Evaluation of weed populations under the influence of site-specific weed control to derive decision rules for a sustainable weed management

Publication Type

Doctoral thesis

Authors

Ritter, Carina

Year of publication

2008

Editor

Institut für Phytomedizin, Fakultät Agrarwissenschaften, Universität Hohenheim

Um negative Auswirkungen auf die Umwelt und Pflanzenschutzmittelrückstände in der Nahrungskette zu minimieren, muss der Herbizideinsatz im Rahmen von Reduktionsprogrammen für den chemischen Pflanzenschutz grundsätzlich geregelt und auf das notwendige Maß begrenzt werden. Die teilflächenspezifische Unkrautbekämpfung ist ein richtungweisender Ansatz, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Bei der teilflächenspezifischen Unkrautbekämpfung werden die Unkräuter unter Berücksichtigung ihrer räumlichen und zeitlichen Variabilität und unter Verwendung von ökonomischen Schadschwellen kontrolliert. Eine Herbizidapplikation im Nachauflaufverfahren findet nur beim Auftreten von Unkräutern statt. Durch Studien zur teilflächenspezifischen Unkrautkontrolle konnte gezeigt werden, dass dieses Verfahren erfolgreich angewendet werden kann, mit beachtlichen Herbizideinsparungen sowie signifikanten ökonomische und ökologische Vorteile.
Neben diesen sehr positiven Ergebnissen mangelt es bisher noch an Kenntnissen über die Populationsdynamik von Unkräutern und den Wechselbeziehungen zwischen Kulturpflanze und Unkraut unter dem Einfluss der teilflächenspezifischen Unkrautbekämpfung. Die Langzeitwirkungen der teilflächenspezifischen Unkrautkontrolle wurden bisher nicht eingehend untersucht. Darüber hinaus war bislang keine Versuchsmethodik verfügbar um präzise Entscheidungsalgorithmen für die teilflächen-spezifische Unkrautkontrolle abzuleiten.
Aus diesen Prämissen ergab sich die Zielsetzung dieser Arbeit:
- die Analyse der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Unkräutern,
- die Bereitstellung von Informationen über die Populationsdynamik von Unkräutern unter dem Einfluss der teilflächenspezifischen Unkrautbekämpfung,
- zu untersuchen ob die teilflächenspezifische Unkrautkontrolle zu einem Anstieg der Unkrautdichte führt und ob Unkrautnester in ihrer Lage und Dichte stabil sind,
- Ermittlung von realistischer Herbizideinsparungen und Bekämpfungserfolge,
- Erarbeitung eines Modells zur Ermittlung von Entscheidungsalgorithmen für die teilflächen-spezifische Unkrautbekämpfung unter Berücksichtigung der Ertragsvariabilität.
Im Verlauf dieser Arbeit wurde die teilflächenspezifische Unkrautbekämpfung erprobt und ihre Langzeitwirkungen untersucht, die Populationsdynamik der Unkräuter unter dem Einfluss teilflächenspezifische Unkrautkontrolle analysiert und ein Modellansatz zur Ermittlung von Entscheidungsalgorithmen entwickelt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen die heterogene Verteilung von Unkräutern in Ackerflächen. Die durchschnittliche Unkrautdichte in den Ackerflächen blieb unter der Verwendung von ökonomischen Schadschwellen über den untersuchten Zeitraum stabil. Die Lage bestehender Unkrautnester war mit leichten Dichteschwankungen gleich bleibend. Um diese Nester wirkungsvoll zu kontrollieren empfiehlt es sich chemische, mechanische und kulturelle Unkrautbekämpfungsmaßnahmen zu kombinieren. Die populationsdynamischen Parameter: Keimung, Konkurrenz, Mortalität, Bekämpfungserfolg, Samenproduktion sowie Lebensfähigkeit zeigten sich abhängig von der Unkrautdichte. Mit zunehmender Unkrautdichte stiegen auch die Biomasse der Unkräuter und deren Samenproduktionsrate an. Diese Ergebnisse belegen, dass die Unkrautdichte im Unkrautmanagement berücksichtigt werden muss. Auch über einen längeren Zeitraum war die teilflächenspezifische Unkrautbekämpfung erfolgreich. Der Herbizideinsatz konnte ohne Verlust an Bekämpfungserfolg signifikant gesenkt werden. Im Vergleich zur ganzflächigen Herbizidapplikation, die immer noch die Standardmethode in der Unkrautbekämpfung darstellt, wurden in diesen Versuchen nur 26-35\% der Herbizidmenge ausgebracht.
Des Weiteren wurde ein geostatistischer Ansatz mit einem linearen gemischten Model und anisotropher räumlicher Korrelationsstruktur als Grundlage erarbeitet. Die Ertragswirkungen von Bodenqualität, Unkrautkonkurrenz und Herbizidapplikation können getrennt voneinander analysiert werden, indem die verschiedenen Informationsebenen übereinander gelegt und miteinander verschnitten wurden. Aus diesen Informationen konnten Ertragsverluste durch Unkrautkonkurrenz und Herbizidschäden definiert und zuverlässige Entscheidungsalgorithmen für die teilflächenspezifische Unkrautkontrolle ermittelt werden. Hierdurch war es erstmalig möglich Herbizidschäden an Kulturpflanzen zu beziffern. Durch die dargelegte teilflächenspezifische Unkrautkontrolle können deutliche Ertragsverluste vermieden und beachtliche Herbizideinsparungen realisiert werden.
Mit dem erarbeiteten geostatistischen Ansatz sind Ertragsvariabilität erklärbar und angepasste Entscheidungsalgorithmen können ermitteln werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden die Grundlage für zukünftige Entwicklungen um Unkräuter, unter der Berücksichtigung ihrer räumlichen und zeitlichen Dynamik, nachhaltig zu kontrollieren.