Integrerad bekämpning i nytt ljus

A novel integrated control approach of grey mold and powdery mildew in greenhouse tomato is launched based on (i) addition of specific organic nutrients to the spray solution of microbiological control agents and (ii) exposure to selected light qualities. This enables to tailor improved establishment and activity of biocontrol strains for control of mildew and grey mold as well as direct light induced control of the fungal pathogens. Optimal arrangement of light emitting diode (LED) armatures is determined by modelling. A blue print is developed and demonstrated in the greenhouses at the SLU campus in Alnarp. This three-year-long applied research project is conducted in close collaboration between SLU, RISE and growers. The Swedish horticultural sector benefits from this project through innovative environmentally sound practices to control fungal diseases in an important greenhouse crop which can be translated to other crops.

Detta tillämpade forskningsprojekt handlar om en innovativ metod för integrerad bekämpning av gråmögel och mjöldagg i växthustomater. Genom belysning med valda våglängder inom det blåa och röda spektret förbättras etablering av mikrobiologiska bekämpningsmedel (BCA) och motverkas de två sjukdomarna direkt. Vi använder kommersiella BCA och ökar deras etablering genom tillsats av valda organiska ämnen till sprutlösningen. Placering av LED-ljus i växtbeståndet bestäms med hjälp av modellering. Undersökningarna under laboratorie- och växthusbetingelser leder till utveckling av en ”blue print”. Metoden demonstreras under det tredje försöksåret i växthusen vid SLU Alnarp. Projektet genomförs i nära samarbete mellan SLU, RISE och odlare. Projektet är primärt till gagn för svensk produktion av växthustomater, genom effektivare icke-kemisk bekämpning av gråmögel och mjöldagg, men resultaten kommer också kunna överföras till integrerad bekämpning av svampsjukdomar i andra växthuskulturer.

I detta 3-åriga projekt undersöktes möjligheten att använda ljuskvalitet som en faktor för att förbättra etableringen av biologiska bekämpningsmedel (BCA) i växthusodlingssystem. Under laboratorieförhållanden identifierades organiska kolföreningar och ljuskvalitetskombinationer som främjar de inledande faserna av BCA-etablering (spridning och fästa på bladytan) för tre kommersiella BCA (Bacillus amyloliquefaciens, BA; Pseudomonas chlororaphis, PC; Streptomyces griseoviridis, SG). Ljuskvaliteten (420, 530, 660 nm, vitt ljus) påverkade starkt BCAs förkomst då de introducerades i en tomatkultur. Samspelet påverkas av växtslag, BCA och ljuskvalitet. Med tanke på den kraftiga minskningen av ljusintensiteten och förvridna spektrala fördelningen i beståndet rekommenderar vi för närvarande vitt ljus vid introduktion av någon av de tre BCA, samt blått (420 nm) och grönt (530 nm) för SG och PC i tomat. En framgångsrik introduktion av BCA förutsätter en optimerad ljusfördelning genom bladskärmen.

Det färgglada växthuset
Närodlade grönsaker, örter, bär och prydnadsväxter i växthus behöver extrabelysning för att kompensera för de låga ljusbetingelserna i Norden. Sedan decennier lyser växthusanläggningar upp sin omgivning under hösten, vintern eller tidigt på våren genom ett gulaktigt sken. Sedan intåg av ljusdiodtekniken (LED) sprider dem en nästan psykodelisk stämning, genom sitt röd- och blåaktiga ljus. Genom LED kan ljusspektret skräddarsys, från enskilda våglängder till en blandning av olika våglängder. Extrabelysning förändrar inte bara växternas livsmiljö, utan också miljö för alla andra organismer som finns i växtbeståndet. Inom ramen för projektet ”Integrerad bekämpning i nytt ljus” har vi öppnat dörren till hur belysningen också kan gynna växthälsan.

Ljus ger liv
Ljus är en avgörande faktor för allt liv på jorden. Växter använder synligt ljus med våglängder från ca 400 till 700 nm för sin fotosyntes. Olika våglängder inom det synliga spektret har dock olika effekter på växternas reaktioner och utseende. Även ljus utanför det synliga spektret (UV: 100-400 nm, långt rött ljus: 700-800 nm, infrarött ljus: 800-1000 nm) påverkar växterna. Växternas förmåga att omvandla ljus och koldioxid samt vatten för att bilda organiska ämnen och bygga upp biomassa kallas för fotoautotrof.

När ljus träffar på en växtyta, träffar den inte bara växten. Växter är nämligen sambor med andra organismer. Vissa av dem har en liknande ljusberoende livstil som växter (fotoautotrof), andra nyttjar ämnen som växterna bildar som ”föda” (heterotrof). Dessa heterotrofa organismer använder ljus som signal. Också för dem är ljusets spektrala fördelning är av stor betydelse för att ta viktiga beslut om sin livsstil. För svampar kan sådana beslut gälla om övergång i vila, spridning av sporer eller om sporer ska börja gro. För bakterier kan detta röra sig om beslut för spridning på en yta eller etablering. Vissa delar av ljusspektret kan också vara dödliga för bakterier och svampar. I tidigare undersökningar har vi sett att bakterier på bladytan kan styras genom en kombination av ”föda” och ljuskvalitet. Dessa samband är individuella för olika organismer.

Konstbelysning i växthus för bättre växthälsa
Växthälsa är A och O för en hållbar mat- och växtproduktion. Växtbestånd kan drabbas av sjukdomar. Vissa vanliga växtsjukdomar, t.ex. gråmögel och mjöldagg, kan behandlas biologiskt, med hjälp av s. k. biologiska bekämpningsmedel. Det aktiva ämnet i ett biologiskt preparat kan vara en nyttosvamp eller –bakterie. Trots mycket övertygande testresultat under laboratoriebetingelser och i mindre stora växtbestånd kan en fullgod effekt inte alltid uppnås i praktiken. Detta är inte överraskande, därför att de biologiska preparaten är präglade av sitt liv i fermentatorn och i en förpackning och inte allts är anpassade för ett liv i växthus. Vi undersökte om vi kan förbättra etableringen av tre kommersiella preparat under laboratorie- och växthusbetingelser med hjälp av ljus och ”föda”. Vi var särskilt intresserade av att trigga två processer som är väsentliga för behandlingsframgång, nämligen spridningsförmåga och etableringsförmåga.
Tre nyttobakterier (Bacillus amyloliquefaciens, BA; Pseudomonas chlororaphis, PC; Streptomyces griseoviridis, SG) testades för att ta fram optimala näringsbetingelser (”föda”) för ökad spridning resp. etablering. Bland 190 testade näringsbetingelser hittade vi en som stödjer en förbättrad spridning hos alla tre nyttobakterier och ett antal som främjar vidhäftningen på ytor, dvs förbättra etablering. Ljusbetingelserna måste anpassas individuellt för de tre organismerna. Under växthusbetingelser såg vi att vit LED ljus, som är en blandning av olika våglängder synligt ljus, stödde de tre nyttobakterier allra bäst i växthusodlad tomat. PC och SG främjades också i blått och grönt ljus. Ljusspridning minskar drastiskt i beståndet när växter belyses uppifrån. För en förbättrad etablering av biologiska preparat måste ljusspridningen optimeras.