About the interplay of sensitive and resistant biotypes in weed populations - simulation exercises for Echinochloa crus-galli in maize crops
Weed species easily establish in crops with a similar life cycle. Especially mono-cropping provides best conditions for such weeds. In maize this is true for Echinochloa crus-galli, which is a C4 plant and one of the worst weeds worldwide. In Germany E. crus-galli is one of the few typical weed species in maize. When recurrent herbicide treatments are applied, development of herbicide resistance is likely.
Since maize is typically only treated once with herbicides, later germinating weeds can escape and produce seeds. These escaping weeds are not selected for herbicide resistance. Hence, they still have a more sensitive gene pool. E. crus-galli emerges with the highest density in spring and continues to germinate over the whole vegetative period of maize. In that way the early germinating biotypes are selected for herbicide resistance while the later germinating biotypes are not.
To avoid the reproduction of E. crus-galli effort is made to suppress these later germinating weeds. Using undersown cover crops is one way to do that. We hypothesize that suppressing the later germinating biotypes enhances the development of herbicide resistance.
We simulated the development of herbicide resistance in populations of E. crus-galli, composed of sensitive and resistant biotypes, in a continuous maize cropping system. We used the model PROSPER for our simulations. We assumed three levels of suppression of the later germinating weeds (0%, 30%, and 100%).
The results show a faster development of herbicide resistance, when the later germinating individuals are suppressed. Nevertheless, the suppressive effect of undersown crops is able to lower the weed density even with high resistance level in the population.
Unkräuter können sich besonders leicht auf solchen Flächen etablieren, auf denen ihnen ähnliche Feldfrüchte stehen. Dabei wird ihre Etablierung durch den kontinuierlichen Anbau dieser Kulturpflanze gefördert. Reguliert werden die Unkrautdichten meist mit wiederholtem Einsatz immer derselben Herbizide. Der Grund dafür ist die geringe Verfügbarkeit von unterschiedlichen Wirkstoffen, mit der Folge einer möglichen Resistenzentwicklung. Im Maisanbau zeigt Echinochloa crus-galli so eine Entwicklung. Diese C4-Pflanze ist in Deutschland eines der wichtigsten Unkräuter in Mais.
In Deutschland wird Mais üblicherweise nur einmal mit Herbizid behandelt. Da E. crus-galli mit abnehmender Rate über die gesamte Vegetationsperiode von Mais keimt, werden von dieser einen Herbizidbehandlung nur die früh auflaufenden Biotypen unterdrückt. Später auflaufende Unkräuter können ihre sensitive Genetik weiter vermehren. Um die Reproduktion der später auflaufenden Biotypen zu verhindern, werden verschiedene Maßnahmen angewendet. Eine davon ist der Einsatz der Untersaat. Wir behaupten, dass die Unterdrückung der später auflaufenden Biotypen die Entwicklung der Herbizidresistenz verstärkt.
Wir betrachten die Entwicklung der Herbizidresistenz von E. crus-galli im kontinuierlichen Maisanbau in drei Varianten: 0 %, 30 % und 100 % Unterdrückung der spät auflaufenden Biotypen. Dazu nutzen wir das populationsdynamische Modell PROSPER.
Bei Unterdrückung der spät auflaufenden Biotypen zeigen die Ergebnisse eine schnellere Entwicklung der Herbizidresistenz. Die Dichte von E. crus-galli wird von der Untersaat aber trotz hohem Resistenzniveau gesenkt.
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