Weed Science/ Pesticide-chemistry Master- and Bachelor Thesis Topics UGRAS / Herbologi Forslag til: Master-/bachelor-oppgaver

Transkript

1 Weed Science/ Pesticide-chemistry Master- and Bachelor Thesis Topics UGRAS / Herbologi Forslag til: Master-/bachelor-oppgaver Ås 12. november 2013 Lars Olav Brandsæter 1

2 1 Presisjonsjordbruk: Stedsspesifikk ugraskontroll. Precision farming: Site-specific weed management. Bakgrunn: Uten tiltak mot ugras er det potensielle avlingstap 43 %, globalt sett (Oerke, 2006). Ugras er generelt flekkvis fordelt på en åker. Likevel gjøres ugrastiltak uniformt. Ved å tilpasse kontrolltiltakene til ugrasvariasjonen på jordet vil en kunne redusere bruk av plantevernmidler og bidra til mer bærekraftig jordbruk. Slik stedsspesifikk ugraskontroll kan skje med ulik romlig oppløsning (se Fig. 1). For å kunne implementere presisjonstiltak er det nødvendig å: i) automatisere kartlegging/gjenkjenning av ugras (og nytteplanter) ved bruk av sensorer og/eller kamera ii) oversette signal/bilde fra sensor/kamera til ugrastiltak Oppgaven utformes i samarbeid med studenten, og etter hvilke prosjekter vi jobber med for tiden. Funksjonelt, gjerne tverrfaglig, veilederteam etableres. Studenten kan bruke allerede innsamlet data, eller inkludere egen datainnsamling, enten i felt eller inne. Data kan være digitale bilder tatt fra ulike plattformer (stativ, stang, robot, traktor, ubemannet helikopter), ugrastellinger, biomasse, avlingstall etc. Evt. feltaktivitet vil fortrinnsvis være på/nær Ås. Aktuelle hypoteser/problemstillinger er bl.a.: - Ugras (bestemte art/ugrasgrupper) er flekkvis fordelt i åkeren - Ugrasutbredelse er stabil over tid - Ugrasutbredelse og mengde kan kartlegges med kamera/sensor-teknologi - Ugrastilvekst/fenologi kan estimeres med kamera/sensor-teknologi - Presisjonssprøyting gir redusert herbicidforbruk og kostnadsreduksjon - Presisjonssprøyting gir ikke avlingsnedgang eller økt ugrasmengde Fig. 1. Romlig oppløsning for ugrastiltak i en åker. Kilde: Christensen et al. 2009/Weed Research Kontaktpersoner på UMB og Bioforsk Plantehelse, Lars.Olav.Brandsaeter@bioforsk.no (UMB og Bioforsk), Therese.Berge@bioforsk.no (Bioforsk) og cecilia.futsaether@umb.no (UMB) 2

3 2 Hundekjeks- biologi og kontroll Anthriscus sylvestris - biology and management De siste årene har hundekjeks (Anthriscus sylvestris) etablert seg i grasmark i hele landet. Enkelte bygder er nå dekt i hvitt i blomstringstida til hundekjeksen. Dette fører til redusert kvalitet på fôret som produseres på arealene og endret kvalitet av kulturlandskapet. Hundekjeks er en 2 til 4-årig plante som dør etter at den har satt frø første gang. Planten har en tykk pålerot som har evne til å sette nye røtter i en krans øverst på hovedrota. Når hovedrota og planten dør dannes 5-6 nye planter rundt den gamle. På denne måten har planten flerårige trekk. I denne kombinasjonen av generativ og vegetativ formering ligger sannsynligvis noe av hemmeligheten til hundekjeksens økende utbredelse de siste årene. Som for andre flerårige arter kan hundekjeks ha et minimum av reserver i røttene på forsommeren når bladmassen er relativt mye utviklet (kompensasjonspunktet) og kanskje er dette et gunstig tidspunkt å bekjempe planten på for eksempel med kutting eller bruk av plantevernmidler. Det er tidligere funnet at kutting av plantene når bladveksten var stoppet opp, og blomstringen så godt som fullendt, fører til stimulert ansett av siderosetter. Nitrogengjødsling fører til en forsterking av denne effekten. Det er indikasjoner på at planten får signalet om fullendt blomstring forholdsvis seint i blomstringsforløpet. Det kan også tenkes at frø som modner på avkutta stengler kan ha evne til å spire, og derved bidra til økning i bestanden. Det kan være aktuelt å analysere allerede utførte forsøk og/eller utføre egne forsøk. Aktuelle Masteroppgaver kan for eksempel være: - Rotfysiologi spiring fra ulike rotdeler - Balanse mellom vegetativ og generativ formering hos hundekjeks med fokus på blomsterstand - Konkurranse hundekjeks-gras - Spireevne til frø fra avkutta stengler - Kuttestrategier og herbicider - Er kompensasjonspunktet (når det er minimum av tørrstoff i røttene) eller andre tidspunkt gunstige tidspunkt å bekjempe på? - Er det gunstig å bekjempe i gjenleggsfasen i enga? Kontaktpersoner på hhv. Bioforsk Plantehelse - seksjon plantebiologi og ugras og Bioforsk Nord: kirsten.torresen@bioforsk.no ; marit.jorgensen@bioforsk.no 3

4 3 Tiltak mot fremmede arter Invasive alien species and control methods Introduksjon av fremmede arter regnes som en av de største truslene mot biologisk mangfold. En rekke fremmede skadelige arter er allerede etablert i Norge og er i spredning på ekstensivt skjøttede arealer, for eksempel langs veier og jernbane og i verneområder. Det er derfor stort behov for å finne frem til effektive metoder for bekjemping av flere arter og på ulike vokseplasser. Som en del av en masteroppgave kan det også være aktuelt å benytte bioteknologiske metoder (eks. AFLP, «Barcoding») for kartlegging av genmateriale og genetisk diversitet. Interesserte studenter kan være med å utforme oppgaven tilpasset egne interesser og vår pågående aktivitet på området. Rynkerose er en av de introduserte planteartene som er spesielt problematisk i verneområder langs kysten Parkslirekne, en såkalt grøntanleggsflykting med sterk vekst og stor evne til å spre seg. Kontaktpersoner på Bioforsk Plantehelse, seksjon plantebiologi og ugras: Inger.Floistad@bioforsk.no; lars.olav.brandsaeter@bioforsk.no ; helge.sjursen@bioforsk.no; tage.thorstensen@bioforsk.umb 4

5 Nr 3b Kjempebjørnekjeks (Heracleum mantegazzianum Sommer & Levier) utprøving av ny miljøvennlig bekjempingsmetode Giant hogweed (Heracleum mantegazzianum Sommer & Levier) testing of a new physical control method Kjempebjørnekjeks er en 2-4 m høy, to- til flerårig skjermplante. Den ligner tromsøpalme som er flerårig og noe lavere. Kjempebjørnekjeks ble innført til Norge som prydplante på 1800-tallet, mens tromsøpalme ble innført som fôrplante i Nord- Norge for over 100 år siden. Begge plantene er siden forvillet både langs bekkefar og skogkanter, men også på offentlige arealer, som langs veier og jernbaner, og i parker/grøntanlegg, dessuten i private hager. Kjempebjørnekjeks har liten betydning som ugras i landbruket, men plantesaft av kjempebjørnekjeks (og tromsøpalme) kan i kombinasjon med sollys gi kraftig forbrenning på hud, og er av den grunn sterkt uønsket på arealer som er åpne for fri ferdsel. Det er av særlig interesse å undersøke nærmere en ny bekjempingsmetode ved bruk av varmt vann, injisert i rotstokkene. Firmaet HeatWeed har lansert denne metoden, og ønsker samarbeid med Bioforsk Plantehelse for å teste effekten på kjempebjørnekjeks, eventuelt også tromsøpalme (Heracleum persicum). Kontaktpersoner på Bioforsk Plantehelse, Seksjon plantebiologi og ugras: lars.olav.brandsaeter@bioforsk.no ; helge.sjursen@bioforsk.no; Jan.Netland@bioforsk.no, Therese.Berge@bioforsk.no. 5

6 Nr 4 Status for ugrasutviklingen på et økologisk drevet areal ved NMBU, omlagt for 20 år siden The weed situation after 20 years of organic farming Det er et mål i Norge at 15 % av matproduksjonen og matforbruket skal være økologisk i For å stimulere til økt omlegging fra konvensjonell til økologisk drift, er det viktig å utvikle kunnskapen om ugras hos primærprodusentene. Forekomst av ugras i kulturene bidrar til å redusere avlingene, både i kvantitet og kvalitet. Masteroppgaven(e) vil inngå som en del av prosjektet «Plantevern og plantehelse i økologisk landbruk: Info om ugrasarter», som det søkes om midler til ved Statens landbruksforvaltning (svar vil foreligge ved juletider 2013). Hovedmålet med prosjektet er å lage et konsept for live-demonstrasjoner og nettbasert tjeneste av ugrasarter ved det nye Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU) og ved Bioforsk Plantehelse, der ugrasartene presenteres i en museumshage ved å dyrke dem isolert, og ved å la artene gro i praktisk landbruk ved full mat/grovfôrproduksjon, der de kontrolleres/bekjempes etter økologiske prinsipper. Prosjektet gjennomføres ved å videreføre et ugrasprosjekt i årene (4 tidligere masteroppgaver), som ble ferdig omlagt i 1994, ved Senter for husdyrforsøk, Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB) som forskningsarena, og ved å fullføre et tidligere restaurerings- og formidlingsprosjekt ved Bioforsk Plantehelse ( Ugrasartene skal kunne presenteres live ved demonstrasjoner/omvisninger på NMBU og Bioforsk Plantehelse, og ved at ny informasjon legges ut på internett. Dette kan i sum øke primærprodusentenes kunnskaper, og derved stimulere til økt omlegging til økologisk drift. Prosjektet vil bli koordinert med andre relevante prosjektet ved Bioforsk Plantehelse innen økologisk og integrert landbruk. Masterstudenten(e) vil kunne påregne timesbetaling for utført arbeid i prosjektet. Kontaktpersoner på Bioforsk Plantehelse, Seksjon plantebiologi og ugras: lars.olav.brandsaeter@bioforsk.no; helge.sjursen@bioforsk.no; 6

7 5 Ugrasutvikling og bruk av glyfosat ved redusert jordarbeiding til korn Weed development and use of glyphosate with reduced tillage in cereal production En masteroppgave kan være aktuell på flere områder innen ugrasutvikling og -bekjemping ved ulik jordarbeiding i korn. Det kan være aktuelt å analysere gamle data eller samle inn nye i egne forsøk. Redusert jordarbeiding uten bruk av plogen er gunstig for å forhindre erosjon og tap av næringsstoffer. Men redusert jordarbeiding til vårkorn fører ofte til mer ugras som kveke og overvintrende frøugras, og økt behov for sprøyting om høsten i stubbåkeren med et glyfosatpreparat. Effekten av glyfosat vil variere med sprøytetid, ulik temperatur og andre værforhold, hvilke ugrasarter som er tilstede, osv. For å redusere på bruken av glyfosat kan en undersøke effekten av sprøyting med reduserte doser i feltforsøk der eneste jordarbeiding er vårharving før såing av vårkorn og analysere tidligere utførte forsøk mht. værforhold, arter, med mer. Betydning av sprøytetid om høsten og våren på frøproduksjon, frøbank og nyspiring av frøugras er områder det trengs mer informasjon om. Vil for eksempel stubbsprøyting like etter høsting føre til færre spiredyktige frø enn sprøyting seinere? I høstkorn har en kortere tid til ugrasbekjemping, og spesielt bekjemping av kveke, men vi har lite konkrete forsøk på hvordan ugraset utvikler seg ved ulik jordarbeiding i høstkorn. Det kan også være aktuelt å utvikle integrerte plantevernstrategier ved ulik jordarbeiding i det nylig oppstartede forskningsrådsprosjektet Strategies for implementation of sound cereal production methods with low loss of pesticides and phosphorus (oppgaveforslag nedenfor innen økotoksikologi er også knyttet til dette prosjektet). Kontaktperson på Bioforsk Plantehelse, seksjon plantebiologi og ugras: kirsten.torresen@bioforsk.no 7

8 6 Kontroll av høymole (Rumex spp.) i økologisk fórproduksjon Control of docks (Rumex spp.) in organic fodder production Kontroll av høymole er en av de største utfordringene for videre ekspansjon av økologisk melke- og kjøttproduksjon. Høymoleartene, vanlig høymole, byhøymole og krushøymole, er blant de viktigste ugrasartene i grasmark over hele jordkloden. Følgende hjertesukk fra vårt naboland Sverige illustrerer betydningen av problemet: «Många lantbrukare känner sig i dag makteslösa och vet inte hur de ska hantera dette ogräsproblem. Det finns i dag producenter som avstår från att ställa om til ekologisk produktion, eftersom de ser små möjlighter att bekämpa skräppor (Rumex spp.) i ekologisk produktion». Høymole er uønsket både fordi avling og avlingskvalitet forringes, men også av estetiske grunner. Som i vårt naboland vet vi at bønder som driver økologisk ofte føler seg maktesløse og at mange kvier seg for å legge om til økologisk produksjon på grunn av dette ugraset. Hovedmålet for prosjektet er å sikre en stor og stabil produksjon av økologisk melk og kjøtt i Norge. For å sikre dette trenger vi mer kunnskap om høymolas biologi og økologi som et grunnlag for å utvikle effektive ikke-kjemiske bekjempingstiltak. Internasjonalt har det vært jobbet lite med den dominerende høymolearten vi har i Norge, vanlig høymole, og det vil derfor være et sentralt punkt i prosjektet å sammenligne de tre artene som alle finnes her. Prosjektet vil omfatte studier av variasjon innefor høymoleart (økotyper), svake punkter i biologien som bonden kan utnytte, evaluering av biologisk kontroll ved hjelp av sopp og insekt (bildet under: syrebladbille). Masteroppgave er aktuelt i tilknytning til flere av delprosjektene, men i og med at prosjektperioden har gått ut er det mest aktuelt å gjøre en oppgave på allerede innsamlede data. Supplement i form av ekstra forsøk kan likevel være aktuelt. Kontaktpersoner på UMB /Bioforsk Plantehelse, seksjon plantebiologi og ugras: lars.olav.brandsaeter@bioforsk.no; helge.sjursen@sjursen 8

9 7 Kartlegging av Sulfonylurea (SU) resistente ugraspopulasjoner i Norge. Survey of weed populations in Norway resistant to Sulfonylurea (SU)- herbicides Sulfonylureapreparatene (SU) har vært godkjent i Norge fra midten på 1980-tallet, og de ble fra første stund populære og har blitt brukt i stort omfang. På etiketten til SU-preparatene ble det advart om at ensidig bruk kunne føre til herbicidresistens og snart ble slik resistens oppdaget i flere land. Vassarve er det ugraset hvor det internasjonalt er påvist flest tilfeller av resistens. I 2003 ble det for første gang i Norge påvist resistens i en vassarve populasjon fra Øvre Østfold, senere er det gjort flere tilsvarende funn, også på andre ugrasarter. Sulfonylurea resistens er derfor et sterkt økende problem og det er nå viktig å få en systematisk kartlegging av omfanget. En slik kartlegging vil være et viktig bidrag i det å forhindre at problemet blir enda større. Vi sitter på en del materiale om sikre forekomster, men det er helt sikkert svært mange brukere der ute som har ytterligere informasjon om problemet. Landbrukskontorer og forsøksringer vil være sentrale samarbeidspartnere i en masteroppgave på dette emnet. Kontaktpersoner på Bioforsk Plantehelse, seksjon plantebiologi og ugras: Jan.Netland@bioforsk.no; Kjell.Waernhus@bioforsk.no 9

10 8 Ugraskontroll ved hjelp av grønngjødslingsvekster og ny teknologi for å redusere behovet for jordarbeiding i økologisk åkervekstproduksjon Weed control by cover crops and new technical implements for decreasing the needs for soil cultivation in organic farming. Bioforsk Plantehelse er partner i et EU-prosjekt («OSCAR») hvor vi blant annet skal se på hvordan dekkekulturer / grønngjødslingsvekster, i kombinasjon med ny teknologi, kan benyttes for sanering av flerårig ugras. Flere aktuelle masteroppgave-emner er aktuelle i dette nye prosjektet. Samarbeid med mange fagmiljøer i inn og utland. I et annet stort og ganske nystartet prosjekt, «Økokorn », er ugrasbiologi for ulike rotugrasarter en viktig del. I dette prosjektet er det også delprosjekt hvor vis ser på ulike jordarbeidingsstrategier, gjødsel-slag og mengder og hvordan disse faktorene påvirker samspillet mellom kulturplanter og ugras. Mange aktuelle og interessante masteroppgave-emner også her. Kontaktpersoner på UMB /Bioforsk Plantehelse, seksjon plantebiologi og ugras: lars.olav.brandsaeter@bioforsk.no; lars.olav.brandsaeter@umb.no 10

11 9 Lyssiv (J. effusus) og knappsiv (J. conglomeratus) på Vestlandet kontrolltiltak basert på biologisk kunnskap Control of rush (Juncus spp) an expanding weed in grassland and pasture area in Western Norway Lyssiv Knappsiv Lyssiv (Juncus effusus L.) og knappsiv (Juncus conglomeratus L.) har fått en stadig økende utbredelse på Vestlandet, spesielt i de kystnære områdene, men også inn mot de sentrale strøk i Vestfylket. Før fant vi siv-artene først og fremst i våte partier på beite, men nå blir det de også observert på engareal i intensiv drift. Resultatet er både lavere avling og redusert fôrkvalitet i grovfôrproduksjonen. I tillegg økende siv spredning og usikre kontrolltiltak fører også til stadig mindre motivasjon for å skjøtte kulturlandskapet. På disse arealer er tiltak mot siv ekstra vanskelig siden det ofte ikke er råd til å komme med slåmaskin eller beitepusser. På økologisk drivbruk har en ikke lov til å bruke sprøytemiddel og det er derfor viktig å bygge opp spesialkompetanse i plantevern og biologisk kunnskap om sivartene som har blitt på full frammarsj i våte områder. En master oppgave kan være aktuelt på spiringsbiologi hos lyssiv og knappsiv. Kontaktpersoner på Bioforsk Plantehelse, seksjon plantebiologi og ugras: lars.olav.brandsaeter@bioforsk.no, Jan.Netland@bioforsk.no, Wiktoria.Kaczmarek@bioforsk.no 11

12 10 Økotoksikologi: Risiko for utlekking og effekt av plantevernmidler Ecotoxicology- risk of leaching and effects of pesticides. Oppgavene vil bli knyttet til forskningsprosjekter som skal vurdere risiko for spredning av plantevernmidler i miljøet. Oppgavene innebærer studier av plantevernmidlers skjebne i felt, nedbrytingsstudier og bindingsstudier i laboratoriet og kjemisk analyse av plantevernmidlene i jordprøver ved Bioforsk Plantehelse. Det blir lagt vekt på å studere mobile plantevernmidler, dvs. plantevernmidler med en høy risiko for utlekking og spredning i miljøet. Kjennskap til kjemisk analyse er en fordel men ikke en nødvendighet, da opplæring vil bli gitt. 1a. Tradisjonelle ugrasmidler. Det er gjort en rekke funn av ugrasmiddelet metribuzin i konsentrasjoner over miljøfarlighetsgrensen i bekker og elver. Vi ønsker å vite mer om transport og nedbryting av metribuzin i det norske klimaet, og sammenligne to potetdyrkingslokaliteter langs en nord-sør gradient i Norge. 1b. Lavdosemidler (sulfonylurea-herbicider). Disse midlene er i ferd med å overta store deler av markedet for ugrasbekjempelse og brukes på store kornarealer. Vi trenger å vite mer om disse stoffenes nedbryting og binding i norske jordtyper. Her trengs en laboratoriestudie av lavdosemidlenes nedbryting i jord fra forsøksfelt i Ås. 1c. Impacts of climate change on the spatial and temporal leaching of pesticides to unsaturated sub-soil and groundwater in cold climatic areas Våren 2009 startet EU prosjektet GENESIS, som skal se på risiko for utlekking av plantevernmidler og nitrat til grunnvann og risiko for effekter på grunnvannspåvirkede økosystemer (overflatevann) ved klimaendring og endret jordbrukspraksis. Prosjektet er et samarbeidsprosjekt mellom 25 institusjoner i 17 land i Europa. Det skal gjøres feltforsøk med plantevernmidler som grunnlag for modellering av skjebnen til plantevernmidler i jord og vann. Masteroppgaven vil være knyttet til prosjektet og nærmere innhold av oppgaven diskuteres. 1d. Biokull. Binding av plantevernmidler, evt. frigjøring ved gjentatt belastning, kapasitetstesting 1e. Biokull. Økotoksikologiske effekter; sette opp inkubasjonsforsøk med uttak av prøver for DNA-ekstraksjon, CO2-analyse, biomasse-estimering, trflp-analyse 1f. Et nytt prosjekt finansiert av Forskningsrådet : Strategies for implementation of sound cereal production methods with low loss of pesticides and phosphorus. Pollution from pesticides can be reduced through optimized pest management strategies. The pest management strategies will 12

13 be used as input for modelling of pesticide loss on field and catchment scale. The GIS-based risk assessment tool SYNOPS (Gutsche & Strassemeyer, 2007) includes both pesticide fate and effects, and will be used to develop risk maps for selected pesticides in the Skuterud catchment. Pesticide Root Zone Model (PRZM) (Carsel et al., 2006) will allow for a field based assessment of the leaching/runoff risk for pesticides. Masteroppgaven vil være knytta til prosjektet og bruk av PRZM modellen. Kontaktpersoner på Bioforsk Plantehelse, seksjon pesticidkjemi: Ole.Martin Eklo@bioforsk.no 13