Effects of factor reduction in energy crop rotations on weed flora

Abstract

Opportunities for reductions of fertilization and weed control efforts in energy cropping are frequently posed and contrarily discussed. Beside effects on biomass yields weed flora, increments and increased weed control requirements in subsequent years are in the focus of the discussion. As part of the research project “Siteadapted Cropping Systems for Energy Crops” (EVA), the effects of factor reductions have been analysed in a crop rotation context. The trial consisted of three different crop rotations with three levels of factor reduction: 1 - no reduction, 2 - reduced nitrogen application by 30 kg/ha per crop, 3 - reduced nitrogen application and no weed management. The whole trial was replicated with one year time difference. In order to show effects of input reduction on subsequently grown cash crops, the last crop in the rotation was winter wheat for grain production in which no input reduction was performed over all plots. The field trial has been investigated regarding the effects of: Levels of fertilization and weed control, crop rotation, crop species and year of investigation on weed cover and species composition as target variables.

The results suggest that the reduction of weed control efforts showed the main effect on the weed flora. Energy crops, like maize and sorghum, seemed to be highly sensitive to reduced weed control especially during early development stages; they showed the greatest differences between the factor levels. The reduction in fertilization resulted in no or only slight differences in the weed flora. Despite strong effects in single years and crops, there were no or only little cumulative effects observed in the final crop of the crop rotations (winter wheat). Among the differences in weed species composition, the crop species explained the largest part of variance.

Keywords: Crop species, nitrogen fertilization, species composition, weeds, weed cover

Einfluss der Faktorreduktion in Energiefruchtfolgen auf die Beikrautflora

Optionen für eine Reduktion der Intensität von Düngung und Beikrautmanagement werden insbesondere vor dem Hintergrund einer energetischen Verwertung der Biomasse häufig und auch konträr diskutiert. Neben den Effekten auf die Biomasseerträge der Kulturen wird häufig die Zunahme der Beikrautflora mit ihren potenziellen Folgewirkungen in nachfolgenden Marktfrüchten thematisiert. Im Rahmen des Verbundprojektes „Standortangepasste Anbausysteme für Energiepflanzen (EVA)“ wurden die Effekte der Faktorreduktion im Kontext verschiedener Fruchtfolgen experimentell untersucht. Im hierzu am Standort Ascha durchgeführten Feldversuch wurden drei Stufen der Faktorreduktion in drei verschiedenen Fruchtfolgen analysiert: 1 - ohne Reduktion, 2 – eine um 30 kg/ha je Fruchtart reduzierte Stickstoffdüngung; 3 – reduzierte Stickstoffdüngung und keine Beikrautkontrolle. Der Versuch wurde im Folgejahr des Startjahres als Ganzes wiederholt. Als Abschlussfrucht für alle vierjährigen Fruchtfolgen wurde einheitlich Winterweizen für die Kornnutzung ohne Faktorenreduktion angebaut, um sowohl die kumulativen Fruchtfolgeeffekte als auch die Effekte in nachfolgenden Marktfrüchten darstellen zu können. Hinsichtlich der Zielgrößen Stärke und Zusammensetzung der Beikrautflora wurden folgende Faktoren analysiert: Reduktion der Düngung und des Herbizideinsatzes, Fruchtarten- und Fruchtfolgeeffekte und Jahreseffekte. Die Ergebnisse zeigen, dass der Verzicht auf die chemische Beikrautregulation die stärksten Effekte auf den Beikrautbesatz verursacht. Insbesondere Mais und Hirsen reagieren empfindlich auf eine extensive Bestandesführung. Beide Pflanzen wiesen die höchsten Unterschiede zwischen den Faktorenstufen auf. Demgegenüber verursachte die Reduktion der Stickstoffdüngung nur geringe oder keine Veränderungen in der Beikrautflora. Trotz gravierender Unterschiede in den Einzeljahren konnten keine kumulativen und Fruchtfolgeeffekte in der Abschlussfrucht Winterweizen festgestellt werden. Die Art der angebauten Fruchtart hatte den stärksten Einfluss auf die Zusammensetzung der Beikrautflora.

Stichwörter: Artenzusammensetzung, Beikräuter, Fruchtarten, Herbizid, Stickstoffdüngung