Μελέτη αξιολόγησης εναλλακτικών μεθόδων διαχείρισης ζιζανίων του ζιζανιοκτόνου glyphosate σε πολυετείς καλλιέργειες: -: -

Abstract

Weed management in perennial crops represents a significant challenge for modern agriculture, particularly in the context of increasing restrictions on the use of synthetic herbicides, such as glyphosate. The current doctoral thesis aimed to evaluate glyphosate-alternative weed management methods in perennial crops in Greece, by establishing field trials to assess both chemical and innovative non-chemical solutions. The first experimental module included field trials conducted in a citrus orchard (Citrus clementina Hort. ex Tan), an olive grove (Olea europaea L.), and a vineyard (Vitis vinifera L.), according to a randomized complete block design (RCBD) with nine treatments and four replicates. Glyphosate was applied in the citrus orchard (720 g ae ha⁻¹), the olive grove (720 g ae ha⁻¹), and the vineyard (1,800 g ae ha⁻¹). Pelargonic acid (1,088 g ha⁻¹, two applications), barley (Hordeum vulgare L.) residues, and white mustard (Sinapis alba L.) residues were also evaluated across all sites. Mowing was evaluated in the citrus orchard (one time) and the vineyard (two times). Additionally, flazasulfuron (50 g ha⁻¹), oxyfluorfen (144 g ha⁻¹), and flumioxazin (150 g ha⁻¹) were applied in the citrus orchard and the olive grove, while penoxsulam + florasulam (15 + 7.5 g ha⁻¹) was applied in the olive grove. In the vineyard, cycloxydim (200 g ha⁻¹), quizalofop-p-ethyl (150 g ha⁻¹), and propaquizafop (150 g ha⁻¹) were evaluated. An untreated control was included in all sites. Flazasulfuron, oxyfluorfen, and flumioxazin resulted in similar normalized difference vegetation index (NDVI) and weed biomass values to glyphosate in the citrus orchard in both years and evaluations. Pelargonic acid (two applications) and mowing (one application) were effective against broadleaf weeds. In the olive grove, flazasulfuron and penoxsulam + florasulam proved to be the most promising alternative weed management methods against hairy fleabane [Conyza bonariensis (L.) Cronquist]. Cover crop residues also exhibited suppressive activity against weeds in the citrus orchard. In the vineyard, all selective herbicides led to similar NDVI and johnsongrass [Sorghum halepense (L.) Pers.] dry weight values during both growing seasons. Finally, strong negative correlations between crop yield and weed dry weight were observed across all sites and years (R2=0.543 to 0.924). The second experimental module evaluated hot foam applications, representing a new, smart concept in the field of thermal weed management. The aim of this study was to evaluate the efficacy of hot foam and other weed control methods in two olive groves in the Peloponnese (Pyrgos and Kalamata). The experiment was laid out in a randomized complete block design (RCBD) with six treatments and three replicates. Treatments were applied in the areas between trees, in the row, and included mowing, mulching with pruning residues (2.65 kg m⁻²), glyphosate (at 1,440 g ae ha⁻¹), hot foam (13.33 L m⁻²), pelargonic acid (at 1,088 g ai ha⁻¹, two applications), and an untreated control. Two experimental runs were conducted at each site. Malva parviflora L. and Sinapis arvensis L. were the predominant weeds in Pyrgos, while Urtica urens L., Galium aparine L., and Parietaria officinalis L. dominated in Kalamata. Sites and treatments significantly affected NDVI and weed biomass (P-Value≤0.001). Hot foam reduced weed biomass by up to 81%, 88%, 90%, and 96% compared to mulching, mowing, pelargonic acid, and the untreated control, respectively. This treatment also reduced M. parviflora biomass by 75–88% compared to mowing and 92–93% compared to pelargonic acid in Pyrgos. Furthermore, it reduced P. officinalis biomass by more than 80% in Kalamata compared to the aforementioned treatments. In all sites, hot foam and glyphosate resulted in the lowest NDVI and weed biomass values. The overall performance of hot foam was comparable to glyphosate, suggesting that this method is an environmentally friendly and effective alternative for weed management in olive groves. The third experimental module aimed to evaluate cover crops and hot foam as alternative, agroecological solutions to glyphosate for weed management. Field trials were conducted in two olive groves in the Peloponnese (Pyrgos and Kalamata) during the 2021–2024 growing seasons. The winter field trial was designed as an RCBD with nine treatments and four replicates. It included an untreated control, mowing, glyphosate (2,160 g ae ha⁻¹), and six cover crop treatments: monocultures of oat (Avena sativa L.), common vetch (Vicia sativa L.), and white mustard, as well as three mixtures of these species. The summer trial followed a split-plot design to evaluate the synergy between cover crops and hot foam application. The same experimental design was applied in all four cases (sites-years). The predominant winter weeds were Malva parviflora L. and Oxalis pes-caprae L., while Conyza bonariensis L. (Cronq.) dominated during the summer. Cover crop mixtures emerged as the most effective treatment, with the triple mixture (oat + vetch + white mustard) consistently reducing weed biomass by 90–95%, significantly outperforming both monocultures and glyphosate. The reduced efficacy of glyphosate against M. parviflora and C. bonariensis (particularly in the Pyrgos area) and the failure of mowing to control O. pes-caprae and other weeds, highlighted the need for combined methods to achieve satisfactory control of difficult-to-control species. In plots preceded by the triple mixture, C. bonariensis biomass was eliminated due to the suppressive effect of residues combined with the subsequent control of remaining individuals by hot foam. In conclusion, the combined application of cover crops and hot foam constitutes a comprehensive and sustainable management system, capable of fully substituting conventional methods in perennial crops.

Η διαχείριση των ζιζανίων στις πολυετείς καλλιέργειες αποτελεί σημαντική πρόκληση για τη σύγχρονη γεωργία, ιδιαίτερα στο πλαίσιο των αυξανόμενων περιορισμών στη χρήση συνθετικών ζιζανιοκτόνων, όπως το glyphosate. Η παρούσα διδακτορική διατριβή είχε ως στόχο την αξιολόγηση εναλλακτικών μεθόδων διαχείρισης ζιζανίων αντί του glyphosate σε πολυετείς καλλιέργειες στην Ελλάδα, εγκαθιστώντας πειράματα αγρού για την αξιολόγηση τόσο χημικών όσο και καινοτόμων μη χημικών λύσεων. Η πρώτη πειραματική ενότητα, περιελάμβανε πειράματα αγρού που διεξήχθησαν σε έναν εσπεριδεώνα (Citrus clementina Hort. ex Tan), έναν ελαιώνα (Olea europaea L.) και έναν αμπελώνα (Vitis vinifera L.), σύμφωνα με το σχέδιο Τυχαιοποιημένων Πλήρων Ομάδων (ΤΠΟ) με εννέα επεμβάσεις και τέσσερις επαναλήψεις. Το glyphosate εφαρμόστηκε στον οπωρώνα εσπεριδοειδών (720 g ae ha-1), στον ελαιώνα (720 g ae ha-1) και στον αμπελώνα (1.800 g ae ha-1). Αξιολογήθηκαν επίσης το πελαργονικό οξύ (1.088 g ha-1, δύο εφαρμογές), τα υπολείμματα των καλλιεργειών κάλυψης κριθαριού (Hordeum vulgare L.) και σιναπιού (Sinapis alba L.) σε όλες τις τοποθεσίες. Η χορτοκοπή αξιολογήθηκε στον οπωρώνα εσπεριδοειδών (μία εφαρμογη) και στον αμπελώνα (δύο εφαρμογές). Επιπλέον, στον οπωρώνα εσπεριδοειδών και στον ελαιώνα εφαρμόστηκαν τα ζιζανιοκτόνα flazasulfuron (50 g ha-1), oxyfluorfen (144 g ha-1) και flumioxazin (150 g ha-1), ενώ στον ελαιώνα εφαρμόστηκε το μείγμα penoxsulam + florasulam (15 + 7,5 g ha-1). Στον αμπελώνα, εφαρμόστηκαν τα cycloxydim (200 g ha-1), quizalofop-p-ethyl (150 g ha-1) και propaquizafop (150 g ha-1). Σε όλες τις τοποθεσίες συμπεριλήφθηκε ένας αμεταχείριστος μάρτυρας. Τα ζιζανιοκτόνα flazasulfuron, oxyfluorfen και flumioxazin παρουσίασαν παρόμοιες τιμές για τον δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (NDVI) και τη βιομάζα ζιζανίων, με το glyphosate στον εσπεριδεώνα και στα δύο έτη και στις δύο αξιολογήσεις. Το πελαργονικό οξύ (δύο εφαρμογές) και η χορτοκοπή (μία εφαρμογή) ήταν αποτελεσματικά έναντι πλατύφυλλων ζιζανίων. Στον ελαιώνα, τα ζιζανιοκτόνα flazasulfuron και penoxsulam + florasulam αποδείχθηκαν οι πιο υποσχόμενες εναλλακτικές μέθοδοι διαχείρισης ζιζανίων ενάντια στην κόνυζα [Conyza bonariensis (L.) Cronquist]. Τα υπολείμματα των καλλιεργειών κάλυψης παρουσίασαν επίσης κατασταλτική δράση έναντι των ζιζανίων στον εσπεριδεώνα. Στον αμπελώνα, όλα τα εκλεκτικά ζιζανιοκτόνα οδήγησαν σε παρόμοιες τιμές NDVI και ξηρού βάρους του βέλιουρα [Sorghum halepense (L.) Pers.] κατά τις δύο καλλιεργητικές περιόδους. Τέλος, σε όλες τις τοποθεσίες και τα έτη, παρατηρήθηκαν ισχυρές αρνητικές συσχετίσεις μεταξύ της απόδοσης της καλλιέργειας και του ξηρού βάρους των ζιζανίων (R² = 0,543 έως 0,924). Στη δεύτερη πειραματική ενότητα αξιολογήθηκαν εφαρμογές θερμού αφρού που αντιπροσωπεύουν μια νέα, έξυπνη ιδέα στον τομέα των θερμικών μεθόδων διαχείρισης ζιζανίων. Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του θερμού αφρού και άλλων μεθόδων ελέγχου ζιζανίων σε δύο ελαιώνες στην Πελοπόννησσο (Πύργος και Καλαμάτα). Το πείραμα σχεδιάστηκε σύμφωνα με το σχέδιο Τυχαιοποιημένων Πλήρων Ομάδων (ΤΠΟ) με έξι επεμβάσεις και τρεις επαναλήψεις. Οι επεμβάσεις εφαρμόστηκαν στις περιοχές μεταξύ των δέντρων, επί της γραμμής φύτευσης και περιλάμβαναν χορτοκοπή, επίστρωση με υπολείμματα κλαδέματος (2,65 kg m–2), glyphosate (σε δόση 1.440 g a.e. ha–1), θερμό αφρό (13,33 L m–2), πελαργονικό οξύ (σε δόση 1.088 g a.i. ha–1 δύο εφαρμογές) και έναν αμεταχείριστο μάρτυρα. Πραγματοποιήθηκαν δύο πειράματα αγρού σε κάθε τοποθεσία χρησιμοποιώντας την ίδια λίστα επεμβάσεων. Η μολόχα (Malva parviflora L.) και το άγριο σινάπι (Sinapis arvensis L.) ήταν τα κυρίαρχα ζιζάνια στον Πύργο, ενώ η τσουκνίδα (Urtica urens L.), η κολλιτσίδα (Galium aparine L.) και το περδικάκι (Parietaria officinalis L.) κυριαρχούσαν στην Καλαμάτα. Οι τοποθεσίες και οι επεμβάσεις επηρέασαν σημαντικά τον δείκτη NDVI και τη βιομάζα των ζιζανίων (P–Value ≤ 0,001). Ο θερμός αφρός μείωσε τη βιομάζα των ζιζανίων έως και 81%, 88%, 90% και 96% σε σύγκριση με την επίστρωση, τη χορτοκοπή, το πελαργονικό οξύ και τον μάρτυρα, αντίστοιχα. Αυτή η επέμβαση μείωσε επίσης τη βιομάζα της μολόχας κατά 75–88% σε σύγκριση με τη χορτοκοπή και 92–93% σε σύγκριση με το πελαργονικό οξύ, αντίστοιχα, στον Πύργο. Επιπλέον, μείωσε τη βιομάζα για το περδικάκι περισσότερο από 80% στην Καλαμάτα σε σύγκριση με τις παραπάνω επεμβάσεις. Σε όλες τις τοποθεσίες, ο θερμός αφρός και το glyphosate είχαν ως αποτέλεσμα τις χαμηλότερες τιμές του δείκτη NDVI και βιομάζας ζιζανίων. Η συνολική απόδοση του θερμού αφρού ήταν συγκρίσιμη με αυτή του glyphosate, υποδηλώνοντας ότι αυτή η μέθοδος αποτελεί μια φιλική προς το περιβάλλον και αποτελεσματική, εναλλακτική μέθοδο διαχείρισης ζιζανίων στους ελαιώνες. Η τρίτη πειραματική ενότητα είχε ως στόχο την αξιολόγηση των καλλιεργειών κάλυψης και του θερμού αφρού ως εναλλακτικών, αγροοικολογικών λύσεων έναντι του glyphosate για τη διαχείριση των ζιζανίων. Πειράματα αγρού διεξήχθησαν σε δύο ελαιώνες στην Πελοπόννησο (Πύργος και Καλαμάτα) κατά τις καλλιεργητικές περιόδους 2021–2024. Η χειμερινή πειραματική δοκιμή σχεδιάστηκε σύμφωνα με το σχέδιο Τυχαιοποιημένων Πλήρων Ομάδων (ΤΠΟ) με εννέα επεμβάσεις και τέσσερις επαναλήψεις. Περιλάμβανε έναν αμεταχείριστο μάρτυρα, χορτοκοπή, glyphosate (2.160 g ae ha⁻¹) και έξι επεμβάσεις με καλλιέργειες κάλυψης: μονοκαλλιέργειες βρώμης (Avena sativa L.), βίκου (Vicia sativa L.) και σιναπιού, καθώς και τρία μείγματα αυτών. Η καλοκαιρινή δοκιμή ακολούθησε διάταξη υποδιαιρεμένων τεμαχίων (split-plot design) για την αξιολόγηση της συνέργειας των καλλιεργειών κάλυψης με την εφαρμογή θερμού αφρού. Ο ίδιος πειραματικός σχεδιασμός εφαρμόστηκε και στις τέσσερις περιπτώσεις (τοποθεσίες-έτη). Τα κυρίαρχα χειμερινά ζιζάνια ήταν η μολόχα (Malva parviflora L.) και η οξαλίδα (Oxalis pes-caprae L.), ενώ το καλοκαίρι κυριαρχούσε η κόνυζα [Conyza bonariensis L. (Cronq.)]. Τα μείγματα καλλιεργειών κάλυψης αναδείχθηκαν ως η περισσότερο αποτελεσματική επέμβαση, με το τριπλό μείγμα (βρώμη + βίκος + σινάπι) να μειώνει σταθερά τη βιομάζα των ζιζανίων κατά 90–95%, υπερέχοντας σημαντικά τόσο των μονοκαλλιεργειών όσο και του glyphosate. Η μειωμένη αποτελεσματικότητα του glyphosate έναντι της μολόχας και της κόνυζας (ιδιαίτερα στην περιοχή του Πύργου) και η αποτυχία της χορτοκοπής στον έλεγχο τόσο της οξαλίδας όσο και των υπόλοιπων ζιζανίων, υπογράμμισαν την ανάγκη συνδυαστικών μεθόδων για ικανοποιητικό έλεγχο δυσεξόντωτων ειδών. Στα τεμάχια όπου είχε προηγηθεί το τριπλό μείγμα, η βιομάζα της κόνυζας εκμηδενίστηκε, λόγω της κατασταλτικής δράσης των υπολειμμάτων σε συνδυασμό με τον επακόλουθο έλεγχο των υπολειπόμενων ατόμων από τον θερμό αφρό. Συμπερασματικά, η συνδυαστική εφαρμογή καλλιεργειών κάλυψης και θερμού αφρού συνθέτει ένα ολοκληρωμένο και βιώσιμο σύστημα διαχείρισης, ικανό να υποκαταστήσει πλήρως τη χρήση συμβατικών μεθόδων στις πολυετείς καλλιέργειες.