Veksthemming av kornplanter rundt sprøyta balderbråplanter

Transkript

1 146 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Veksthemming av kornplanter rundt sprøyta balderbråplanter Growth retarding effect in cereal plants nearby sprayed plants of Matricaria perforata Kirsten Semb Tørresen / kirsten.torresen@planteforsk.no, Oleif Elen / oleif.elen@planteforsk.no, og Marit Helgheim / marit.helgheim@planteforsk.no Planteforsk Plantevernet Nøkkelord: Allelopati, balderbrå, fluroksypyr+klopyralid+mcpa, jordfuktighet, Matricaria perforata, nedbør, saprofyttiske sopper, temperatur, tribenuron, ugras. Key words: Allelopathy, bioassay, fluroxypyr+clopyralid+mcpa, herbicides, Matricaria perforata, precipitation, saprofytic fungi, soil moisture, temperature, tribenuron, weeds. Sammendrag Vi ønsket å undersøke hvorfor det i enkelte år er observert kortere og lysere åker rundt store overvintra og sprøyta balderbråplanter. På laboratotiet testa vi en eventuell veksthemmende effekt ved å måle rotlengden ved spiring av reddikfrø i ekstrakt fra øverste 10 cm jord. I prøver tatt nær sprøyta balderbråplanter ble det påvist både veksthemming (1998), vekstfremming (2000) og ingen effekt (1999) på vekst av reddikrøtter. Derimot ble det funnet en veksthemmende effekt av ugrasmidlene, mer av Ariane S enn av Express. Antall soppkolonier i jorda var høyere i nærheten av balderbråplantene i 1998 og 99 enn lenger ifra, mens bildet i 2000 var motsatt. Det ble påvist sammenheng mellom antall soppkolonier og veksthemming, og begge variablene var påvirket av klima. Ut fra denne undersøkelsen kan en ikke trekke noen sikre konklusjoner om hva en veksthemming på kornplanter rundt sprøyta balderbråplanter kan skyldes.

2 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Summary We wanted to investigate why cereal plants nearby large sprayed plants of Matricaria perforata Merat some years were shorter and more chlorotic than the surrounding cereal plants. Nearby large sprayed plants of M. perforata both growth reduction (1998), growth increase (2000) and no effect (1999) was registered, assessed as germination of radish (Raphanus sativus L.) seeds (root length) in soil sample extracts. There was a growth retarding effect of the herbicides on radish roots and a higher effect of Ariane S than of Express. The number of fungal CFU in soil was higher close to M. perforata plants than farther away in 1998 and 1999, while the opposite was true in Number of CFU was correlated with a growth retarding effect, and both variables were affected by climatic conditions. From this investigation no reliable conclusions can be drawn about the reason for a growth retarding effect in cereals close to sprayed plants of M. perforata. Innledning Ved plogfri jordarbeiding blir det mer overvintrende ugras i åkeren enn dersom en pløyer høst eller vår (Skuterud et al. 2002). Balderbrå er en av ugrasartene som kan overvintre i stubben. Dersom den ikke er bekjempa ved stubbsprøyting får en store planter i åkeren året etterpå. Balderbrå kan bekjempes med visse frøugrasmidler. Etter sprøyting av store balderbråplanter kan den etterlate seg hull i åkeren. Vi har også i enkelte år observert at etter sprøyting på forsommeren på store balderbråplanter som var overvintra i stubb, var åkeren rundt døende balderbråplanter etter sprøyting kortere og lysere enn omkringliggende åker rundt usprøyta balderbråplanter. Vi har stilt oss spørsmålet om en mulig årsak til dette kan være at balderbrårøttene i sin dødskamp skiller ut kjemiske forbindelser som virker hemmende for røttene og veksten av kornet. En annen mulig årsak kan være at mengden saprofyttiske sopper øker rundt røttene på døende balderbrå og derfor også gir en viss vekstreduksjon på kornplantene rundt fordi de angriper røttene på kornplantene eller at soppene konkurrerer om plantenæringsstoffene. For å undersøke dette ble det som en del av prosjektet Skadegjørere i korn ved redusert jordarbeiding. Utvikling, bekjemping og sidevirkninger, med finansiering fra forskningsmidler over Jordbruksavtalen, utført registreringer i perioden i en egen forsøksserie og i andre felter.

3 148 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Materialer og metoder I perioden ble det lagt ut en egen forsøksserie (serie 1) på arealer i Ås med balderbråplanter overvintret i stubb og som bare ble vårharva. I tillegg ble det foretatt registreringer i Ås i et annet feltforsøk i 1998 der det ikke var sprøyta med glyfosat, men var vårharva, og i høsthvetefelt i 1999 (serie 2). Forsøkssted, kornart/sort og sprøytetid er oppgitt i Tabell 1. I den først nevnte forsøksserien ble det sprøyta med Express (tribenuron, 1 g v.s./daa) + 0,05% DP-klebemiddel og Ariane S (fluroksypyr + klopyralid + MCPA, 65 g v.s./daa). I den andre serien ble det sprøyta med 1 g tribenuron/daa (som Express (+ 0,05% DP-klebemiddel) i 1998 og som Granstar 75 DF i 1999). På hvert felt var det tre gjentak. Tabell 1. Forsøkssted, kornart/sort, sprøytedato og utvikling til kornet ved sprøyting. Table 1. Field location, cereal species/cultivar, date of spraying and development of cereals at spraying. Sted Kornart/sort Sprøyting/ Spraying Location Cereal species/ Dato Antall blad på kornet cultivar Date No. of cereal leaves Serie Norderås Havre/Celsia 4/6 3-4 Series Holstad Vårhvete/Tjalve 15/6 a 5 _ a 2000 Kirkejordet Havre/Olram 7/6 3-4 Serie Norderås Bygg/Thule 5/6 3-4 Series EnerstujordetHøsthvete 22/5 Sein sprøyting a Andre gangs sprøyting. Første gangs sprøyting ble ødelagt av regn. For å teste veksthemmende effekt rundt sprøyta balderbråplanter ble det tatt jordprøver (52 mm jordbor, 10 cm dybde) til bioassay minst 50 cm ifra ei balderbråplante og 5 cm fra ei balderbråplante på sprøyta og usprøyta ledd. Prøvene ble satt kjølig, fuktet opp natten over og påfølgende dag sentrifugert. Ekstraktet fra sentrifugeringen ble fryst ned fram til gjennomføring av bioassay. Bioassay ble utført med frø av reddik (Raphanus sativus L. cv. Cherry Belle orig. ) forspirt i 40 t som beskrevet av Haugland & Brandsæter (1996). Jordekstraktene ble tint i 16 t ved 20 C. Gjennomsiktige plastbokser ble brukt med to lag filterpapir fuktet med ml ekstrakt eller destillert vann (kontroll). Avhengig av ekstraktmengden, ble 10, 15 eller 20 frø lagt ut på filterpapiret. Boksene stod i mørke ved 20 C, med en vinkel på 45. Rotlengden ble målt etter tre døgn. Gjennomsnitt av de utlagte frø som % av kontroll i destillert vann er oppgitt i resultatene.

4 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Volumetrisk jordfuktighet ble målt (ThetaProbe, Delta-T Devices Ltd.) til 6 cm dybde i samme avstand fra balderbråen som ved jordprøvetaking til bioassay. For å registrere sopp i serie 1 ble det tatt tre stikk med jordprøvebor med diameter 25 mm til 10 cm dybde i samme avstand fra balderbråen som nevnt ovenfor ved prøvetaking til bioassay. Prøvene ble blandet godt og fryst før testing på laboratoriet. På laboratoriet ble jorda slemmet ut i vann og spredd utover agar (sur PDA) på petriskåler. Etter ca. en uke ble antall soppkolonier på agaren talt opp og regnet om til kolonier pr. gram jord (CFU). I 1998 ble det foretatt avlingskontroll på 1,0 m x 0,5 m rundt ei balderbråplante og uten balderbrå i serie 1 på Norderås. I serie 2 på Norderås i 1998 ble avlingskontroll foretatt på rutebasis uten å skille på avstand til balderbråplantene. Resultater og diskusjon Veksthemmende effekt (bioassay) Effekt av sprøyting og avstand til balderbråplante på rotlengder av reddik fra ekstrakt av jordprøver tatt ut til ulik tid etter sprøyting i serie 1 er vist i Figur 1 og i serie 2 er vist i Figur 2. I 1998 var det effekt av sprøyting og mer av Ariane S enn av Express (Figur 1). En avstand på 5 cm til balderbrå førte til veksthemming i forhold til 50 cm avstand. En tilsvarende tendens ble funnet i serie 2 dette året og det var her påvist en samspillseffekt mellom prøveuttakstid og nærhet til balderbråplanta: Det var veksthemmende effekt nærme balderbrå 4-6 uker etter sprøyting, men ikke 2 uker etter sprøyting (Figur 2). I begge serier var det tendens til mindre avling på usprøyta ledd enn på sprøyta ledd (Tabell 2). I serie 1 var det mindre avling rundt ei balderbråplante enn lenger unna. Tabell 2. Avling (kg/daa v. 15% vann) på Norderås i Table 2. Grain yield (kg/1000 m 2, 85% dry matter) at Norderås in Avstand til balderbråplante Usprøyta Express Ariane S Distance from M. perforata Unsprayed Serie 1 50 cm Series 1 5 cm Serie Series 2

5 150 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Rotlengde (% av dest. vann) Root lenght (% of dest. water) cm harvet 5 cm Usprøyta Unsprayed Express Ariane S Uker e. spr Weeks after treatment Figur 1. Effekt av ugrasmidler og avstand fra balderbråplante (50 cm, 5 cm) på spiring av reddik ved ulike tider etter sprøyting i serie 1 i 1998, 1999 og Kontrol dest. vann (=100%): 1998: 77 mm, 1999: 105 mm, 2000: 93 mm rotlengde. Figure 1. Effect of herbicides and distance from plant of M. perforata (50 cm, 5 cm) on germination of radish at different times after spraying in Series 1 in 1998, 1999 and Control dest. water (=100%): 1998: 77 mm, 1999: 105 mm, 2000: 93 mm root length.

6 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Rotlengde (% av dest. vann) Root lenght (% of dest. water) Usprøyta / Unsprayed tribenuron Uker e. spr. Weeks after treatment cm cm cm cm Figur 2. Effekt av sprøyting og avstand fra balderbråplante (50 cm, 5 cm) på spiring av reddik ved registrering til ulike tider etter sprøyting i serie 2 i 1998 og Kontroll dest. vann (=100%): 1998: 77 mm, 1999: 111 mm rotlengde. Figure 2. Effect of herbicide treatment and distance from plant of M. perforata (50 cm, 5 cm) on germination of radish at different times after spraying in Series 2 in 1998 and Control dest. water (=100%): 1998: 76 mm, 1999: 111 mm root length. I 1999 var det ingen signifikante effekter av sprøyting eller avstand til balderbråplante på rotlengden av reddik verken i serie 1 (Figur 1) eller serie 2 (Figur 2). Det var riktignok en tendens til veksthemming nærmest balderbrå der det var sprøyta med Ariane S. I serie 1 var det sikkert mer veksthemming 2 uker etter sprøyting enn 4 uker etter sprøyting. I 2000 i serie 1 var det mest veksthemming lengst unna balderbråplantene, noe som var motsatt av det en fant i 1998 og dels i 1999 (Figur 1). Veksthemmingen avtok jo lenger tid det gikk etter sprøyting i Dette var spesielt tilfelle der det var sprøyta. Tørken i perioden mellom sprøyting og prøveuttak i 2000 kan ha påvirket den veksthemmende effekten, for eksempel via dårlig effekt av sprøyting på balderbrå (Tabell 3). Men dette kan ikke være hele årsaken, da det ble funnet mer veksthemming på usprøyta ledd i 2000 enn i 1998 og dels 1999 i forhold til destillert vann. Tørken kan også ha påvirket dette.

7 152 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Tabell 3. Middel relativ luftfuktighet på sprøytedagen (RHSP), middel lufttemperatur 3 dager etter sprøyting (LT3ESP), sum nedbør 3 dager før sprøyting (NB3FSP) og sum nedbør fra sprøyting til prøveuttak (NBSPRG), og jordfuktighet ved prøveuttak (JFRG) på feltene. Table 3. Mean relative humidity at the day of spraying (RHSP), mean air temperature 3 d after spraying (LT3ESP), sum precipitation 3 d prior to spraying (NB3FSP), sum precipitation from spraying to assessment (NBSPRG), and soil moisture at assessment (JFRG) in the fields. Uker e. spr. RHSP LT3ESP NB3FSP NBSPRG JFRG Weeks a. trmt. (%) a ( C) a (mm) a (mm) a (vol. %) Serie 1 /Series 1: , , , , , , , , , , b , , , , , , , ,9 Serie 2 /Series 2: , , , , , , , ,6 a Meteorologisk stasjon Ås. b Vannet 1,5 t før prøveuttak. I gjennomsnitt over år i serie 1 var det ingen effekt av avstand til balderbråplanta, Ariane S reduserte rotlengden mer enn Express, som igjen ga kortere rotlengde enn usprøyta (Figur 1). Det var en tendens til at Ariane S og Express hadde motsatt effekt av avstand til balderbrå. Noe av årsaken til dette kan være at ledd med Ariane S hadde høyere jordfuktighet nærme balderbråplanta enn lenger unna, mens det motsatte var tilfelle for Express (tendens til signifikant samspill mellom sprøyteledd og nærhet til balderbrå (P=0.0658) for jordfuktighet) (Tabell 4). Tabell 4. Jordfuktighet (volum % vann) ved ulik sprøyting og avstand fra balderbråplante i serie 1. Gj.sn. over år. Table 4. Soil moisture (volume % water) in different treatments and distance from plants of M. perforata in Series 1. Average over years. Avstand fra balderbråplante Usprøyta Express Ariane S Distance from M. perforata Unsprayed 50 cm 32,5 32,8 31,9 5 cm 32,3 32,0 33,0

8 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Tabell 5. Virkning av ugrasmidler og avstand fra balderbråplante på soppkolonier i jord (1000 CFU pr. g jord) i serie 1. Table 5. Effect of herbicides and distance from plant of M. perforata on fungal colonies in soil (1000 CFU per g soil) in Series Gj.sn. Uker e. spr Weeks after treatment Sprøyting / Spraying Usprøyta Unsprayed Express Ariane S i.s. P=0,05 i.s. i.s. i.s. i.s. i.s. i.s. Avstand til balderbråplante / Distance from M. perforata 50 cm cm i.s. i.s. i.s. P=0,04 i.s. i.s. i.s. i.s. Det var forskjell på de to felles prøvetakingstider i serie 1 i de ulike år: I 1999 og 2000 var det mindre reduksjon i rotlengden 4 uker etter sprøyting enn 2 uker etter sprøyting, mens det var ubetydelig forskjell mellom uttakstider i 1998 (figur 1). Det kan bety at plantevernmidlene har holdt seg i jorda kortere i 1998 enn i 1999 og 2000, eller at klimaet ved prøvetidspuktene har virket inn. Det ble gjort korrelasjonsanalyser mellom relativ rotlengde av reddik, jordfuktighet ved prøvetaking og temperatur- og nedbørsrelaterte variable rundt sprøyting, for 3, 7 og 14 dagers periodene før prøvetaking, og fra sprøyting til prøvetaking. Det ble påvist signifikante korrelasjoner mellom reddikrotlengden og klimavariable. Sum nedbør fra 3 dager før sprøyting til sprøyting og fra sprøyting til prøvetaking og var mest korrelert med rotlengden (hhv. r=0,57 og r=0,59, Tabell 3). Det er mulig at prosesser i plantene går seinere ved tørke, deriblant også en eventuell utskillelse av veksthemmende stoffer fra balderbrå. For de mest korrelerte variablene rundt sprøyting og før/ved prøveuttak ble det kjørt en stegvis regresjonsanalyse (forlengs metode med signifikansnivå for inngang i modellen på 0,20) og regresjonslikninga ble: RELROT=5,298 1,476*JFRG + 6,735*LT3ESP + 1,115*NB3FSP + 0,243*NBSPRG (R 2 =0,44) (forklaring se Tabell 3). Jordfuktighet og nedbør virket i hver sin retning på rotlengden. I 2000 med lite målt nedbør ble det vannet før prøveuttak, slik at det blir høyere jordfuktighet der det før var tørt. Middeltemperaturen 3 dager etter sprøyting var en korreksjonsfaktor, fordi korrelasjonskoeffisienten (r=-0.24) hadde motsatt fortegn sammenliknet ved regresjonslikninga.

9 154 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Saprofyttiske sopper Det ble funnet signifikant mer sopp på sprøytede ruter ved en prøveuttaking i Ellers var det også tendenser til det samme ved en annen prøveuttaking i 1998 og den siste uttakingen i I 1999 ble det ikke registrert noen slike utslag. Prøver tatt ut 5 cm fra balderbråplanten hadde i ett tilfelle i 1998 og ett i 1999 en tendens til mer sopp enn prøver tatt ut 50 cm fra planten. I gjennomsnitt over 3 år var det ingen forskjeller mellom de to leddene (Tabell 5). En uke etter sprøyting i 2000 ble det funnet signifikant samspill mellom sprøyting og avstand til balderbråplantene, mens det for øvrig ikke ble påvist noe sikkert samspill (ikke vist). 120 % rotlengde / % root length CFU:1000 Figur 3. Forhold mellom reddikrotlengde (% av dest. vann) og soppkolonier (CFU:1000) i ulike år (blå=1998, rød=1999, grønn=2000) og til ulike tider etter sprøyting ( = 1 uke, = 2 uker, = 4 uker, og = 6 uker etter sprøyting) i serie 1. Regresjonslinja for 1-4 uker etter sprøyting (, R 2 =0,50, P= 0,0001) og for 6 uker etter sprøyting (, i.s.) er vist. Figure 3. Relationship between root length of radish (% of dest. water) and number of fungal colonies (CFU:1000) in different years (blue=1998, red=1999, green=2000) and at various times after spraying ( = 1 week, = 2 weeks, = 4 weeks, and = 6 weeks after treatment) in Series 1. Regression line for 1-4 weeks after treatment (, R 2 = 0.50, P= ) and for 6 weeks after treatment (, n.s.) are shown. Det ble gjort tilsvarende korrelasjons- og regresjonsanalyser som for reddikrotlengden. Generelt var nedbørsvariable mer korrelert med antall soppkolonier enn temperaturvariable. Rundt sprøyting var middeltemperatur (r=-0,38) og relativ luftfuktighet (r=-0,72) på sprøytedagen og nedbør 3 dager før (r=-0,67) og 3 dager etter (r=-0,56) sprøyting mest korrelert med antall soppkolonier. Sum nedbør 7 dager før prøvetaking (r=-0,60) og middeltemperatur 14 dager før prøvetaking (r=-0,23) var de nedbørs- og temperaturvariable før prøvetaking som var mest korrelert med

10 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) antall soppkolonier. I stegvis multippel regresjon ble relativ luftfuktighet på sprøytedagen (RHSP) og sum nedbør 3 dager før sprøyting (NB3FSP) tatt med (SOPP=325,7 0,344*NB3FSP- 3,944*RHSP, R 2 =0,57). Sammenheng mellom veksthemmende effekt og saprofyttiske sopper Avstand til balderbråplantene og de ulike sprøyteledd førte ikke til forskjellig sammenheng mellom rotlengde og soppkolonier (CFU:1000). Derimot ble sammenhengen påvirket av år/sted og uttakstider (Figur 3). I 2000 ble det funnet mer sopp og større variasjon i veksthemmende effekt enn i 1998 og Det var en negativ sammenheng mellom rotlengde og soppkolonier 1-4 uker etter sprøyting, men ikke 6 uker etter sprøyting. Årsaken til dette kan være at soppkoloniene skiller ut veksthemmende stoffer, at veksthemmende stoffer fra jorda virker positivt på soppene, eller at det er en felles faktor (jord/klima) som påvirker både veksthemming og soppantallet. Siden år/sted og prøvetakingstider påvirker sammenhengen sopp-rotlengde, tyder dette på at klima og jordforhold har betydning. Fortegn på korrelasjonskoeffisientene indikerer at nedbør- og temperaturvariable påvirker rotlengde og sopp i motsatt retning (se over). Konklusjon Nærme sprøyta balderbråplanter ble det påvist både veksthemming, vekstfremming og ingen effekt på vekst av reddikrøtter. Det ble funnet en veksthemmende effekt av ugrasmidlene, mer av Ariane S enn av Express. Antall soppkolonier i jorda var høyere i nærheten av balderbråplantene i 1998 og 99 enn lenger ifra, mens bildet i 2000 var motsatt. Det ble påvist sammenheng mellom antall soppkolonier og vektshemming, og begge variablene var påvirket av klima. Ut fra denne undersøkelsen kan en ikke trekke noen sikre konklusjoner om hva en veksthemming på kornplanter rundt sprøyta balderbråplanter kan skyldes.

11 156 K. Semb Tørresen et al / Grønn kunnskap 7 (2) Referanser Haugland, E. & L.O. Brandsæter Experiments on bioassay sensitivity in the study of allelopathy. Journal of Chemical Ecology 22: Skuterud, R., K.S. Tørresen, O. Elen, B. Henriksen & A. Andersen Plantevern i korn ved redusert jordarbeiding. Effekter i langvarige forsøk. U. Abrahamsen (Ed), Jord- og plantekultur 2002, Planteforsk Grønn forskning 1/2002: