Klumprotsjuka orsakad av Plasmodiophora brassicae

Klumprotsjuka orsakad av Plasmodiophora brassicae - påverkan vid tillförsel av ovanjordiska växtdelar Maria Sillén Examensarbeten/Seminarieuppsatser 56 Institutionen för ekologi och växtproduktionslära Uppsala 2003

Institutionen för ekologi Department of Ecology och växtproduktionslära and Crop Production Science SLU SLU Box 7043 P.O. Box 7043 750 07 UPPSALA S-750 07 UPPSALA, Sweden

Klumprotsjuka orsakad av Plasmodiophora brassicae - påverkan vid tillförsel av ovanjordiska växtdelar Maria Sillén Institutionen för ekologi och växtproduktionslära Sveriges lantbruksuniversitet

Examensarbeten/Seminarieuppsatser - 56 Institutionen för ekologi och växtproduktionslära SLU Uppsala 2003 ISSN 1404-0409 Examinator: Annika Djurle Handledare: Birgitta Rämert Hanna Friberg Ansvarig utgivare: Paula Persson

Förord Detta examensarbete har utförts vid Sveriges lantbruksuniversitet, Institutionen för ekologi och växtproduktionslära, avdelningen för växtpatologi. Syftet med arbetet var att undersöka om det går att sanera marken från vilsporer av Plasmodiophora brassicae, vilken orsakar klumprotsjuka hos korsblommiga växter, genom att använda sanerande grödor. Försöket, vilket utfördes i laboratorium och odlingskammare, startade i mars 2002 och pågick fram till augusti 2002. Jag vill tacka alla som hjälpt mig att genomföra detta arbete. De som vattnade mina biotestplantor och övriga växter, de som plockade fram allt material jag efterfrågade och alla de som svarat på mina intelligenta och mindre intelligenta frågor. Ett särskilt tack vill jag framföra till mina handledare Hanna Friberg och Birgitta Rämert för all hjälp och handledning jag fått, samt för alla gånger ni tvingats läsa igenom rapporten. Jag vill också tacka Paula Persson och Annika Djurle för synpunkter på det skriftliga utförandet. Uppsala, januari 2003 Maria Sillén 3

4

Abstract Sillén, M. 2003. Clubroot disease caused by Plasmodiophora brassicae- influence of addition of above ground plant parts. SLU, Department of Ecology and Crop Protection Science. Undergraduate thesis 2003: 56, Uppsala, Sweden. Plasmodiophora brassicae Woron. is a pathogen causing clubroot disease in crucifers. It leads to swelling and club formation of the roots, which in turn causes the plant to suffer from water loss. The pathogen survives for several years as resting spores in the soil and clubroot is therefore a severe crop rotation disease. The most important way of controlling the pathogen is using a crop rotation where cruciferous crops are not grown more often than every 5-6 years. There are no chemical treatments or resistant cultivars available in Sweden. Therefore, other methods are needed to avoid club root disease. One way of suppressing the infection is liming of the soil. At high soil ph the resting spores do not germinate as easily as if ph was lower. Biological control agents such as different fungi and seaweeds, have been shown to inhibit P. brassicae but are not used commercially. Soil solarization has also been investigated as a possible means of controlling clubroot. Different precrops have influence on survival of P. brassicae soil inoculum. Chinese cabbage (Brassica pekinensis) stimulates resting spores to germinate since it is a host for the pathogen. Perennial ryegrass (Lolium perenne) has been shown to inhibit root-hair infection when grown in infested fields. In a laboratory experiment, above ground parts of three different crops were tested for their effect on resting spores of P. brassicae. The crops tested were red clover (Trifolium pratense), chinese cabbage (B. pekinensis), and perennial ryegrass (L. perenne). In one test the three crops were mixed into infested soil at different occasions. Later, the amount of inoculum in the soil was determined with a bioassay. No changes in disease severity indices were seen during the experiment. Therefore, the green manure crops did not contribute to any direct or long-term effect on the resting spores. A few differences could be observed regarding shoot and root weight in the bioassay. The shoots in the untreated control were in a few samplings heavier and the roots lighter than in other treatments. Which one of the other treatments that differed from the untreated control differed among sampling occations. The supply of green manure crops therefore did not affect the resting spores appreciably. In another test it was investigated how saps from the three crops affected germination of resting spores. This was done with a root-dip method where Chinese cabbage plants disease indices were determined. Saps from fresh and frozen plant material were examined. When the resting spores had been in contact with the saps for five days, both fresh and frozen Chinese cabbage sap the disease indices were low, which indicated that the resting spores had germinated. The sap from ryegrass did not show this effect and disease indices of the assay plants were therefore higher. When the spores had been in contact with the sap for another three days the biotest plants in the fresh ryegrass sap were healthier than those in the frozen ryegrass sap. There was a difference between fresh and frozen red clover in the effect on the germination of spores. The frozen clover did not affect spore germination at all compared to the fresh clover which caused the disease indices to drop as much as with the cabbage treatment. Therefore, addition of above-ground parts of Chinese cabbage, in fresh or frozen form, might be a method to decontaminate the soil from the pathogen. The same would apply for fresh red clover. 5

Sammanfattning Sillén, M. 2003. Klumprotsjuka orsakad av Plasmodiophora brassicae- påverkan vid tillförsel av ovanjordiska växtdelar. SLU, Institutionen för ekologi och växtproduktionslära. Examensarbeten 2003: 56, Uppsala. Plasmodiophora brassicae Woron. är en allvarlig skadegörare på korsblommiga växter. Den orsakar klumprotsjuka som leder till att rötterna blir svulstliknande, vilket i sin tur leder till att växtens vattenupptagande förmåga minskar. Patogenen kan överleva länge i marken som vilsporer och är därför svår att bekämpa. Den viktigaste åtgärden för att undvika patogenen är att ha en växtföljd där värdväxter för P. brassicae inte förekommer oftare än vart 5:e-6:e år. Det finns inga kemiska bekämpningsmedel eller resistenta sorter tillgängliga i Sverige, utan andra metoder måste tas till för att motverka angrepp. En viktig åtgärd är kalkning, då ett ökat ph leder till att vilsporernas tendens att gro minskar. Olika biologiska bekämpningsmedel som svampar och sjögräs vilka hämmar P. brassicae har undersökts men används inte kommersiellt. Även värmebehandling av marken har diskuterats som bekämpningsmetod. Olika grödor har i försök visat en sanerande effekt på patogenens vilsporer. Salladskål (Brassica pekinensis) påverkar, i och med att det är en värdväxt för P. brassicae, vilsporerna att gro. Engelskt rajgräs (Lolium perenne) har i flera försök hämmat rothårsinfektion och klumprotsbildning då det anlagts på den inokulumbärande marken. I ett laboratorieförsök undersöktes hur ovanjordiska delar av tre olika växtarter påverkar vilsporer av P. brassicae. Dessa grödor var rödklöver (Trifolium pratense), salladskål (B. pekinensis), och engelskt rajgräs (L. perenne). I ett gröngödslingsförsök blandades klipp av de uppodlade grödorna vid ett flertal tillfällen ner i en jord inokulerad med P. brassicae. Sporförekomsten i jorden undersöktes med hjälp av en biotestmetod. Ingen förändring i sjukdomsindex kunde observeras under försöket. Därför kunde varken någon direkteffekt eller långtidseffekt av grödorna på förekomsten av vilsporer fastställas. Vissa skillnader kunde dock observeras för skottens och rötternas vikter. Skottet var i flera biotest tyngre och roten lättare i det obehandlade ledet än i andra led. Vilket av dessa andra led som skilde sig från det obehandlade ledet skilde sig åt mellan provtagningarna. Tillförseln av de tre grödorna verkar därmed inte påverka vilsporerna i någon märkbar omfattning. I ett laboratorieförsök undersöktes hur växtsaften från de tre växtarterna påverkade groningen av vilsporer med en dopptestmetod. Efter sex veckors tillväxt sjukdomsgraderades de doppade salladskålsplantorna. Både växtsaft från färskt och fryst växtmaterial undersöktes. Salladskålens växtsaft i både färsk och fryst form påverkade efter fem dagars kontakt vilsporerna att gro, medan växtsaften från engelskt rajgräs inte hade denna effekt på vilsporerna. Efter att sporerna haft kontakt med rajgräsets växtsaft ytterligare tre dagar var salladskålsplantorna i det färska rajgräsledet friskare än de i det frysta rajgräsledet. Det fanns en skillnad mellan färsk och fryst klöver i påverkan på sporgroningen. Den frysta klövern hade ingen effekt på sporgroningen medan den färska klövern påverkade vilsporerna att gro lika effektivt som salladskålen gjorde. Därmed skulle en nedblandning av de ovanjordiska delarna av värdväxten salladskål samt av färsk klöver vara en groningsstimulerande åtgärd för att sanera marken från P. brassicae. 6

Innehållsförteckning FÖRORD...3 ABSTRACT...5 SAMMANFATTNING...6 INNEHÅLLSFÖRTECKNING...7 LITTERATURSTUDIE OM KLUMPROTSJUKA (PLASMODIOPHORA BRASSICAE)...9 PATOGENENS EGENSKAPER OCH HISTORIK...9 Skadebild och ekonomisk betydelse...9 Spridning...9 Historik...10 LIVSCYKEL...10 Rothårsinfektion...11 Cortexinfektion...12 Växthormoner... 13 MARKKEMI OCH MARKFUKTIGHETENS PÅVERKAN PÅ PATOGENENS BIOLOGI...13 Markkemi...13 Markfuktighet...15 MOTÅTGÄRDER...15 Resistensförädling...15 Växtföljd...16 Jordbearbetning och såtidpunkt...16 Kalkning...16 Sjukdomshämmande jordar...16 Sanerande grödor...17 Svampar och sjögräs som bekämpningmetoder...19 Värmebehandling som bekämpningsmetod...19 MARKTILLFÖRSEL AV VÄXTDELAR...20 Nedbrytning av växter...21 Organiskt materials påverkan på patogener...22 Klumprotsjuka och organiska gödselmedel...23 FÖRSÖKSDEL: KLUMPROTSJUKA ORSAKAD AV PLASMODIOPHORA BRASSICAE- PÅVERKAN VID TILLFÖRSEL AV OVANJORDISKA VÄXTDELAR...24 INLEDNING...24 MATERIAL OCH METODER...25 Tillförsel av färskt gröngödslingsmaterial- direkt och långtidseffekt...25 Försöksuppläggning... 25 Växtmaterial... 25 Patogen... 25 Sporinblandning i jord... 25 Grönmasseinblandning och provtagning... 26 Sjukdomsindex... 26 Näringsanalyser... 27 Växtsaftförsök...27 Försöksuppläggning... 27 Framställning av växtsaft- och sporlösningar... 28 Statistik...28 RESULTAT...28 Tillförsel av färskt gröngödslingsmaterial- direkteffekt...28 Sjukdomsindex... 28 Förhållandet mellan skott- och rotvikter... 29 Tillförsel av färskt gröngödslingsmaterial- långtidseffekt...29 Sjukdomsindex... 29 Förhållandet mellan skott- och rotvikter... 30 Näringsanalyser... 31 7

Växtsaftförsök...32 Sjukdomsindex... 32 Förhållandet mellan skott- och rotvikter... 33 Kemiska analyser... 35 DISKUSSION...36 Tillförsel av färskt gröngödslingsmaterial...36 Växtsaftförsök...37 Resultat från andra liknande försök...38 Engelskt rajgräs... 38 Salladskål... 39 Rödklöver... 39 Motåtgärder...39 Slutsatser...41 LITTERATURFÖRTECKNING...42 8

Litteraturstudie om klumprotsjuka (Plasmodiophora brassicae) I denna litteraturstudie beskrivs patogenen P. brassicae Woron, dess biologi, ekologi samt motåtgärder. Syftet med litteraturstudien är att ge en bred bakgrund till försöksdelen av detta examensarbete (sid 24). Patogenens egenskaper och historik Skadebild och ekonomisk betydelse P. brassicae är en patogen som orsakar klumprotsjuka hos korsblommiga växter. Förutom våra odlade grödor inom lantbruk och trädgård, såsom raps (Brassica napus) och salladskål (Brassica pekinensis), kan sjukdomen även drabba en mängd vanliga ogräs som exempelvis åkersenap (Sinapis arvensis), lomme (Capsella bursa-pastoris) och penningört (Thlaspi arvense). Detta gör det svårt att helt utesluta mottagliga arter i växtföljden, och eftersom patogenen också är mycket persistent är den en av de mest ekonomiskt betydande skadegörarna internationellt sett på korsblommiga växter (Mithen & Magrath 1992). Halveringstiden för sporer av P. brassicae i marken är omkring 3,6 år. Undersökningar visar att fält där alla mottagliga växter är infekterade med P. brassicae, kommer att innehålla spormängder under detekterbar nivå först efter 17,3 år (Wallenhammar 1996). Persistensen beror bland annat på att patogenens vilsporer har flera distinkta cellväggar vilket gör dem svårnedbrytbara (Dixon & Webster 1988). Unga mottagliga plantor som infekteras av P. brassicae dör ofta och högst mottaglighet uppvisar groddplantor yngre än 3 dagar (Horiuchi & Hori 1983; Nilsson & Åhman 1991). Patogenen förökar sig inne i värdväxtens rötter vilket leder till att dessa får ett klubbformat utseende och den vattenupptagande förmågan försämras. Rötternas vävnad kommer sedan att brytas ned och växten får allt svårare att tillgodose sin vattenförsörjning. De första ovanjordiska symptomen blir att bladverket slokar under varma dagar. Under senare delen av sjukdomsutvecklingen gulnar växten och vissnar (Nilsson & Åhman 1991; Wallenhammar 1996). Skottet hos raps får på grund av rötternas dåliga kondition en hämmad tillväxt, blomningen blir svag och ofta brådmognar grödan (Wallenhammar 1999). Detta leder till att oljehalten blir lägre och klorofyllhalten högre i rapsfrön (Engqvist 1994). Klumprotsjuka kan förväxlas med vissa symptom på skadedjursangrepp, särskilt av kålgallviveln (Ceutorhynchus pleurostigma) vilken kan ge upphov till kullika utväxter på rötter hos korsblommiga växter, och av rotgallnematod (Meloidogyne hapla). Hormonstörningar kan ge upphov till svulster hos rötterna och det finns hybridsorter av korsblommiga växter som har knölar på rötterna även i friskt tillstånd. Utvecklingen av dessa knölar är en sortkaraktär (Nilsson & Åhman 1991). Spridning Patogenen sprids främst genom att jord kontaminerad med vilsporer sprids med vinden, eller genom att den följer med redskap till nya platser (Wallenhammar 1999). Patogenens vilsporer kan spridas via gödsel från djur som ätit smittade växtdelar. 9

Detta beror på att sporerna är motståndskraftiga mot nedbrytning och därför kan överleva passagen genom tarmkanalen (Nilsson & Åhman 1991). Historik Klumprotsjuka beskrevs första gången på 1500-talet i Spanien och har sedan dess hittats på de flesta platser där korsblommiga växter odlas. Woronin konstaterade 1878 att sjukdomen orsakas av vad han kallade en svamp, P. brassicae (Woronin 1878, cit. i Wallenhammar 1999). Numera anses emellertid växtpatogenen tillhöra riket Protozoer, fylum Plasmodiophoromycota, ordningen Plasmodiophorales och släktet Plasmodiophora (Ward and Adams 1998, cit. in Wallenhammar 1999). Oljeväxtodlingen var vid sin start i början av 1900-talet i Sverige utsatt för svåra rapsbaggeangrepp (Meligethes aeneus). Detta i kombination med att grödan var oetablerad hos lantbrukare gjorde att klumprotsjuka var sällsynt förekommande. Under 40-talet införde regeringen ett garantipris för oljeväxter vilket ledde till att odlingen blev mer lönsam. Oljeväxter blev också en viktig avbrottsgröda i de dominerande spannmålsväxtföljderna (Fall 1989, cit. i Wallenhammar 1999). I och med att oljeväxtarealen ökade kraftigt ökade också förekomsten av klumprotsjuka. Omfattande angrepp observerades i Västsverige och Östergötland 1983-85 (Wallenhammar 1996). Vid Sveriges inträde i EU 1995 reglerades oljeväxtpriserna och lönsamheten sjönk, vilket fick till följd att rapsodlingen minskade kraftigt. På 80- talet odlades cirka 170 000 ha raps per år medan det 1999 endast var omkring 76 000 ha. Den starka nedgången i oljeväxtarealen har lett till att problemen med klumprotsjuka minskat eftersom oljeväxter inte återkommer på samma fält lika ofta som tidigare. På grund av vilsporernas långa persistens i marken kan patogenen emellertid överleva långa perioder utan värdväxter. Bekämpas inte mottagliga ogräs gynnas patogenen. Då de huvudsakliga symptomen finns under marken upptäcks ofta inte klumprotsjuka förrän vid kraftiga angrepp och dess utbredning är därför ofta underskattad (Wallenhammar 1999). Livscykel P. brassicae genomgår flera olika stadier i sin livscykel och överlever i marken som encelliga vilsporer (figur 1:I). Dessa kräver ingen viloperiod utan kan direkt efter bildningen infektera mottagliga rötter (Wallenhammar 1999). Optimal temperatur och ph för sjukdomsutveckling skiljer sig åt mellan patogenens olika stadier (tabell 1). Sjukdomsförloppet kan indelas i två stadier, rothårs- och cortexinfektion. Tabell 1. Optimal temperatur och ph i jorden för klumprotsjukans olika stadier. Optimal PH Temperatur Groning av vilsporer - 20-25 C 2 Primär infektion 4,9 1 21 C 3 Sekundär infektion 5,9 1 18-23 C 3 1 Palm 1963, cit. i Wallenhammar 1999. 2 Braselton, J. P. 1995. 3 Dixon, G. R. & Webster, M. A. 1988. 10

Figur 1. Livscykel för Plasmodiophora brassicae. Rothårsinfektion Under den första fasen av livscykeln absorberar vilsporen vatten och den primära encelliga biflagellata zoosporen går ut genom en por (figur 1:II) (Braselton 1995). Denna process benämns i fortsättningen som groning, efter germination, vilket används i den engelskspråkiga litteraturen. Diametern hos zoosporen är ungefär 3 m (Dobson m.fl. 1982). Groningen påverkas av en mängd olika faktorer. Bland annat har ph och markfuktighet en stor betydelse liksom markens kemiska sammansättning. Om rötterna ruttnar och därigenom vilsporerna får mogna har det visat sig att vilsporernas groningsbenägenhet ökar. Om rötterna däremot fryses under en längre tid får sporerna svårare att gro (Suzuki m.fl. 1992). Undersökningar visar att sporernas groningsbenägenhet är högst i början efter att de tillförts jorden (Hata m.fl. 2002). Optimal temperatur för sporgroning är kring 20-25 C (tabell 1) (Horiuchi & Hori 1983). Även sporernas ursprung har inverkan liksom om kålväxter eller deras rotexudat finns närvarande (Macfarlane 1970). Senblommande växter är känsligare för klumprotsjuka än de som blommar tidigt. Detta kan bero på att blomningen påverkar det assimilerade kolet till att ledas till blommorna i stället för till rötterna. Ju tidigare blomningen kommer igång efter infektion, desto mindre kolassimilat kommer därmed klumprötterna att erhålla (Mithen & Magrath 1992). V R C A S Figur 2. Vilsporen (V) innehållandes zoospor sätter sig fast på rothåret (R) med hjälp av ett adhesorium (A). Det injicerar zoosporen i cytoplasman (C) via sin stachel (S). 11

Den primära zoosporen är mycket kortlivad och känslig för all typ av stress, exempelvis torka, temperaturförändringar och fungicider (Hata m.fl. 2002). Då sporen träffar på en värdväxt sätter den sig fast på rothårens epidermisceller med hjälp av ett adhesorium (figur 2). Innehållet i zoosporen går ut i adhesoriet och injiceras i cytoplasman (figur 1:III). Det tar cirka tre timmar för innehållet i zoosporen att gå ut i adhesoriet medan injicerandet av zoosporen i cytoplasman endast tar någon sekund (Braselton 1995). Efter att den primära zoosporen gått in i växten sker en kärndelning och tillväxt som resulterar i ett primärt flerkärnigt plasmodium. Detta bildar zoosporangier vilka vart och ett producerar 4-16 sekundära zoosporer (figur 1:IV). Efter sporgroning tar det 1-2 dagar innan rothårsinfektion sker, och efter ytterligare 1-2 dagar framträder rothårsporangier (Dobson & Gabrielson 1993). De sekundära zoosporerna har observerats 3 dagar efter rothårsinfektion (Braselton 1995). De sekundära zoosporernas haploida kärnor kan sedan genom fusion gå ihop två och två (Ingram & Tommerup 1972, cit. i Wallenhammar 1999). Optimalt ph för infektion i rothåren är 4,9 och optimal temperatur 21 C (tabell 1) (Palm 1963, cit. i Wallenhammar 1999; Dixon & Webster 1988). Cortexinfektion Under den andra fasen i patogenens livscykel vandrar de sekundära zoosporerna, via markvätskan eller direkt från rothåren, in i cortex och ledningsvävad hos hypokotyl och rötter (figur 1:V) (Mithen m.fl. 1996). En meios sker varvid ett sekundärt plasmodium med haploida kärnor bildas (Kroll m.fl. 1982, cit. i Wallenhammar 1999). Det är plasmodiet som utgör gallerna och det är ofta i denna fas som sjukdomen blir synlig via vissningssymptom och klumprötter ute i fält (figur 1:VI)(Macfarlane 1952; Ludwig-Müller m.fl. 1999). Hur patogenen sprider sig inne i värdväxten är idag oklart. Antingen sprids den genom passiv distribution via celldelningen i värdväxten, eller så vandrar den aktivt genom att förstöra värdväxtens cellväggar (Buczacki 1983; Mithen & Magrath 1992). Gallerna uppstår troligtvis på grund av en ökad aktivitet hos tillväxthormoner (Mithen m.fl. 1996). Optimalt ph för gallbildning är 5,9 och optimal temperatur 18-23 C (tabell 1) (Dixon & Webster 1988). Undersökningar tyder på att de sekundära zoosporerna dessutom skulle kunna infektera rothår på nytt och bilda fler sekundära zoosporer (Ludwig-Müller 1999). Det tar cirka 3 timmar för de sekundära zoosporerna att infektera cortex. Tre dagar efter rothårsinfektion fanns i en undersökning mogna zoosporangier, sekundära zoosporer och cortexinfektion. Innan dess hade inga sekundära zoosporer eller någon cortexinfektion kunnat påvisas. Eftersom cortexinfektionen skedde cirka tre timmar efter att de sekundära zoosporerna visat sig antogs det därför att endast de sekundära zoosporerna och inte de primära leder till klumpbildning (Dobson & Gabrielson 1983). De bildade gallerna innehåller patogenens plasmodium som omvandlas till vilsporer. Ett gram av gallerna innehåller cirka 10 9 vilsporer (Horiuchi & Hori 1983). De snabbt växande och kraftigt förstorade cellerna i cellväggarna i rötterna invaderas av saprofyter och svagt parasitiska markmikroorganismer. Så småningom löses cellväggarna i rötterna upp och vilsporerna sprids i marken (figur 1:VII)(Wallenhammar 1996). 12

Vilsporstadiet är inte beroende av att någon värdväxtvävnad finns närvarande för sin överlevnad. De primära och sekundära zoosporerna är däremot mycket kortlivade på grund av att de inte kan leva saprofytiskt (Hata m.fl. 2002). Därför skulle en effektiv bekämpningsmetod vara att få vilsporerna att gro utan att någon värdväxt finns närvarande. Växthormoner Vid cortexinfektionen uppvisar rötterna hypertrofi vilket beror på ökade halter av växthormonerna auxin (IAA) och cytokinin. Med hypertrofi menas en onormalt hög tillväxt och cellförstoring. Cytokinin produceras förmodligen via en aktiv biosyntes av zeatin i patogenens plasmodium medan ökningen av IAA induceras av värdväxten (Grsic m.fl. 1999; Ludwig-Müller 1999). Nitrilas är ett viktigt enzym för biosyntesen av IAA. I infekterade rötter har nitrilasaktiviteten visat sig öka under senare delen av klumprotbildning. Under tidig symptomutveckling har dock ingen skillnad i nitrilasaktivitet kunnat observeras mellan infekterade och icke infekterade plantor. Genom att behandla växter med jasmoninsyra minskar mängden nitrilas i växten. Detta visar att jasmoninsyra kan vara involverad i regleringen av enzymer, vilka är involverade i syntesen av IAA (Grsic m.fl. 1999). Även glukosinolater skulle kunna inducera auxinbildningen. Halten glukosinolat är högre i växter med klumprotsjuka än i friska plantor (Ludwig-Müller 1999). Det har dock inte kunnat påvisas något samband mellan halten glukosinolater och resistens hos växter inom släktet Brassica (Mithen m.fl. 1996). I ett försök inokulerades glukosinolatinnehållande icke korsblommiga växter med P. brassicae. Växterna var indiankrasse (Tropaeolum majus) och sockerbeta (Beta vulgaris). Sjukdomssymptom som till exempel rothårsinfektion och bildandet av plasmodium observerades. Vid infektionen höjdes koncentrationen benzylglukosinolat i bladen hos T. majus (Ludwig-Müller m.fl. 1999). Markkemi och markfuktighetens påverkan på patogenens biologi Generellt råder optimala förhållanden för groning av vilsporer och efterföljande infektion då ph understiger 6, fuktigheten är hög, temperaturen runt 25 C och syretillförseln god (Macfarlane 1952). En viktig förebyggande åtgärd mot klumprotsjuka är således att ha ett högt ph i jorden. Även höga koncentrationer av kalcium och magnesium i marken har visat sig kunna hämma sjukdomsutvecklingen (Myers & Campbell 1985), liksom höga halter av natrium och bor (Hornby 1983; Dixon & Webster 1988). Markkemi Markens kemiska sammansättning har visat sig ha stor betydelse för klumprotsjukans utveckling. Den största påverkan på sporvitaliteten har troligtvis ph, då ett lägre ph leder till att fler sporer gror och kan infektera grödan. Ett högt ph reducerar därmed infektionen av rothåren och zoosporbildning (Webster & Dixon 1991b). Ett ph strax över 7 reducerar i många fall den primära infektionen (Myers & Campbell 1985) och minskar klumprotbildningen (Myers & Campbell 1985; Young m.fl. 1991). En viktig kontrollåtgärd som höjer markens ph är kalkning. Denna metod är särskilt effektiv i de fall där sporförekomsten i marken är låg (Wallenhammar 1996). Då 13

inokulummängden är mycket hög i marken kan dock ett ph på över 8 krävas för att hämma sjukdomen (Takahashi 1994b). Är jorden starkt kontaminerad med P. brassicae hjälper emellertid inte kalkning ens i stora mängder (Webster & Dixon 1991b). Genom att blanda kalken jämnt i marken fås den bästa kontrollen av P. brassicae (Dobson m.fl. 1983). Jordar som visat sig hämmande mot utvecklingen av klumprotsjuka är ofta alkaliska samt innehåller mycket kalcium (Dixon & Webster 1988; Young m.fl. 1991; Ludwig- Müller 1999). En förklaring till att tillförsel av kalcium till marken har en effekt på sjukdomsförloppet kan vara att kalcium har en strukturell roll i växtens cellväggar och att det reglerar celldelningen. Därigenom skulle en ökad kalciumhalt kunna göra cellväggar och cellmembran i rötterna mer svårgenomträngliga för zoosporerna. Dessutom har kalcium visat sig kunna påverka aktiviteten av växthormoner (Dixon & Webster 1988). Webster & Dixon (1991b) skriver att kalcium påverkar celldelning i plasmodiet, plasmodiets rörelse och cellens hypertrofi. I rhizosfären kan Ca 2+ -joner minska sporvitalitet vid låga spormängder (Myers & Campbell 1985). Uppgifter finns också om att kalcium skulle kunna hämma sporgroning (Naiki & Dixon 1987) och minska zoosporernas mobilitet (Satir 1982; Sleight & Barlow 1982). Den största effekten har kalcium på rothårsinfektionen medan cortexinfektionen påverkas i mindre grad (Dixon & Webster 1988). Höga halter kalcium har i ett flertal försök reducerat angrepp av klumprotsjuka (Myers & Campbell 1985; Dixon & Webster 1988; Webster & Dixon 1991b; Young m.fl. 1991). Dixon & Webster (1988) utförde ett växthusförsök där näringslösning med höga kalciumkoncentrationer (27,5 mm) gavs till salladskål (B. pekinensis) direkt efter sådd. Salladskålen odlades i kontaminerad jord med ett högt ph (7,2). Kalciumtillförseln ledde till en minskad rothårsinfektion och inhibering av sporbildning i rothåren. Enligt Webster & Dixon (1991b) inhiberade tillförsel av Ca 2+ - joner rothårsinfektion och utveckling av sporangier hos B. pekinensis. I ett försök med broccoli (Brassica oleracea) utfört av Myers & Campbell (1985) inhiberades infektion och klumprotbildning till viss del då sand med ett ph på 7,2 vattnades med Ca 2+ - joner. Höga halter kalciumjoner inhiberade bildningen av klumprötter hos B. pekinensis i ett försök av Young m.fl. (1991) vid ph 7,2. Tillförsel av magnesium har också visat sig kunna hämma utvecklingen av klumprotsjuka (Myers & Campbell 1985; Young m.fl. 1991). Myers & Campbell (1985) visade att infektion och klumprotbildning hos B. oleracea inhiberades till viss del då magnesiumkoncentrationen i näringslösningen ökades. Enligt Young m.fl. (1991) inhiberades bildningen av klumprötter hos B. pekinensis av höga halter magnesiumjoner vid ph 7,2. Bor anses kunna hålla kalcium i växttillgänglig form och därigenom indirekt påverka kontrollen av klumprotsjuka. Bor stabiliserar bland annat kalciumkomplexen i cellväggen och påverkar kolhydratmetabolismen. Bor inverkar i depositionen av cellväggsmaterial och motverkar därigenom utbredningen av plasmodium och zoosporangier inne i värdväxten (Dixon & Webster 1988). Vid ph över 7 har höga tillsatser av bor minskat angreppen av klumprotsjuka (Ludwig-Müller 1999). Bor 14

anses förutom den primära infektionen även kunna påverka den sekundära, till skillnad från Ca 2+ och ph som i huvudsak tros påverka den primära fasen i sjukdomens livscykel (Dixon & Webster 1988; Webster & Dixon 1991a; Ludwig- Müller 1999). Då bor tillförs direkt efter inokulering med P. brassicae inhiberas rothårsinfektion och gallbildning effektivt. Höga doser bor minskade i ett försök infektionen, medan det krävdes mycket höga koncentrationer för att helt eliminera sjukdomen (Dixon & Webster 1988). Även en hög natriumhalt i marken har ansetts kunna minska förekomsten av klumprotsjuka (Hornby 1983; Höper & Alabouvette 1996). Tillförsel av Na 2 CO 3 till sura jordar hämmade i ett försök utvecklingen av klumprotsjuka hos raps. Dock påverkades markstrukturen med lägre skörd som följd (Höper & Alabouvette 1996). Markfuktighet Markens vattenhalt har stor betydelse för utvecklingen av klumprotsjuka i fält. Hög markfuktighet ger en ökad infektionsbenägenhet eftersom det ökar vilsporernas möjlighet att gro samt förbättrar zoosporernas rörlighet (Horiuchi & Hori 1983; Porter m.fl. 1991). I organiska jordar uppkommer infektion av värdväxter vid ett lägre vattentryck (-200 mbar) än i lätta jordar (-150 mbar). Det kan bero på att porerna i organiska jordar ofta är mindre och att vattnet därigenom rör sig snabbare (Dobson m.fl. 1982). De lägsta angreppsnivåerna förekommer på lerfria jordar, mycket på grund av att de är porösa och därmed inte förmås hållas fuktiga under längre perioder (Wallenhammar 1996). Rothårsinfektion kan ske vid en lägre vattenpotential än cortexinfektion. Detta beskrivs i ett försök utfört på en mjälajord av Dobson m.fl. (1982). Cortexinfektionen krävde här högre fuktighet (-150 mbar) än rothårsinfektionen (-200 mbar). Det kan bero på att de sekundära zoosporerna involverade i cortexinfektionen är större än de primära som ett resultat av en zoosporfusion och att de därigenom rör sig långsammare (Dobson & Gabrielson 1993). Det kan också bero på att de primära sporerna som befinner sig nära rothåren kan gro och infektera dessa utan att behöva röra så mycket på sig, medan de sekundära zoosporerna kräver mer rörelse för att ta sig in till cortex. Amöbaliknande rörelser har också observerats hos primära zoosporer som därigenom skulle ha lättare att röra sig i torr jord (Dobson m.fl. 1982). Motåtgärder Genom att kombinera olika strategier kan bekämpningen bli effektivare än om varje metod används var och en för sig (Guetsky m.fl. 2001). Resistensförädling Under många år har forskare försökt utveckla klumprotresistenta korsblommiga växter men inga helt resistenta sorter finns på den svenska marknaden idag (1999) (Wallenhammar 1999). Klumprotresistenta växtslag har varit svåra att förädla fram bland annat på grund av att patogenen lätt bildar nya raser (Jones m.fl 1982 cit. i Wallenhammar 1999; Guetsky m.fl. 2001). Det existerar på marknaden i dag toleranta rapssorter med avseende på skördereduktion samt oljereduktion och 15

klorofyllhaltsökning i fröna men inga av dem är helt resistenta mot klumprotsjuka (Engqvist 1994). Växtföljd Utformningen av en varierad växtföljd kan i många fall förebygga svåra angrepp av växtföljdssjukdomar som till exempel klumprotsjuka. Finns inga problem med klumprotsjuka på fältet rekommenderas 5-6 år mellan mottagliga grödor. På grund av att de högsta angreppsnivåerna konstaterats på mjälajordar bör odling av mottagliga grödor här ske mer sällan. Är fälten starkt kontaminerade med P. brassicae rekommenderas att anlägga en perenn gröda vilken förhindrar vind- och redskapsspridning av patogenen fram tills dess att antalet aktiva vilsporer minskat. Det är också viktigt att bekämpa mottagliga ogräs då dessa annars håller sjukdomsalstraren vid liv i marken de år då mottagliga grödor inte odlas. Att odla oljeväxter som strukturförbättrande åtgärd på kompakta jordar kan vara vanskligt då rötterna böjer av uppåt om de möter motstånd. Ett ytligt rotsystem är mer utsatt för angrepp av klumprotsjuka än ett som växer djupare (Wallenhammar 1996). Jordbearbetning och såtidpunkt År 1936 upptäckte Fedorintchik att vitaliteten hos sporer 20 cm ner i marken var starkt reducerad jämfört med sporer längre upp i matjordslagret. Att lämna åkern oplöjd skulle därigenom kunna reducera sporernas vitalitet (Fedorintchik 1936, cit. i Wallenhammar 1999). Eftersom vilsporer gror bättre vid högre temperaturer kan en tidigareläggning av vårsådden reducera eventuella angrepp genom att växten får ett försprång gentemot patogenen och blomningen sker tidigt. Växten växer således ifrån ett angrepp (Horiuchi & Hori 1983). Kalkning En viktig åtgärd för att minska angreppen av klumprotsjuka är att kalka jorden (Dobson m.fl. 1983; Myers & Campbell 1985; Dixon & Webster 1988; Webster & Dixon 1991b; Young m.fl. 1991; Takahashi 1994b; Wallenhammar 1996). Detta diskuteras under kapitlet markkemi. Sjukdomshämmande jordar I en sjukdomshämmande jord är förekomsten av patogener låg även i de fall då mottagliga grödor odlas och de klimatologiska faktorerna för patogenerna är goda. Jorden kan vara hämmande för vissa patogener men behöver inte vara det för andra. För de flesta jordar är orsaken till hämningen okänd, men mikrobiell antagonism såsom antibios, konkurrens, parasitism och predation har diskuterats (Hornby 1983; Pitt m.fl. 1998). Med antibios menas att en organism bildar ett specifikt ämne som hämmar en annan organism (Rufelt 1982). Även abiotiska faktorer såsom lerhalt, ph och fuktighet kan som tidigare nämnts påverka hämningen (Hornby 1983). Långtidsverkande sjukdomshämning kan vara resultatet av stabila markförhållanden och kvarstår även då inga växter odlas, medan korttidsverkande sjukdomshämning troligen beror på snabba förändringar i marken genom kalkning, gödsling eller jordbearbetning. Den korttidsverkande sjukdomshämningen förlorar ofta sin verkan 16

efter något år om skötseln av marken ändras (Hornby 1983; Höper & Alabouvette 1996). Jordar som är sjukdomshämmande mot klumprotsjuka karakteriseras oftast av en god dränering, högt gasutbyte och en hög koldioxidhalt (Murakami m.fl. 2000b). Biotiska faktorers betydelse för hämning av klumprotsjuka är mindre kända. De undersökningar som gjorts tyder dock på att biotiska faktorer har betydelse för graden av sjukdomsutveckling. Detta visas bland annat av att steriliserad jord i flera fall har varit mindre sjukdomshämmande än osteriliserad vilket tyder på att mikroorganismer påverkar hämningen (Takahashi 1994a; Worku & Gerhardson 1996; Murakami m.fl. 2000b). Groningen av vilsporer går långsammare då jorden inte brukas. Takahashi (1994a) menar att detta beror på att mängden humus är högre och halten mikroorganismer lägre i trädade jordar. Young m.fl. (1991) redovisar ett jämförande försök med sjukdomshämmande och mottagliga jordar mot klumprotsjuka. De mottagliga jordarna hade i detta försök något lägre ph än de övriga. Koncentrationen kalcium och magnesium var 3-15 gånger högre hos de sjukdomshämmande jordarna och även mängden gentisinsyra (2,5- dihydroxybenzoesyra) var högre. Tillförsel av gentisinsyra till mottagliga jordar har i senare gjorda försök minskat klumprotsförekomsten och förbättrat tillväxten hos testplantorna (B. pekinensis). Hos en av dessa jordar var också koncentrationen fenoler 2-4 gånger högre än hos de övriga jordarna. Fenoler är mer stabila i sura än i basiska jordar. I jorden, särskilt i rotzonen, finns fenoler som produceras om växten angrips av patogener. Som exempel kan nämnas att Link och Walker (1929, 1933) upptäckte att kepalök (Allium cepa), som producerar fenoler, inhiberar sporgroning och hyfpenetrering av Botrytis cinerea, som orsakar gråmögel. Sanerande grödor Förutom klumprotsjukans värdväxter är även övriga grödor i växtföljden viktiga att beakta, eftersom olika grödor påverkar överlevnaden av klumprotsjukans vilsporer i olika hög grad. Vissa växtarter har visat sig ha en sanerande verkan. Det betyder att mängden sporer i marken minskar snabbare då en sanerande gröda odlas än om marken ligger obrukad. Hur effektiva sanerande grödor är att reducera mängden sporer i jorden kan skilja sig åt mellan åren. Det kan bero på faktorer såsom temperatur och fuktighet samt jordens naturligt sjukdomshämmande förmåga (Robak 1996). Den sanerande verkan som vissa växtarter har kan ha sin förklaring i att dessa påverkar vilsporerna att gro. Patogenen kan sedan i vissa fall påbörja en del av sin livscykel hos växten men inte föröka sig eller påverka grödan negativt. Enligt vissa teorier skulle det vara möjligt för patogenen att leva i generationer som sekundära zoosporer på icke värdväxter och sedan då en värdväxt finns närvarande gå över och infektera cortex hos denna (Macfarlane 1952). Den primära infektionen kan förutom hos de korsblommiga växterna även ske hos en mängd icke korsblommiga och bilda zoosporangier och sekundära zoosporer. Zoosporangier identiska med P. brassicae har bland annat upptäckts i rothår hos luktreseda (Reseda odorata), engelskt rajgräs (Lolium perenne) och indiankrasse (T. majus). Rothårsinfektion har även setts hos kornvallmo (Papaver 17

rhoeas), krypven (Agrostis alba stolonifera) och hundäxing (Dactylis glomerata) (Macfarlane 1952). Cortexinfektion hos icke korsblommiga växter har emellertid endast kunnat observeras hos indiankrasse (T. majus) och sockerbeta (B. vulgaris). T. majus, som inte är någon värdväxt för klumprotsjuka, visade i ett försök tecken på hypertrofi hos hypokotyl och rötter och förekomst av plasmodium i rötterna. Rotutvecklingen var också svagare än hos friska plantor. Rötter av B. vulgaris inokulerade med P. brassicae visade inga symptom, men hypersensitivitetsreaktioner observerades. Vegetativa plasmodier kunde hittas liksom vilsporer. Dessa resultat indikerar att P. brassicae kan fullborda sin livscykel hos T. majus och B. vulgaris (Ludwig-Müller m.fl. 1999). Groningsstimulerande ämnen hos vissa rotexudat har också påträffats. Dessa påverkar vilsporerna på ett sätt så att de gror lättare. De är troligtvis inte specifika för mottagliga cruciferer eftersom aktiviteten hos ämnena även hittats i resistenta cruciferer samt hos andra växter som till exempel sallat (Lactuca sativa) (Suzuki m.fl. 1992). Infektionsgraden av klumprotsjuka hos salladskål (B. pekinesis) var i ett växthusexperiment lägre då den odlades med morot (Daucus carota) som förgröda än då marken fick ligga orörd innan sådd (Rod & Robak 1994). Efter att resistent rädisa (Raphanus sativus), vilken erhåller rothårsinfektion men ingen cortexinfektion vid infektion av P. brassicae, odlats i en starkt kontaminerad jord minskade angreppen av klumprotsjuka hos efterföljande mottaglig gröda med upp till 80 % (Murakami m.fl. 2000a). Andra grödor som visat sig kunna minska sjukdomsutvecklingen hos salladskål då denna odlats efter dessa är tomat (Lycopersicon esculentum), gurka (Cucumis sativus) och bovete (Fagopyrum esculentum). Även svartträda har minskat sjukdomsutvecklingen (Robak 1994; Rod & Robak 1994; Robak 1996). Aromatiska, perenna örter som pepparmynta (Mentha piperita) och timjan (Thymus vulgaris) har visat en sanerande verkan (Robak 1994). Detta gäller även purjolök (Allium porrum) (Robak 1996). En gröda som inte visat någon sanerande verkan är rödklöver (Trifolium pratense) (Wallenhammar 1999). Anläggandet av en flerårig vall med sanerande grödor skulle kunna minska förekomsten av klumprotsjuka. Timotej (Phleum pratense) och ängssvingel (Festuca pratensis) vilka är två av de dominerande vallgräsen i Sverige har i fältförsök visat en god sanerande verkan mot klumprotsjuka. Försök visar att vallen minst bör ligga fem år under klimatförhållanden liknande de svenska (Wallenhammar 1999). Även vallväxten engelskt rajgräs (L. perenne) har i flera försök hämmat patogenen. I fältförsök minskade sjukdomsindex hos salladskål efter att rajgräs odlats (Rod & Robak 1994). Detta tyder på att rajgräset påverkat vilsporerna till att gro. Harling & Kennedy (1991) har undersökt ytterligare ett sätt att bekämpa P. brassicae. Detta innebär att patogenens värdväxt odlas i den kontaminerade jorden, men avlägsnas innan patogenen hunnit slutföra sin livscykel. Efter att värdväxtgrödan som minskat inokulummängden skördats kan en ny värdväxt sås direkt. En grödfri period mellan borttagande och sådd av ny värdväxt behövs inte. Detta beror på att de zoosporer som bildats dör mycket snabbt. Metoden anses främst ha potential i fält där 18

mängden sporer i marken inte är så stor, samt då metoden kan kombineras med kalkning. I ett försök såddes oljeväxter i en jord innehållande P. brassicae. Den växande grödan avlägsnades varefter salladskål såddes och sjukdomsgraderades. Beroende på inokulummängd i jorden minskade sjukdomsgraden hos salladskålen med 60-90 % efter att oljeväxter odlats i 4 veckor. Kombinerades anläggandet av oljeväxter under 4 veckor med kalkning upp till ph 8,0 erhölls ytterligare sjukdomsreduktion. Fick oljeväxterna tillväxa under en längre period växte den efterföljande salladskålen sämre. Troligtvis berodde det på att oljeväxterna använde mycket av den växttillgängliga näringen i jorden, samt inte minst för att patogenen hann producera vilsporer. Svampar och sjögräs som bekämpningmetoder Eftersom det inte finns några kemiska preparat för bekämpning av P. brassicae har alternativa metoder till kemisk bekämpning undersökts. Bland annat har olika svampextrakt visat hämmande egenskaper mot patogenen, liksom andra produkter som till exempel ett sjögräs (Narisawa m.fl. 1998; Arie m.fl. 1999; Hata m.fl. 2002). Arie m.fl. (1999) isolerade i Saitama (Japan) en svamp, Phoma glomerata, från blad av viol (Viola sp.). Svampen har visat sig kunna kontrollera klumprotsjuka genom att den utsöndrar den kemiska substansen epoxydon. Epoxydon har rapporterats hämma auxinbildningen vilken påverkar växten till att bilda klumprötter. Extrakt av svampen (100-250 µg/ml) hämmade i försöket utvecklingen av klumprotsjuka vid tillsatser av 30ml extrakt per 200 g kontaminerad jord. Narisawa m.fl. (1998) isolerade i ett fältförsök rotkoloniserande svampar från rötter av salladskål (B. pekinensis). Två olika isolat av Heteroconium chaetospira hämmade nästan helt förekomsten av klumprotsjuka. Ett av dessa förbättrade även tillväxten hos salladskålen. Ett sjögräs från Australiens sydkust (Posidonia australis) har visat sig ha en groningsstimulerande effekt på vilsporer av P. brassicae. Då en sporlösning blandades med 5 % sjögräspulver grodde samtliga vilsporer. I försök utförda av Hata m.fl. (2002) minskade klumprotsbildningen hos mottagliga grödor drastiskt genom inblandning av 5 % pulveriserade sjögräsblad från P. australis i jorden 7 dagar före plantering. Värmebehandling som bekämpningsmetod Värmebehandling är en metod som bygger på att den kontaminerade jorden värms upp med hjälp av solen till en för patogenen dödlig temperatur. Genom att täcka odlingssubstratet med en genomskinlig vinyl- eller polyetenplast ökar jordtemperaturen. Genom uppvärmningen ändras markens biologiska sammansättning eftersom olika organismer har olika värmetolerans, och patogener kan bekämpas. Solstrålning som bekämpningsmetod fungerar även hos mark med hög mängd sporer. Den är energisparande och inte särskilt hälsofarlig för odlaren (Horiuchi & Hori 1983). 19

Värmebehandling av jord har i ett antal olika försök visat sig kunna minska sporförekomsten av P. brassicae i marken (Colhound 1961; White & Buczacki 1979; Horiuchi & Hori 1983; Myers m.fl. 1983). Enligt Horiuchi & Hori (1983) minskade klumprotförekomsten då en jord kontaminerad med P. brassicae värmebehandlats vid 45 C under mer än 5 dagar. Vid temperaturer under 40 C kunde däremot ingen sjukdomsminskning påvisas. Undersökningar i England 1979 (White & Buczacki) visade att P. brassicae är känsligare för värme i fält än i laboratorier. I fält var sjukdomshämningen effektiv vid en timmes värmebehandling vid 60 C, en dag vid 40 C eller 14 dagar vid 30 C. Bollen (1985) visade i nederländska undersökningar att överlevnaden hos P. brassicae i växtmaterial beror på temperatur och fuktighet. Vilsporer dog vid 60 C exponering under 30 minuter vid normal luftfuktighet. Ökades exponeringstiden klarade inte patogenen lika höga temperaturer. Då fuktigheten ökades krävdes genomgående fem grader lägre temperatur för att patogenen skulle dö. Således krävs en högre temperatur om luftfuktigheten är lägre (Bollen 1984, cit. i Sundheim (opubl.)). Enligt Sundheim (opubl.) är exponering av kontaminerad jord vid 55 C under 24 timmar nog för att efterföljande mottagliga växter skall bli smittfria. I ett försök i Salinas Valley, USA, gick det att höja temperaturen tillräckligt i marken med hjälp av plastdukar för att bekämpa patogenen P. brassicae. Antalet sporer minskade från 100 till 3 per gram jord, vilket var detektionsgränsen, efter en tioveckorsbehandling. Temperaturen var då mellan 29 C och 38 C i markens övre 10 cm. För patogenen dödliga temperaturer erhölls däremot inte under detta markskikt. Sambandet mellan temperatur och tidpunkt för termisk inaktivering var linjärt mellan 42 C och 50 C. Ju högre temperatur, desto snabbare dog patogenen. Vid lägre temperaturer minskade inte rotinfektionen nämnvärt. Inaktiveringen av sporer gick snabbare i jordar med lägre initial spormängd (Myers m.fl. 1983). Marktillförsel av växtdelar Marken består av en organisk och en oorganisk pool. Den oorganiska uppstod för cirka 10 000 år sedan i samband med senaste istiden i Sverige och ger ofta marken dess huvudsakliga karaktär. Även rent organiska jordar existerar men är inte särskilt vanliga. I de oorganiska jordarna har den organiska halten stor betydelse för jordens egenskaper som odlingssubstrat genom att den påverkar kväveomsättningen, påverkar jordens vattenhållande förmåga samt har en strukturuppbyggande funktion. Det organiska materialet fungerar också som substrat för olika organismer varvid den mikrobiella aktiviteten oftast ökar vid tillsättning av organiskt material (Pfotzer & Schüler 1997). Rhizosfärens population av mikroorganismer skiljer sig från den övriga jordens vad gäller sammansättning och aktivitet. Mikroorganismerna kan förbättra grödans tillväxt genom att till exempel bilda växthormoner, buffra mot patogener eller förbättra upptagningen av mikronäringsämnen (Myers & Campbell 1985). Tillförsel av färskt ej nedbrutet organiskt material till jorden har en stor betydelse för jordens egenskaper. Växtmaterial kan tillföras genom att en växande gröda plöjs ned eller genom att växtdelar från ett annat fält tillförs och brukas ned i marken. Läggs det organiska materialet som marktäckning blir marktemperaturen lägre, särskilt om det 20

sker tidigt under växtsäsongen. Detta gör att många rotsjukdomar som till exempel P. brassicae inte utvecklas i den grad de skulle göra om temperaturen vore högre. Vid marktäckning ökar markens fuktighet vilket gynnar klumprotsjuka (Doran & Linn 1994). En hög markfuktighet har i flera försök ökat vilsporernas benägenhet att gro och därigenom att infektera mottagliga grödor (Horiuchi & Hori 1983; Porter m.fl. 1991). Nedbrytning av växter Hur växter som bryts ner i marken påverkar det växttillgängliga kvävet i marken beror av deras sammansättning. Vid tillförsel av färskt substrat med en kol/kväve-kvot på över 20-30 sker en nettoimmobilisering av kväve medan en lägre kvot leder till en nettomineralisering (Jensen m.fl. 1997). Vid mineraliseringen frigörs näring vilket i större mängder har visat sig gynna klumprotsutvecklingen då den tillförts tidigt i växtens utveckling (Macfarlane 1952). Det kväve som vid nedbrytningen inte utnyttjas av mikroorganismerna bildar NH 3. Detta bildar i sin tur snabbt NH 4 + vilket höjer ph i marken (Lazarovits 2001). Ett högre ph i marken motverkar förekomsten av klumprotsjuka (Myers & Campbell 1985; Young m.fl. 1991). Överstiger ph 8,5 bildas inte NH 4 + utan NH 3 kvarstår i marken. NH 4 + är inte toxiskt, medan NH 3 är mycket toxiskt för vissa patogener som till exempel Verticillium longisporum. Därigenom kan ett högt ph på grund av ammoniaktoxicitet motverka dessa patogener. Förutom bildningen av NH 3 finns även uppgifter om att kvävehaltiga syror (HNO 2 ) skulle kunna hämma patogener som exempelvis V. dahliae. Hur mycket av dessa ämnen som bildas beror bland annat på ph, halten organiskt material, buffertkapaciteten och nitrifikationshastigheten. Att NH 4 + bildar NH 3 sker exempelvis oftast inte i jordar med högre mullhalt än 1,7 %. Genom nitrifikationen bildar NH 4 + NO 3 - via NO 2 -. Detta leder till att ph i marken sjunker. Sjunker ph ned under 5,5 kan NO 2 -, som inte är toxiskt för växter och patogener, bilda HNO 2 vilket kan vara mycket toxiskt (Lazarovits 2001). Hur snabbt växter mineraliseras beror bland annat på deras kemiska sammansättning, markens egenskaper, de klimatologiska faktorerna och hur de sprids i marken (Wivstad 1998). I ett laboratorieförsök utfört av deneergaard m.fl. (2002) mineraliserades rötterna hos de undersökta gröngödslingsgrödorna vitklöver (Trifolium repens) och rajgräs (L. perenne) långsammare än övriga delar av växterna. Detta beroende på att rötterna innehåller mer strukturella komponenter som till exempel lignin än övriga delar av växterna. Lignin kan bromsa nedbrytningen genom att fysiskt skydda andra nedbrytbara delar av växten. Detta sker enligt Chesson (1997) om ligninhalten överstiger 15 %. I deneergaards experiment är så fallet med klöverrötterna. Klövern mineraliserades snabbast den första månaden, och efter detta gick nedbrytningen långsammare. Rajgräset hade en långsam initial nedbrytning men den höll i sig längre än den hos klövern. I ett försök med rödklöver (T. pratense) utfört av Wivstad (1998), bidrog en gröngödsling med klöver till en högre skörd och proteinhalt hos den efterföljande grödan vårvete (Triticum aestivum). Jensen m.fl. har 1997 undersökt nedbrytningen av rapshalm (B. napus). Tillförsel av rapshalm till jorden ledde till ökad respiration och ökad halt mikroorganismer. Mycket av halmen hade hunnit brytas ned 6-8 veckor efter marktillförseln. 21