Controlling arable weeds with natural substances as bio-based herbicides

Verbreitete Unkrautbekämpfungspraktiken sind intensive, wendende Bodenbearbeitung und der Einsatz chemisch-synthetischer Herbizide. Während die starke Abhängigkeit von synthetischen Herbiziden im konventionellen Ackerbau diskutiert wird, verstärkt sich gleichzeitig der Trend zur reduzierten Bodenbearbeitung als klimaschonende landwirtschaftliche Praxis. Diese Entwicklungen erfordern alternative Unkrautbekämpfungsmethoden. Die vorliegende Gewächshausstudie untersucht die Bekämpfung von 21 Ackerunkräutern und -ungräsern mit Bioherbiziden (Essig-, Zitronen- und Pelargonsäure sowie Magnesiumchlorid). Es werden vier natürliche Säuren und der Wirkstoff Glyphosat sowie eine Variante ohne Unkrautkontrolle verglichen. Zur Bewertung der Bekämpfung der Unkräuter und Ungräser dient der Grad der Nekrotisierung (0-100 %). Die Effizienz der natürlichen Säuren unterscheidet sich deutlich in der Bekämpfung von Unkräutern und Ungräsern, die höchste Wirkung wurde für Pelargonsäure ermittelt. Überwiegend gilt jedoch, dass die Wirksamkeit der natürlichen Säuren im Vergleich zu Glyphosat deutlich geringer ist. Dennoch deuten die Ergebnisse darauf hin, dass natürliche Säuren potentiell geeignet sind, spezifische Unkräuter bereits kurze Zeit nach der Applikation ausreichend zu bekämpfen. Es wurde eine hohe Wirksamkeit von Pelargonsäure zur Kontrolle von Ausfallraps nachgewiesen.Today farmers manage arable weeds with chemical tools or mechanical tillage practices. While the heavy reliance on synthetic herbicides in conventional arable farming is under discussion, the environmentally driven trend towards reduced tillage as a climate-smart agricultural practice becomes more prominent. These trends demand for alternative control methods of weeds. This greenhouse study investigates the control of 21 arable weeds with four natural substances. The experimental setup compared an untreated control with four natural substances (acetic, citric and pelargonic acid and magnesium chloride), and glyphosate was used as the common active ingredient for stubble and pre-sowing herbicide applications. The level of necrotisation (0-100%) was used to assess the efficacy of herbicide treatment. The efficacy differs substantially among the bio-based herbicides. For all natural substances, pelargonic acid has the highest mean efficacy for controlling the weeds tested in this experiment. For most weeds, however, the efficacy of natural substances is much lower compared to glyphosate. Nevertheless, the results indicate that natural substances as bio-based herbicides have the potential to offer an increased target specificity and rapid degradation in the soil. We found a high efficacy of pelargonic acid for controlling Brassica napus

On-farm herbicide use in winter wheat and winter oilseed rape in Mecklenburg-Vorpommern as influenced by crop rotation

Aus einem umfangreichen Datensatz landwirtschaftlicher Praxis-Daten wurden feldspezifische Fruchtsequenzen über einen Zeitraum von neun Jahren ausgewertet. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, den kombinierten Einfluss der Fruchtfolgegestaltung und Bodenbearbeitung auf den Herbizid-Einsatz landwirtschaftlicher Betriebe in Mecklenburg-Vorpommern zu prüfen. Weiterhin wird der Zusammenhang zwischen Fruchtfolge, Bodenbearbeitung, Herbizidkosten und dem Ertrag untersucht. Dazu werden dreifeldrige Fruchtsequenzen bezüglich ihrer Anfälligkeit gegenüber Unkräutern in Risikoklassen eingestuft und damit die indirekten Risiken der Vorfrüchte betrachtet. Winterweizen und Winterraps werden in Mecklenburg-Vorpommern überwiegend in Fruchtsequenzen mit hohem Risiko gegenüber dem Auftreten von Unkräutern und Ungräsern angebaut. Es zeigt sich, je diverser die Fruchtsequenzgestaltung, bei gleichzeitiger Intensivierung der Bodenbearbeitung, desto geringer ist die Intensität der eingesetzten Herbizide sowie der monetäre Aufwand für die Unkrautbekämpfung in beiden Kulturen. In Fruchtsequenzen mit hohem Anteil an Sommerkulturen und unter wendender Bodenbearbeitung wurde signifikant mehr Weizen geerntet. Fruchtfolge und Bodenbearbeitung sind bedeutende Maßnahmen im integrierten Unkrautmanagement. Die Umsetzung in der Praxis erfordert Unterstützung der Landwirte durch Forschung, Beratungsdienste und Politik.Nine-year data on chemical plant protection measures and field management were examined in winter wheat and winter oilseed rape. We investigated the contribution of crop rotation to the variability of herbicide use of farms in the north German region Mecklenburg-Vorpommern. Our study aimed at answering the question: do diverse crop sequences and intensive tillage practices lead to reduced herbicide use and herbicide costs in arable farming. Furthermore, we analyzed the field-specific relation between crop rotation and yield. We classified crop sequences (triplets of three succeeding crops) according to their susceptibility for weeds (= 'riskiness'). The crop sequences in our analysis were mostly classified as highly risky for weed infestations in winter wheat and winter oilseed rape. Herbicide use intensities and costs were smaller in more diverse crop sequences. Crop sequences including a high proportion of summer crops decreased herbicide use in winter wheat and winter oilseed rape. Moreover, our results prove that the crop diversification together with ploughing is an effective management measure, which leads to higher yields in winter wheat. Crop rotation and tillage practices are important methods to control weeds in integrated weed management. More efforts on an advisory, scientific and political level are necessary to inform farmers in more detail about the advantages of crop diversity

Mechanische und chemische Unkrautbekämpfung im Mischanbau von Mais und Bohne

Der Mischanbau, bestehend aus Mais und Phaseolus-Bohnen, ist ein Anbausystem, in dem Nährstoffe, Wasser und Licht effektiv genutzt werden. Der vorliegende Beitrag stellt einen einjährigen Versuch (2017) zur optimierten Bekämpfung von Unkräutern und Ungräsern im Mischanbau vor. In einer randomisierten Blockanlage wurden Mais und Feuerbohnen am Standort Rostock im Gemenge angebaut. Es wurden drei chemische und eine mechanische Methode der Unkrautkontrolle sowie eine Variante ohne Unkrautkontrolle verglichen. Die vorliegenden Ergebnisse bestätigen, dass sich die Art der Bekämpfung sowie der Zeitpunkt der Applikation signifikant auf die Dichte von Unkräutern sowie den Ertrag des Gemenges auswirkte. Neben der effektivsten Bekämpfung, in der ein Herbizid im Vorauflauf der Feuerbohne (BBCH 12 Mais) eingesetzt wurde, führte die rein mechanische Unkrautregulierung ebenfalls zu einer signifikant niedrigeren Unkrautdichte. Die Unkrautbedeckung wurde mittels der effektivsten Herbizidstrategie um bis zu 80 % und mittels mechanischer Unkrautregulierung um bis zu 60 %, im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle, reduziert. Die Pflanzenzahlen von Mais und Feuerbohnen wurde nicht signifikant durch die unterschiedlichen Methoden der Unkrautbekämpfung eingeschränkt. Die eingesetzten Herbizide wurden von Mais und Feuerbohnen gut vertragen. Die vorliegenden Versuchsergebnisse stellen Unkrautbekämpfungsstrategien vor, die für den Gemengeanbau von Mais mit Feuerbohnenbohnen geeignet sind

Zusammenhang zwischen der Intensität selektiver Herbizidmaßnahmen und dem Einsatz von Glyphosat zur Vorerntebehandlung

Der vorliegende Beitrag untersucht den Zusammenhang zwischen der Intensität selektiver Herbizidmaßnahmen in der Kultur und dem Einsatz von Glyphosat zur Vorerntebehandlung im folgenden Sommer. Zu diesem Zweck wird ein umfangreicher Datensatz landwirtschaftlicher Praxis-Daten ausgewertet. Die feldspezifischen Anwendungsdaten wurden in einer Studie zum Glyphosateinsatz von jeweils 15 Betrieben in vier Regionen Norddeutschlands über einen Zeitraum von zehn Jahren (2005 bis 2014) ermittelt. Zur Darstellung der Herbizidintensitäten wird der Indikator Behandlungsindex (BI) verwendet. Im Durchschnitt der vier Regionen wird auf 8,7 % der Felder eine Glyphosatanwendung zur Vorerntebehandlung durchgeführt, der höchste Anteil in Wintergerste. Unkrautbekämpfung mit Vorerntebehandlung unterschied sich im Gesamt-Herbizideinsatz nicht signifikant von Verfahren ohne Vorerntebehandlung. Als Einflussfaktor auf die Glyphosatintensität zur Vorerntebehandlung (BIGly) wurde in allen Fruchtarten und Regionen der selektive Herbizideinsatz in der Kultur identifiziert, mit Ausnahme der Wintergerste in den östlichen Regionen Fläming und Oder-Spree. In den westlichen Regionen Diepholz und Uelzen wiesen Anbauverfahren mit wendender Bodenbearbeitung in allen Fruchtarten signifikant geringere Glyphosatintensitäten zur Vorerntebehandlung im Vergleich zu nicht-wendenden Verfahren auf. Unkrautbekämpfungsverfahren, in denen höhere selektive Herbizidintensitäten und wendende Bodenbearbeitung kombiniert waren, reduzierten die Vorerntebehandlungen mit glyphosathaltigen Herbiziden um BIGly 0,1-0,4, dies entspricht einer eingesparten Applikation mit 10-40 % der zugelassenen Aufwandmenge auf dem gesamten Schlag

How valuable is post-dispersal seed predation to control Echinochloa crus-galli in maize cropping in Mecklenburg-Western Pomerania?

Silomais ist eine wichtige Kulturpflanze in Deutschland. In dieser Kultur ist Echinochloa crus-galli eine der Hauptunkrautarten. Für die Unkrautkontrolle im Mais gehört der Einsatz von Herbiziden zur gängigen Praxis, dies beeinflusst Nichtzielorganismen und die Umwelt jedoch negativ. Samenprädation gehört zu den wichtigen Ökosystemdienstleistungen, deren Wert innerhalb der Unkrautkontrolle jedoch unbekannt ist. Um das gesellschaftliche Bewusstsein für Ökosystemdienstleistungen zu steigern, ist es unser Ziel den wirtschaftlichen Nutzen dieser Leistung zu berechnen. In welchem Umfang Landwirte von den Samenprädatoren profitieren können, ist von der Unkrautkontrolle abhängig. Es werden Anbaudaten landwirtschaftlicher Praxisbetriebe in Nordostdeutschland analysiert, um Muster in den Herbizidanwendungen zu charakterisieren. Ergänzt durch Daten aus einem Feldexperiment wird in dieser Fallstudie der wirtschaftliche Nutzen von Samenprädatoren für den Maisanbau 2013 in Mecklenburg-Vorpommern eingeschätzt. Diese Fallstudie repräsentiert die erste ökonomische Einschätzung der Ökosystemdienstleistung Samenprädation.Silage maize is an important arable crop in Germany. Echinochloa crus-galli is one of the main weed species in this crop. Herbicide treatment, a common practice by conventional maize farmers to control this weed, may cause many negative impacts on non-target species and the wider environment. Post-dispersal seed predation is an important ecosystem service for weed control, but its value is rarely known. To raise social awareness, we aim to estimate the economic benefits of this ecosystem service. The extent of benefits that farmers can receive from the post-dispersal seed predation depends greatly on how farmers control weeds. By using an on-farm pesticide survey, the herbicide application patterns for Echinochloa crus-galli control in maize in the north-eastern Germany is analysed. Based on this, and by using economic surplus and field data from cage experiments, this case study estimated the value of post-dispersal seed predation of Echinochloa crus-galli in 2013 maize fields in Mecklenburg-West Pomerania. This represents one of the first attempts of economic valuation of this ecosystem service

Bestimmungsfaktoren für regionale Unterschiede in der Glyphosat-Intensität im Ackerbau Norddeutschlands

Glyphosat ist der weltweit meist verwendete Herbizidwirkstoff. Die hohen Anwendungsmengen von Glyphosat führen jedoch zur kritischen Betrachtung des Wirkstoffes in Gesellschaft, Politik und Wissenschaft. In der vorliegenden Studie wurde der Glyphosat-Einsatz im Ackerbau von jeweils 15 Betrieben in vier Regionen in Norddeutschland über einen Zeitraum von zehn Jahren (2005 bis 2014) ermittelt und es wurden Bestimmungsfaktoren für den Einsatz analysiert. Die Betriebsstrukturen und natürlichen Produktionsbedingungen (Boden, Klima) unterscheiden sich zwischen den Regionen (Diepholz, Uelzen, Fläming, Oder-Spree).Zur Auswertung der Glyphosat-Maßnahmen wurde der Indikator Behandlungsindex (BI) verwendet. Der Zusammenhang zwischen den betrieblichen Managementfaktoren und der Glyphosat-Intensität wurde mittels multipler Regressionen analysiert.Die Glyphosat-Intensität unterscheidet sich zwischen den betrachteten Regionen und den untersuchten Fruchtarten deutlich. Die Betriebe in den östlichen Regionen (Fläming und Oder-Spree) wendeten signifikant höhere Mengen an Glyphosat auf. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass die Variabilität der Glyphosat-Intensität hauptsächlich durch den Faktor „Betrieb“ beeinflusst wird. Es konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von Glyphosat stark von Bodenbearbeitung, Betriebsart, Betriebsgröße und Arbeitskräftebesatz abhängig ist.Häufiger Glyphosat Einsatz und nicht wendende Bodenbearbeitung traten besonders häufig auf groß strukturierten Betrieben in den östlichen Regionen auf. Daraus wird geschlussfolgert, dass diese Betriebe entweder aufgrund klimatischer Gegebenheiten oder wirtschaftlicher Zwänge ihre Anbausysteme anpassen. Influencing factors on regional differences in glyphosate use in North German arable farmingGlyphosate is the worldwide mostly used herbicide substance. Glyphosate use in arable cropping is under strong discussion in scientific and public communities.In the present study, we investigated the use of glyphosate from 15 farms in four districts in North German arable farming from 2005 until 2014. Objective of our research is to reveal influencing factors on glyphosate use intensity. The farm structures differ between two West districts (Diepholz, Uelzen) and two East districts (Fläming, Oder-Spree).We used the Standardised Treatment Index (STI) to quantify pesticide use intensity. We used multiple regressions to estimate the relationship between farm characteristics and glyphosate use.Glyphosate use intensity differs substantially between the study districts and crops. Farmers in the Eastern districts (Fläming and Oder-Spree) used significantly larger amounts of glyphosate. We further proved that the variability of glyphosate use was mainly influenced by the factor “Farm”. Moreover, we could show that glyphosate use is significantly influenced by the factors tillage, farm type, farm size and on-farm labour.Non-inversion tillage and glyphosate use co-incidences mainly on large farms in the East German districts. Hence, we conclude that these farms either regionally adapt their cropping systems due to climatic reasons or for economic profit

Dose-response experiments with Apera spica-venti (L.) in Mecklenburg-Vorpommern

Der Gemeine Windhalm Apera spica-venti (L.) hat sich in den zurückliegenden Jahrzehnten zu einem der wichtigsten Ungräser in Europa entwickelt. Europaweit sind für Windhalm jedoch zunehmende Resistenzfälle besonders gegenüber Herbiziden aus der Gruppe der ALS-Inhibitoren bekannt. Die vorliegenden Dosis-Wirkungs-Versuche zielen darauf ab die Wirksamkeit ausgewählter Herbizide gegenüber dem Gemeinen Windhalm in Mecklenburg-Vorpommern zu quantifizieren und Dosis-Wirkungs-Beziehungen zu prüfen. Zu diesem Zweck wurde im Frühjahr 2019 ein Biotest mit 19 Windhalmpopulationen von Feldern in Mecklenburg-Vorpommern durchgeführt. Unter standardisierten Gewächshausbedingungen wurde die Wirkung der vier Herbizide Axial 50®, Herold SC®, Broadway® und Husar Plus® auf die 19 Populationen getestet. Für die 19 Windhalmpopulationen wurden für die Herbizide Axial 50®, Broadway® und Husar® Wirkungen >95 % ermittelt. Für Herold SC® wurden hingegen unter den getesteten Populationen anhand der mittleren Wirkung bei voller Aufwandmenge Wirkungsschwächen nachgewiesen. Die ED50-Werte variieren zwischen den Herbiziden Axial 50®, Broadway®, Husar Plus® und Herold SC®. Der höhere mittlere ED50-Wert, der für Herold SC® ermittelt wurde, deutet darauf hin, dass nur bei maximaler Dosis ausreichende Wirkung gegenüber dem Gemeinen Windhalm besteht.Apera spica-venti (L.) is one of the most abundant grass weeds in Europe. Throughout Europe, however, increasing cases of weed resistance to herbicides from ALS inhibitors are known. This dose-response experiment aims to quantify the efficacy of selected herbicides to control loose silky bent grass in Mecklenburg-Vorpommern. Dose-response relationships will be examined. For this purpose, a biotest with 19 populations from fields in Mecklenburg-Vorpommern was carried out in spring 2019. Under standardized greenhouse conditions, the effect of the four herbicides Axial 50®, Herold SC®, Broadway® and Husar Plus® on the 19 populations was tested. The herbicides Axial 50®, Broadway® and Husar® were shown to be more than 95% effective in the 19 populations. For Herold SC®, less efficiency was detected among the tested populations. The ED50 values vary between the herbicides Axial 50®, Broadway®, Husar Plus® and Herold SC®. Differences are particularly prominent when considering the ED50 values calculated as percentage of the registered application rate. The higher mean ED50 value estimated for Herold SC® indicates that farmers should not reduce the dose with this product

How farmers perceive perennial weeds in Northern France and Eastern Germany

European farmers are required to follow the transition towards sustainable agriculture and food systems. Perennial weed management without chemical herbicides and inversion tillage is challenging farmers. Questions arise to cope with these spreading weeds. Our study focuses on farmers’ perceptions and experiences of perennial weeds and their control in Northern France and Eastern Germany. A survey was developed to explore the situation regarding present concerns and future problems for perennial weed control. The survey conducted from winter 2020/21 to spring 2021 targeted conventional, conservation and organic farms. We found a high level of awareness for perennial weeds. On average, 80.0% of Northern French farmers and 65.9% of Eastern German farmers revealed present concerns about perennial weeds. Both, Northern French and Eastern German farmers perceived perennial weeds are more damaging to crop production than other pests. In both regions, the farmers considered Cirsium arvense (L.) Scop. as the most important perennial weed. While the majority of the Eastern German farmers observed field infestations of Elymus repens (L.) Gould, Northern French farmers more often reported Sonchus arvensis L. infestations. More than 50% of the farmers stated Rumex spp. infestations in Northern France and Eastern Germany. Interestingly, Eastern German farmers are more concerned about future perennial weed problems than Northern French farmers. The reasons for farmer’s future concerns are probably connected to the farming system. In both regions, conservation and conventional farmers heavily rely on herbicides for perennial weed control, however, more farms used the active ingredient glyphosate in Eastern Germany. Nonetheless, perennial weed control is a major concern for organic farmers in both regions. We conclude that optimizing and integrating non-chemical alternatives is promising in all farming systems. Research activities are required to provide farmers and extension services with novel and profitable perennial weed management practices

Beschreibung von Glyphosat-Anwendungsmustern im norddeutschen Ackerbau - Vergleich zweier unterschiedlicher Ansätze.

Glyphosat ist der meistgenutzte Herbizidwirkstoff in Deutschland. In den vergangenen Jahren haben zahlreiche Studien die Anwendungsmuster glyphosathaltiger Herbizide untersucht. Der vorliegende Beitrag fasst zwei unterschiedliche empirische Untersuchungen zum Einsatz von Glyphosat in Norddeutschland zusammen. Ziel der Studie ist es, durch die gemeinsame Analyse unterschiedlich erhobener Anwendungsdaten weitergehende Erkenntnisse zu den Applikationsmustern glyphosathaltiger Herbizide im Ackerbau zu gewinnen. Der Beitrag besitzt innovativen Charakter, es werden schlagspezifische Anwendungsdaten und betriebliche Fragebogenerhebungen zum Glyphosateinsatz aus fünf Regionen Norddeutschlands (Diepholz, Uelzen, Rostock, Fläming und Oder-Spree) zusammengeführt. Die Ergebnisse belegen, dass die feldspezifischen Applikationsmuster glyphosathaltiger Herbizide im Ackerbau die Einschätzungen der Landwirte in der Befragung stützen, die Übereinstimmung jedoch mit zunehmender Detailtiefe abnimmt. Hinsichtlich der Anwendungsmuster glyphosathaltiger Herbizide weisen die Ergebnisse darauf hin, dass Landwirte für eine Unterscheidung der Anwendungsgebiete Vorsaatanwendung und Stoppelbehandlung noch nicht ausreichend sensibilisiert sind. Für die zukünftige Diskussion um den Wirkstoff Glyphosat wäre eine einheitliche und von allen Beteiligten verwendete Definition der Anwendungsabgrenzungen wünschenswert, um eine lösungsorientierte Diskussion zu ermöglichen