Effekt av förfrukt/mellangröda på rotgallnematoder och frilevande nematoder nematoder inom BoT-A projektet Fältförsöket vid Helgegården, Kristianstad. Foto: Maria Viketoft Maria Viketoft Institutionen för ekologi, SLU Box 7044, 750 07 Uppsala maria.viketoft@slu.se 1
SLUTRAPPORT 2015-02-24 Effekt av förfrukt/mellangröda på rotgallnematoder och frilevande nematoder Innehåll Sammanfattning... 3 Bakgrund... 3 Projektets mål... 4 Material och Metoder... 4 Resultat... 5 Rotgallnematoder (Meloidogyne hapla)... 5 Rotsårsnematoder (Pratylenchus spp)... 5 Stubbrotsnematoder (Trichodorus spp och Paratrichodorus spp)... 6 Diskussion... 8 Slutsatser... 8 Referenser... 9 Finansiärer: Svensk Potatisforskning Alnarp (SPA) och Partnerskap Alnarp Carl Tryggers Stiftelse 2
Sammanfattning Målet med detta projekt var att finna förfrukter/mellangrödor som kan anses vara sanerande mot rotgallnematoder och frilevande nematoder (rotsårsnematoder och stubbrotsnematoder). Effekten av olika förfrukter/mellangrödor undersöktes genom provtagning av redan befintliga fältförsök. Dessa försök hade som fokus att undersöka olika förfrukters/mellangrödors förmåga att bidra till alvluckring och dess möjlighet att hämma sjukdomar i efterföljande potatisgröda, men lämpade sig även för att undersöka effekten av dessa förfrukter på växtskadliga nematoder. Då rotgallnematoder endast förekom undantagsvis i fältförsöket, kunde det inte konstateras om de testade förfrukterna/mellangrödorna var sanerande mot rotgallnematoder eller inte. Inte heller verkade några av de testade förfrukterna/mellangrödorna att verka sanerande mot rotsårsnematoder. Däremot visade projektet att dessa nematoder uppvisar väldiga årsvariationer samt att inte bör odlas då man har problem med rotsårsnematoder eftersom denna visade sig vara uppförökande. För stubbrotsnematoder verkade odling av blålupin ha en reducerande effekt på antalet, då det i denna behandling skedde en minskning i antalet stubbrotsnematoder i båda fältförsöksomgångarna. Vall däremot verkade vara uppförökande för stubbrotsnematoder, troligtvis på grund av att den är ett mer ostört system än de övriga grödorna. Sammanfattningsvis visade projektet att det är svårt att reducera populationer av växtskadliga nematoder genom att välja specifika förfrukter/mellangrödor, och att rotsårs- och stubbrotsnematoder reagerar annorlunda på de olika förfrukterna. Oljerättika visade ingen sanerande effekt vare sig som helårsgröda eller som mellangröda, och det var ingen skillnad om den skördades eller brukades ned. Bakgrund Alla växtparasitära nematoder är beroende av tillgången på lämpliga värdväxter under växtsäsongen. Ett stort problem med rotgallnematoder och frilevande nematoder är att resistenta sorter inte är tillgängliga och endast ett fåtal icke-värdväxter är kända. Dessutom är de flesta ogräs utmärkta värdväxter för dessa nematoder. Långvarig svartträda kan vara ett effektivt sätt att minska populationer av växtparasitära nematoder (Hallman et al. 2005), men detta är inte en hållbar lösning ur miljösynpunkt med tanke på de negativa effekterna rörande växtnäringsläckage, erosion och jordpackning. På nematodinfekterad mark, eller för att förebygga uppförökning av nematoder, måste odlarna i stället välja grödor och mellangrödor som inte uppförökar just de nematoder man vill undvika. Både förfrukten, den gröda som odlats på samma fält året innan, och eventuell mellangröda, en särskild gröda som odlas efter skörden av huvudgrödan, kan påverka skörden på flera sätt. De lämnar olika mängd kväve i marken och kan även påverka skördens storlek genom att förbättra markens struktur och mullhalt. Förfrukten/mellangrödan kan också vara bärare av sjukdomar och skadegörare som överförs och påverkar efterföljande skörd negativt, men kan också reducera problem med markskadedjur och skadliga mikroorganismer. Så gott som alla korsblommiga växter innehåller glukosinolater som vid nedbrukning i marken kan hydrolyseras av enzymet myrosinas till isotiocyanat, ett ämne som verkar sanerande i marken (Brown & Morra 1997; Fahey et al. 2001). Saneringseffekten beror på flera faktorer varav de viktigaste är 3
biomassaproduktion, glukosinolaternas typ och koncentration. Vitsenap och oljerättika som mellangröda har visat sig reducera antalet betcystnematoder (Olsson 2009), och olika sorter av oljerättika är framtagna och klassificerade efter deras egenskaper mot betcystnematoder. Men effekten på frilevande nematoder är begränsad (Albertson Juhlin 2011). Dessutom är många korsblommiga växter, däribland oljerättika, värdväxter för rotgallnematoden Meloidogyne hapla och kan upprätthålla dess populationer (Viaene & Abawi 1998; Melakeberhan et al. 2008). Den resistensgen som hämmar bildandet i roten av betcystnematodens näringsvävnad (syncytium) har visat sig vara ineffektiv mot M. hapla (Peterka et al. 2010). Nyligen har oljerättikasorter med resistens mot både betcystnematod och rotgallnematod av arterna M. chitwoodii och M. fallax utvecklats (De Vries et al. 2010) och börjat säljas. Projektets mål Målet med detta projekt var att finna förfrukter/mellangrödor som kan anses vara sanerande mot rotgallnematoder och frilevande nematoder (rotsårsnematoder och stubbrotsnematoder). Detta är en viktig pusselbit för framtagandet av bekämpningsstrategier som en del av ett integrerat växtskydd. Mer specifikt försökte projektet svara på följande frågor: Är det möjligt att reducera populationerna av rotgallnematoder och växtskadliga frilevande nematoder genom att välja specifika förfrukter eller mellangrödor? Reagerar rotsårsnematoder, stubbrotsnematoder och rotgallnematoder annorlunda på de olika förfrukterna/mellangrödorna? Måste oljerättika odlas som helårsgröda för att reducera antalet växtskadliga nematoder? Påverkas nematoderna annorlunda av oljerättika om växtmassan skördas eller om den brukas ned? Material och Metoder Fältförsök Inom SLF-projektet BoT-A (Biologi och Teknik för förbättrad markanvändning i potatisodling Aktörssamverkan för hållbar kunskapsutveckling - H1042201) fanns fältförsök som hade till fokus att undersöka olika förfrukters/mellangrödors förmåga att bidra till alvluckring och dess möjlighet att hämma sjukdomar i efterföljande potatisgröda. Ett försök startades 2012 och ytterligare ett startades 2013. Fältförsöken var placerade på Hushållningssällskapet Skånes gård i Skepparslöv utanför Kristianstad. Under förfruktsåren lades försöket ut i form av två randomiserade blockförsök (ett för matpotatis och ett för fabrikspotatis) med åtta förfrukter/mellangrödor (Tabell 1) och fyra upprepningar i varje försök. Förfrukterna/mellangrödorna plöjdes ner i november. Nematodprovtagning För att studera effekten av de olika förfrukterna/mellangrödorna på nematoderna togs jordprover ut i mars 2012 respektive april 2013 innan sådd av förfrukterna och i april 2013 respektive mars 2014 innan sådd av potatis. Eftersom proverna togs tidigt på säsongen behövdes de tas till 40 cm djup för att få med alla nematoder. Jordprover togs i samtliga upprepningar i alla behandlingar och skickades till nematodlaboratoriet i Alnarp (numera ScanBi Diagnostics AB) för utdrivning och analys av växtskadliga frilevande nematoder och rotgallnematoder. Nematoderna drevs ut med Seinhorsts elutriationsmetod (Seinhorst 1962). 4
Tabell 1. Undersökta förfrukter/mellangrödor. Förfrukt A vårkorn (kontroll) B vårkorn med eftersådd (Strukturator) C vårkorn med eftersådd oljerättika (Terranova) D oljerättika (Terranova), helårsgröda, växtmassan skördas E oljerättika (Terranova), helårsgröda, växtmassan brukas ned F blålupin som tröskas, skörderesterna brukas ned G rödklövervall som helårsgröda, växtmassan skördas 2 gånger H rödklövervall (växtmassan skördas 1 gång) med eftersådd (Strukturator) I lupin och fodervicker * J lupin och fodervicker med eftersådd (Strukturator) * * endast i fabrikspotatisförsöket 2012, istället för rödklövervall Dataanalys Skillnader i nematodförekomst mellan de olika behandlingarna undersöktes med repeated ANOVA. De olika fältförsöken analyserades var för sig. För att uppfylla antagandena för ANOVA ln-transformades datan för rotsårsnematoder i båda omgångarna och för stubbrotsnematoder i omgång 2. Resultat Rotgallnematoder (Meloidogyne hapla) Endast ett fåtal rotgallnematoder hittades i några enstaka behandlingar i andra omgångens fältförsök (förfruktsår 2013) och därför går det inte att uttala sig om de olika förfrukternas/mellangrödornas effekt på rotgallnematoder. Rotsårsnematoder (Pratylenchus spp) För rotsårsnematoder fanns det en interaktion mellan förfrukt och tid för båda fältförsöksomgångerna (Tabell 2), vilket innebär att förfrukterna påverkade rotsårsnematoderna på olika sätt. Tabell 2. Resultat av de statistiska analyserna (repeated ANOVA med proc mixed i SAS 9.3). 2012 F P 2013 F P Rotsårsnematoder förfrukt 2,23 0,0260 förfrukt 5,22 <0,0001 tid 74,16 <0,0001 tid 507,21 <0,0001 förfrukt*tid 3,66 0,0005 förfrukt*tid 12,04 <0,0001 Stubbrotsnematoder förfrukt 3,28 0,0015 förfrukt 0,84 0,5567 tid 11,51 0,0010 tid 3,19 0,0768 förfrukt*tid 6,18 <0,0001 förfrukt*tid 4,32 0,0003 5
Rotsårsnematoder (antal/250 g jprd) Rotsårsnematoder (antal /250 g jord) Antalet rotsårsnematoder visade dock stor årsvariation med betydligt högre nivåer i mars 2013, vilket ledde till att det är svårt att säga något om effekten av de olika förfrukterna/mellangrödorna. Antalet rotsårsnematoder ökade i hälften av behandlingarna i första fältförsöksomgången (Figur 1) medan de minskade i samtliga behandlingar i andra fältförsöksomgången (Figur 2). 1200 1000 800 * 600 400 * 200 0 Vårkorn oljerättika Oljerättika, Oljerättika, skördad nedbrukad Blålupin Vall Vall (rödklöver), (rödklöver), skördad skördad, Lupin o fodervicker Lupin o fodervicker, Figur 1. Antal rotsårsnematoder (medel + SE) under de olika förfrukterna/mellangrödorna i första omgångens fältförsök (förfruktsår 2012). Stjärnor indikerar en signifikant skillnad i antal nematoder före och efter förfrukten (* p<0,05; p<0,001). 1200 1000 800 ** 600 400 200 0 Vårkorn oljerättika Oljerättika, skördad Oljerättika, nedbrukad Blålupin Vall (rödklöver), skördad Vall (rödklöver), skördad, Figur 2. Antal rotsårsnematoder (medel + SE) under de olika förfrukterna/mellangrödorna i andra omgångens fältförsök (förfruktsår 2013). Stjärnor indikerar en signifikant skillnad i antal nematoder före och efter förfrukten (* p<0,05; p<0,001). Stubbrotsnematoder (Trichodorus spp och Paratrichodorus spp) Mängden stubbrotsnematoder skiljde sig mellan de platser där fältförsöken placerades, med betydligt högre antal i första omgången fältförsök (förfruktsår 2012) (jfr y-axeln i Figur 3 och 4). Liksom för rotsårsnematoder, fanns det en signifikant interaktion mellan behandling och 6
Stubbrotsnematoder (antal/250 g jord) Stubbrotsnematoder (antal/250 g jord) tid för stubbrotsnematoder i båda omgångarna (Tabell 2). Under första omgången (förfruktsår 2012) hade antalet stubbrotsnematoder ökat i de båda behandlingarna med rödklövervall, och minskat i behandlingen med blålupin (Figur 3). Under andra omgången skedde återigen en minskning i blålupin medan ökningen i rödklövervall inte var statistiskt säkerställd (Figur 2). Istället påvisades en ökning i vårkorn följt av oljerättika (Figur 2). 1200 1000 800 600 400 * 200 0 Vårkorn oljerättika Oljerättika, Oljerättika, skördad nedbrukad Blålupin Vall Vall (rödklöver), (rödklöver), skördad skördad, Lupin o fodervicker Lupin o fodervicker, Figur 3. Antal stubbrotsnematoder (medel + SE) under de olika förfrukterna/mellangrödorna i första omgångens fältförsök (förfruktsår 2012). Stjärnor indikerar en signifikant skillnad i antal nematoder före och efter förfrukten (* p<0,05; p<0,001). 60 50 40 * 30 20 10 0 Vårkorn oljerättika Oljerättika, skördad Oljerättika, nedbrukad Blålupin Vall (rödklöver), skördad Vall (rödklöver), skördad, Figur 4. Antal stubbrotsnematoder (medel + SE) under de olika förfrukterna/mellangrödorna i andra omgångens fältförsök (förfruktsår 2013). Stjärnor indikerar en signifikant skillnad i antal nematoder före och efter förfrukten (* p<0,05; p<0,001).. 7
Diskussion Resultaten från detta projekt visar färre och andra effekter av förfrukter/mellangrödor än förväntat. Eftersom oljerättika visat sig vara sanerande mot andra nematoder (betcystnematoder) var förhoppningen att den också skulle vara effektiv mot växtskadliga frilevande nematoder. Men så var inte fallet, och vårkorn följt av oljerättika ledde till och med till en ökning av antalet stubbrotsnematoder i andra fältförsöksomgången. Den enda förfrukt som istället ledde till en reducering av antalet nematoder var blålupin. Kunskapen om effekten av lupin på frilevande växtskadliga nematoder är begränsad (Praktijkonderzoek Plant & Omgeving 2015). Effekten av blålupin på stubbrotsnematoder framträdde i båda fältförsöksomgångarna. Detta trots att första omgångens blålupin etablerade sig dåligt och beståndet var glest med mycket ogräs. En tidigare studie har också visat att lupin är sämre värdväxt för stubbrotsnematoder (Paratrichodorus minor) än råg (Wang et al. 2004). De övriga dokumenterade effekterna av förfrukterna/mellangrödorna var istället uppförökande. Båda behandlingarna med rödklövervall ledde till en ökning av antalet stubbrotsnematoder. Detta beror troligtvis på att det är en vall vilket innebär att det är ett mer ostört system än övriga behandlingar. Stubbrotsnematoder är nämligen relativt känsliga för störningar. Tyvärr kunde detta projekt inte finna några effekter av förfrukter/mellangrödor på förekomsten av rotsårsnematoder. Istället maskerade en stor årsvariation de möjliga effekterna av behandlingarna. Populationerna av rotsårsnematoder var betydligt högre 2013 än de övriga två åren. Detta ledde till att i den första omgången verkade alla behandlingar leda till en ökning medan mönstret var det helt motsatta i den andra omgången. Vintern 2013 var riktigt lång och kall, och i motsats till de andra provtagningarna togs jordproverna i april, istället för i mars, då tjälen slutligen släppte. Detta borde dock inte ha någon effekt eftersom de övriga jordproverna också togs när tjälen släppte bara det att det då var mars månad. Slutsatser Projektet visade att det är svårt att reducera populationer av växtskadliga nematoder genom att välja specifika förfrukter/mellangrödor, och att rotsårs- och stubbrots-nematoder reagerar annorlunda på de olika förfrukterna. Oljerättika visade ingen sanerande effekt vare sig som helårsgröda eller som mellangröda, och det var ingen skillnad om den skördades eller brukades ned. Det bästa sättet att fortsätta att pröva möjligheten att använda specifika förfrukter/ mellangrödor för att sanera växtskadliga nematoder är att först undersöka grödorna under kontrollerade förhållanden i växthus, för att sedan testa de mest sannolika ute i fält. 8
Referenser Albertson Juhlin M-L 2011. Olika grödors inverkan på förekomst av rotgallnematod, Meloidogyne hapla, och andra frilevande nematoder i ekologisk växtföljd med morötter. http://fou.sjv.se/fou/sok_detalj.lasso?id=3049. Brown PD & Morra MJ 1997. Control of soil-borne plant pests using glucosinolatecontaining plants. Advances in Agronomy 61, 167-231. De Vries ME, Theelen-Peeten A, Jongenelen PJ & Jordens P 2010. Development of double resistant oilseed radish (Raphanus sativus var. oleiformis) varieties. Report on the annual meeting of the working group nematology. Journal of Plant Diseases and Protection 117, 137. Fahey JW, Zalcmann AT & Talaly P 2001. The chemical diversity distribution of glucosinolates and isothiocyanates among plants. Phytochemistry 56, 5-51. Hallmann J, Klinger S & Rau F 2005. Bekämpfungsstrategien für pflanzenparasitäre Nematoden im ökologischen Landbau. [Control strategies for plant parasitic nematodes in organic farming.] In: Heß J & Rahmann G (Eds.) Ende der Nische, Beiträge zur 8. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, kassel university press GmbH, Kassel. Melakeberhan H, Mennan S, Ngouajo M & Dudek T 2008. Effect of Meloidogyne hapla on multi-purpose use of oilseed radish (Raphanus sativus). Nematology 10, 375-379. Olsson Å 2009. Sanering av betcystnematoder med resistenta mellangrödor 2006 2009. Slutrapport NBR Nordic Beet Research Foundation 409-2006 2009. Peterka H, Budahn H, Zhang SS & Li JB 2010. Nematode resistance of rape-radish chromosome addition lines. Nematology 12, 269-275. Praktijkonderzoek Plant & Omgeving 2015. Aaltjesschema, Wageningen UR, http://www.aaltjesschema.nl/schema.aspx. Seinhorst JW 1962. Modifications of the elutriation method for extracting nematodes from soil. Nematologica 8, 117-128. Viaene NM & Abawi GS 1998. Management of Meloidogyne hapla on lettuce in organic soil with sudangrass as a cover crop. Plant Disease 82, 945-952. Wang KH, McSorley R & Gallaher RN 2004. Effect of winter cover crops on nematode population levels in North Florida. Journal of Nematology 36, 517-523. 9