Bedömning av risken för frostskador i höstvete utifrån sorters frosttolerans med hjälp av en simuleringsmodell och fältförsöksdata

Winter kill due to low temperatures causes significant losses in winter wheat. The variety specific winter hardiness in winter wheat depends on developmental stage and environmental factors. In field, winter hardiness is assessed by the percentage of surviving plants in spring. Winter-hardiness is also described by LT50, the temperature at which 50 % of the plants die. The lowest LT50 (LT50min) a wheat variety can reach can also be determined in freeze tests. Knowledge about the correlation between LT50min and percentage of surviving plants in field in spring can increase the security in wheat production. The goal of this project is to calculate the risk of frost injury in winter wheat cultivars with different winter hardiness. LT50min for these varieties will be determined in freeze tests and the FROSTOL model, which simulates LT50 as a function of temperature and snow cover depth, will be adapted to estimate frost injury in field, based on the variety specific winter hardiness.

Utvintring på grund av låga temperaturer orsakar betydande förluster inom veteodlingen. Höstvetes tolerans för låga temperaturer är sortspecifik och beror på utvecklingsstadium och miljöförhållanden. I fält graderas frostkänsligheten som procent marktäckning på våren. Frostkänslighet beskrivs också med LT50, den temperatur när 50 procent av plantorna dör. Det lägsta LT50 (LT50min) en höstvetesort kan nå bestäms i frystester. Kunskap om sambandet mellan LT50min och marktäckning i fält på våren kan öka odlingssäkerheten. Detta projekt syftar till att beräkna risken för frostskador i höstvetesorter med olika frosttolerans och LT50min för dessa sorter ska bestämmas. FROSTOL modellen, som simulerar LT50 som funktion av temperatur och snödjup ska anpassas för att förutse utvintringsskador i fält, utifrån respektive sorts LT50min. Projektet resulterar i en metod att bestämma höstvetesorters frosttolerans i sortförsök som kan användas för att beräkna den sortspecifika risken för utvintring.

Utvintring orsakar förluster i veteodlingen. Höstvetets köldkänslighet varierar under vintern och karakteriseras ofta med den temperatur då 50 procent av plantorna i ett bestånd dör (LT50). Vi kombinerade egna och tidigare fältförsök, laborativa frystester och modellsimuleringar (FROSTOL) för att bestämma den sortspecifika maximala köldtoleransen (LT50min), LT50 och utvintring i höstvetesorter. FROSTOL simulerar LT50 under vintern och marktäckning på våren som funktion av marktemperaturen på ca 2-3 cm djup, snödjup, och LT50min. Vi testade olika metoder för att beräkna marktemperaturen från väderdata och markinformation samt påföljande effekter på LT50. Den mest komplicerade modellen som beaktade markegenskaper gav bäst resultat. LT50min för sorterna i de egna fältförsöken och frystesterna varierade mellan -16°C och -23°C. Skillnaden mellan predikterad och observerad % marktäckning i tidigare sortförsök varierade mellan i medeltal som bäst 6 % (sorten Ceylon) och sämst 49 % (Frontal).

Utvintring kan orsaka stora förluster i höstveteodlingen i Sverige och i andra länder. Höstvetets köldtolerans under sen höst och vinter påverkas av miljöförhållanden, såsom temperatur, snötäcke och förekomst av istäcke. Olika höstvetesorters generella vinterhärdighet bestäms ofta genom graderingar av marktäckning i försöksfält höst och vår. Höstvetets köldtolerans kan, i laborativa frystester, karakteriseras som den temperatur då 50 % av plantorna dör (LT50). Samband mellan å ena sidan variabler som marktemperatur och snötäcke, och sortspecifik maximal köldtolerans, och, å andra sidan, den aktuella köldtoleransen är beskrivna i simuleringsmodeller. Sådana modeller kan användas för att utvärdera hur köldtoleransen utvecklas i realtid under en pågående vintersäsong, men även användas för att utvärdera risken för utvintring för en given sort i ett visst klimat; t ex för att beräkna för hur många år av t ex de senaste 15 åren som sorten skulle ha utvintrat p g a frostskador.
Vi kombinerade egna fältförsök, tidigare sortförsök, laborativa frystester och en simuleringsmodell, FROSTOL, för att bestämma variationen i köldtoleransen och grad av utvintring i höstvetesorter som odlas i Skandinavien. FROSTOL simulerar LT50 som funktion av marktemperatur på 2-3 cm djup, snödjup och den maximala sortspecifika köldtoleransen (LT50min). Vid avsaknad av uppmätt marktemperatur har denna ofta beräknats från observerad lufttemperatur, snötäcke och ibland även markkaraktäristik, och sedan använts som input till FROSTOL. Vi utförde egna fältförsök med sorterna Bjørke, Ceylon, Ellvis, Gnejs och Premio på Säby (59°49’ N, 17°39’E) utanför Uppsala höst- och vintersäsongerna 2013-14 och 2014-15. Marktemperaturen observerades på 2 cm djup i försöken. Plantor grävdes upp i slutet av november och den aktuella köldtoleransen hos sorterna bestämdes i frystester. Utifrån samband mellan observerad marktemperatur och simulerad aktuellt LT50 för typsorter kunde den maximala frosttoleransen (LT50min) för sorterna bestämmas.
Utifrån skillnaden mellan marktemperaturen och LT50 beräknar FROSTOL-modellen också andelen marktäckning i ett bestånd efter vintersäsongen. Denna funktion utvärderades mot observationer i tidigare sortförsök från 2012/13 i Norge och 2011/12 i Sverige för försök och sorter med relativt stor förekomst av frostskador, en sortvariation i LT50min samt med observationer på marktäckning höst och vår. Resultaten av frosttoleransbestämningarna visade på en variation i LT50min mellan -16 °C och -23 °C, och en viss variation inom sorter mellan år och sådatum. Skillnaden mellan predikterad och observerad andel marktäckning i de tidigare sortförsöken varierade mellan i medeltal som bäst 6 %-enheter (för sorten Ceylon) och sämst 49 %-enheter (för sorten Frontal).
En möjlig orsak till att precisionen i prediktionen av marktäckning varierade mellan försöksplatser kan vara olika avvikelse mellan, å ena sidan, faktisk marktemperatur och snödjup i fälten och, å andra sidan, de beräknade marktemperaturer och snödjup som användes för FROSTOL simuleringarna. Marktemperatur beräknades från observerad lufttemperatur och snödjup vid närmaste klimatstation, och från tidigare utvecklade samband mellan lufttemperatur, snötäcke och marktemperatur på 2-3 cm djup. Avstånden mellan försöken och tillhörande klimatstation var olika. Även faktorer, t.ex. svamp och istäcke, som inte beaktas i FROSTOL, men som kan påverka utvintringen, kan ha bidragit till de varierande resultaten. För att belysa effekterna av osäkerheter i den beräknade marktemperaturen genomförde vi ett test av olika metoder för att beräkna marktemperatur från observerad lufttemperatur, snötäcke och markkaraktäristisk. Testet indikerade en betydelse av att beakta de markspecifika egenskaperna. Osäkerheter i FROSTOLS prediktionsförmåga skulle också delvis kunna förklaras med osäkerheter i LT50min för de olika sorterna, samt osäkerheter i marktäckningsobservationerna.