Validation of the chlorophyll fluorescence imaging method (CFI) for early detection of herbicide resistance in weeds

The increasing number of herbicide tolerant weed populations is illustrating the increasing demand for reliable methods for an accelerated detection of herbicide tolerance compared to greenhouse studies. Several methods for resistance quick detection have been published in previous years. One of the recent methods is the Chlorophyll Fluorescence Imaging Method (CFI). For this method changes in photosynthetic activity of the target organisms, caused by herbicides, are determined. General assumption of this method in terms of herbicide resistance detection is that each herbicidal compound, independent of the mode of action, will cause changes within the photosynthetic apparatus of the target organisms. This effect already could be confirmed for several modes of action (PSII, ALS, ACCase, EPSPS, synth. Auxins). Aim of this study is to validate this novel method on the basis of greenhouse experiments and single nucleotide polymorphisms (SNP) analysis. The resistance profiles of 10 black-grass populations (Alopecurus myosuroides Huds.) have been determined in greenhouse herbicide efficacy trials and constitutive SNP analyses of the survivors. With the CFI-method it was possible to detect the resistance profile as well as the resistance frequency within the populations. The results from the greenhouse experiments could be reproduced with conformity of 94%. This result is valid for the tested herbicides mesosulfuron, pyroxsulam as well as clodinafop and pinoxaden. Keywords: ACCase, Alopecurus myosuroides Huds., ALS, blackgrass, herbicide resistance, resistance quick detection Validierung der Chlorophyll Fluoreszenz Imaging-Methode (CFI) zur Früherkennung von Herbizidresistenz in Unkräutern Zusammenfassung Die ständig steigende Zahl herbizidresistenter Unkrautpopulationen verdeutlicht den wachsenden Bedarf an verlässlichen Methoden welche eine, im Vergleich zu Gewächshausversuchen, beschleunigte Detektion von Herbizidresistenz erlauben. Mehrere solcher Methoden wurden in den vergangenen Jahren publiziert. Eine der neuesten Methoden ist das Chlorophyll Fluoreszenz Imaging (CFI). Hierbei handelt es sich um die bildgebende Erfassung von Veränderungen der Fotosyntheseleistung der Zielorganismen, verursacht durch biotische oder abiotische Stressursachen. Die generelle Annahme dieser Methode in Bezug auf Herbizidresistenz ist, dass jeder herbizide Wirkstoff entweder primär oder sekundär eine Beeinträchtigung der Fotosyntheseleitung der behandelten Pflanzen bewirkt. Dieser Effekt konnte in der Vergangenheit bereits für eine große Anzahl herbizider Wirkmechanismen nachgewiesen werden (PSII, ALS, ACCase, EPSPS, synth. Auxine). Die hier vorgestellten Versuche haben zum Ziel, diese neue Methode anhand von Gewächshausversuchen sowie genetischen Untersuchungen zu validieren. Das Resistenzmuster von insgesamt 10 Acker-Fuchsschwanz-Populationen (Alopecurus myosuroides L.) wurden in Gewächshausversuchen im Voraus erfasst und darauf aufbauend molekularbiologisch auf bekannte genetische Mutationen an den Wirkorten untersucht. Mit der CFI-Methode konnte bei allen getesteten Populationen der Resistenzstatus sowie die Frequenz innerhalb der getesteten Population detektiert werden. Im Vergleich zu Gewächshausversuchen sowie den molekularbiologischen Untersuchungen konnten die Ergebnisse zu 94 % reproduziert werden. Dieses Ergebnis ist gültig für die Wirkstoffe Mesosulfuron, Pyroxsulam, Pinoxaden und Clodinafop. Stichwörter: ACCase, Acker-Fuchsschwanz, ALS, Herbizidresistenz, Resistenzschnelltest

Lopsided oat (Avena strigosa) as a new summer annual cover crop for weed suppression in Central Europe

Lopsided oat (Avena strigosa) has been cultivated for many years, especially in Brazil, as a summer annual cover crop. Experiments were conducted in Stuttgart-Hohenheim in 2010 to estimate the capability of lopsided oat, yellow mustard (Sinapis alba), phacelia (Phacelia tanacetifolia) and a cover crop mixture to suppress weeds and volunteer wheat. A pot experiment was conducted to analyze the emergence and growth of the different cover crop species. Twelve weeks after planting, lopsided oat produced 20.7 dt/ha of shoot- and 5.5 dt/ha of root dry matter. A field experiment was established in the summer after harvest of winter wheat. The soil was cultivated with a disc harrow and the cover crops were sown one day later. At four week intervals, the plant density and dry matter of cover crops, weeds and volunteer wheat were determined. Twelve weeks after planting, lopsided oat produced 17.8 dt/ha shoot- and 6.2 dt/ha root dry matter. In the lopsided oat plots, shoot dry matter of weeds and volunteer wheat were reduced by 98 % compared with control plots without cover crops. This was the highest weed reduction of all cover crops studied. The root dry matter of weeds and volunteer wheat was reduced by 55 % to 97 % in all cover crops, compared to the control plots. Lopsided oat reduced the plant density of weeds and volunteer wheat. While there were 54.5 plants/m² in the control plots, only 5.5 plants/m² were counted in the lopsided oat plots. The results showed that lopsided oat has a high potential for suppression of weeds and volunteer wheat in autumn. It also enlarges the number of cultivated cover crops in Central Europe. Keywords: Competition, field experiment, pot experiment, root, shoot, volunteer wheatRauhafer (Avena strigosa) als neue Zwischenfrucht zur Unkrautunterdrückung in MitteleuropaRauhafer (Avena strigosa) wird seit vielen Jahren vor allem in Brasilien als Zwischenfrucht angebaut. In Stuttgart-Hohenheim wurden 2010 Versuche durchgeführt, um die Eignung von Rauhafer, Gelbsenf (Sinapis alba), Phacelia (Phacelia tanacetifolia) und einer Zwischenfruchtmischung zur Unterdrückung von Unkräutern und Ausfallgetreide festzustellen. Ein Topfversuch wurde durchgeführt, um Auflaufen sowie Wachstum der Zwischenfrüchte zu bestimmen. Zwölf Wochen nach Aussaat bildete Rauhafer 20,7 dt/ha Spross- und 5,5 dt/ha Wurzel-Trockenmasse. Ein Feldversuch wurde nach erfolgter Winterweizenernte durchgeführt. Im Anschluss an eine ca. 5 cm tiefe Bodenbearbeitung mit einer Kurzscheibenegge wurden am folgenden Tag die Zwischenfrüchte gesät. Im Abstand von vier Wochen wurden Anzahl und Trockenmasse der Zwischenfrüchte, der Unkräuter sowie des Ausfallgetreides bestimmt. Zwölf Wochen nach Aussaat bildete Rauhafer 17,8 dt/ha Spross- und 6,2 dt/ha Wurzel-Trockenmasse. Die Spross-Trockenmasse der Unkräuter und des Ausfallgetreides konnte durch Rauhafer signifikant um 98 %, verglichen mit einer Kontrolle ohne Zwischenfrucht, reduziert werden. Dies war der höchste Wert aller Zwischenfrüchte. Die Wurzel-Trockenmasse von Unkräutern und Ausfallgetreide wurde von den Zwischenfrüchten durchschnittlich um 55 % bis 97 % reduziert. Rauhafer reduzierte die Anzahl an Unkräutern und Ausfallgetreide. Während 54,5 Pflanzen/m² in den Kontrollparzellen wuchsen, waren es 5,5 Pflanzen/m² bei Rauhafer. Im Rahmen des Feldversuches konnte gezeigt werden, dass Rauhafer sehr gut Unkräuter sowie Ausfallgetreide zu unterdrücken vermag. Er stellt eine Bereicherung des bisherigen Spektrums an Zwischenfrüchten in Mitteleuropa dar. Stichwörter: Ausfallgetreide, Feldversuch, Konkurrenz, Spross, Topfversuch, Wurze

Comparison of different cover crop mulches and extracts on inhibition of crop and weed growth

Weed suppression of cover crops is a result of competition for light, space, water and nutrients and the release of allelochemicals in the soil. Two laboratory and greenhouse experiments were conducted to analyse biochemical effects of extracts and mulches of Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn., Raphanus sativus var. oleiformis Pers. and a cover crop mixture on germination and plant growth of the crop plants maize (Zea mays L.) and sugar beet (Beta vulgaris ssp. vulgaris var. altissima Döll.) and the weeds Chenopodium album L., Matricaria chamomilla L. and Stellaria media (L.) Vill.. In the first experiment, aqueous cover crop extracts were applied on crop and weed seeds in germination assays. Germination rate, mean germination time and root length of crops and weeds were measured. In experiment 2, the influence of cover crop mulch on germination rate and dry weight of the test plants was determined after a period of 21 days. Significant reductions of the root length for all test plants were observed in experiment Additionally, mean germination time was extended for crops and weeds by all cover crops. Germination rate and dry matter of crops and weeds were decreased significantly in experiment 2 compared to the untreated control. Root length, germination rate and mean germination time in germination tests in experiment 1 were found to be correlated with biomass of crops and weeds in experimentThis work reveals the important role of biochemical effects on weed suppression by cover crops.Vergleich verschiedener Zwischenfrucht-Extrakte und Mulch hinsichtlich der Wachstumshemmung von Kulturpflanzen und UnkräuternDie Unterdrückung von Unkräutern durch Zwischenfrüchte kann auf die hohe Konkurrenzkraft um Licht, Raum, Wasser und Nährstoffe, sowie die Abgabe von Allelochemikalien in die Umwelt zurückgeführt werden. Zwei Labor- und Gewächshaus-Versuche wurden durchgeführt, um biochemische Effekte von wässrigen Extrakten und Mulch aus Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn., Raphanus sativus var. oleiformis Pers. und einer Zwischenfrucht-Mischung auf die Keimung und das Wachstum von Mais (Zea mays L.), Zuckerrübe (Beta vulgaris ssp. vulgaris var. altissima Döll.) und Unkräutern (Chenopodium album L., Matricaria chamomilla L., Stellaria media (L.) Vill.) zu untersuchen. Im ersten Experiment wurden wässrige Zwischenfrucht-Extrakte in Keimtests auf Kulturpflanzen und Unkräuter appliziert. Die Keimfähigkeit, durchschnittliche Keimdauer und Wurzellänge von Kulturpflanzen und Unkräutern wurden untersucht. In Experiment 2 wurde der Einfluss von Zwischenfrucht-Mulch auf Keimrate und Trockenmasse der Versuchspflanzen untersucht. Die Wurzellänge aller Versuchspflanzen konnte in Experiment 1 signifikant reduziert werden. Zudem wurde die durchschnittliche Keimdauer für Kulturpflanzen und Unkräuter signifikant erhöht. In Experiment 2 wurden Keimfähigkeit und Trockenmasse durch die Aussaat in Zwischenfrucht-Mulch im Vergleich zur Kontrolle signifikant verringert. Wurzellänge, Keimfähigkeit und durchschnittliche Keimdauer aus den Keimtests in Experiment 1 konnten mit der Biomasse der Kulturpflanzen und Unkräuter aus Experiment 2 korreliert werden.  Diese Studie weist auf die bedeutende Rolle der biochemischen Effekte von Zwischenfrüchten zur Unkrautunterdrückung hin

Degradation and metabolism of fenoxaprop-P-ethyl in sensitive and resistant populations of Alopecurus myosuroides

Blackgrass (Alopecurus myosuroides) is one of the most economically important weeds in Europe. Because of the development and distribution of herbicide resistant populations the control of this weed has become a serious challenge in agriculture. In recent years a reduced efficacy of fenoxaprop-P-ethyl towards A. myosuroides has been observed. To investigate the degradation of the active substance fenoxaprop-P-ethyl in A. myosuroides, four populations were grown in the greenhouse: One herbicide sensitive population, two populations with a non-target-site resistance (NTSR) and one population with a target-site resistance (TSR). For dose response studies the plants were treated with different dosages of fenoxaprop-P-ethyl and dry weight was determined after three weeks. For the NTSR populations resistance factors of 76 and 2 could be calculated based on ED50 values. The development of the TSR plants was not restricted by the herbicide treatment, not even with the highest dosage. For the degradation and metabolism studies plants were treated with fenoxaprop-P-ethyl and harvested for laboratory analysis 2, 8, 24, 48 and 96 hours after treatment. The active substance degraded within 96 hours without any significant differences between the populations. Two hours after herbicide treatment a metabolite could be identified and quantified in all populations. The mean contents at eight and 24 hours after treatment differed significantly between the populations. Results have shown that the metabolism of fenoxaprop-P-ethyl to fenoxaprop-P is very similar in the tested populations although they have different resistance mechanisms.  Further studies are intended to show if the populations differ in the formation of other unknown metabolites.  Keywords: ACCase resistance, aryloxyphenoxypropionates (AOPPs), herbicide metabolism, non-target-site resistance (NTSR) Abbau und Metabolismus von Fenoxaprop-P-ethyl in sensitiven und resistenten Populationen von Alopecurus myosuroides Zusammenfassung  Ackerfuchsschwanz (Alopecurus myosuroides) ist in Europa eines der Ungräser mit der größten wirtschaftlichen Bedeutung. Durch die Entwicklung und Ausbreitung resistenter Populationen wurde die Bekämpfung zu einer ernstzunehmenden Herausforderung in der Landwirtschaft. Seit einigen Jahren wird eine zunehmende Wirkungsschwäche von Fenoxaprop-P-ethyl gegenüber A. myosuroides beobachtet. Um das Abbauverhalten des Wirkstoffes in A. myosuroides zu untersuchen, wurden vier Populationen im Gewächshaus angezogen. Neben einem sensitiven Standard wurden für diese Untersuchung zwei Populationen mit einer nicht-wirkortspezifischen Resistenz (NTSR), sowie eine Population mit einer wirkortspezifischen Resistenz (TSR) verwendet. Für Dosis-Wirkungsversuche wurden die Pflanzen mit unterschiedlichen Konzentrationen des Wirkstoffs Fenoxaprop-P-ethyl behandelt und das Trockengewicht nach drei Wochen ermittelt. Basierend auf ED50-Werten konnten Resistenzfaktoren von 76 und 2 für die NTSR Populationen berechnet werden. Die Entwicklung der TSR Pflanzen wurde durch die Herbizid Behandlung nicht nachweisbar beeinflusst. Für die Abbau- und Metabolismusstudien wurden die Pflanzen mit Fenoxaprop-P-ethyl behandelt und anschließend nach 2, 8, 24, 48 und 96 Stunden geerntet und im Labor aufgearbeitet. Der Wirkstoff wurde nach 96 Stunden fast vollständig abgebaut ohne signifikante Unterschiede zwischen den Populationen. Zwei Stunden nach Herbizid Applikation konnte ein Metabolit des Wirkstoffes in allen Populationen identifiziert und quantifiziert werden. Die Gehalte des Metaboliten in den Populationen unterscheiden sich nach 8 und nach 24 Stunden signifikant voneinander. Die Ergebnisse zeigen, dass der Metabolismus von Fenoxaprop-P-ethyl zu Fenoxaprop-P, unabhängig vom Resistenzmechanismus sehr ähnlich ist. Weitere Studien sollen zeigen, ob sich die Populationen durch die Bildung von anderen, unbekannten Metaboliten unterscheiden. Stichwörter: ACCase-Resistenz, Aryloxyphenoxypropionate (AOPPs), Metabolismus, nicht-wirkortspezifischen Resistenz (NTSR

Efficacy study and resistance detection for pre-emergence herbicides under greenhouse conditions; a method comparison for pendimethalin

Aim of the presented study is to demonstrate the impact of two different irrigation methods, from below and from above, and two different pendimethalin formulations, capsule suspension (CS) and suspension concentrate (SC) on the control efficacy of pendimethalin against Silky bent-grass (Apera spica-venti) under greenhouse conditions. We assume that changes regarding the efficacy level of pendimethalin due to methodological factors will affect the reliability of resistance detection. Five populations of Silky bent-grass were selected according to their various multi-resistance patterns. One population was a standard sensitive reference population while the remaining four populations are characterized by different resistance patterns against herbicides of the HRAC groups A, B, C2, K1 and N. Pendimethalin dose response studies were performed by taking into account the experimental factors (1) irrigation system and (2) pendimethalin formulation. The results show that a combination of CS-formulation and irrigation from above resulted in a significantly reduced efficacy of pendimethalin independent of the resistance profile of the tested populations. Therefore no differentiation between susceptible and tolerant populations was possible. In contrary the SC-formulation resulted in an overkill situation under irrigation from below even at dosages lower than 20% of the recommended field rate. Thus the differentiation between the resistant and susceptible biotype was impossible as well. For the detection of reduced tolerance against pendimethalin a combination of SC­formulation and irrigation from above was found to be favourable and thus this should become the standard procedure for pendimethalin resistance testing. Keywords: Apera spica-venti capsule suspension, non-target-site resistance, pendimethalin, resistance detection, suspension concentrate Wirksamkeitsprüfung und Resistenzdetektion für bodenaktive Herbizide; Ein Methodenvergleich am Beispiel Pendimethalin Zusammenfassung Ziel der vorgestellten Versuche ist es, die Auswirkungen unterschiedlicher Methoden der Bewässerung (Beregnung vs. Anstaubewässerung) und unterschiedlicher Formulierungen von Pendimethalin (Kapselsuspension, CS vs. Suspensionskonzentrat, SC) auf die Wirksamkeit von Pendimethalin unter Gewächshausbedingungen zu untersuchen. Es ist anzunehmen, dass Veränderungen der Wirkung auf Grund von methodischen Faktoren sich auf die Verlässlichkeit der Resistenzdetektion auswirken. Fünf Windhalm Populationen (Apera spica-venti) wurden auf Grund ihrer unterschiedlichen Resistenzprofile für die Versuche ausgewählt. Eine der Populationen war eine sensitive Standard-Population. Vier weitere Populationen zeigten Resistenzen gegenüber Wirkstoffen aus den HRAC Gruppen A, B, C2, K1 und N. Für den Wirkstoff Pendimethalin wurden Dosis-Wirkungs-Versuche durchgeführt unter Einbezug der genannten Versuchsparameter (1) Bewässerungsstrategie und (2) Pendimethalin Formulierung. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass eine Kombination aus CS-Formulierung und Beregnung, unabhängig vom Resistenzprofil der getesteten Population, zu einer eingeschränkten Wirksamkeit von Pendimethalin unter Gewächshausbedingungen führt. Demzufolge war keine Unterscheidung zwischen der sensitiven und der resistenten Population möglich. Im Gegensatz dazu führte die Kombination aus SC-Formulierung und Anstaubewässerung bereits bei Dosierungen von weniger als 20% der empfohlenen Feldaufwandmenge zu 100 % Bekämpfungserfolg. Demzufolge war auch hier keine Unterscheidung zwischen der sensitiven und der resistenten Population möglich. Für die Detektion erhöhter Toleranzen gegenüber Pendimethalin hat sich eine Kombination aus SC-Formulierung und Beregnung als vorteilhaft erwiesen. Diese Erkenntnisse sollten bei der Entwicklung eines standardisierten Testverfahrens berücksichtigt werden. Stichwörter: Apera spica venti, Kapselsuspension, metabolische Resistenz, Pendimathalin, Resistenzdetektion, Suspensionskonzentrat

Effects of cover crop in pure stands and in mixtures on weed control and performance of maize (Zea mays)

Zwischenfruchtreinsaaten und Mischungen werden in landwirtschaftlichen Produktionssystemen aufgrund ihrer vielfältigen Dienstleistungen, die sie für die Landwirte erbringen, zunehmend eingesetzt. Ihr Beitrag zur Unkrautbekämpfung ist eine der offensichtlichsten Dienstleistungen. Allelopathische Substanzen der Zwischenfrüchte (ZF) können jedoch nicht nur Unkräuter, sondern auch Kulturpflanzen negativ beeinflussen. Wir haben die Auswirkungen von reinen ZF-Beständen und -Mischungen auf die nachfolgende Maiskultur im Hinblick auf die Auflaufgeschwindigkeit der Kulturpflanzen und den Unkrautdruck im Jahr 2018 untersucht. Im Rahmen eines Feldversuchs wurden 10 verschiedene ZF-Arten sowie spezielle Mischungen von vier Arten mit erhöhtem (i) allelopathischem Potenzial, (ii) Biomasseproduktion oder (iii) Auflaufgeschwindigkeit sowie (iv) eine Mischung mit allen 10 Arten untersucht. Das Auflaufverhalten des Mais war zwischen den ZF-Reinbeständen heterogener als zwischen den Mischungen. Allerdings war das Auflaufverhalten von Mais in den Mischungsvarianten im Vergleich zu den reinen ZF-Beständen etwas verzögert. Die ZF Hafer, Senf und Lein in Reinsaat konnten das Auflaufen der Kulturpflanze deutlich beschleunigen. Roggen und Wicke reduzierten im Juni 2018 die Anzahl der Unkräuter und die Unkrautdeckung sehr effektiv. Die Gesamtbiomasse des Mais unterschied sich jedoch nicht wesentlich zwischen den Behandlungen. Obwohl die Mischungen für verschiedene Zwecke konzipiert waren, zeigten sie in Bezug auf die Unkrautbekämpfung eine recht einheitliche Wirkung. Neben der Fähigkeit zur Unkrautbekämpfung sollten zusätzliche Kriterien in Betracht gezogen werden, um geeignete vielseitige ZF-Mischungen herzustellen.Pure stands of cover crops (CC) and species mixtures raise increasing consideration in agricultural production systems due to the manifold services they provide to farmers. Their contribution to weed control is one of the most obvious services. However, especially allelochemicals can affect both weeds and crop plants. We examined the carry-over effects of CC stands, pure and in mixtures, on the subsequent maize crop in terms of crop establishment speed and weed pressure in 2018. Within a field trial, 10 different CC species, as well as particular mixtures of four species with either enhanced allelopathic potential, biomass production or emergence speed as well as a mixture with all 10 species were examined. The emergence pattern of the maize crop was more heterogeneous between the pure CC stands than across the mixtures. However, the time of emergence was slightly delayed in the latter in comparison to the pure CC stands. The single CC oat, mustard and flax were able to accelerate crop emergence significantly. Rye and vetch were the most effective treatments in the reduction of weed density and coverage in June 2018. However, total maize biomass did not differ considerably between the treatments. Although designed for different purposes the mixtures performed quite uniform in regard to weed control. Additional criteria besides weed control ability should therefore be considered to create appropriate multifunctional CC mixtures

Comparison of different mechanical weed control strategies in sugar beets

In sugar beet (Beta vulgaris) weed control is commonly performed by herbicide application applied broadcast at splitting during the cultivation period. Mechanical weeding can be an alternative to chemical weed control. The aim of this experiment was the estimation of weed control efficacy with the use of automatic steering technologies by camera guidance, the use of different intra row weed control implements in conservation tillage systems and the influence of these techniques to the number of uprooted sugar beets. A field experiment with a randomized complete plot design was conducted in 2015 at Ihinger Hof, Germany. Weed density ranged from 0 to 12 plants m-2 with Chenopodium album, Polygonum convolvulus, Polygonum aviculare as the most abundant weed species. Hoeing with the use of automatic steering technologies reduced the weed density by 82%. The use of finger weeders, rotary-harrow and torsion finger weeder reduced the weed density by 29% compared to common hoeing strategies. Differences in the number of uprooted sugar beets were not found across all treatments. We revealed the possibility of a more intense use of mechanical weeding technologies in combination with precision farming technologies in sugar beet.Vergleich verschiedener mechanischer Unkrautstrategien in ZuckerrübenIn Zuckerrüben (Beta vulgaris) wird die Unkrautkontrolle meistens durch eine mehrfache Herbizidapplikation auf der gesamten Ackerfläche durchgeführt. Mechanische Unkrautkontrollmaßnahmen können eine Alternative zu den üblichen chemischen Unkrautbekämpfungsstrategien darstellen. Das Ziel dieser Arbeit war es, den Einsatz von automatischen kameragesteuerten Lenkmechanismen und den Einsatz unterschiedlicher „intra row“ Hackwerkzeuge in konservierender Bodenbearbeitung auf ihre Verringerung der Unkrautdichte zu untersuchen, sowie den Einfluss der angewendeten Verfahren auf die Anzahl von entwurzelten Zuckerrüben-Pflanzen zu ermitteln. Hierfür wurde ein Feldversuch im Jahr 2015 am Standort Ihinger Hof mit einer randomisierten vollständigen Blockanlage angelegt. Die Verunkrautung variierte von 0 bis 12 Pflanzen m-2, mit den am häufigsten vorkommenden Arten Chenopodium album, Polygonum convolvulus und Polygonum aviculare. Der Einsatz von kameragesteuerten Lenkmechanismen reduzierte die Verunkrautung in Zuckerrüben um 82 %. Fingerhacke, Rollstriegel und Torsions-Striegel, reduzierten den Unkrautbesatz im Vergleich zum herkömmlichen Hackeinsatz um 29 %. Signifikante Unterschiede in der Bestandesdichte konnten nicht festgestellt werden. In der vorliegenden Studie wurde die Möglichkeit von mechanischen Unkrautbekämpfungsstrategien in Kombination mit konservierender Bodenbearbeitung erfolgreich untersucht

Evaluation of the potency of different seed oil ethoxylates to increase herbicide efficacy in comparison to commercial adjuvants

The efficacy of many herbicides can be increased by adding adjuvants to the spray solution. Surfactants are able to increase foliar uptake of active ingredients for example, by enhancing retention of spray droplets on cuticles and penetration and absorption into leaf tissue. In this study, dose-response studies with ethoxylated seed oils (soybean, linseed, safflower and high oleic sunflower oil), in combination with the herbicides sulfosulfuron, carfentrazone-ethyl and foramsulfuron & iodosulfuron were conducted. Commercial adjuvants (polyethylated fatty alcohol, polyether siloxane and rapeseed oil methyl-ester) served as standards. The experiments were carried out under greenhouse conditions, using Abutilon theophrasti Medik. as test species. Dry weight of A. theophrasti was measured three weeks after treatment and dose-response curves were calculated by nonlinear regression analysis. Results showed that two of three herbicides did not control A. theophrasti sufficiently when they were applied without any adjuvant. The ethoxylated linseed oil decreased the ED90 of sulfosulfuron and foramsulfuron & iodosulfuron by 245- and 44-fold, respectively, whereas the ED90 of carfentrazone-ethyl was reduced 2-fold by the ethoxylated safflower oil. Furthermore, none of the herbicides developed its best efficiency in combination with the respective recommended commercial adjuvant. This experiment demonstrates that the potential of an herbicide can be increased adding ethoxylated seed oil adjuvants. Hence, with precise recommendations for herbicide-adjuvant-mixtures, herbicide application rates and costs could be reduced. Keywords: Biodegradable adjuvants, dose-response studies, reduced application ratesEvaluierung der Wirkung von verschiedenen Pflanzenöl-Ethoxylaten auf die Steigerung der Wirkung von Herbiziden im Vergleich zu kommerziellen AdjuvantienDie Wirkung vieler Herbizide kann durch die Zugabe von Adjuvantien zur Applikationslösung gesteigert werden. Surfactants können die Aufnahme von Wirkstoffen in die Kutikula steigern. Dies geschieht z. B. durch die Erhöhung der Retentionszeit von Applikationströpfchen und/oder durch eine Steigerung der Penetration und Aufnahme in das pflanzliche Gewebe. In dieser Studie wurden Dosis-Wirkungsversuche mit ethoxylierten Pflanzenölen (Sojabohnen-, Lein-, Färberdistel- und „High Oleic“ Sonnenblumenöl) in Kombination mit den Herbiziden Sulfosulfuron, Foramsulfuron & Iodosulfuron und Carfentrazon-ethyl durchgeführt. Als Standard dienten kommerziell erhältliche Adjuvantien (polyethylierter Fettsäurealkohol, Polyether-Siloxan und Rapsöl-Methylester). Die Experimente wurden mit Hilfe der Testspezies Abutilon theophrasti Medik. unter Gewächshausbedingungen durchgeführt. Drei Wochen nach der Behandlung von A. theophrasti wurde das Trockengewicht der Pflanzen bestimmt und Dosis-Wirkungskurven mittels Regressionsanalyse generiert. Die Ergebnisse zeigten, dass zwei der drei Herbizide keine ausreichende Bekämpfung von A. theophrasti erzielten, wenn sie ohne Adjuvantien appliziert wurden. Das ethoxylierte Leinöl verringerte die ED90 von Sulfosulfuron und Foramsulfuron & Iodosulfuron um das 245- bzw. um das 44-fache. Die ED90 von Carfentrazon-Ethyl hingegen konnte um das Zweifache durch die Zugabe des ethoxylierten Färberdistelöls gesenkt werden. Außerdem zeigte keines der Herbizide seine maximale Wirkung durch die Zugabe der kommerziell erhältlichen Adjuvantien. Diese Studie zeigt, dass das Potential eines Herbizides durch die Zugabe eines ethoxylierten Pflanzenöls gesteigert werden kann. Durch präzise Empfehlungen für Herbizid-Adjuvant-Mischungen könnten Herbizid-Aufwandmengen und Kosten reduziert werden. Stichwörter: Biologisch abbaubare Adjuvantien, Dosis-Wirkungsversuche, reduzierte Aufwandmenge

Weed suppression and crop yield performance in sole and intercrops of common vetch and spring wheat depending on seed density ratio in organic farming

Die Saatwicke (Vicia sativa L.) kann durch ihren hohen Rohproteingehalt im Korn eine alternative Körnerleguminose zu Ackerbohnen, Erbsen, Lupinen und Sojabohnen darstellen. Da eine Körnernutzung von Saatwicken unüblich ist, müssen Anbausysteme für diese Nutzung entwickelt werden. Unkrautkonkurrenz stellt im Körnerleguminosenanbau ein zentrales Problem dar, sodass Gemenge-Anbausysteme für die Saatwicke konzipiert werden müssen, die eine gute Unkrautunterdrückung gewährleisten. Vor diesem Hintergrund wurden unterschiedlich zusammengesetzte Gemenge aus Saatwicken mit Sommerweizen und deren Reinsaaten im Jahr 2018 in Norddeutschland untersucht. Ziel war es, diejenigen Saatstärkenverhältnisse zu bestimmen, die die höchste Unkrautunterdrückung und den höchsten Gesamt- sowie Saatwickenertrag erreichen. In einem Feldversuch mit vierfacher Wiederholung wurden zu drei Ernteterminen die Biomasse der Kulturpflanzen sowie zur Vollreife die Kornerträge erfasst. Dabei wurde jeweils auch die Unkraut­biomasse geerntet und deren Stickstoffgehalt analysiert. Die Transmission der photosynthetisch aktiven Strahlung zum Unkrautbestand wurde über den Vegetationsverlauf gemessen. Die Bewertung der Erträge und der Unkrautunterdrückung der Gemenge erfolgte mithilfe verschiedener Indizes. Zudem wurden mögliche Ursachen der Unkrautunterdrückung diskutiert. In den Gemengen mit steigendem Weizenanteil nahm die Unkrautbiomasse ab, wobei diese auch weniger Stickstoff enthielt. Während der Jugendentwicklung transmittierten Gemenge mit höheren Weizenanteilen weniger photosynthetisch aktive Strahlung zum Unkrautbestand, wohingegen diese Gemenge in den späteren Entwicklungsstadien mehr Licht zum Unkraut durchließen. Die Gemenge erzielten höhere Gesamtbiomassen und Gesamtkornerträge als die Reinsaaten. Der mittlere Land-Äquivalenzkoeffizient (LER) aller Gemenge, berechnet anhand der Kornerträge, betrug 1,32. Der Index tatsächlicher Ertragsgewinn oder -verlust (AYL) gab einen mittleren tatsächlichen Ertragsgewinn der Gemenge von 73% im Vergleich zu den Reinsaaten an. Der Konkurrenzquotient (CR) wies den Weizen im Vergleich zur Wicke als konkurrenzstärker aus, sodass der Weizen für den höheren Gesamtertrag der Gemenge verantwortlich war. Es konnte gezeigt werden, dass die Saatwicke in Gemengen mit Sommerweizen erfolgreich angebaut werden kann. Wenn der Wicken­anteil im Gemenge nicht zu hoch ist, kann Unkraut durch Gemengeanbau effektiv unterdrückt werden. Bei hohen Wickenanteilen im Gemenge ist die Unkrautunterdrückung nicht ausreichend. Die Konkurrenz um Licht im frühen Entwicklungsstadium und um Stickstoff bestimmt das Unkrautwachstum in Gemengen aus Saatwicke mit Sommerweizen.Common vetch (Vicia sativa L.) can be an alternative grain legume to faba beans, peas, lupins and soy beans due to its high grain protein content. As it is uncommon for grain use, cropping systems need to be developed. Weed infestation is a major problem in grain legume cultivation. Therefore, intercropping systems for common vetch which ensure a low level of weed infestation need to be designed. Thus, weed suppression of common vetch in a replacement series with spring wheat was examined in Northern Germany in the year 2018. It was the aim to define which seed density ratios will achieve the highest weed suppression, total and common vetch yield. Three harvests of crop and weed biomass and a grain harvest at full maturity were carried out in a field experiment with four replications. Weed nitrogen content was examined. Transmission of photosynthetically active radiation to weed canopy level was measured during the season. Yield and weed suppression of intercrops were analysed by different indices, and factors contributing to weed suppression were discussed. With increasing wheat ratio, weed biomass in intercrops decreased and less nitrogen was taken up by weeds. Less photosynthetically active radiation was available to weed canopy level during juvenile development in intercrops with higher wheat ratios, whereas more radiation was available to weeds in these intercrops in later stages. Higher total biomass and grain yield was achieved in intercrops compared to sole crops. The mean land equivalent ratio (LER) of all intercrops calculated from grain yield was 1.32. The index actual yield loss or gain (AYL) specified a mean actual yield gain of intercrops of 73% compared to sole crops. The competitive ratio (CR) revealed that wheat was more competitive compared to vetch. Wheat was responsible for the extra yield of intercrops. It can be concluded that common vetch can be successfully grown in intercrops with spring wheat. Effective weed suppression due to intercropping was possible when the vetch ratio was moderate. With high vetch ratios sufficient weed suppression cannot be achieved. Crop-weed competition for nitrogen and for light in the early growth stages determined weed growth in vetch-wheat intercrops

Seasonal variation of the sprouting ability of rhizome/root buds and concentrations of storage compounds in Calystegia sepium (L.) R. Br. and Convolvulus arvensis L.

Convolvulus arvensis (CONAR) and Calystegia sepium (CAGSE) are widespread perennial weeds. Our field results demonstrate that the early application of herbicides usually does not result in complete control. Seasonal changes of the sprouting ability of rhizomes or root buds and the transport of different organic compounds within plants were therefore analyzed as possible indicators for times of maximum phloem and herbicide transport. Rhizome and root pieces from fields in Southern Germany were used. CAGSE buds remained completely dormant until March. Their sprouting ability increased up to over 90 % in May. CONAR buds sprouted only from May onwards and reached a maximum of over 90 % in June. After September, the sprouting ability decreased sharply until the underground organs became dormant in November.Greenhouse experiments were carried out to analyze the carbon and nitrogen concentration of roots and rhizomes with isotopic ratio mass spectrometer analysis (IRMS), sugars (fructose, glucose, sucrose) by using high-performance liquid chromatography (HPLC) and starch concentrations by polarimeter. Experiments started at the time of first shoots in spring and finished with the onset of winter dormancy in fall. Our results show that CAGSE exhausts starch in rhizomes up to mid-June and CONAR in roots up to late June. Thereafter, the amount of storage compounds increased again. By October, the starch concentration of dry weight in roots and rhizomes reached 11-12 % more than in spring. The November values were 21 % and 18 %, respectively. Sugar concentrations vary during the growing period from 1.5 % to 6 % related to dry weight. At the end of June, an increase was recorded in parallel to starch accumulation. These results are discussed as parameters for the control of both species. Keywords: Bindweed, carbon, nitrogen, perennial weed, starch, sugarJahreszeitliche Veränderung der Austriebsfähigkeit der Rhizom- und Wurzelknospen und der Speicherstoffkonzentrationen von Calystegia sepium (L.) R. Br. und Convolvulus arvensis L.Convolvulus arvensis (CONAR) und Calystegia sepium (CAGSE) sind weit verbreitete mehrjährige Unkräuter. Unsere Feldversuche haben gezeigt, dass eine frühe Herbizidapplikation in der Regel zu keiner vollständigen Bekämpfung führt. Aus diesem Grund wurden die saisonalen Veränderungen der Austriebsfähigkeit von Rhizom- und Wurzelknospen und der Transport verschiedener organischer Verbindungen in den Pflanzen als mögliche Indikatoren für die Zeiten des maximalen Phloem- und Herbizidtransports analysiert. Es wurden Rhizom- und Wurzelstücke von Ackerflächen in Süddeutschland verwendet. Die Rhizomknospen von CAGSE blieben bis März dormant. Ihre Austriebsfähigkeit stieg im Mai auf über 90 %. Die Wurzelknospen von CONAR trieben ab Mai aus und erreichten ein Maximum von über 90 % im Juni. Die Keimfähigkeit fiel ab September stark ab, bis im November die unterirdischen Organe vollständig dormant waren.Gewächshausversuche zur Bestimmung der Kohlenstoff- und Stickstoffkonzentration in Wurzeln und Rhizomen wurden durchgeführt. Die Analysen erfolgten mit einem Isotopenverhältnis-Massenspektrometer (IRMS), Zuckerkonzentrationen (Glucose, Fructose, Saccharose) wurden mittels Hochleistungs-Flüssigchromatographie (HPLC) gemessen, Stärkekonzentrationen mit dem Polarimeter. Die Experimente begannen mit dem ersten Austrieb im Frühjahr und endeten im Herbst zu Beginn der Winterruhe. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die untersuchten CAGSE-Rhizome bis Mitte Juni und CONAR-Wurzeln bis Ende Juni vermehrt Stärke abbauten. Im Anschluss stieg die Speicherstoffkonzentration wieder an. Im Oktober lag die Stärkekonzentration bezogen auf die Trockenmasse in den Wurzeln und Rhizomen um 11-12 % höher als im Frühjahr. Im November lagen die Werte bei 21 % bzw. 18 %. Zuckerkonzentrationen schwankten bezogen auf das Trockengewicht während der Vegetationsperiode zwischen 1,5 % und 6 %. Ende Juni wurde wie bereits bei der Stärke eine Zunahme gemessen. Die Ergebnisse werden als Parameter der Bekämpfung der beiden Arten diskutiert.Stichwörter: Kohlenstoff, perennierende Unkräuter, Stärke, Stickstoff, Winden, Zucke