Low Input Energy Crop Rotations without Herbicides

Karpenstein-Machan, Marianne

The effects of herbicide management on biomass yield potential and biomass yield stability in two energy crop rotations, using a “double cropping system” (SCHEFFER & STUELPNAGEL 1993), with winter and summer crops were studied for three years. Winter rye and winter barley were harvested at anthesis, milk stage and full maturity of development. After anthesis and milk harvest stage maize, sugar millet or sunflowers were transplanted into the stubbles of the winter crops. Biomass yields (crop plus weeds), crop yields and weed yields were determined. In winter rye and winter barley, the biomass yield (crop plus weeds) was not significantly reduced by weeds. Crop yield was first significantly reduced in the third herbicide free year. Rye showed a much better competitive ability and suppressed weeds better than barley. This was also important for summer crops, which already suffered under weed infestation in the first year of the rotation. Due to direct planting to summer crops, weeds emerged in winter crops could establish further in summer crops. Biomass yield was significantly reduced by weeds, especially in the early transplanted plots in which the winter cereals were harvested at anthesis (40% losses). The 2nd transplantation date was less affected by weeds (25% losses). Sunflowers were more competitive against weeds than was maize (23 to 26% losses). Without herbicides the biomass yield per year was much higher when the change from winter to summer crops was done at milk stage rather than at anthesis. The winter cereals with the higher competitive ability could realise the main part of biomass yield per year. Under the temperate climatic conditions of Northern Europe harvesting the winter crop at the milk stage rather than at anthesis appeared to be the better choice for a sustainable energy crop production.

Die Auswirkungen eines herbizidfreien Anbaus von Winter- und Sommerkulturen auf die Erträge und die Ertragsstabilität wurden in zwei parallelen Fruchtfolgen unter differenziertem Herbizidmanagement über drei Jahre geprüft. Die Gestaltung der Fruchtfolgen erfolgte nach dem Konzept der Zweikulturnutzung (SCHEFFER & STUELPNAGEL 1993). Winterroggen und Wintergerste wurden zu drei Terminen geerntet (Blüte, Milchreife und Vollreife) und nach der Ernte des Blüte- und Milchreifetermins erfolgte die Pflanzung von Mais, Zuckerhirse bzw. Sonnenblumen, direkt ohne Bodenbearbeitung zwischen die Stoppeln der Vorkulturen. Ermittelt wurden die Biomasseerträge (Ertrag der Kulturpflanze plus Wildpflanzenertrag), die Kulturpflanzenerträge und die Erträge der Wildpflanzen. Durch Herbizidmaßnahmen konnten die Biomasseerträge (Kulturpflanze und Unkraut) auf der Winterroggenbzw. auf der Wintergerstenfläche in allen Versuchsjahren nicht signifikant erhöht werden. Der Gerstenertrag wurde erstmalig im dritten Anbaujahr ohne Herbizide signifikant reduziert. Roggen erwies sich als konkurrenzstärker gegen Wildpflanzen und unterdrückte sie wirkungsvoller als Gerste; hier wurden keine signifikanten Verluste ermittelt. Die unterschiedliche Konkurrenzstärke der Vorfrüchte wirkte sich auch auf die Sommerkulturen aus, die bereits im ersten Anbaujahr unter Wildpflanzendruck litten. Bei der Ernte der Winterungen wurden die Wildpflanzen ca. 5 cm über der Bodenoberfläche abgeschnitten und konnten in den Sommerungen weiterwachsen, da die Sommerkulturen ohne Bodenbearbeitung gepflanzt wurden. Besonders im früh gepflanzten Mais wurde der Biomasseertrag erheblich durch winterannuelle Wildpflanzen reduziert (durchschnittlich 40 %). Der Ertrag des späteren Pflanztermins wurde durchschnittlich um 25 % gesenkt. Sonnenblumen zeigten eine bessere Konkurrenzkraft gegen Wildpflanzen als Mais; hier lagen die Ertragsreduktionen ohne Wildpflanzenbekämpfung zwischen 23 und 26%. Ohne Herbizidmaßnahmen war der Biomasseertrag pro Jahr am höchsten, wenn der Wechsel von Winter- zu Sommerkulturen zum Erntetermin Milchreife erfolgte und nicht schon zur Blüte der Winterung. In diesem Fall trugen die Wintergetreide mit ihrer besseren Konkurrenzkraft gegen Wildpflanzen den höheren Anteil zum Biomasseertrag pro Jahr bei. Unter den gemäßigten Klimaverhältnissen von Nordeuropa ist diese Variante, in der der Ertragsschwerpunkt des Zweifruchtanbaus auf der Winterung beruht, ertragssicherer und stellt somit für einen nachhaltigen Anbau von Energiepflanzen die bessere Alternative dar.

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Karpenstein-Machan, Marianne: Low Input Energy Crop Rotations without Herbicides. 2002.

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