The Electroherb™ Technology - A new technique supporting modern weed management

Koch, Maximilian; Tholen, Tobias; Drießen, Pascal; Ergas, Benjamin

The introduction of chemically based weed control has largely replaced mechanical practices. Legal restrictions on chemical herbicides with adverse environmental impacts and developing weed resistances are driving the development of new physical methods. The Electroherb™ technology is based on a non-selective, systemic electrical flow through the plants' vascular system causing severe cell destruction and ultimately wilting, as mode of action. The physical contact with high-voltage electrodes touching weed plants enables the electric current to operate only at the time of application without residues and avoids genetical selectivity. The minimum energy threshold for a lethal effect is related to the energy transferred to a single plant in dependence of the number and stability of vascular bundles to be damaged, the electrical resistance of the plant and soil, the contact time and the electrode voltage and current. The efficiency of weed control in the field depends on the plant species, morphology, growth stage and population density. The damage in the subterrestrial plant parts, such as extensive root systems, is more severe under dry than moist soil conditions because the electric current can reach deeper root parts before being dissipated into the soil. Limitations of electric weed control as primary applications were identified at high lignifying plant densities, as well as multi-stem species due to shielding effects which impede electrode contact. However, combinations of mechanical methods and Electroherb™, integrated desiccation using Electroherb™ and chemicals as well as direct substitution of chemical herbicides for established cultivation methods, such as minimum tillage cultivation, can make this unique technique a sustainable substitute when chemical herbicides lose authority approvals. Hence, an early implementation of the Electroherb™ technology in existing herbicide management strategies appears to offer a successful advantage to eliminate the existing resistance problems, when complied wisely into agricultural practice.

Die Einführung der chemisch basierten Unkrautbekämpfung hat die mechanische Praxis im vergangenen Jahrhundert weitgehend abgelöst. Gesetzliche Beschränkungen für chemische Herbizide mit negativen Umweltauswirkungen und die Entwicklung von Unkrautresistenzen treiben die Entwicklung neuer physikalischer Verfahren voran. Die Electroherb™ Technologie basiert auf einem nicht-selektiven, systemischen, elektrischen Fluss durch das Gefäßsystem der Pflanzen, der zu einer schweren Zellzerstörung und schließlich zum Welken als Wirkungsweise führt. Der physikalische Kontakt zwischen Hochspannungselektroden und der Zielpflanze ermöglicht es dem elektrischen Strom rückstandsfrei, nur zum Zeitpunkt der Anwendung, zu arbeiten und schließt genetische Selektivität aus. Die minimale Energieschwelle für eine tödliche Wirkung bezieht sich auf die, auf eine einzelne Pflanze übertragene Energie in Abhängigkeit von der Anzahl und Stabilität der zu beschädigenden Gefäßbündel, dem elektrischen Widerstand einer Pflanze und des Bodens, der Kontaktzeit sowie der Elektrodenspannung und -strom. Die Effizienz der Unkrautbekämpfung im Feld hängt von der Pflanzenart, der Morphologie, dem Wachstum und der Bestandsdichte ab. Die Schäden in den unterirdischen Pflanzenteilen, wie z.B. Rhizomen und ausgedehnte Wurzelsysteme, sind unter trockenen Bodenbedingungen schwerwiegender als unter feuchten, da der elektrische Strom tiefere Wurzelbereiche erreicht, bevor er in den Boden abgeleitet wird. Einschränkungen der elektrischen Unkrautbekämpfung, als primäre Anwendung wurden bei Pflanzenarten mit hohem Ligningehalt (höherer Pflanzenwiderstände) und bei Arten die zur Bestockung neigen festgestellt (Abschirmeffekte der Elektroden). Bei der Kombinationen von mechanischen Verfahren und Electroherb™, Sikkationsanwendungen mit Electroherb™ in Kombination mit chemischen Wirkstoffen, sowie die direkte Substitution von synthetisch-chemischen Herbiziden in etablierten Anbaumethoden kann diese innovative Technologie zu einem nachhaltigen Ersatz werden, wenn synthetischchemische Wirkstoffe zunehmend die Zulassung verlieren. Eine frühzeitige Implementierung der Electroherb™ Technologie in bestehende Herbizidmanagementstrategien bietet daher auch die Möglichkeit, voranschreitende Resistenzprobleme zu beseitigen, wenn sie sinnvoll in der landwirtschaftlichen Praxis integriert werden kann.

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Koch, Maximilian / Tholen, Tobias / Drießen, Pascal / et al: The Electroherb™ Technology - A new technique supporting modern weed management. 2020. Julius Kühn-Institut.

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