Leveraging the specifics of perennial weeds to improve their management

Marian Weigel, 2023


Zusammenfassung
Wurzelunkräuter spielen eine wichtige Rolle in landwirtschaftlichen Systemen, da sie bei unzureichender Kontrolle zu erheblichen Ertragseinbußen führen. Die vorherrschenden Kontrollmethoden der chemischen Unkrautbekämpfung in der konventionellen Landwirtschaft und der intensiven Bodenbearbeitung in der ökologischen Landwirtschaft, hauptsächlich in der Form von Pflügen, sind nicht nachhaltig. Hierdurch besteht ein dringender Bedarf an alternativen Kontrollmethoden. Die vegetative Ausbreitung durch unterirdische Überdauerungsorgane macht sie besonders widerstandsfähig für Kontrollmethoden und unterscheidet Wurzelunkräuter von anderen Unkrautarten. Die vorliegende Arbeit fokussierte sich darauf, wichtige Aspekte, die mit der spezifischen Natur von Wurzelunkräutern verbunden sind, zu nutzen, um deren Management zu verbessern. Die erforschten Arten waren hierbei Cirsium arvense (L.) Scop., Sonchus arvensis L. und Elymus repens (L.) Gould. Die hierfür durchgeführten Gewächshaus- und Feldexperimente umfassten innovative Unkrautbekämpfungsmethoden in Form von nicht-wendender Bodenbearbeitung mittels „root cutting“, die Kombination der Kontrollprinzipien Störung und Konkurrenz, die Untersuchung von Wurzel Reservestoffdynamiken, sowie ein Monitoring der flächenmäßigen Ausbreitung von Wurzelunkrautnestern nach der Anwendung von Kontrollmethoden. Root cutting zeigte hervorragendes Potenzial als mögliche Alternative zum Pflügen, indem es einen vergleichbaren Unkrautbekämpfungseffekt zeigte. Die Optimierung der Prinzipien von Störung und Konkurrenz durch die Kombination von root cutting und Zwischenfrüchten zeigte starke additive Effekte und verbesserte die Kontrolleffekte von root cutting weiter. Die additiven Effekte beider Prinzipien offenbarte eine zugrundeliegende Dynamik, die sowohl eine direkte Kontrolle unterirdischer Wurzelteile, als auch oberirdischer Sprossteile erreicht. Die Untersuchung der Wurzel Reservestoffdynamiken von C. arvense und S. arvensis zeigte artenspezifische Unterschiede, da S. arvensis seine Reserven während des Wachstums viel schneller und effizienter auffüllte als C. arvense. Wurzelreserven sollten daher artenspezifisch und nicht artenübergreifend untersucht werden. Zusätzlich konnten die durchgeführten Studien zur laufenden Debatte über das Auftreten des Kompensationspunktes beitragen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Reservestoffbestimmungsmethode, entweder durch die Auswertung von Wurzelgewichten als Proxy für Reserven oder durch direkte Kohlenhydratmessungen mittels HPLC, den Zeitpunkt des Auftretens des Kompensationspunktes wesentlich bestimmte. Die Einbeziehung von Ausbreitungsraten von Wurzelunkrautnestern in experimentelle Setups beeinflusste die Effektivitätsbewertung von Störungs- und Konkurrenzbehandlungen im Vergleich zu anderen häufig verwendeten Variablen wie der Sprossdichte. Demnach konnte gezeigt werden, dass das Monitoring der Ausbreitung von Wurzelunkrautnestern in zukünftigen Experimenten und der landwirtschaftlichen Praxis mit einbezogen werden sollte. Hier erwies sich der Einsatz von Fernerkundungstechnologien durch UAVs als genaue und zeiteffiziente Methode für ein Monitoring von Nestergrößen. Trotz des großen Potenzials, dass für ein nachhaltiges Management von ausdauernden Unkräutern gezeigt wurde, fordern unsere Studien dennoch weitere Untersuchungen zu den bereits angesprochenen Aspekten. Diese umfassen hauptsächlich weitere Studien zur Sammlung artenspezifischer Kenntnisse in Bezug auf ihre Reaktion auf nicht-wendende Störungsmethoden, ihre Wurzelreserven und die Notwendigkeit, das UAV-Monitoring von Variablen die die Intensität von Unkrautbefallsstärken innerhalb von Nestern erfassen, präziser zu gestalten und weiterzuentwickeln.