Navigation ▼

Show simple item record

dc.contributor.advisor Isselstein, Johannes Prof. Dr. de
dc.contributor.author Ulber, Lena de
dc.date.accessioned 2010-05-26T14:39:47Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T10:17:21Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:19Z de
dc.date.issued 2010-05-26 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B052-0 de
dc.description.abstract Die Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion anhand von engen Fruchtfolgen, erhöhten Stickstoffdüngerapplikationen und hocheffektiver Unkrautbekämpfung durch Herbizide hat in den letzten Jahrzehnten zu einem Verlust der Unkrautdiversität in ackerbaulichen Systemen geführt. Demgegenüber sind mit einer erhöhten Unkrautdiversität nützliche Funktionen wie die Förderung höherer trophischer Ebenen und die Bereitstellung ökosystemarer Dienstleistungen wie z.B. höherer Bestäubung und biologischer Schädlingsbekämpfung assoziiert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Auswirkung ackerbaulicher Maßnahmen auf die Unkrautdiversität in Winterweizen und die Evaluierung eines marktbasierten Honorierungssystemes für die Bereitstellung von Unkrautdiversität auf landwirtschaftlichen Flächen. Alle Experimente und Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit wurden in Niedersachsen (Deutschland) durchgeführt. Anhand eines Praxisversuches in Winterweizen wurde untersucht, wie sich Fruchtfolgeintensität und Unkrautbekämpfung auf die Artenzusammensetzung der Unkrautgesellschaften und den Ertrag des Winterweizens auswirkten. Die Gesamtartenzahl und die Anzahl von Unkrautarten mit Relevanz für höhere trophische Ebenen waren auf Flächen der ökologischen Fruchtfolge deutlich erhöht. Dagegen ließen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Flächen der engen und weiten konventionellen Fruchtfolge feststellen. Dennoch konnte anhand multivariater Redundanzanalysen (RDA) nachgewiesen werden, dass die Fruchtfolgeintensität einen deutlichen Anteil der Varianz innerhalb der Artenzusammensetzung erklärte. Die Gesamtartenzahl sowie die Anzahl der Unkrautarten mit nützlichen Funktionen wurden in den konventionellen Rotationen durch eine Unkrautbekämpfung reduziert, nicht aber in der ökologischen Fruchtfolge. Der Erhalt einer hohen Unkrautdiversität erfordert daher nicht nur eine Erweiterung enger Fruchtfolgen, sondern auch eine Anpassung der jeweiligen Unkrautbekämpfungsstrategien. Es konnten zudem Herbizide identifiziert werden, die einen selektiven Erhalt konkurrenzschwacher Unkrautarten mit nützlichen ökosystemaren Funktionen (Papaver rhoeas) und seltener Unkrautarten (Centaurea cyanus) bei gleichzeitiger Bekämpfung von konkurrenzstarken Arten (Galium aparine) in Winterweizen ermöglichten. Eine Applikation von Fluroxypyr bzw. Amidosulfuron + Iodosulfuron zeigte hier die vorzüglichste Wirkung. Multivariate Analysen anhand von Principle Response Curves (PRC) deuteten auf eine signifikante Auswirkung der unterschiedlichen Herbizidbehandlungen auf die Artenzusammensetzung der untersuchten Unkrautpopulationen hin. Die Wirkung der einzelnen Herbizide auf die Zusammensetzung variierte allerdings abhängig von den betrachteten Arten und den untersuchten Standorten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Applikation von selektiven Herbiziden mit geringer Wirkungsbreite eine praktikable Strategie für das Management von Unkrautdiversität in Winterweizen darstellt. Allerdings muss die Auswahl der herbiziden Wirkstoffe standortspezifisch in Abhängigkeit des Auftretens konkurrenzstarker Unkrautarten und damit verbundener Ertragsverluste erfolgen. Die untersuchte Anpassung der Bewirtschaftungsmaßnahmen an die Förderung der Unkrautdiversität war partiell mit reduzierten Erträgen verbunden. Das Ziel von Agrarumweltprogrammen ist es daher, Landwirte für die Opportunitätskosten zu entschädigen, die ihnen durch den Schutz der Unkrautdiversität entstehen. In diesem Zusammenhang wird davon ausgegangen, dass Honorierungsprogramme wie Zahlungen für Umweltdienstleistungen (payments for environmental services, PES), die auf marktbasierten Instrumenten wie Ausschreibungsverfahren basieren, einen Erhalt von Biodiversität wesentlich kosteneffizienter als derzeitige Programme mit festen Honorierungszahlungen erreichen können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Implementierung eines marktbasierten PES-Programms zur Förderung der Unkrautdiversität in einer definierten Region evaluiert. In dem untersuchten PES-Programm waren die Honorierungszahlungen an die Erbringung einer ökologischen Dienstleitung gekoppelt, die als eine festgelegte Anzahl von Unkrautarten definiert wurde. In den durchgeführten Ausschreibungsverfahren gaben die Landwirte Gebote mit der Angabe eines Preises ab, zu dem sie bereit waren, die ökologische Dienstleistung auf ihren Flächen zu erbringen. Die Untersuchungen zeigten, dass das PES-Programm erfolgreich zu einer Erhöhung der Unkrautdiversität auf den Flächen der teilnehmenden Landwirte beitragen konnte. Allerdings lagen die Angebotspreise der Landwirte deutlich über ihren jeweiligen Opportunitätskosten. Es muss daher davon ausgegangen werde, dass neben den Opportunitätskosten noch weitere Faktoren wie die Produktionsunsicherheit der ökologischen Dienstleistungen, anfallende Transaktionskosten und die individuelle Einschätzung der Landwirte über den maximal möglichen Angebotspreis auf die Bemessung des Angebotspreises gewirkt haben. Die Bewertung der Kosteneffizienz von PES-Programmen erfordert daher weitere Forschung und Evaluierung. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich die untersuchten Managementstrategien zur Erhöhung der Unkrautdiversität in konventionelle Ackerbausysteme integrieren ließen. Dennoch ist der Erhalt von Unkrautarten mit wichtigen Funktionen im Agrarökosystem vielfach nicht uneingeschränkt mit der Sicherung derzeitiger Ertragslevel zu vereinbaren. Die Schaffung finanzieller Anreize durch PES-Programme ist daher ein wichtiger Schritt hin zu nachhaltigen Ackerbausystemen, die auch den Erhalt einer hohen Unkrautdiversität nicht ausschließen. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ de
dc.title Weed species diversity in cropping systems: Management and conservation strategies de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Unkrautdiversität in Ackerbausystemen: Management- und Schutzstrategien de
dc.contributor.referee Gerowitt, Bärbel Prof. Dr. de
dc.date.examination 2010-05-12 de
dc.subject.dnb 630 Landwirtschaft de
dc.subject.dnb Veterinärmedizin de
dc.description.abstracteng Throughout the last decades, the intensification of farming practices accompanied by simplification of crop rotations, increased nitrogen fertilisation rates and weed control by highly effective herbicides has been associated with a substantial loss of weed species diversity in agricultural systems. However, it has been increasingly recognised that weed species are playing a key role for the maintenance of beneficial ecological functions such as support of higher trophic levels and the provision of environmental services such as pollination and biological control. This thesis aimed to provide insights into the impacts of crop management strategies on weed species diversity in temperate winter wheat crops and evaluated an implemented payment scheme for environmental services targeted at weed diversity conservation in agricultural landscapes. All experimental and observational studies conducted within the framework of this thesis were carried out in Lower Saxony, Germany. In a first experimental study, an on-farm approach was used to analyse the effect of crop rotation intensity and weed control treatment on weed communities and crop yield in conventional and organic winter wheat crops. Weed species richness and richness of species with beneficial functions for associated higher trophic levels were significantly greater in the organic crop rotation but did not differ between conventional diverse and conventional simple crop rotations. However, multivariate redundancy analyses (RDA) revealed that crop rotation intensity accounted for a substantial part of the explained variation in weed species composition. Weed control treatment reduced total species richness and number of species with beneficial functions in fields of both conventional rotations but not in the organic fields. Results from this study showed that the maintenance of weed species richness and conservation of species with important ecological functions requires not only temporal diversification of crop species in the rotation but also an adjustment of weed control strategies. Within a second experimental field study, selective herbicide treatments with a narrow spectrum were identified suitable for controlling pernicious species (Galium aparine) whilst having less effect on less competitive weed species with beneficial functions for higher trophic level (Papaver rhoeas) and rare species of high conservation concern (Centaurea cyanus). Applications of fluroxypyr and amidosulfuron + iodosulfuron were identified as the most appropriate treatments. Multivariate analysis by means of principle response curves (PRC) revealed that herbicide treatments significantly affected weed species composition; the impact of treatment, however, varied according to the target species and experimental sites investigated. These results demonstrated that the application of selective herbicides could provide a feasible option for in-crop management of weed diversity. However, it was concluded that weed control strategies have to be site-specific to account for damaging abundances of highly competitive species and associated yield reductions. The conducted experiments clearly demonstrated links between management strategies targeted at weed diversity conservation and loss of crop yields. Against this background, conservation payment schemes are designed to compensate farmers for any opportunity costs resulting from adaptation of biodiversity-friendly management. Incentive-based conservation schemes such as payments for environmental services (PES) by means of conservation auctions have been suggested to provide biodiversity conservation for a limited predetermined budget more cost-effective than commonly used fixed-priced payments. In a third study, the implementation of a regionally-scaled incentive-based PES scheme targeted at the conservation of arable plant diversity was evaluated. In the scheme, the amount of incentives paid was linked to a measurable environmental service that was a pre-defined threshold of arable weed species. Each farmer participating in the PES conservation auction submitted a sealed bid with an associated payment he was willing to accept for the provision of the pre-defined environmental service. The results demonstrated that the implemented PES was successful in ensuring environmental service delivery by enhancing weed species diversity on participating fields. In contrast, bid prices submitted in our PES scheme exceeded individual farmers opportunity costs substantially. Hence, bid prices were strongly influenced by factors other than opportunity costs such as perception of productions risk, transaction costs or farmers profit expectation. The potential of conservation auctions to raise cost-effectiveness therefore requires additional rigorous research, objective monitoring and evaluation of pilot PES schemes. In conclusion, this thesis provides experimental evidence that management strategies for encouraging the provision of weed diversity can be integrated into conventional cropping systems. However, achieving a balance between the retention of weed species diversity and the maintenance of profitable crop production remains challenging. Therefore, financial incentives provided by PES schemes targeted at biodiversity conservation are important steps towards the goal of designing more economically and ecologically sustainable cropping systems that incorporate the diversity of weed communities. de
dc.contributor.coReferee Tscharntke, Teja Prof. Dr. de
dc.subject.topic Agricultural Sciences de
dc.subject.ger Biodiversität de
dc.subject.ger Anbausysteme de
dc.subject.ger Fruchtfolge de
dc.subject.ger Herbizide de
dc.subject.ger marktbasierte Honorierungsinstrumente de
dc.subject.ger Unkraut de
dc.subject.eng biodiversity de
dc.subject.eng cropping systems de
dc.subject.eng crop rotation de
dc.subject.eng herbicides de
dc.subject.eng incentive-based payment schemes de
dc.subject.eng weed species de
dc.subject.bk 48.50 Pflanzenproduktion: Allgemeines de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2471-0 de
dc.identifier.purl webdoc-2471 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Agrarwissenschaften de
dc.identifier.ppn 654905630 de

Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record