Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Standortspezifische Risikobewertung von Verfahren mechanischer und chemischer Unkrautbekämpfung in Reihenkulturen als Baustein eines nachhaltigen Pflanzenschutzes |
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| Titel (englisch): | Site specific risk evaluation of mechanical and chemical weed control in row crops fostering sustainable crop protection |
| Beschreibung (dt.): | Grundlage für den wirtschaftlichen Erfolg des Anbaus von langsam wachsenden Reihenkulturen ist eine effiziente Unkrautbekämpfung. Dazu stehen dem ökologischen Anbau inzwischen Hackgeräte mit kameragestützter Erkennung der Kulturpflanzenreihe bzw. der einzelnen Kulturpflanze zur Verfügung, die die Hackwerkzeuge sowohl zwischen den Reihen als auch innerhalb der Reihe steuern. Allerdings ist das kameragesteuerte Hacken zwischen den Kulturpflanzen in der Reihe bei Ackerfrüchten (Mais, Zuckerrübe) mit größerem Anbauumfang aufgrund sehr geringer Flächenleistung und hoher Kosten noch nicht praxistauglich. Im integrierten Ackerbau kann der Hackgeräteeinsatz zwischen den Reihen in Verbindung mit einer Bandapplikation in der Reihe eine Alternative zur ganzflächigen chemischen Unkrautkontrolle darstellen, mit der der Herbizideinsatz um bis zu 60 % vermindert werden kann. Der Herbizid-Einsparung durch Hacken können jedoch erhöhte Risiken gegenüberstehen: Z. B. könnte die verminderte Bodenbedeckung durch Pflanzenreste nach Hackgeräteeinsatz Bodenerosion fördern und die Abundanz von Regenwürmern und epigäischen Raubarthropoden senken. Diese und weitere mögliche Effekte chemischer, mechanischer und kombiniert chemisch-mechanischer Unkrautbekämpfung sollen in Feldversuchen mit Zuckerrübe quantifiziert und in einer Technikfolgenabschätzung/Systemanalyse zusammenfassend bewertet werden. Längerfristig sollen die Untersuchungen zur Entwicklung einer Entscheidungshilfe beitragen, mit der vom Landwirt zwischen den Vor- und Nachteilen chemischer und mechanischer Verfahren der Unkrautkontrolle standortspezifisch abgewogen werden kann. |
| Beschreibung (engl.): | Efficient weed control is vital for the economic performance of row crops characterized by a late canopy closure. For both organic and integrated production, camera guided systems are available to steer hoeing implements working both between crop rows and between single plants within rows. Nevertheless, camera guided hoeing between plants within rows is not practicable for arable crops such as maize and sugar beet, because the area performance of such systems is very low and costs are high. In integrated cropping, combining hoeing between rows with spraying herbicides in a band on the row is feasible to diminish the amount of applied herbicides by about 60 % compared to an overall treatment. The following potential risks might counteract the opportunities mentioned above: decreased ground cover by crop residues due to hoeing might boost soil erosion and decrease abundance of earthworms and epigeic beneficial arthropods. Field experiments will be conducted to quantify such and other effects of chemical, mechanical and combined chemical-mechanical weed control. Results will be comprehensively evaluated in a technology impact assessment/systems analysis. Further, they might contribute to develop an internet based decision support tool to assist farmers in balancing site specific benefits and risks of chemical and mechanical weed control. |
| Ergebnis (dt.): | Die F2F-Strategie der EU zielt auf eine Reduktion des Pestizideinsatzes ab. In der Unkrautkontrolle sollen dazu mechanische Maßnahmen chemische ersetzen. Eine mehrdimensionale Bewertung mechanischer Verfahren auf ökologische, ökonomische und verfahrenstechnische Parameter liegt jedoch bislang nicht vor. Ziel des Projekts war es daher, Kenngrößen mechanischer und chemischer Unkrautbekämpfung in Zuckerrüben als Modellfrucht zu erfassen und zu bewerten. Zu diesem Zweck wurden 3 methodische Ansätze verwendet: (i) Feldversuche wurden in 3 Jahren auf 5-7 Feldern bei Göttingen durchgeführt, um die Auswirkungen des Hackens zur Unkrautkontrolle auf Regenwürmer, Insekten und Spinnen, Wassererosion sowie Unkrautwirkungsgrad und Zuckerrübenertrag zu erfassen; (ii) Das ökotoxikologische Risiko von 5 Unkrautbekämpfungsverfahren wurde mit SYNOPS-GIS modelliert; (iii) Ressourcenverbrauch, Treibhausgas(THG)-Emissionen und Wirtschaftlichkeit wurden für 11 Unkrautbekämpfungsverfahren mittels Literatur und Webanwendungen berechnet. Die Gesamtbetrachtung der mehrdimensionalen Risiken verschiedener konventioneller und neuer Verfahren zeigt, dass derzeit keine Methode als uneingeschränkt umweltfreundlich bezeichnet werden kann. Die toxikologische Risikobewertung mit SYNOPS-GIS zeigt, dass die Flächenspritzung von praxisüblichen Herbiziden in den meisten Boden-Klima-Räumen (BKR) und Jahren mit einem niedrigen toxikologischen Risiko verbunden. Die Flächenspritzung mit einem Herbizid wie Conviso One ist zwar vorteilhaft für Energieverbrauch, Klimawirkung und Toxizität für Bodenorganismen, weist aber die höchste akute Toxizität auf. Herkömmliche mechanische Verfahren sind toxikologisch zwar unbedenklich, im Vergleich zum ganzflächigen Herbizideinsatz aber mit 100-150 % höheren THG-Emissionen verbunden. Insgesamt hat ein Kleinroboter kombiniert mit Punktspritzung Vorteile. Diese Technik weist einen geringeren Ressourcen- und Energieverbrauch als die konventionelle Flächenspritzung sowie ca. 30 % geringere THG-Emissionen auf und hat ein um 87 % niedrigeres toxikologisches Risiko. Bodenerosion, Abundanz von Regenwürmern, Insekten und Spinnen sowie Zuckerrübenertrag unterschieden sich nicht zwischen den Unkrautbekämpfungsverfahren. |
| Ergebnis (engl.): | The EU's F2F-strategy aims to reduce pesticide use. In weed control, chemical measures are to be replaced by mechanical ones. However, a comprehensive evaluation of mechanical methods with respect to ecological and economic parameters is not yet available. The aim of the project was therefore to measure and evaluate relevant parameters of mechanical and chemical weed control in sugar beet as a model crop. For this purpose, 3 methodological approaches were used: (i) Field experiments were conducted over 3 years in 5-7 fields near Göttingen to assess the ef-fects of hoeing for weed control on soil organisms (earthworms, insects and spiders), soil erosion by water, weed control efficiency, and sugar beet yield; (ii) Ecotoxicological risks of 5 mechanical-chemical and chemical weed control methods were modeled using SYNOPS-GIS; (iii) Resource use, greenhouse gas emissions (GHG), and economic parameters were calculated for 11 weed control methods using literature and open-source web applications. An overall consideration of the multidimensional risks for different conventional and new meth-ods shows that currently no method can be described as fully environmentally friendly. Toxico-logical risk assessment with SYNOPS-GIS shows that broadcast spraying of conventional herbi-cides is associated with low toxicological risk in most soil-climate regions (BKR) and years. Broadcast spraying with herbicides such as Conviso One, while beneficial for energy use, cli-matic effects, and toxicity to soil organisms, has the highest acute toxicity. Conventional mechanical methods, while toxicologically safe, are associated with 100-150% higher GHG emis-sions compared to conventional herbicide application. Overall, a small-scale robot combined with spot spraying has the greatest advantages. This technique requires relatively low resource and energy consumption, produces about 30 % lower GHG emissions and has by 87 % lower toxico-logical risk than conventional herbicide spraying. The extent of soil erosion, abundance of earthworms, insects and spiders, and sugar beet yield did not differ between weed control methods. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.03.2019 / Ende: 31.10.2022 |
| Ausf. Einrichtung: | Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Pflanzenschutz in Ackerbau und Grünland, Braunschweig |
| Themenfelder: | Pflanzenschutz, Pflanzengesundheit, crop protection, plant health |
| Förderprogramme: | Bundesprogramm ökologischer Landbau |
| Schlagworte: | Unkraut/Beikraut, weed, Pflanzenschutz, Pflanzengesundheit, crop protection, plant health, Pflanzenschutz, Pflanzengesundheit, crop protection, plant health, Ackerbau, crop production, Zuckerrübe, sugar beet, Integrierter Pflanzenschutz, integrated plant protection |
| Förderkennzeichen: | 2815NA197 |
| Dokument zum Download: | Abschlussbericht.pdf (3 MB) Praxismerkblatt_Teil1.pdf (1,1 MB) Praxismerkblatt_Teil2.pdf (1012,1 KB) |
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