The impact of the new energy crop sorghum on the weed flora

Abstract

Sorghum is one of the most promising new options for the diversification of land use and for the replacement of maize in energy cropping systems. In on-farm experiments in three different regions of Germany (Thuringian Basin, East Brandenburg and the Lake District of Mecklenburg) between 2008 and 2010, we investigated if and how the cultivation of sorghum affects weed abundances and biodiversity aspects under real farming conditions. Energy maize was used as reference crop for the comparisons with sorghum. Special regard was given to test the hypothesis that differences in the weed flora between both crops can be explained by structural and temporal characteristics of the crop stands.

In the field experiments, we found crop stands of sorghum and maize to have varying temporal (sowing time, growth dynamism) and structural traits (crop stands height and coverage). Hence, although sorghum shows a growth habit similar to that of maize, it is differing mainly in:

i) the at least 3-4 week delayed sowing time,
ii) a slow development during early growth stages,
iii) a higher crop stand density and more intense shadowing at the end of the growing period.

According to these particularities, we found sorghum to be very sensitive to early weed infestations. The height of early weed infestation level were in dependence of the weather conditions. The weed flora (species richness and species composition) in sorghum did not differ much from that of maize. Species composition was mainly affected by the modified sowing time. The weed species composition of the later sown sorghum differed mainly in the dominance of single weed species and the share of different ecological groups. Late summer or whole year germinating weed species like e.g. species of the Polygonaceae family may benefit specifically while Asteraceae species tend to be restricted.

Keywords: Crop stand architecture, crop stand dynamism, fidelity index, general linear model, maize

Einfluss des Anbaus von Sorghumhirsen als Energiepflanzen auf die Beikrautflora

Sorghumhirsen gelten als vielversprechende Alternative zur Diversifizierung des landwirtschaftlichen Anbaus und für den partiellen Ersatz von Mais im Energiepflanzenanbau. Die Konsequenzen, die sich aus dem Anbau von Sorghumhirsen für die Beikrautregulation und Biodiversitätsaspekte unter Praxisbedingungen ergeben, waren Gegenstand von dreijährigen Felduntersuchungen in drei, naturräumlich unterschiedlichen Regionen in Deutschland (Thüringer Becken, Ost-Brandenburg und Mecklenburger Seenplatte). Mais wurde für die Erhebungen als Referenzkultur genutzt. Für die Analyse der Kulturarteneffekte wurde von der Hypothese ausgegangen, dass die Unterschiede in der Beikrautflora beider Kulturarten durch zeitliche und strukturelle Merkmale der Kulturpflanzenbestände erklärt werden können.

Im Ergebnis der unserer Felduntersuchungen konnte aufgezeigt werden, dass zwischen den von Sorghumhirsen und Mais gebildeten Kulturpflanzenbeständen deutliche entwicklungsdynamische und strukturelle Unterschiede bestehen. Die Bestandesentwicklung von Sorghumhirsen unterscheidet sich vom Mais vor allem in folgenden Eigenschaften:

i.) einer um mindestens 3-4 Wochen späteren Aussaat,
ii.) einer langsameren Jugendentwicklung,
iii.) einem dichteren Bestand und einer höheren Beschattung gegen Ende der Vegetationsperiode.

Auf Grund dieser Besonderheiten zeigten sich Sorghumhirsen anfälliger für Frühverunkrautungen, deren Auftreten jedoch eine starke Witterungsabhängigkeit aufwies. Die Artenzahlen und Zusammensetzung der Beikräuter unterschieden sich zwischen Sorghumhirsen und Mais nicht wesentlich. Die Artenzusammensetzung variierte vor allen in Abhängigkeit vom Saattermin. Vor allem spät oder ganzjährig keimfähige Arten u.a. der Familie Polygonaceae können von der späten Aussaat profitieren, während z.B. Vertreter der Asteraceae abnehmende Tendenzen zeigten.

Stichwörter: Allgemeines lineares Modell, Bestandesarchitektur, Bestandesdynamik, Mais, Treueindex