Reduced herbicide rates: present and future

Abstract

Applying herbicides at rates lower than the label recommendation has been the rule rather than the exception in Denmark since the late 1980’s. Justifications for reducing herbicide rates can be 1) that the dominant weed species in the field are very susceptible to the herbicide, i.e. even reduced rates will result in maximum effects, 2) that the conditions at and around the time of application, e.g. growth stage of weeds, crop vigour and climatic condition are optimum promoting the activity of the herbicide and thus allows for the use of reduced herbicides rates, or 3) that less than maximum effects are accepted because the weed flora is not considered to have a significant effect on crop yield. “Crop Protection Online-Weed” (CPO-Weed) is a web-based decision support system that was developed to support farmers in their choice of herbicide and herbicide rate. CPO-Weed will, based on information on crop development and status and the composition of the weed flora, provide farmers with a list of herbicide solutions often recommending the use of reduced rates. The potential of CPO-Weed to reduced herbicide input has been proven in numerous validation trials. In recent years the use of reduced herbicide rates has been linked to the increasing number of cases of non-target resistance in outcrossing grass weed species like Alopecurus myosuroides and Lolium ssp. The underlying hypothesis is that the least susceptible individuals in the population will survive the use of reduced rates and that recombination will lead to a gradual increase in the resistance level in the weed population. This scenario is only valid if the use of reduced herbicide rates is prompted by acceptance of a lower effect but not if a high susceptibility of the weed species present in the field or optimum conditions are the reasons for reducing herbicide rates. This is an aspect that is often overlooked in the on-going discussion on herbicide rates and resistance. Large weed population increases the risk of selecting resistant weed biotypes because the likelihood that resistant plants are present in the population increases with population size. Preventing the build-up of large weed populations is a key objective in integrated pest management (IPM). If the use of herbicide is combined with non-chemical weed control methods the risk of resistance will be reduced further, i.e. in an IPM scenario the use of reduced herbicides rates will be less likely to promote herbicide resistance even if it is triggered by an acceptance of lower effects.       

Keywords: Crop Protection Online, dose response curve, herbicide rate, herbicide resistance, integrated pest management, IPM

Reduzierter Herbizidaufwand: heute und zukünftig

Zusammenfassung 

Seit den späten 1980-er Jahren ist in Dänemark die Anwendung von Herbiziden mit geringeren Aufwandmengen als bei der Zulassung vorgesehen eher die Regel als die Ausnahme. Den Aufwand herabzusetzen kann begründet sein, indem 1) die dominierenden Unkrautarten gegenüber dem Herbizid sehr empfindlich sind, d. h., dass selbst mit verminderten Aufwandmengen eine vollständige Wirkung erreicht werden kann, 2) die Bedingungen zum Anwendungszeitpunkt, z. B. das Entwicklungsstadium der Unkräuter, die Entwicklung der Kultur und die Witterung für die Herbizidwirkung günstig sind und daher verringerte Aufwandmengen erlauben, oder 3) weil angenommen werden kann, dass die Verunkrautung keine signifikante Auswirkung auf den Ertrag haben wird. “Crop Protection Online-Weed” (CPO-Weed) ist ein Internet-basiertes Beratungs-System, das dem Landwirt bei der Auswahl des Herbizids und der Aufwandmenge helfen soll. CPO-Weed wird aufgrund der Informationen über den Entwicklungsstand der Kulturpflanzen und der Zusammensetzung der Verunkrautung dem Landwirt eine Liste von Herbiziden, oft reduzierten Aufwand empfehlend, liefern. Das Potential von CPO-Weed hinsichtlich reduzierten Herbizidaufwands ist in zahlreichen Wirksamkeitsversuchen nachgewiesen worden. In letzter Zeit ist die Anwendung reduzierter Herbizidmengen mit den zunehmenden Fällen von Resistenz bei zum Outbreeding neigenden Unkrautarten wie Alopecurus myosuroides und Lolium ssp. in Verbindung gebracht worden. Die Hypothese ist, dass die am wenigsten empfindlichen Individuen der Population den reduzierten Herbizidaufwand überleben und allmählig das Resistenzniveau der Unkrautpopulation ansteigen lassen. Dieses Scenario trifft nur zu, wenn eine verringerte Herbizidmenge eine geringere Wirkung erzielt, aber nicht, wenn die hohe Empfindlichkeit einer vorkommenden Unkrautart oder optimale Anwendungsbedingungen die Herabsetzung des Herbizidaufwands begründeten. Das ist ein Gesichtspunkt, der in der laufenden Diskussion über reduzierten Herbizidaufwand und Resistenz oft übersehen wird. Große Unkrautpopulationen erhöhen die Gefahr, resistente Biotypen zu selektieren, denn die Wahrscheinlichkeit des Vorkommens resistenter Pflanzen wächst mit der Populationsgröße. Die Entwicklung starker Verunkrautung zu verhindern ist ein Hauptanliegen des Integrierten Pflanzenschutzes (IPS). Wenn die Anwendung von Herbiziden mit nichtchemischen Methoden der Unkrautbekämpfung kombiniert wird, kann die Resistenz-Gefahr weiter herabgesetzt werden, d. h., im Rahmen des IPS ist es weniger wahrscheinlich, dass reduzierte Herbizid-Aufwandmengen Herbizidresistenz fördern, auch wenn dabei geringere Wirkungen hingenommen werden.

Stichwörter: Crop Protection Online, Dosis-Wirkungskurve, Herbizidaufwand, Herbizidresistenz, Integrierter Pflanzenschutz, IPS