Zusammenfassung Unkrautbiologie PDF

Preview

Summary

Zusammenfassung VL Teil Unkrautbiologie...

Description

Zusammenfassung Unkrautbiologie

Optimales Unkraut Die Samtpappel (Abutilon theophrasti) hat viele dieser charakteristischen Eigenschaften: •Lange Lebensdauer der Samen (> 10 Jahre) •Dormanz •Hohe Plastizität •Effektiven Photosynthesemechanismus •Fähigkeit Kulturpflanze zu überwachsen (schnelle Etablierung) Konkurrenten der Kulturpflanze um die Ressourcen Licht , Waser, Nährstoffe •Anpassung an Anbau der Kulturpflanze - haben Streu- und Zerfallsfrüchte -> bessere Verbreitung „kein Erntetermin“

Auch: -Hauptquelle der Biodiversität -können wichtige Eigenschaften für zukünftige Kulturpflanzen enthalten

!!! Eigene Definition von Unkraut Unkräuter sind Pflanzen, die ein Landwirt in seinem Kulturbestand/auf seinen Feldern bekämpft, weil er sie als ertragsschädigend einstuft. Darunter fallen auch ungewünscht wachsende Pflanzen in Gärten und anderen Flächen. Unkräuter leisten aber trotzdem einen wichtigen Beitrag zu Biodiversität.

Typische Eigenschaften von Unkraut •Kontinuierliche Samenproduktion •Keimung unter vielen Umweltbedingungen •Dormanz (Keimruhe) der Samen •Langlebigkeit der Samen •Große Samenzahl (unter günstigen Umweltbedingungen) 1

•Kleine Samen - Hohe Störungstoleranz gegenüber Bodenbearbeitung •“Plastizität “ der Samenproduktion (nach Umweltbedingungen) •Brüchigkeit des Fruchtstandes •Rasche Entwicklung bis zur Blüte •Selbstbefruchtung möglich, jedoch nicht völlig autogam oder völliger Verlust der sexuellen Fortpflanzung (Apomixis) •Bestäubung durch unspezialisierte “Besucher” und/oder Wind •Adaption an Nah-und Fern-Verbreitung der Samen •Bei perennierenden Arten(keimen und fruchten mehrere Jahre hintereinander): Regeneration aus vegetativen Bruchstücken •Zerbrechlichkeit vegetativer Organe •Konkurrenzfähigkeit oder Eigenschutz durch niedrigen Wuchstyp, rankenden Wuchstyp, Ausscheidung von Stoffen (Auslösung von Allelopathie)

Bsp: -hartschalige Samen, lange Lebensfähigkeit im Boden (zB Krauser Ampfer/Sumpfblättriger Ampfer = Rumex obtusifolius) -perennierende Arten (zB Cirsium arvense), Verbreitung über Samen und vegetative Organe -Ausbildung von Allelochemicals (zB Parthenin aus Parthenium hyterophorus) -hohe Triefkraft (zB Portulak = Portulaca oleracea)

Nützliche Eigenschaften von Unkräutern •Minderung der Bodenerrosion und Nährstoffauswaschung (Bodenbedeckung) •Milderung des Monokulturcharakters •Nützlingsförderung Lockvögel für Insekten Schutz oder Pollenquelle für Nützlinge Bevorzugte Wirte von Schädlinge, hält die von Nutzpflanze ab. Kann sie aber auch auf Nutzpflanze übertragen •Lebensraum für Arthropoden •Eventuell höhere Toleranz gegen Trockenheit (Futter) 2

•Unkräuter sind bevorzugte Wirte für Schädlinge -enthalten Vitamin C, Calcium, Eisen -roh essabar ohne Zubereitung

Nutzbringend für Kulturpflanzen: -Fremdbestäubung durch nicht spezialisierte Blütenbesucher (Insekten) -Kurze Vegetationszeiten, daher schnelles Wachstum und Reife zB Senecio vulgaris -Wiederstandsfähigkeit der Samen gegen Verrottung. (Kulturpflanzensamen verrotten meist kurz nach Aussaat, wenn nicht auflaufen) -tiefe Verwurzelung zB Cirsium arvense -Allelopathie -frühe Etablierung und hohe Triebkraft -hoho Produktion von Biomasse -Herbizidresistenz

Keimung & Dormanz Dormanz ≠ Keimung

; unabhängig voneinander

-> Bsp.: Kälteperiode bricht Dormanz, kann aber Keimung nicht induzieren, Faktoren wirken oft gegensätzlich auf Keimung und Dormanz aus.

Keimung - beendet wenn Keimwurzel austritt - auf Keimung folgt Längenwachstum (Auflaufen und Übergang in photosynthetisch aktive und autarke Lebensweise) - gibt Lichtkeimer und Dunkelkeimer, lichtabhängige Keimung gesteuert über Phytochrom

3 Schritte der Keimung 1) Wasseraufnahme 2) Mobilisation von Enzymen und Wachstumsregulatoren 3

Dormanz = Samen überstehen ungünstige Umweltbedingungen in einem Ruhezustand (Dormanz). Primäre Dormanz: - verhindert, dass Samen unter günstigen Umweltbedingungen auf Mutterpflanze keimen - genetisch fixiert (zB unreife Embryonen, Hartschaligkeit, Hemmstoffe (ABA, Cumarine) unter Samenschale) - für Brechen spezielle Umwelteinflüsse nötig zB kalte Temperaturen bei sommerannuellen Unkrautarten -verlässt Samen Mutterpflanze kann erst nur unter sehr günstigen Umweltbedingungen keimen (bedingt dormant), später unter breiter Spanne an Umweltbedingungen (Verlust der Dormanz)

Sekundäre Dormanz - Keimbereite Samen können durch ungünstige Umweltbedingungen (zu hohe/niedrige Temperaturen, Bodentrockenheit, Hitze und Starklicht) wieder bedingt dormant werden - fallen anschließend in Sekundäre Dormanz (verhindert Keimung wieder vollständig) -> Sek. Dormanz geht nur wenn davor Prim. Dormanz gebrochen wurde - Sek. Dormanz kann gebrochen werden, können aber immer wieder sek. dormant werden wenn Bedingungen ungünstig

! Primäre Dormanz genetisch fixiert, Sekundäre Dormanz durch ungünstige Umweltbedingungen hervorgerufen ! 4

Dormanz induzieren: - anaerobe Konditionen - Dunkelheit - verlängertes weißes Licht oder verlängertes far-red light - Temperaturen über Keimungsmax. bzw. Keimungsmin. - Wasserstress

Dormanz brechen: - mechanisch durch abreiben - chemisches Aufbrechen der Frucht- und Samenschalde - Feuer, thermisches Aufbrechen - rotes Licht; bei Trockenheit ist Lichtsensitivität geringer, steigt bei höherem Wassergehalt der Samen (Quellung) - Wetterschwankungen, Temperatur heiß-kalt; Bodenfeuchte - in tieferen Bodenschichten sind Schwankungen geringer als an Bodenoberfläche - geringe Sauerstoffgehalte, Gibberelinsäure, Kaliumnitrat -> erhöhen Permeabilität der Membran - langanhaltende Kälteperiode für viele Sommerungen (Flughafer), lange Wärmeperiode für Winterungen (Ackerfuchsschwanz)

5

Nur wenige Kulturpflanzen zeigen Dormanz -> Unterscheidungsmerkmal zu Unkräutern/Wildpflanzen Polymorphismus = Bildung geringer Zahl von Samen, die sofort keimbereit sind

Geprimtes Saatgut Wird kurz an Keimung herangeführt, soll richtige Wachstumsphase bei jungem Keim beschleunigen Leitet erste zwei Schritte der Keimung schon ein: 1. Wasseraufnahme 2. Mobilisation von Enzymen und Wachstumsregulatoren (Amylase zur Stärkemobilisation (3. Seedling growth)

! Lichtinduzierte Keimung Lichtrezeptor Phytochrom reguliert Keimung, Jungentwicklung der Pflanze, Signalübertragung über Phytochrom - misst Verhältnis zwischen hellrotem Licht und dunkelrotem Licht Hellrotes Licht aktiviert Phytochrom und induziert Keimung/Blütenbildung Nah-Infrarotes/dunkelrotes Licht inaktiviert Phytochrom und hemmt Keimung/diese Prozesse - große Samen sind weniger lichtsensitiv (genug Reserven um aus tieferer Schicht zu keimen) Kleine Samen sehr lichtsensitiv (keimen nur, wenn nahe an Oberfläche)

Stark lichtempfindlich: Kleinblütiges Franzosenkraut (Galinsoga parviflora) Gemeiner Erdrauch (Fumaria officinalis) Wenig lichtempfindlich Acker Kratzdiestel (Cirsium arvensis) Winden Knöterich (Polygonum convulvulus)

Pflanzenbewuchs hemmt Keimung, da hellrotes Licht vom Pflanzenbestand absorbiert. 6

Nächtliche Bodenbearbeitung kann bei einigen Arten zur Keimhemmung führen

Herkunft, Verbreitung, Zuwanderung Apophyten (Altadventive) = Arten aus Steinzeit zB Acker-Winde (Convolvulus arvensis), Vogelmiere (Stellaria media), Kornblume (Centauria cyanus) Archäophyten (Neuadventive) = in der Frühzeit mir Kulturpflanzen aus Mittelmeerraum und Orient nach Mitteleuropa eingeführt. zB Flughafer (Avena fatua), Erdraus (Fumaria officinalis) Neophyten = ab 1492; aus neuer Welt, über Saatgut (v.a. Zwischenfrüchte), Verkehr, Tourismus, Nahrungsmittel, Samen aus Futter -> Gülle -> aufs Feld… Einige invasive Arten, weil: an Klima angepasst, verbreiten und vermehren sich hier und verdrängen einheimische Arten zB Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia), Samtpappel (Abutilon theophrasti), Erdmandelgras (Cyperus esculentus), Kleinblütriges Franzosenkraut (Galinsoga parviflora), Frühlingskreuzkraut (Senecio vernalis), Orientalische Zackenschote (Bunias orientalis), Amaranth Arten (Amaranthus spp.) !Artenvielfalt unendlich, keine Sättigung

Invasive Arten -Neue Arten vermindern oft Artenvielfalt durch Verdrängung eigener Arten -Ertragsverluste

Warum so erfolgreich? -keine Antagonisten -Allelochemicals -Hybridisierung mit heimischen Arten -Herbizidresistenz (zB Samtpappel = Abutilon theophrasti) !!!! Wie gehen wir mit Neophyten um? - Einschleppungswege Identifizierung (Wissen) und eingrenzen - Tourismus → unbelehrbar, Wissenschaftler → absichtlich - Warenverkehr (Saatgut, Getreidehandel, Mais, Zuckerrübe (stärker Kontrolliert), Zwischenfrüchte aber vor allem → mega verunreinigt; Nahrungsmittel) 7

- organische Düngereste (Gülle: Hartschalige Arten, Amaranth, Ampfer, überstehen Darm) -Quarantäne, stärkere Kontrollen, reduziert Einschleppung -Wissen, erkennen und schnell eindämmen - Biogasanlagen: thermophilen Anlagen, nichts überlebt, aber im Durchlauferhitzer überleben manche Arten - Vogelfutter; Zugvögel → Reinigung des Vogelfutters - Maschinen (überbetrieblich) → Reinigung Mähdrescher aufwendig, neue Techniken, Rotor/Trommeltechnick, dann auf Sieb (Größe-Selektion) → Spreu wird weggepustet (Wind). Stroh-Streu-Korn. - erster Befall → sofort bekämpfen, dass keine Nachkommen produziert werden (Samen) - Einschleppungswege: viele Verbesserung der Wege

Auch manche Kulturpflanzen sind Neophyten: -Pfälzer Spargel aus Asien -„Brasil“ Kaffee eig aus Afrika - Edel-Kakao aus Ghana eig aus Südamerika

Invasion = Ausbreitung fremder Pflanzen in Gebieten, die sich ohne menschliche Hilfe nicht erreicht hätten. Expansion = Ausbreitung einheimischer (oder längere Zeit etablierten) Pflanzen auf neue Standorte.

Verbreitung •über vegetative Überdauerungsorgane •Wind (Anemochorie): Samen besitzen dazu spezielle Haarkränze oder Fluganhängsel zB Pappus beim Löwenzahn (Taraxacum sect. Ruderalia), Acker-Kratzdistel (Cirsium arvense) •Wasser (Hydrochorie) zB Kokosnuss

8

•Tiere (Zoochorie) über Haken, Borsten oder klebrige Oberflächen der Samen und Früchte, z. B. Acker-Hahnenfuß (Ranunculus arvensis) und Klettenlabkraut (Galium aparine), Fernverbreitung durch Vögel, z. B. Beeren des Schwarzen Nachtschattens (Solanum nigrum) fressen aktive Verbreitung •anthropogene Prozesse über Saatgut, z. B. Kornrade (Agrostemma githago), Bodenbearbeitungs-und Erntemaschinen (überbetrieblich), Tourismus und Vogelfutter •Ein großer Teil der Samen und Früchte von Unkräutern fällt vor oder bei der Ernte der Kulturpflanzen auf den Boden, wird dann eingearbeitet und wächst im nächsten Jahr  gut wenn Samen nicht direkt an Mutterpflanze, da höhere Nährstoffchance. Braucht aber auch gewisse Populationsdichte um zu überleben. „mittlere“ Entfernung hat größte Überlebenswahrscheinlichkeit.

Saatgutreinigung: Über Form (sieben) oder Gewicht (Wind), Maschinen über Farbe und Form -> Vermeidung Beigeschmackt im Mehl, aber auch Toxine

Einfluss der Bodenbearbeitung auf Persistenz -großsamige Arten: schnelle Abnahme der Samenbank, hohe anfängliche Auflaufrate (zB Acena fatua) -kleinsamige Arten: tendentiell höhere Persistenz, aufgrund potenziell tieferer Inkorporation im Boden und geringerer Fähigkeit aus tieferen Lagen zu keimen und aufzulaufen -nicht-wendende Bodenbearbeitung reduziert Bodensamenbank relativ schnell und gut

Perennierende Arten Bsp: Ackerkratzdistel (Cirsium arvense), Quecke (Elymus repens) -verbreiten sich über Samen und vegetative Organe !!!! Perennierende Arten- was nun? Fruchtfolge konventionell, pfluglos: -Weizen: MCPA (BBCH 32 -39) Stoppelbearbeitung, Lockerung, Saatbettbereitung -Raps: [Clopyralid] Glyphosat bzw. MCPA nach Wiederaustrieb Bodenbearbeitung 9

-Weizen: s.o. Tiefwurzelnde Zwischenfrucht -Mais: Dicamba, Sulfonylharnstoff, [Clopyralid] Lockerung, Saatbettbereitung -Weizen: s.o. Stoppelbehandlung, int. Bodenbearbeitung -Sommergerste

Bekämpfung Gräser (Monocots) in Dicotyler Kultur, da dann Kultur nichts macht. Mehr Gräser zu Ungräser geworden weil hauptsächlich monokotyle Kulturpflanzen

!!!! Warum sind Unkrautpopulationen so heterogen? Bewirtschaftung, Boden (Standort), Klima, unterschiedliches Crop Management

Flache kalkhaltige (basische) Böden: - Sommer-Adonisröschen - Feldrittersporn - kleine Wolfsmilch - Acker-Hahnenfuß - Blauer Gauchheil

(Adonis aestivalis) (Consolida regalis) (Euphorbia exigua) (Ranunculus arvensis) (Anagallis foemina)

Sandige, saure Standorte: - Saatwucherblume - Acker-Spörgel - Sandmohn - Saat-Wucherblume - Kleine Mäuseschwanz

(Chrysanthenum segetum) (Spergula arvensis) (Papaver argemone) (Glebionis segetum) (Myosurus minimus)

Hoher Tongehalt: - Ackerfuchsschwanz (Alopecrus myosuroides) Hohe organische Substanz: - Galium aparine Trockene Standorte: 10

-Portulak (Portulaca oleracea) - Acker-Ringelblume (Calendula arvensis) Stickstoffhaltige und warme Ackerstandorte: - Einjähriges Bingelkraut (Mercurialis annua) - Zurückgekrümmter Amarant (Solanum nigrum) - Kleine Brennessel (Urtica urens) Nasse Standorte: -Acker-Minze (Metha arvensis) -Land-Wasserknöterich (Polygonum amphibium)

•Weed populations permanently adapt to crop management systems and habitat characteristics. •„Historical events“ often decide about spatial weed distribution within fields. •Weed patches often persist. •Spatial and temporal variability of weed populations give potential for significant herbicide savings using site-specific weed control methods. •Site-specific weed management is a „sustainable“ practice. •Site-specific weed management requires the use of real-time weed sensors and sprayers for variable rate/mixture applications.

Einfluss des Klimawandels auf Unkräuter und ihre Bekämpfung •C4-Pflanzen, z. B. die Hühnerhirse (Echinochloacrus-galli) und der Zurückgebogenen Amarant (Amaranthusretroflexus) nehmen zu Ziska& Runion(2007). 11

•Spätkeimer(Hirsen, Solanum nigrumetc. )in Mais und anderen Sommerungen nehmen zu, dadurch häufig zwei und mehr Behandlungen notwendig •Wirkung von Herbiziden in langen Trockenphasen mit hohen Temperaturen ist vermindert. •Klimawandel bietet aber Chancen, Fruchtfolgen zu erweitern mit z.B. Sonnenblumen, Sojabohne und neuen Zwischenfrüc

Weltweit wichtigsten herbizidresistenten Unkräuter 1. Lolium rigidum

Steifes Weidelgras

2. Avena fatua

Flug-Hafer

3. Amaranthus retroflexus

Zurückgekrümmter Fuchsschwanz

4. Chenopodium album

Weißer Gänsefuß

5. Setaria viridis

Grüne Borstenhirse

6. Echinochloa crus-galli

Hühnerhirse

7. Eleusine indica

Indische Eleusine

8. Kochia scoparia

Besen Radmelde

9. Conyza Canadensis

Kanadisches Berufskraut

10. Amaranthus hybridus

Bastard Fuchsschwanz

Bekämpfung: Unkraut fühlt sich in Nester wohler Gegen Gesetz der negativen Rückkopplung, daher besonders - Unkraut bildet im Nest je Pflanze mehr Samen als alleine - Im Nestern hat Herbizid weniger Wirkung (gegenseitige Abschirmung, Verteilung auf mehr Pflanzen) - ist ok immer nur Nester zu bekämpfen, da sich einzelne Pflanze nicht groß vermehrt. (geringe Populationsdichte = geringere Überlebenschance) Bei geringer Unkrautdichte ist Verlust durch Bekämpfung im Vergleich größer als bei hoher Unkrautdichte.

Precision Farming – Was muss für Teilschlagspezifisches Spritzen können? - gute Kamera, erkennt ob schädliches, seltenes Unkraut oder Kulturpflanze 12

- Entscheidungsalgorhythmus, spritzt oder nicht , was und wie viel - präzise Applikationstechnik

Grünland !!!! Idealer Grünlandbestand: - 60 – 70 % Gräser gute: Welsches Weidelgras, Deutsches Weidelgras, Knaulgras, WiesenFuchsschwanz; geringwertig = Ungräser: -Gemeines Rispengras: 1. Schnitt Futter, danach fresse nicht mehr, verdrängt andere Gräser -Weiche Trespe und Wolliges Honiggras: nicht über mehrere Schnitte haltbar, keine wertvolle Futterpflanze -Rasenschmiele: ungern gefressen - 10-30 % Klee :Rotklee, Weißklee -20-30 % Kräuter: Löwenzahn, Kriechender Hahnenfuß, Schafgarbe, Wegerich, Wiesen-Bärenklau (können auch zu Unkräuter werden) - 5 % Unkräuter -Wiesenschaumkraut (Caramine pratensis) - Hirtentäschel (Capsella bursa-pastoris) ☹ Giftig:-Jakobskreuzkraut (Senecio jakobea) - Herbstzeitlose (Colchicum autumnal) - Scharfer Hahnenfuß (Ranunculus acris)

Fressen Tiere nicht: Kratzdistel, Rasen-Schmiele, Stumpfblättriger Ampfer

Ursachen der Verunkrautung: Bewirtschaftungsfehler Falsche Düngung Falsche Nutzung (zu häufig, zu wenig gemäht) Verletzung der Pflanzendecke, Grasnarbe verletzen (durch Erntetechnik, -> Gräser gehen zurück, Unkräuter besetzen Lücken

13

!!!! Soll machen, wichtig: - regelmäßige Kontrolle/Feldbegehung - Nährstoffberechnung (Entzug vs. Düngung für Gleichgewicht) - direkte Bekämpfung

!!!! Grünlandverbesserung: Vorbeugend, Einzelpflanzenbekämpfung, Eggen, Mulchen, Nachsaat, Neusaat.

Präventive Maßnahmen Ziel: dichte gräserreiche Pflanzendecke -> Gräser sollen bessere Entwicklungsmöglichkeiten haben als unerwünschte Arten

- gezielter Weidegang v.a. Frühjahr, Überweidung vermeiden - Mähweidennutzung - Standortangepasste Bewirtschaftung (nass, Hang, hoch, tief gelegen) - Gräser periodisch aussamen lassen - Übersaat (über Bestand drüber), Nachsaat (nach Lückenbereitung dazwischen säen), Neusaat (alles weg mit Herbizid (nur Notfall) und dann neu, erst bei Nachbehandlung druch 2x Schröpfschnitt, keine Gülle im Ansaatjahr

Direkte Bekämpfungmaßnahmen: bei bereits etablierten Unkräutern - mechanische Bekämpfung - Herbizide (selektiv auf unerwünschte Arten, Einzelstockbehandlung, Flächenbehandlung mit selektiven Präparaten, die Gräsern, Klee und vielen Kräutern nicht schaden)

Bekämpfungsbeispiele/Wann bekämpfen? - >15 % Lücken - >10 % Quecke oder gemeine Rispe, aus dem Bestand eggen, oder Kainit gegen Rispe - Ampfer bereits bei geringem Besatz selektiv bekämpfen, stechen - Wolliges Honiggras: früh nutzen/mähen bevor Samen bildet (Samen nicht langlebig) - Rispe: hart striegeln, wenn abgestorben neu einsäen 14

- Jakobs-Kreuzkraut (Senecio jacobea): dichte Grasnarbe herstellen (Verdrängung), chemisch mit Aminoglobalid (Simplex) aber schlecht abbaubar ☹ - Sumpfblättriger Ampfer (Rumex obtusifolius): -Problem: Pfahlwurzel als Überdauerungsorgan, viele langlebige Samen -Lücken vermeiden (richtiger Schnitt, Beweidung, Nachsäen, Nachmäen, evtl. keine Gülle, unkrautfreies Saatgut) -Kann nicht durch normale Bewirtschaftungsänderung bekämpft werden, kein selektives Herbizid bzw reicht nicht bis Wurzelspitze -> Bestand kontrollieren und direkt Wurzel stechen - Herbstzeitlose (Colchicum autumnale) -Tritt in Nestern auf -Sehr früher Schnitt, oder früh mulchen, evtl. 2x (NICHT verfüttern!!) - Löwenzahn -Zeichen Überdüngung -Pfahlwurzel, Platzräuber(Rosette senkt Ertrag) -Braucht flachen Verdichtungshorizont auf Fläche

!!!! Besonders kritisch im Grünland: Jakobskreuzkraut (Senecio jakobea), Sumpfblättriger Ampfer (Rumex obtusifolius), Herbstzeitlose (Colchicum autumnale), gemeine Rispe (Poa trivialis) Vollkommen gemieden: Huflattich (Tussillago farfara), Schachtelhalm (Equisetum arvense)

Heu hat geringere Schadschwelle als Silage, da höhere Bröckelquote. Ertragsklau nicht höher als Ertragsanteile (%EA)

Einfluss der Bodenbearbeitung auf das Auftreten von Unkräutern Bodenbearbeitung = Mechanischer Eingriff in den Boden, welcher der Herstellung oder Erhaltung eines für das Pflanzenwachstum günstigen Bodenzustandes dienen soll Primär: mechanischer Eingriff bis auf Krumentiefe Sekundär: bis ca 10 cm Tiefe, zur Saatbettherstellung

15

Art der Bodenbearbeitung: Wendende Bodenbearbeitung (Streichblechpflug) -Boden auf Krumentiefe lockern und mischen, Nährstoffe verteilen -Einarbe...