for different symptoms of intoxication. In two-year field trials, the behavior of competition of Datura stramonium in corn as well as the contamination paths into the harvested crop of grain maize and common millet were examined. As a result of the experiments, it was found that the species under our growing conditions is considered to be low competitive. Nevertheless, only a few plants per hectare are sufficient to cause a limit exceedance with tropane alkaloids

Bekämpfung und Entwicklung ausdauernder Rasenunkräuter

In einem Freilandversuch wurden die Bekämpfung und die Entwicklung ausdauernder Rasenunkräuter (ohne Rasengräser) modelhaft untersucht. Dazu wurden zehn Arten (Achillea millefolium, Bellis perennis, Glechoma hederacea, Medicago lupulina, Ornithopus perpusillus, Plantago major, Prunella vulgaris, Ranunculus repens, Taraxacum officinale und Trifolium repens) verwendet, deren Auswahl sich nach Stetigkeitsnennung in der Literatur und tatsächlichem Auftreten auf versuchsnahen Rasenflächen richtete. Es wurden vier Herbizid-Varianten mit und ohne N-Düngung geprüft. Erfasst wurden neben der Überdauerung Wuchsparameter wie Pflanzendurchmesser und -höhe sowie der Blühzeitpunkt. In den mit Herbiziden behandelten Varianten konnten die meisten Unkrautarten gut bekämpft werden. Schwierig niederzuhalten waren Glechoma hederacea, Taraxacum officinale und Prunella vulgaris. In den Varianten ohne Herbizidbehandlung waren im Folgejahr nach der Pflanzung Bellis perennis und Ornithopus perpusillus nicht mehr vorhanden. Bei den anderen Arten traten kaum Pflanzenverluste auf. Obwohl die gewonnenen Versuchsergebnisse aufgrund der Versuchsanstellung nur bedingt auf die Praxis zu übertragen sind, ließen sich dennoch grundlegende Erkenntnisse zur Bekämpfung von ausdauernden Rasenunkräutern gewinnen

Dynamik der Verunkrautung mit Senecio vulgaris nach einem einmaligen Sameneintrag

Aufgrund einer kurzen Generationszeit verbunden mit einem hohen Samenbildungsvermögen sowie einer zügigen und über das gesamte Jahr möglichen Keimung ist das Gemeine Kreuzkraut (Senecio vulgaris) besonders in gärtnerischen Kulturen eine der wichtigsten Unkraut-Arten. Wie alle Kreuzkraut-Arten enthält Senecio vulgaris Pyrrolizidinalkaloide, die in der Leber zu gesundheitsschädlichen Substanzen umgewandelt werden. Aus diesem Grund sollte ein versehentlicher Verzehr dieser Art komplett unterbleiben. Zu den Korbblütlern gehörig ist die Pflanzenart im Gemüseanbau und speziell in Salatkulturen mit Herbiziden nur schwierig zu bekämpfen.Anhand eines Modellversuches im Freiland wurden das Auflaufverhalten und die Entwicklung von Senecio vulgaris in Schnittsalaten untersucht. Als erster Schritt erfolgte die Einbringung von Kreuzkraut-Samen in die Versuchsparzellen. Dazu wurden Senecio vulgaris-Pflanzen in drei unterschiedlichen Pflanzdichten (1, 2 und 10 Pflanzen je m2) in die dafür vorgesehenen Parzellen gepflanzt. Alle Parzellen wurden mit Vlies abgedeckt, um eine ungeregelte Verteilung der Samen über die Parzellen zu vermeiden. Nach Samenreife der Pflanzen wurde das Vlies entfernt, die Pflanzen abgeschnitten und das Pflanzenmaterial inklusive der Samen in den Boden eingearbeitet. Anschließend wurden über mehrere Anbausätze Schnittsalate (Rucola, Asia Green, Spinat, Feldsalat) in die Parzellen eingesät und im Weiteren der Auflauf von Senecio vulgaris und die damit einhergehende mögliche Kontaminierung der Blattsalate festgehalten. Ab dem Zeitpunkt der Vliesabnahme wurde sehr genau darauf geachtet, dass keine Kreuzkrautpflanzen mehr zur Samenreife kamen, um einen neuerlichen Sameneintrag zu verhindern. Ein Eintrag von außen konnte ausgeschlossen werden.Wurden nach der ersten Einsaat der Schnittsalate je nach Variante noch 71, 55 und 216 Senecio-Pflanzen/m2 gezählt, waren es nach der sechsten Einsaat nur noch sieben sowie neun und 16 Pflanzen/m2. Es zeigte sich, dass die Abnahme des Samenpotentials im Boden zügig erfolgt, aber auch nach mehreren Anbaudurchgängen noch mit einem Auflauf der Kreuzkrautpflanzen und damit einer möglichen Kontamination der Salaternte zu rechnen ist. Der Versuch soll solange fortgeführt werden, bis praktisch kein Auflauf von Senecio vulgaris mehr festzustellen ist.Stichwörter: Gemüsebau, Populationsdynamik, Salat, Samenpersistenz, UnkrautbekämpfungDynamics of the weed infestation with Senecio vulgaris after a single entry from seedsAbstractDue to a short generation time associated with a high seed production and a quick germination, which is possible throughout the year, Senecio vulgaris is especially in horticultural crops one of the most important weed species. Like all ragwort species, also Senecio vulgaris contains pyrrolizidine alkaloids which are converted in the liver to harmful substances. For this reason an accidental consumption of this species should be avoided completely. Belonging to the Compositae, chemical control of this weed species in vegetable crops, particularly in lettuce, is difficult.Based on a field-grown model experiment the emergence behavior and growth of Senecio vulgaris in leafy lettuce was studied. The first step was the contamination of the trial plots with Senecio seeds. For this purpose Senecio plants were planted at three different densities (1, 2 and 10 plants m2) in the designated plots. All plots were covered with fleece in order to prevent an unregulated dispersal of seeds. After seed maturity the fleece was removed, plants were cut into small pieces and the plant material including the seeds was incorporated into the soil. Then different leafy lettuces crops (rocket, asia green, spinach, lamb´s lettuce) were cultivated in a six-crop sequence over two years (three crop sopecies per year). The development of Senecio vulgaris and the resulting possible contamination of the lettuces with Senecio leaves was recorded. From the date of removing the fleece on seed-production a shedding of Senecio plants was prevented to avoid further contamination. Also the entry from outside the plots was excluded.Depending on the initial plant density, the 71, 55 and 216 Senecio plants m2 which emerged after the first sowing of lettuce dropped to 7, 9 and 16 plants m2 after the sixth sowing. Thus, the density of S. vulgaris plants rapidly decreased but there was still a significant potential of emerging seedlings potentially contaminating the lettuce crops after six rotations. The trial will be continued until no germination of S. vulgaris plants occurs anymore.Keywords: Population dynamics, salad, seed persistence, vegetables, weed contro

Untersuchungen zur Populationsdynamik von Senecio jacobaea und anderer Senecio-Arten

In einem im Jahr 2009 angelegten Langzeitversuch werden die Möglichkeit einer künstlichen Etablierung und die weitere Populationsentwicklung von Senecio jacobaea, Senecio aquaticus, Senecio erucifolius und Senecio inaequidens auf zwei extensiven Grünlandflächen untersucht. Dazu wurden auf beiden Versuchsstandorten jeweils 80 Pflanzen der vier Arten eingepflanzt. Die Bewirtschaftungsintensität beider Flächen variierte zunächst bezüglich der Mähdurchgänge. Das Mähgut wird grundsätzlich abgefahren und in regelmäßigen Abständen wird die Anzahl der Senecio-Pflanzen ermittelt. Auf beiden Flächen waren im Herbst 2012 von Senecio aquaticus und Senecio inaequidens keine Pflanzen sowie von Senecio erucifolius weniger als 20 % der ursprünglich vorhandenen Pflanzen nachzuweisen. Dagegen zeigte sich bei Senecio jacobaea nach einem deutlichen Rückgang der Pflanzenzahl auf ca. 40 % der ursprünglichen Auspflanzdichte bis 2012, ab 2013 wieder eine Zunahme bedingt durch Sämlinge, so dass die ursprüngliche Pflanzdichte übertroffen wurde. Ab 2014 wurde daher die Konzeption der Versuchsanstellung umgestellt, mit dem Ziel auch Senecio jacobaea von der Fläche zu verdrängen. Ab jetzt sollten keine Pflanzen mehr zur Blüte kommen, so dass auch drei und mehr Mähdurchgänge durchgeführt wurden. Außerdem wurde eine Düngungsvariante eingeführt, um das Konkurrenzvermögen der Gräser zu erhöhen. Diese Maßnahmen zeigten bereits 2014 Wirkung und der Bestand von Senecio jacobaea war zumindest teilweise wieder rückläufig.Studies on the population dynamics of Senecio jacobaea and other Senecio speciesA longterm experiment was carried out on two extensive grassland areas to examine the development and the spreading patterns of Senecio jacobaea, Senecio aquaticus, Senecio erucifolius and Senecio inaequidens. For this purpose, 80 plants of the four different species were planted on both experimental sites. The Intensity of cultivation in the areas varied regarding different cutting treatments. The cut crop was generally worn. Periodically number and state of development of Senecio plants were determined. By the end of 2012, the species Senecio aquaticus and Senecio inaequidens could no longer be detected on the two experimental plots and only some very few, last plants form Senecio erucifolius were found. In contrast, Senecio jacobaea plants first declined considerably by 2012 to about 40% of the initinal plant density and then in beginning of 2013 a distinct increase by seedling was assessed, so that the initial planting density was exceeded. From summer 2013, therefore, the scheme of the experimental design was changed with the aim to displace Senecio jacobaea from the area. In order to avoid the blossom of the plants, 3 or more cuts were carried out. In addition, a fertilization treatment was introduced in order to increase the competitiveness of the grasses. A positive impact of these measures was already detected in 2014 by a partial decline in Senecio jacobea density

Estimation of herbicide resistance in grass weeds with a bioassay

Ein Biotestverfahren zum Nachweis von Herbizidresistenzen bei Alopecurus myosuroides Huds. und Apera spica-venti (L.) P.B. wird beschrieben. Getestet wurden Verdachtsherkünfte im Vergleich zu sensitiven und resistenten Referenzherkünften mit verschiedenen Herbiziden und Aufwandmengen. Geprüft wurden 1/2N, 1N und 2N der zugelassenen Aufwandmenge. Darüberhinaus wurden für ausgewählte Herkünfte und Herbizide Dosiswirkungskurven mit zusätzlichen Aufwandmengen erstellt und Resistenzfaktoren berechnet. Bei einigen Herkünften konnte für einzelne Wirkstoffe eine Herbizidresistenz nachgewiesen werden. Die Biotestmethode hat sich als geeignetes Verfahren zur Erkennung von Herbizidresistenzen bei Ungräsern erwiesen.A bioassay method for the detection of herbicide resistance for Alopecurus myosuroides Huds. and Apera spica-venti (L.) P.B. is described. Different suspicion provenances were analysed in comparison to sensitive and resistant reference provenances with different herbicides and dosages. Tested were 1/2N, 1N and 2N of the registered application rate. Furthermore dose response relationships with additional dosages were estimated for selected populations and herbicides and resistance factors were calculated. For some populations herbicide resistance could be estimated for single herbicides. The bioassay method has shown itself to be an appropriate procedure for the identification of herbicide resistance

Economic assessment of alternatives for glyphosate application in arable farming

Application and sales of herbicides with glyphosate have strongly increased in Germany during the past 10 years. This has raised a number of questions and discussions concerning glyphosate use. Therefore, this paper identifies and evaluates alternatives with an efficacy almost equivalent to glyphosate for different treatmentareas in terms of economic consequences for farms in comparison to glyphosate use by way of example.With the help of exemplary crop rotations uses in arable farming for winter wheat, winter oilseed rape, winter barley, maize and summer barley were analyzed. Within a “worst case scenario” a complete abandonment of glyphosate applications was assumed. Different tillage systems (plough, no-plough) were considered. The only alternatives with an efficacy almost equivalent to glyphosate were mechanical measures. For the analyzed treatment-areas (desiccation, pre-sowing, stubble) no approved and efficient chemical alternative could be identified.The economic advantages and disadvantages of substituting glyphosate by mechanical alternatives were strongly depending on the treatment-area, the efficacy concerning yield expectations (in comparison to glyphosate use), the tillage system, the necessity of grain drying as well as further operational factors such as the availability of sufficient field work days and mechanical equipment.Ökonomische Bewertung von Alternativen zur Glyphosatanwendung im AckerbauDie Anwendung und der Absatz glyphosathaltiger Herbizide haben in den vergangenen 10 Jahren in Deutschland stark zugenommen. Dies hat Fragen und Diskussionen zu deren Anwendung aufgeworfen. Daher wurden in dieser Arbeit hinreichend wirkungsäquivalente Alternativen zum Wirkstoff Glyphosat exemplarisch für ausgewählte Anwendungsbereiche identifiziert und hinsichtlich ihrer ökonomischen Auswirkungen für Betriebe im Vergleich mit der Anwendung von Glyphosat untersucht.Anhand beispielhafter Fruchtfolgen wurden Anwendungen in den Ackerbaukulturen Winterweizen, Winterraps, Winterroggen, Mais und Sommergerste betrachtet und in einem „Worst Case Szenario“ eine vollständige Substitution glyphosathaltiger Herbizide unterstellt. Berücksichtigt wurde dabei auch die Art der Bodenbearbeitung (mit Pflug, pfluglos). Als hinreichend wirkungsäquivalente Alternativen konnten lediglich mechanische Maßnahmen gefunden werden. Für die betrachteten Anwendungsbereiche (Sikkation, Vorsaatoder Stoppelbehandlung) hingegen, wurden keine zugelassenen, ausreichend wirksamen chemischen Alternativen identifiziert.Die ökonomischen Vor- und Nachteile der Substitution glyphosathaltiger Herbizide durch mechanische Maßnahmen hingen stark vom Anwendungsbereich, der Äquivalenz hinsichtlich der Ertragswirkungen (im Vergleich zur Glyphosatanwendung), der Art der Bodenbearbeitung, der Notwendigkeit einer Trocknung des Erntegutes sowie weiteren betriebsspezifischen Faktoren, wie der Verfügbarkeit ausreichender Feldarbeitstage und der Mechanisierung, ab