Jan Petersen

Development of target-site resistance (TSR) in Alopecurus myosuroides in Germany between 2004 and 2012

Alopecurus myosuroides is one of the most important grass weeds on arable land in Germany. For many years, it has developed herbicide-resistant populations. ACCase- and ALS-inhibiting herbicides, in particular, have lost significant efficacy. Two different mechanisms are commonly known to confer resistance to herbicides: target-site resistance (TSR) and non-target-site resistance (NTSR). In Germany, only approximately 5 to 10% of the herbicide-resistant black-grass populations have been reported to show TSR so far. To quantify the status and the distribution of TSR in Germany, 653 black-grass samples were collected between 2004 and 2012 all over the country. The samples were tested by bioassays and genetic analysis. Averaged over all tested samples, ACCase-TSR increased from 5.0% in 2004 to 54.3% in 2011. In 2012, the proportion of ACCase-TSR was lower than the previous years (38.5%). Similarly, ALS-TSR rose from 0.8% in 2007 to 13.9% in 2012. Regions with a high density of resistant black-grass samples were identified in the north and south of Germany. The data suggest a rapidly working selection of herbicide-resistant populations which may be due to current agricultural practices and the increasing use of herbicides acting on a single site.

Response of imidazolinone-tolerant and -susceptible volunteer oilseed rape (Brassica napus L.) to ALS inhibitors and alternative herbicides.

BACKGROUND Imidazolinone-tolerant oilseed rape (Brassica napus L.) varieties are currently grown in Canada, North America, Chile and Australia with high acreage. A Europe-wide introduction has started and will be pushed further for both spring and winter varieties. The primary aim of this study was to evaluate the impact of imidazolinone tolerance for future volunteer oilseed rape control in subsequent crops, particularly winter wheat. RESULTS A greenhouse bioassay showed cross-tolerance of imidazolinone-tolerant oilseed rape towards sulfonylureas, triazolopyrimidines and sulfonylaminocarbonyltriazolinones (resistance factors between 5 and 775), with a homozygous variety expressing a much higher tolerance level compared with a heterozygous variety. Calculated ED90 values suitable for controlling tolerant plants were always much higher than the recommended herbicide dose. Generally, results were confirmed under field conditions, but with higher efficacies than expected in some cases (e.g. florasulam). Herbicides with an alternative mode of action were found to be effective in controlling imidazolinone-tolerant volunteers in subsequent winter wheat crops. CONCLUSION Herbicide strategies have to be adjusted for volunteer control in subsequent crops if imidazolinone-tolerant oilseed rape varieties are to be grown. However, agronomic tools (harvest date, harvest technique, tillage) should be used conscientiously in the first place to keep volunteer oilseed rape densities at the lowest possible level.

Das Phänomen Gürtelschorf des Jahres 2002 an Zuckerrüben: Auswirkungen und mögliche Ursachen

Zusammenfassung:Im Jahr 2002 wurden an vielen Orten in Deutschland z. T. starke Gürtelschorfsymptome an Zuckerrüben festgestellt. Einige Sorten reagierten mit Ertragsausfällen bis 50 %. Die Rübenqualität wurde allerdings nicht beeinträchtigt. Neben Gürtelschorfsymptomen traten an Zuckerrüben auch Sekun- därfäulen verursacht durch Fursarium sp. oder Bacillus sp. u. a. auf. Diese Sekundärfäulen beeinträchtigten die Rübenqualität und die Rübenverarbeitung. Die Problematik hatte ihre Ursache in den besonderen Witterungsbedingungen des Jahres 2002. Insbesondere die hohen Niederschläge im Mai förderten die Krankheitssymptome. Durch einen Vergleich der Symptomatologie der Gürtelschorfrüben mit Literaturangaben wird als Erreger des Gürtelschorfs ein Befall mit Aphanomyces cochlioides als primäre Ursache vermutet.Summary:On a lot of locations in Germany heavy symptoms of girth scab on sugar beet were observed in the year 2002. Some varieties showed a yield reduction around 50 %. The quality of the sugar beet was not significant influenced. Besides girth scab also secondary infection of Fusarium sp. or Bacillus sp. and others occurred. These secondary root rot pathogens reduced beet quality and hindered beet processing. One of the reasons for the occurrence of these problems was the high precipitation in 2002 especially during May. Due to a comparison of symptomatology from literature with observed girth scab symptoms it is assumed that an attack of Aphanomyces cochlioides is the primary cause of the disease.

Competitiveness and yield impact of volunteer oilseed rape (Brassica napus) in winter and spring wheat (Triticum aestivum)

Volunteer oilseed rape is a relevant weed in many crop rotations due to seed persistence and dormancy. With the intro-duction of imidazolinone-tolerant oilseed rape varieties in Europe, herbicide-based control strategies of volunteers in cereals may become ineffective in the future. Experiments were conducted on experimental fields and in outdoor pots in Bingen (Germany) to quantify the effect of oilseed rape volunteers on yield and quality parameters of wheat. To simulate competition, oilseed rape was sown into wheat plots at a range of 2 to 320 plants m−2. Both spring and winter varieties of oilseed rape and wheat were used in the experiments. Crop yield parameter were expressed as the number of heads m−2, net yield as kg ha−1 and hectolitre−1 weight. Wheat moisture content, percentage of dockage, wheat thousand-kernel weight, and crude protein content were determined. Significant negative correlations were detected between the yield parameters heads m−2 and yield on the one hand, and oilseed rape density on the other hand. Moisture content of wheat and percentage of dockage were positively correlated with the volunteer density. No clear correlation was found between volunteer oilseed rape density and thousand-kernel weight, hectolitre weight and crude protein content of wheat. The highest volunteer density of 261 plants m−2 caused a maximum yield loss of 68% in winter wheat. Based on a non-linear regression analysis, a single volunteer oilseed rape plant m−2 is able to cause a yield loss of 0.74 to 1.61% in the field, which corresponds to 26.3 kg ha−1 (spring oilseed rape in spring wheat (SOSR × SW)) and 147.3 kg ha−1 (winter oilseed rape in winter wheat (WOSR×WW)), respectively. However, the introduction of imidazolinone-tolerant oilseed rape varieties will challenge farmers in terms of volunteer management. Control of volunteers is important to reduce yield losses. Accurate, delayed tillage after oilseed rape harvest and control of imidazolinone-tolerant volunteers with herbicides with other modes of action than those grouped into HRAC B will contribute to the successful avoidance and removal of imidazolinone-tolerant volunteers from subsequent crops.

Sensitivität verschiedener Herkünfte von Matricaria inodora und Matricaria chamomilla gegenüber Metamitron

Zusammenfassung:Beobachtungen in Zuckerrübenfeldern zeigten in den vergangenen Jahren mehr Restverunkrautung insbesondere von Kamille-Arten trotz eines Einsatzes von Metamitron. Dies führte zur Frage, ob durch den langjährigen Metamitroneinsatz in Zuckerrüben eine Verschiebung innnerhalb der Arten hin zu weniger sensitiven Biotypen stattgefunden hat. Im Gewächshaus wurden mit verschiedenen Herkünften von Matricaria chamomilla und M. inodora Dosis-Wirkungsversuche durchgeführt. Es zeigten sich sigfikante Unterschiede innerhalb der Arten zwischen den verschiedenen Herkünften. Herkünfte aus Zuckerrüben mit Metamitronbehandlung waren weniger empfindlich als Kontrollherkünfte ohne Metamitronbehandlung in der Vergangenheit. Beim Vergleich zwischen den beiden Kamillearten wurde deutlich, dass M. chamomilla wesentlich empfindlicher reagiert als M. inodora.Summary:In recent years it was observed that sugar beet fields showed more weeds left after metamitron treatments, especially Matricaria-species, than in the past. This leads to the question, if there is a shift within the species towards biotypes that are less sensitive to metamitron, caused by repeated sequential applications of metamitron in the last decades. In the greenhouse dose response experiments were conducted comparing several different origins of M. chamomilla and M. inodora in their metamitron sensitivity. There were significant differences within the species. For M. inodora it could be shown that biotypes never received any metamitron application were more sensitive than biotypes from sugar beet fields with metamitron treatments. Furthermore, comparison between M. chamomilla and M. inodora showed that M. chamomilla was much more sensitive.

Examination of efficacy and selectivity of herbicides in ALS-tolerant sugar beets

The development of herbicide-tolerant sugar beet varieties offers the possibility to use only herbicides from the group of the aceto-lactate synthase (ALS) inhibitors. At present, ALS inhibitors are used in many crops of the rotation to a significant extent, in particular in cereals and maize. However, more than 159 weed species with resistance to ALS inhibitors are known. Consequently, this is the mode of action with most cases of herbicide resistances. The advancing spread of ALS-resistant weeds is a major challenge for herbicide management, if herbicide ALS-tolerant crops are used. The present study was concerned with the question of which herbicide strategies ensure the efficacy of the new herbicide CONVISO® with and without presence of ALS-resistant weeds. Furthermore, the selectivity in ALS-tolerant sugar beet was investigated. Without presence of ALS-resistant weeds one treatment with CONVISO® was sufficient for weed control. With a splitting application and use of an additive the CONVISO® efficacy could be improved. The application of CONVISO® herbicide caused no visual symptoms or yield loss in the sugar beet. ALS-resistant weeds were only partly controlled by CONVISO® herbicide. By using tank mixtures with other modes of action efficacy could be improved, but complete control of ALS-resistant weeds was not possible.

Seed potential and germination dynamic of Abutilon theophrasti in subsequent crops

Abutilon theophrasti (Medik.) stammt ursprunglich aus China oder Indien und ist in Deutschland vor allem als Unkraut auf Rubenackern bekannt. Durch die gestiegene Nachfrage nach nachwachsenden Rohstoffen konnte A. theophrasti als Faserpflanze in Deutschland vor allem fur die Automobilindustrie von Interesse sein. Die Moglichkeiten und das Potential des Anbaus von A. theophrasti in Deutschland werden derzeit noch untersucht. Allerdings konnte die hohe Produktion persistenter Samen ein Problem beim Anbau von A. theophrasti darstellen. Das Auflaufen der Samen in der folgenden Vegetationsperiode kann zu Ertragseinbusen der Folgefrucht fuhren.Um das Samenpotential im Boden und die Auflaufdynamik von A. theophrasti genauer zu untersuchen und zu quantifizieren, wurden im Jahr 2015 und 2016 Feldversuche angelegt, bei denen nach A. theophrasti Winterweizen (Triticum aestivum) und Sorghum-Hirse (Sorghum bicolor) angebaut wurden, 2017 folgte Mais (Zea mays).Das Samenpotentials im Boden und die Anzahl auflaufender Pflanzen wurde kontinuierlich bonitiert. Nach der Ernte von A. theophrasti wurde ein Samenvorrat von uber 10.000 Samen m-2 im Jahr 2015 und 6.000 Samen m-2 im Jahr 2016 ermittelt. Innerhalb von 2 Jahren nach dem Anbau von Abutilon theophrasti und anschliesendem Winterweizen wird die Anzahl der Samen im Boden um 77 bis 82 % verringert. Allerdings waren noch immer 1.973 bis 3.096 Samen m-2 im Boden. Die Dynamik der Keimung zeigte, dass die Mehrheit der Samen im Boden nur vor der Aussaat von Sorghum und nach der Ernte von Sorghum oder Winterweizen auflaufen. Im Vergleich von A. theophrasti zu Camelina sativa als Vorfrucht zeigten sich keine signifikanten Unterschiede im Ertrag von Sorghum oder Winterweizen.

Einfluss der Herbizidaufwandmenge auf Wirkungsgrad und Erträge in Wintergetreide am Beispiel von Ackerfuchsschwanz und Windhalm

Die Landwirtschaft steht heute vor der Herausforderung, einerseits den Eintrag von Herbiziden in die Umwelt moglichst gering zu halten, auf der anderen Seite aber auch hohe Flachenertrage zu erzielen und gleichzeitig die Entwicklung von Minderwirkungen aufgrund von Resistenzen zu vermeiden. Vor diesem Hintergrund werden Ergebnisse aus drei Jahren Feldversuche in Wintergetreide mit ACCase- und ALS-Hemmern vorgestellt. Im Versuchsjahr 2012/13 konnten an sieben Versuchsstandorten 21 Herbizidvarianten beerntet und ausgewertet werden. Im Versuchsjahr 2013/14 waren dies sechs Versuchsstandorte mit 22 Herbizidvarianten und im Versuchsjahr 2014/15 waren es funf Versuchsstandorte mit 15 Herbizidvarianten. Alle Herbizidvarianten wurden in vier bis sechs unterschiedlich hohen Aufwandmengen zwischen 6,25 und 100 % der jeweils maximal zugelassenen Aufwandmenge appliziert. Die Daten aus den drei Versuchsjahren zeigen deutlich, dass der Parameter Ertrag weitaus unsensibler reagiert, verglichen mit dem Parameter Wirkungsgrad. Die Herbizidaufwandmenge konnte im Durchschnitt der drei Versuchsjahre zum Teil um mehr als 50 % reduziert werden ohne einen signifikanten Ertragseinfluss zu bewirken. Jedoch wurde bei geringen Aufwandmengen teilweise eine Restverunkrautung toleriert, bei der eine verstarkte Gefahr der Selektion resistenter Pflanzen bestehen konnte. Am Beispiel von Ackerfuchsschwanz ( Alopecurus myosuroides ; ALOMY) und Gemeinem Windhalm ( Apera spica-venti ; APESV) wurde deutlich, dass durchschnittlich nur 48 bis 68 % der maximal zugelassenen Herbizidaufwandmenge benotigt wurde, um den Ertrag zu sichern. Zum Erreichen von mindestens 95 % Herbizidwirkung waren hingegen 61 bis 76 % der maximal zugelassenen Aufwandmenge notig. Dennoch besteht ein gewisses Potential zur Optimierung des Herbizideinsatzes. Voraussetzung hierfur ist es, dass es gelingt, die Einflussfaktoren naher zu beschreiben, die eine optimierte, schlag- und situationsspezifische Aufwandmenge mit der notwendigen Wirkungssicherheit moglich erscheinen lassen. Influence of herbicide doses on efficacy and yield in winter cereal on the example of blackgrass and loose silky-bentgrass Agriculture today is facing the challenge to both keeping the input of herbicides into nature at a low level and aiming for high yields while avoiding low efficacies caused by resistance evolution. Taking all this into consideration, results from three years of field-trials in winter cereals with ACCase and ALS inhibitors are presented. In season 2012/13 seven trial-sites with 21 herbicide-treatments could be harvested. In 2013/14 it were six sites with 22 treatments and 2014/15 five sites with 15 treatments. In all herbicide treatments four to six different doses were applied that varied between 6.25 and 100% of the maximum registrated dose. The results from the three years show that the parameter yield is less sensitive compared to the parameter efficacy. The amount of herbicide could be reduced by up to 50% in the average of the three trial years without a significant influence on yield. However, at low dosages a certain amount of weed infestation was tolerated. Consequently, risk of selecting resistant plants might be higher with increasing population densities. In field trials with blackgrass ( Alopecurus myosuroides ; ALOMY) or loose silky-bent grass ( Apera spica-venti ; APESV) it could be shown that 48 to 68% of registrated herbicide dose was necessary to secure yield. However, to reach 95% efficacy on average 61 to 76% of the registrated herbicide dose was needed. Consequently, there is a potential for reduction of herbicide dose. To realize this potential, there is a need for describing the site specific influences of environmental factors on herbicide performance.

Einfluss der Integration von ALS-toleranten Zuckerrüben in eine Fruchtfolge auf die Entwicklung von herbizidresistenten Unkräutern

Die Daten der Vergleichsbetriebe stellen den Status quo im Pflanzenschutz in Deutschland dar. Der Behandlungsindex in Mohre und Frischkohl betrug im Durchschnitt der Jahre (2007-2014) bei 6,2 bzw. 9,2. Mohren wurden vorrangig mit Herbiziden und Frischkohl mit Insektiziden behandelt. Unter dem Aspekt des Pflanzenschutzes und zur Reduktion der Behandlungsintensitat mit Insektiziden kann Abbildung 1: Behandlungsindex der Herbizide (Herbizid-BI) in Abhangigkeit der Vorfrucht in den Vergleichsbetrieben fur Mohre, 2007-2014, in Deutschland, ungleiche Buchstaben symbolisieren signifikante Unterschiede (p<0,05), nBlattfrucht=58, nGemuse=28, nHalmfruchte=115 208 72. ALVA-Tagung, Seminarhotel Wesenufer, 2017 der Fruhkohlanbau empfohlen werden. Im Kohl- und Mohrenanbau konnen Halmvorfruchte Schadlingsbefall vorbeugen. Die Mittelaufwandmengen wurden vorrangig bei Herbizidanwendungen reduziert In beiden Kulturen wurden Abweichungen vom notwendigen Mas verzeichnet. Die Pflanzenschutzberatung sowie die regelmasige Durchfuhrung von Bonituren konnen Pflanzenschutzmittelanwendungen dem notwendigen Mas naher bringen und die Umsetzung des IPS in der Praxis verbessern. Fur die Ausschopfung nichtchemischer Masnahmen sind Praxisdemonstrationen und der intensive Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis notig, genauso wie Forschungsforderung zur Entwicklung neuer und Optimierung bestehender integrierter Verfahren und neuer Wirkstoffe. Vorbildhaft wird der IPS von den Demonstrationsbetrieben u. a. in den Kulturen Mohre und Weiskohl, seit 2014 umgesetzt. Die Betriebe werden individuell und intensiv betraten, um Pflanzenschutzmittelanwendungen auf das notwendige Mas zu beschranken. Hierfur werden Bonituren unter Nutzung von Schadschwellen, Warndiensthinweisen und Monitoringverfahren durchgefuhrt.