Unkrautbekämpfung in Zuckerrüben - Ermittlung der Kritischen Periode

Abstract

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.

Zuckerrüben sind in frühen Entwicklungsstadien sehr empfindlich gegen Verunkrautung. Das ist ein wesentlicher Grund dafür, dass für die Unkrautbekämpfung in Zuckerrüben keine Scha-densschwellen entwickelt wurden. Ein weiterer Grund ist, dass die in Zuckerrüben verwendeten Herbizide zu späten Entwicklungsstadien der Zuckerrüben nicht mehr ausreichend wirksam sind und die Selektivität gegenüber den Zuckerrüben abnimmt. Mit herbizidresistenten Sorten dürfte es jedoch möglich sein, die Unkrautbekämpfung zu einem späteren Zeitpunkt als bisher durchzuführen. Dafür ist es notwendig die Zeitspanne zu kennen, in der Zuckerrüben zur Vermeidung von Ertragsverlusten unkrautfrei sein müssen. Die Zeitspanne ist definiert durch den Zeitpunkt, bis zu dem eine Verunkrautung toleriert werden kann (Beginn der Kritischen Periode) und durch den Zeitpunkt, ab dem sie toleriert werden kann (Ende der Kritischen Periode). In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, ob es Parameter gibt, die eine standorts- und jahresunabhängige Festlegung der Kritischen Periode ermöglichen. Dazu wurden verschiedene Parameter an drei Standorten in der Ukraine und in Stuttgart-Hohenheim über drei Jahre untersucht. Schließlich wurde versucht, die Unkrautbekämpfung in Feldversuchen mit einer glufosinatresistenten Transformante unter Berücksichtigung der Kritischen Periode durchzuführen. Ein einheitliches Entwicklungsstadium der Zuckerrüben, bis und ab dem Verunkrautung toleriert werden konnte, wurde nicht festgestellt. Das Entwicklungsstadium, bis zu dem Verunkrautung toleriert werden konnte, variierte zwischen dem 2- und 10-Blattstadium der Rüben. Gleiches traf für das Entwicklungsstadium zu, ab dem Verunkrautung toleriert werden konnte. Hier variierten die Entwicklungsstadien zwischen dem 2- und 12-Blattstadium der Rüben. Sowohl der Parameter Unkrautdeckungsgrad als auch der Zuckerrübendeckungsgrad waren zu dem Entwicklungsstadium, bis zu dem Verunkrautung toleriert werden konnte, standorts- und jahresabhängig. Der Unkrautdeckungsgrad variierte in Hohenheim zwischen 96,7 % und 66,5 %. Der tolerierbare Deckungsgrad in Poltava mit 77,5 % unterstrich die Standortsabhängigkeit dieses Parameters. Gleiches galt für den Zuckerrübendeckungsgrad, der zwischen 5,3 % und 15,0 % zu Beginn der Kritischen Periode variierte. Die standorts- und jahresabhängigen Effekte auf die Deckungsgrade wurden durch den Parameter relativer Unkrautdeckungsgrad fast voll-ständig kompensiert. Am Standort Hohenheim variierte er lediglich zwischen 94,8 % und 84,5 %. In Poltava wurde mit 83,8 % der geringste Wert berechnet. Danach kann ein maximaler relativer Unkrautdeckungsgrad (Anteil des Unkrautdeckungsgrades am Gesamtdeckungsgrad - Formel 5) von 83 % toleriert werden, bevor mit einer Ertragsabnahme zu rechnen ist. Damit ist eine entscheidende Größe definiert, an der sich die Unkrautbekämpfung in Zuckerrüben orien-tieren kann. Voraussetzung ist, dass Verfahren zur Verfügung stehen, die zu diesem Zeitpunkt eine Bekämpfung ermöglichen. In einem weiteren Schritt wurde versucht, die Unkrautbekämpfung in Feldversuchen mit einer glufosinatresistenten Transformante unter Berücksichtigung der Kritischen Periode durchzuführen. Bis zum Beginn der Kritischen Periode konnte mit der Unkrautbekämpfung mit Glufosinat in keinem Fall gewartet werden. Die Glufosinatbehandlungen mussten bei beiden Versuchen zum 6-Blattstadium der Rüben beginnen, während die eigentliche Kritische Periode erst zum 10- bzw. 12-Blattstadium begann. Als limitierender Faktor für eine vollständige Umsetzbarkeit des Beginns der Kritischen Periode mit Bezug zu dem Entwick-lungsstadium der Zuckerrüben zeigte sich in den Feldversuchen eine nachlassende Kulturverträglichkeit der glufosinatresistenten Transformante mit zunehmendem Entwicklungsstadium der Rüben. Modelluntersuchungen bestätigten diesen Zusammenhang. Neben dem Einfluss des Entwicklungsstadiums wurde hierbei auch ein Einfluss der Witterung deutlich. Eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit von 50 % auf 80 % führte unabhängig vom Entwicklungsstadium zu einer Erhöhung der NH3-Konzentration in der Transformante. Die größte NH3-Zunahme trat durch die Erhöhung der Luftfeuchte bei dem jüngsten Blatt der 6-Blattvariante auf. Hier unterschied sich der NH3-Gehalt im Vergleich der Luftfeuchten um den Faktor 18, während er bei dem ältesten Blatt der 6-Blattvariante als auch bei der 2-Blattvariante durchschnittlich um den Faktor 7 anstieg. Neben einer Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium wurde auch eine Abhängigkeit vom Blattalter deutlich. Als Fazit kann gezogen werden, dass die Unkrautbekämpfung mit Bezug zum Entwicklungsstadium in glufosinatresistenten Zuckerrüben zu einem Zeitpunkt erfolgen muss, zu dem eine Notwendigkeit zur Vermeidung von Ertragsverlusten noch nicht besteht. Technologien, die eine Unkrautbekämpfung erst zum Beginn der Kritischen Periode ermöglichen, scheinen im Moment nicht verfügbar zu sein.