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Decision support systems for weed management in North China plain winter wheat production systems
(2012) Menegat, Alexander; Gerhards, Roland
The North China Plain region is on eof the major production regions for wheat and maize in China.Weed control practice in the North China Plain has changed from hand weeding towards chemical methods. This change in weed management practice is caused by a shift of labour towards the fast growing industrial sector and by steadily increasing yields which made herbicides affordable even for small scale farmers. Agriculture in the North China Plain region is characterised by a double cropping system of winter wheat followed by summer maize in one year. Due to the continuous overuse of chemical fertilizers, irrigation water and pesticides severe problems are aligned with this intensive cropping system. Especially the accumulation of pesticide residues in the food chain as well as in environmental resources becomes an increasing problem. Objective of this study is to develop a decision support system for weed management for the North China Plain winter wheat production system. Examples in Europe showed that herbicide input can significantly be reduced by implementing decision support systems. Herbicide selection, dosage and timing of application is calculated on basis of knowledge on weed-crop interaction and dose-response relationships of herbicides and weeds. The decision support systems aims to provide reliable decisions under consideration of economic and ecologic effects of herbicide use.
Effects of woody plants and their residues on crop yield, weedsand soil carbon fractions in selected arable cropping systems
(2018) Xu, Jialu; Gruber, Sabine
Gehölze können auf Ackerflächen zu Produktionszwecken angebaut werden (z.B. Bäume zur Biomasseproduktion) oder dienen als Feldgrenzen (z.B. Hecken). Gehölzpflanzen auf Ackerflächen wirken sich dabei positiv auf die Biodiversität aus, verringern die Bodenerosion sowie die Nitratauswaschung und haben einen positiven Einfluss auf die Trinkwasserqualität. Des Weiteren tragen sie zu einer Zunahme der organischen Bodensubstanz und zur Kohlenstoffsequestrierung im Boden bei und leisten damit einen Beitrag zum Klimaschutz. Die Gehölzpflanzen selber und auch deren Rückstände wie z.B. Häckselgut von Hecken können aber auch ungewünschte Auswirkungen auf die Kulturpflanzen nach sich ziehen, die beispielsweise durch allelopathische Effekte oder durch die Konkurrenz um Ressourcen (z.B. Licht) hervorgerufen werden. In der Vergangenheit fielen Gehölzpflanzen auf Ackerflächen vermehrt der Intensivierung und Mechanisierung in der Landwirtschaft zum Opfer, während heutzutage Bestrebungen bestehen, deren Zahl zu erhalten, um Ökosystemleistungen zu sichern. Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit war, Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Boden bei ausgewählten Gehölzen sowie deren Ernterückständen auf Ackerflächen zu untersuchen. Die vorgelegte Arbeit besteht aus vier Publikationen und umfasst Labor- und Feldexperimente, die sich zum einen mit den Effekten von Hackschnitzeln aus Heckenrückschnitt auf die landwirtschaftliche Produktion und zum anderen mit dem Vergleich einer Kurzumtriebsplantage mit anderen „Energiepflanzen“ in unterschiedlichen Anbausystemen beschäftigen. In den Untersuchungen werden relevante Aspekte zu Erträgen der Kulturpflanzen, Unkräutern und ausgewählten Bodenparametern herausgegriffen. Die erste Publikation (veröffentlicht im Agronomy Journal) beschreibt Langzeiteffekte der Ausbringung von Hackschnitzeln von Hecken (hauptsächlich Acer pseudoplatanus L., Prunus avium L., Prunus padus L., Salix caprea L., Ligustrum vulgare L., und Fraxinus excelsior L.) auf den Ertrag und den Unkrautbesatz auf einer ökologisch bewirtschafteten Ackerfläche. Hierfür wurden Daten eines 16-jährigen Versuchs auf der ökologisch bewirtschafteten Versuchsstation Kleinhohenheim in Südwestdeutschland gesammelt. Untersucht wurde der Effekt von Hackschnitzelmulch (HSM) auf eine typische Fruchtfolge (Getreide, Leguminosen und Ackerfutter). Die Hackschnitzel stammten vom Rückschnitt der Hecken des Betriebs und wurden jährlich in drei verschiedenen Mengen ausgebracht (0, 80 und 160 m3 ha-1). HSM führte zu einer Reduktion des Unkrautbesatzes um 9 % im Frühjahr, wobei höhere Ausbringungsmengen im Vergleich zu niedrigeren generell in geringerem Unkrautbesatz resultierten. Der Einfluss auf den Ertrag war statistisch nicht signifikant, jedoch wurden über die Versuchszeit tendenziell sinkende Erträge auf mit HSM behandelten Parzellen gegenüber der Kontrolle beobachtet. Die unkrautunterdrückende Wirkung des HSM könnte auf verschiedenen Effekten beruhen, nämlich der mechanischen Behinderung des Auflaufens von Unkräutern, einer geänderten Bodentemperatur, einer reduzierten Stickstoffverfügbarkeit durch die Gabe von Material mit vergleichsweise weitem C:N-Verhältnis sowie allelopathischen Effekten. Hackschnitzel können daher zwar zur Unkrautkontrolle auf Ackerflächen verwendet werden, es müssen jedoch potentiell ungewünschte Effekte auf die Kulturpflanzen berücksichtigt werden. Die zweite Publikation (eingereicht bei Seed Science Research) basiert direkt auf der ersten und beschäftigt sich mit möglichen allelopathischen Effekten von HSM und deren Einfluss auf die Samenkeimung unter Laborbedingungen. Getestet wurden die Auswirkungen wässriger Extrakte von Hackschnitzeln der Salweide (Salix caprea L.) und der Gewöhnlichen Traubenkirsche (Prunus padus L.) auf die Keimung von Raps (Brassica napus L.) und Weizen (Triticum aestivum L.). Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer standardisierten Extraktionsmethode, wobei die Trocknung (Gefriertrocknung, Ofentrocknung mit 25, 60 oder 105 °C), das Mahlverfahren, das Holz-Wasser-Verhältnis bei der Extraktion (HWV; 1:10, 1:15 oder 1:20) und das Ausgangsmaterial (Rinde oder Kernholz) variiert wurden. Die Extrakte aus der Gefriertrocknung und die des ungetrockneten Holzes führten nach zwei Wochen zu der geringsten Keimrate (<6 %) bei beiden Kulturarten. Die ofengetrockneten Varianten besaßen eine höhere Keimrate von 12 bis 53 %. Die Keimrate von Raps lag bei einer hohen HWV (1:10) mit Extrakten aus gemahlenen Hackschnitzeln der Gewöhnlichen Traubenkirsche bei 26 % und damit signifikant niedriger als mit Extrakten aus ungemahlenem Material (49 % Keimung). Weizenkörner keimten unter diesen Bedingungen in geringerer Anzahl als Raps, aber die Keimung war mit Extrakten aus gemahlenem Material (1%) auch geringer als mit Extrakten aus ungemahlenem Material (19 %). Der Effekt der Keimungsunterdrückung stieg mit erhöhtem HWV bzw. höherer Konzentration der Extrakte. Die Keimraten betrugen durchschnittlich für HWV 1:20 86 %, für HWV 1:15 71 % und für HWV 1:10 35 % mit gemahlenen Hackschnitzeln. Aus der Rinde gewonnene Extrakte führten zu einer signifikant geringeren Keimrate (<4 %) als die des Kernholzes (<88 %). Die effektivste Methode zur Erhaltung offensichtlich allelopathisch wirksamer Verbindungen war die Kombination aus gemahlenen Hackschnitzeln aus Rindenholz, Gefriertrocknung (-50 °C) und einem hohen HWV. Diese hatte den größten Effekt auf die Unterdrückung der Keimung. Die Ergebnisse aus dieser Publikation können zur Untersuchung weiterer Gehölzarten angewandt werden und bieten eine Grundlage für die Auswahl geeigneter Substrate mit einem möglichst hohen allelopathischen Potential zur Unterdrückung von Unkraut. Die dritte Publikation (in Vorbereitung) beschäftigt sich mit der organischen Substanz (OS) beim Anbau mit Gehölzen zur energetischen Nutzung im Vergleich zum Anbau annueller Energiepflanzen auf Ackerland. Untersucht wurde ein 12-jähriger Dauerversuch auf der Versuchsstation Ihinger Hof in Südwestdeutschland mit einer Weiden-Kurzumtriebsplantage (Salix schwerinii E. Wolf x viminalis L.) und einer 12-jährigen Maismonokultur (Zea mays L.). In diesem Versuch wurden Bodenproben im Bereich 0 –10 cm und 10 – 20 cm gezogen. An jeder Probe wurden im Labor eine Dichtetrennung sowie eine Fraktionierung nach Korngröße durchgeführt, und der Kohlenstoffgehalt jeder Fraktion bestimmt. Die Dichtefraktionierung resultierte in einer leichten Fraktion (<1,8 g cm-3), die sich aus freier partikulärer und in Bodenaggregaten eingeschlossener OS „occluded- particulate organic matter“ (f-POM und o-POM) zusammensetzte sowie der schweren Fraktion, bestehend aus drei Klassen verschiedener Partikelgrößen: Sand (63-2000 μm), Lehm (2-63 μm) und Ton (<2 μm). Generell fanden sich höhere Gehalte an OS in der oberen Bodenschicht unter Weiden (1,39 %) als im Maisanbau (1,13 %). Im Boden unter Weiden war die leichte Fraktion (f-POM und o-POM) um 154 % höher als beim Maisanbau. Grund dafür war der kontinuierliche Zufluss von Streu und von Wurzelresten sowie die fehlende Bodenbearbeitung. Ebenso war das C:N Verhältnis der OS in den Sandfraktionen unter Weide (28, 24 und 16) höher als unter Mais (23, 18 und 9). Die Ergebnisse deuten auf einen langsamen Umsatz von OS und damit auf ein höheres Kohlenstoffsequestrierungspotential unter Weiden in Kurzumtriebsplantage als beim Maisanbau hin. Die vierte Publikation (veröffentlicht im Agronomy Journal) nutzt denselben 12-jährigen Feldversuch wie die dritten Publikation. Es erfolgte eine Bewertung des Biomasse- und des Bruttoenergieertrags von sechs annuellen und perennierenden Energiefruchtfolgen mit verschiedenen Stickstoffdüngungsstufen. Die annuellen Systeme bestanden aus Mais in Monokultur mit reduzierter Bodenbearbeitung; einer Fruchtfolge mit Raps (B. napus L. ssp. oleifera) – Weizen (Triticum aestivum L.) – Triticale (Triticale x triticosecale Wittmack) mit wendender bzw. keiner Bodenbearbeitung. Die perennierenden Systeme umfassten eine Kurzumtriebsplantage mit Weiden (S. schwerinii E. Wolf x viminalis L.), Miscanthus (Miscanthus x giganteus Greef et Deu.) und Ruthenhirse (Panicum virgatum L.). Für jedes Anbausystem wurden drei Stickstoffdüngungsstufen (0, 50 und 100 % der praxisüblichen Düngemenge) etabliert. In Mais wurde im Mittel der höchste jährliche Biomasseertrag festgestellt (18,5 Mg ha-1), gefolgt von Miscanthus (18,3 Mg ha-1) jeweils bei einem N-Düngeniveau von 100 %. Ohne Stickstoffdüngung lag der jährliche Biomasseertrag bei Miscanthus mit 13,6 Mg ha-1 am höchsten. Das hohe Ertragsniveau konnte bei beiden Kulturen über die 12-jährige Versuchslaufzeit nur mit der höchsten N-Düngerstufe gehalten werden. In den Fruchtfolgen und bei Rutenhirse sanken die Erträge über die Jahre auch mit hoher Stickstoffgabe. Je geringer die Stickstoffdüngung ausfiel, desto stärker war der Ertragsrückgang. Die Weiden in Kurzumtriebsplantage zeigten unabhängig von der Stickstoffdüngung und der Versuchslaufzeit im Mittel gleichbleibende Erträge von 11 Mg ha-1. Offenbar ist die Stickstoffdüngung für Weiden in Kurzumtriebsplantagen im Vergleich zu den anderen untersuchten Kulturen und Anbausystemen ein weniger wichtiger Produktionsfaktor. Das Ausbringen von Hackschnitzel von Hecken auf Ackerflächen und der Anbau von Gehölzpflanzen (Weide in Kurzumtriebsplantage) zeigten Effekte im oberirdischen Pflanzenaufwuchs und hatten Auswirkungen auf die Bodeneigenschaften. Gewünschte Auswirkungen der Managementmaßnahmen waren (i) die Verringerung des Unkrautbesatzes, (ii) der geringe Stickstoffinput für eine zufriedenstellende Produktivität von Weiden in Kurzumtriebsplantage, und (iii) und die Erhöhung der OS (Kohlenstoffsequestrierung). Unerwünschte Effekte äußerten sich in der tendenziellen Reduktion der Biomasseproduktion der Kulturpflanzen Wie die Studie zu Extrakten aus den Hackschnitzeln zeigt, scheinen tatsächlich allelopathische Effekte eine mögliche Ursache für die Unkrautunterdrückung bei der Hackschnitzelapplikation zu sein. Diese oder ähnliche Effekte könnten auch nach der Rodung von Kurzumtriebsplantagen auf die Nachfrüchte auftreten, z.B. aus Rückständen von Wurzeln und Stamm. Weiterhin könnte beim Erhalt von Heckenbiotopen auch mit einer Kohlenstoffsequenzierung gerechnet werden, ähnlich wie es bei den Weiden in Kurzumtriebsplantage gezeigt wurde. Die günstigen Effekte des Anbaus von Gehölzen könnten Landwirte motivieren, Gehölzpflanzen auf ihren Ackerflächen zu belassen bzw. zu etablieren und die Ökosystemleistungen auf dem Betrieb zu erhöhen. Weiterführende Forschung könnte darauf abzielen (i) technische Lösungen für eine praktikable Hackschnitzelausbringung zur Unkrautbekämpfung zu finden, (ii) die allelopathisch wirksamen Substanzen von Gehölzen zu identifizieren und zu isolieren und so gegebenenfalls Grundlage für eine neue Generation von Herbiziden zu schaffen, (iii) Langzeitfolgen von Ernterückständen nach dem Anbau von Kurzumtriebsplantagen auf die nachfolgenden Kulturen zu untersuchen, und (iv) Studien zur C-Sequestrierung unter naturnahen Hecken vorzunehmen.
Evaluating different management strategies to increase the effectiveness of winter cover crops as an integrated weed management measure
(2020) Schappert, Alexandra; Gerhards, Roland
Weed control in agricultural production systems is indispensable to achieve stable crop yields. Integrated cropping systems are demanding for preventive and ecologically harmless weed control measures in order to protect soil and water resources and to retard the selection of herbicide-resistant weeds. Well-established winter cover crops provide nutrient retention and soil protection and may effectively suppress weeds. This contributes to reduce chemical and mechanical fall- and spring-applied weed control practices. However, producers are cautious towards integrating cover crops in crop rotations, as their performance is related to environmental conditions and varies, therefore, significantly from season to season. To increase their integration into cropping systems, reliability on weed control by cover crops needs to improve. In the current study, management strategies such as i) the cover crop sowing method, ii) the selection of water deficit tolerating cover crop species, iii) cover crop species combinations, iv) the adjustment of the mulching date and v) tillage practices after cover crop cultivation were considered as possibilities to improve the effectiveness of cover crops to control weeds during cultivation and in the subsequent cash crop. Within the first and the second publication, the general weed and A. myosuroides control ability of a cover crops mixture during and after cultivation were compared in the field with various fall-applied tillage methods and glyphosate treatments. Due to the development of highly competitive cover crop stands, weeds were suppressed by 98% and A. myosuroides by 100% during cultivation. Therefore, cover crops were more efficient compared to glyphosate application(s), non-inversion and inversion tillage and revealed a great potential to reduce or even replace chemical and mechanical fall-applied weed control measures. The efficient A. myosuroides control during the cover crop cultivation remained until spring barley harvest. This quantifies cover crops to complement herbicide resistance management strategies. In contrast, due to the weak cover crop performance during fall-to-winter within another two experiments included in the second article, weed suppressive effects of cover crops disappeared after the cultivation of cover crops. This might have been the reason why reduced tillage and adjusted mulching dates in spring failed in contributing to expand weed suppressive effects of cover crops in these experiments. Cover crop mixtures are attributed to show a greater resilience against unfavorable conditions than pure cover crop stands which is expected to result in an increased weed suppression ability. Within article three, the weed control efficacy of pure cover crop stands was compared with species mixtures. Pure stands of Avena strigosa Schreb. and Raphanus sativus var. oleiformis Pers. provided the most efficient weed control with 83% and 72%, respectively. Cover crop species mixtures showed a weaker weed suppression ability than the most efficient pure stand. In order to improve the weed control ability of cover crop mixtures, it was evaluated that the species selection is more relevant than the species diversity. Thereby, environmental requirements, such as water and temperature demand, and weed suppression mechanisms should be considered. Weed suppression of mixtures was improved by increasing the proportions of A. strigosa and R. sativus var. oleiformis, as they were showing a susceptibility for dry conditions and combine a strong competition for resources and allelopathic interference with weeds. Within the fourth article, it was explored whether a low susceptibility of single cover crop species to water-limitations accompanies an improved weed suppression ability. A. strigosa and Sinapis alba L. showed differing suitabilities to cope with water-deficit in the greenhouse. A relation between weed suppression and water demand of cover crops at the field was not identified. Although the weed control ability of cover crops is generally narrowed under water-limited conditions, the weed suppression potential of individual species seems to be independent of their water supply. The adjustment of the cover crop sowing method, the consideration of species-specific requirements and the mixing strategies, were evaluated as being important to improve the resilience of cover crops against severe environmental conditions and their weed control ability. Investigations of cover crop mixtures with respect to single component species, their mixing ratios and seed densities, might further increase the absolute and average effectiveness of cover crops as an integrated weed management practice.
Integrated weed control in sugar beet (Beta vulgaris), using precision farming technologies and cover cropping
(2017) Kunz, Christoph; Gerhards, Roland
Weed control is one of the major challenges in sugar beet (Beta vulgaris) production worldwide. Due to the high flexibility and low costs, herbicide applications are the common agricultural practice for successful weed control. Yet, due to European and national restrictions, farmers are forced to substitute their herbicide input in order to reduce the chemical influence on the environment. Beside chemical weed control systems, integrated weed management (IWM), can be an alternative, to reduce the chemical preponderance. The five essential parts in composing a successful IWM system are: i) cover crops (CC) and ii) resulting mulch residues which can decrease the weed infestation prior to the actual crop establishment, iii) living mulches which can suppress weeds during the crop growth period and iv) precision mechanical weed control which can provide herbicide reductions. Last but not least v) herbicide applications should be optimized with sensor technologies to identify and reduce stress on crops. In the current study, all the named aspects of IWM were examined in sugar beets. In order to accomplish that, the following research objectives were investigated and answered in the course of the papers composing this thesis: • Evaluation of the suitability of CC and CC mixtures for weed suppression prior to sugar beet sowing • Assessment of differences in sugar beet emergence, weed control and biomass under different CC mulches • Application of living mulches and measurement of their weed control efficacy during the sugar beet growth period • Evaluation of mechanical weed control along with chemical band spraying compared to an overall herbicide application • Determination of the weed control efficacy of mechanical weeding by using visual sensors and GNSS-RTK • Investigation of the feasibility of intra-row mechanical weed control, its prerequisites and limitations • Detection of responses to herbicides by using chlorophyll fluorescence imaging technology 1st paper: Field and laboratory experiments were conducted to investigate the competitive and biochemical weed suppressive ability of CC. Applied aqueous CC extracts in germination tests inhibited weed growth and potential allelochemicals were identified. In the field all CC either in mixture- or mono-cultivation were able to suppress weeds compared to an untreated control by 66%. In the 2nd and 3rd paper sugar beet plant emergence was investigated in greenhouse and field experiments, in order to evaluate the influence of various CC mulches on weed suppression. Different CC mulches reduced weed germination successfully. During one dry growing season sugar beet emergence was enhanced by increased soil moisture due to the existence of a CC mulch layer compared to uncovered soil. Our findings suggest that CC mulch layers can substantially effect crop and weed development within the field. To assess the weed suppressive ability of living mulches in sugar beets, field studies were carried out at four sites in southern Germany, presented in the 4th paper. Results show that living mulches can reduce the total amount of different weed species in the inter-row area up to 71%. The white sugar yield was increased in average by 42% with the existence of living mulch as compared to the untreated control. In the 5th, 6th and 7th paper sensor technologies were used for mechanical weed control combined with chemical band application to reduce the herbicide input, with similar weed control results to the overall chemical application. Sensor based, mechanical precision steering technologies, reduced weeds more effectively than when compared to manual operator guidance. This is due to accurate fast driving speeds close to the crop area. Intra row elements (finger weeder, rotary harrow, torsion weeder, heap element) for mechanical weed control showed effective weed suppression. Nevertheless, suitable soil and weather conditions for mechanical weed control were not always given, which can result in an efficacy loss. Finally, in the 8th paper, a portable sensor, based on chlorophyll fluorescence imaging, was used in greenhouse experiments to investigate the response of plants after herbicide application. Various active ingredients have shown different damage concerning the photosystem II. The use of this sensor can quantify phytotoxic effects due to herbicides and can help to find the most suitable herbicide application date, active ingredients or herbicide mixture. The overall result of this dissertation reveals the great potential of CC, living mulches, precision mechanical methods and sensor technologies as part of an IWM system in sugar beet production.
Unkrautbekämpfung in Zuckerrüben - Ermittlung der Kritischen Periode
(2003) Kobusch, Henner; Hurle, Karl
Early leaf stages of sugar beet are very sensitive to weed competition, which is a major reason for the absence of thresholds for weed control in sugar beet. In combination with non-selective herbicides, the use of herbicide resistant sugar beets appears to allow the control of weeds at a later date than usual applications of common selective herbicides. Therefore, it is necessary to know the critical period, in which the crop should be weed free in order not to loose yield. The influencing factors of the critical period are the moment until weed can be tolerated (beginning of the critical period) and the moment after weed can be tolerated (end of the critical period). The primary objective of the present work was the establishment of a parameter, which would allow a determination of the critical period independent of location and season. Therefore, triannual field trials were carried out at three different sites in the Ukraine and in Stuttgart-Hohenheim in order to evaluate the suitability of different parameters. In addition, by use of a glufosinat resistant sugar beet transformant, the practicability of the critical period was investigated. Application of the critical period and moreover the definition of a general period threshold requires a reference value defining the beginning and end of the critical period which is both independent of location and season. The primary aim of this work was to establish a parameter, which fulfills this condition. All parameters relate to the growth of sugar beet or of the weed quantify their interaction. The following parameters were investigated: the leaf stage of the sugar beet, the weed and sugar beet coverage level, the relative weed coverage, the temperature sum and the intensity of weed shading of the beets. The investigation took place at three separate sites in the Ukraine and in Stuttgart-Hohenheim enabling the effect of different sites to be taken into account. A uniform sugar beet leaf stage until and after weeds could be tolerated was not found. The leaf stage until weeds could be tolerated varied between the 2 and 10 leaf stage. Similarly the leaf stage after which the weeds could be tolerated varied between the 2 and 12 leaf stage of the beet. A uniform and therefore location and year-independent degree of sugar beet coverage and weed coverage relating to leaf stage was not found at the beginning of the critical period at the Hohenheim site (1999 and 2000) and Poltava (1999) in the Ukraine. The degree of weed cover varied at the beginning of the critical period between 96.7% and 66.5% in Hohenheim. The same applies to the degree of sugar beet coverage which varies between 5.3% and 15%. The difference between the two levels of coverage is almost completely compensated by the parameter relative weed coverage. At the Hohenheim site it only varied between 94.8% and 84.5%. The minimum value was found at Poltava with 83.8%. On this basis, a maximum relative weed coverage of 83 % can be tolerated without significant yield loss. Herewith, a decisive parameter is defined as a measure for timing weed control in sugar beets. However, an important requirement is the availability of efficient control methods at this certain point of time. In a further step an attempt was made to apply the critical period in relation to the leaf stage of the beet by using a glufosinate resistant sugar beet transformant. In no trail it could be waited with glufosinate applications until the beginning of the critical period. The latest leaf stage, when glufosinate application had to start in Poltava and Vinnitsa was the 6-leaf stage, whereas the critical period began at the 10- or 12-leaf stage. A limiting factor for the definitive application of the beginning of the critical period was shown in the field trials by a decreasing tolerance of the glufosinate resistant transformant at ever later leaf stages of beet development. Prediction model investigations confirmed this correlation. In addition to the effect of the leaf stage the effect of weather conditions was also apparent. The increase in air humidity from 50 % to 80 % led to an increase in NH3 concentration in the resistant transformant, regardless of its leaf stage. NH3 is found in non-resistant plants due to the inhibition of glutamine-synthetase by glufosinate, which leads to cell death. The largest increase in NH3 when the air humidity was increased from 50 % to 80 % occurred at the youngest leaf at the 6-leaf stage. In addition to the dependency of NH3 concentration on leaf stage the effect of leaf age was also apparent. Concluding, the control of weeds, related to the leaf stage of glufosinate resistant sugar beet, has to be done before the critical period begins. Unfortunately, technologies, which offer the possibility to control weeds by an integration of the critical period, are so far not available.
Weed suppression with cover crops and undersown crops in modern cropping systems
(2014) Brust, Jochen; Gerhards, Roland
The agronomic situation in Germany is characterized by a reduction of crop diversity within crop rotations, which is mainly a consequence of present economic conditions. This results in rare change between fall and spring seeded crops, combined with increasing weed populations. The integration of cover crops and undersown crops into such cropping systems could be a step to reduce the amount of herbicides during crop cultivation but also within a fallow period. The aim of this study was to determine the influence of cover crop and undersown crop cultivation on arable farming systems from the perspective of weed science. Furthermore it should be clarified in which way it is possible to integrate cover crops and undersown crops in intensive cropping systems. Within the cover crop topic this was done by the search for new cover crop species which are suitable for cultivation in Central Europe to expand the range of available cover crop species for lots of cropping situations and site conditions. Additionally the weed suppression ability of different cover crop species in fall and spring was analyzed to determine if it is possible to avoid a mechanical or chemical weed control prior seeding the next cash crop. Within the undersown crop topic the influence of different management practices on growth of undersown crop as well as growth and yield formation of the main crop was investigated. Furthermore, it was researched if it is possible to achieve a suppression of weeds by undersown crops. The conducted experiments relating the cover crop topic showed that from the new cover crop species especially tartary buckwheat, forage radish and lopsided oat are well suited for cultivation. The shoot and root growth of weeds could be effectively reduced by the successful establishment of a cover crop stand in fall. In plots of competitive cover crops like yellow mustard, oilseed radish, tartary buckwheat and lopsided oat, no further growth of weeds and volunteer cereals occurs after the first measurement in fall four weeks after cover crop planting. The weed-suppressing effect of cover crop cultivation was measurable not only in fall during growth, but also in spring after freezing of cover crops. Especially in plots of late freezing cover crop species like oilseed radish and phacelia only a very reduced plant density or even no living weeds and volunteer grains were observed. The conducted experiments relating the undersown crop topic demonstrate that it is possible to integrate undersown crops in high yielding cereal cropping systems without decreasing growth and yield formation of the main crop. During the four conducted field experiments, a reduction in grain yield was only observed when perennial ryegrass was seeded at the three leaves stage of spring wheat and grew under sufficient nitrogen conditions. The study shows that undersown crops are able to reduce weed density during main crop growth. However, the habitus of weeds was an important factor influencing the weed suppression ability of undersown crops. Undersown crops were able to reduce the density of small growing weed species such as Veronica persica while density of high-growing weeds like Chenopodium album were not affected. The experiments in this study offer that is possible to successfully integrate cover crops and undersown crops into modern agricultural systems without reducing their productivity. Furthermore it was demonstrated that due to the cultivation of cover crops and undersown crops it is possible to control the growth of weeds not only during but also between cash crop vegetation. By these methods, under certain conditions a reduction of the required amount of herbicides is possible, which can be a contribution to a more sustainable food production.