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

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

Frequency and intensity of guttation events in different crops in Germany

Background: In crops of economic relevance and some common weeds in Germany, several glasshouse and field trials were conducted at the JKI and cooperating research partners (DWD, IfZ, BDP and UFOP) from 2009 to 2011. Aim of the investigations was to analyze the guttation frequency of these crops, to document climatic conditions that trigger guttation and to describe the quality and quantity of guttation events (e.g. size/number of drops). Results: Guttation occurred in all crops mainly at young growth stages. Only maize, cucumber, oilseed rape and potato produced guttation droplets until emergence of inflorescence. The excreted amount of fluid was comparable for maize and oilseed rape but considerably lower for sugar beet and barley. In field situation guttation occurred frequently in more than one plant species in parallel when it was not dry or too windy or frosty. Conclusion: Monocotyledonous crops and weeds showed a higher guttation frequency than most dicotyledonous crops. Maize showed large guttation drops even under low relative air humidity, whereas guttation drops in sugar beets were much smaller and only observed under very high humidity conditions (>90%). Other dicotyledonous crops, such as oilseed rape and potato, showed a much higher guttation frequency than sugar beets. Keywords: guttation, honey bees, pesticides, crops, weed