Sortblandning – ett robust odlingssystem

We will investigate the use of barley cultivar of mixtures to reduce aphid attack. Our hypothesis is that cultivar mixing mobilizes the crop’s induced resistance, reducing aphid colonisation and population growth. The aim is to contribute to the development of a robust crop production system based on increased intra-specific botanical diversity. To achieve this we will (i) identify appropriate cultivar combinations in spring barley using laboratory experiments (ii) clarify the underlying ecological interactions causing cultivar blend effects (iii) quantify the benefits of cultivar mixtures in field trials. By the end of the project we aim to provide recommendations for cultivar blends that can be used by both organic and conventional growers. Our vision is a cropping system that reduces pest attack, supports ecosystem services such as biological control and contributes to higher and more stable yields.

Vi kommer att undersöka möjligheterna att använda sortblandningar av korn för att minska bladlusangrepp. Vårt övergripande hypotes är att sortblandningar mobilisera grödans inducerade resistensegenskaper vilket minskar bladlössens etablering och dess populationsutveckling. Målet är att bidra till utvecklingen av ett robust växtodlingssystem baserat på ökad intra-specifik botanisk variation. För att uppnå målet ska vi (i) identifiera lämpliga sortkombinationer av vårkorn med hjälp av resultat i laboratorieförsök (ii) klargöra de underliggande ekologiska interaktionerna och mekanismer som orsakar sortblandningseffekten i vårkorn (iii) kvantifiera nyttan av sortblandningar genom fältförsök. Vi avser att inom projekttiden kunna ger rekommendationer angående sortblandningar som kan användas av ekologiska och konventionella odlare. Vår vision är ett odlingssystem som minskar skadegörarenangrepp, stödjer ekosystemtjänster som biologisk kontroll och bidrar till högre och stabilare avkastning.

Projektet utvecklades ett odlingssystem baserad på växtmångfald som syftar till att bidra till ett långsiktigt hållbart växtskydd med minskat behov av akuta bekämpningsåtgärder, samt högre avkastning än med traditionella metoder. Sorternas förmåga att svara på kemiska signaler från grannväxter utnyttjades i blandning av olika kornsorter och jämfördes med sorterna i ren-bestånd. I labb- och fältförsök visades att kornplantor anpassar sin tillväxt till grannar av en annan sort, men att denna förmåga till morfologiska och fysiologiska förändringar är sortberoende och beror därför på vilka komponenter som ingår i sortblandningen. Bladlöss känner av förändringarna i sin värdväxt och reproducerar sig sämre på plantor i vissa sortblandningar, oberoende av förekomst av deras naturliga fiender. Projektet hat gett ökad mekanistisk förståelse för hur växtinteraktioner öppnar för bättre anpassade odlingssystem och sortkombinationer som leder till minskad bladlöss tryck.

Konkurrensen med andra växter är den största utmaning en växt möter under sitt liv. Växter kan möta denna utmaning genom att läsa av signaler från sina grannar och anpassa sig till den konkurrens de kommer att möta. Till exempel kan de satsa på att producera mer bladmassa i förhållande till rötterna – eller tvärtom, beroende på grannens egenskaper. Det är en viktig överlevnadsstrategi för växter, eftersom de inte kan flytta på sig för att hitta bättre villkor någon annanstans. För växter är det viktigt att kunna skilja på vilka grannar som kan bli allvarliga konkurrenter och vilka som inte kommer att påverka dem i någon större grad. För att kunna identifiera konkurrenter uppfatta växter olika signaler som röjer både grannens identitet (olika växtarter eller sorter) och växtstatus, till exempel ålder eller växtlängd. Luftburna kemiska signaler kan vara särskild viktig informationskälla i tidig anpassningsprocessen av tillväxtstrategi till omgivande växter.

I labb- och växthusförsök studerades informationsutbytet mellan olika vårkornsorter. Vi har funnit betydande kvantitativa och kvalitativa skillnader i utsläppet av luftburna kemiska signaler mellan olika korn sorter. Särskilt intressant är att vissa sorter ändrar sin doftprofil när de växer bredvid en annan sort. Denna exponering inducerade ett ökat utsläpp av flera kemiska ämnen som är kända signalämnen mellan växt-växt och växt-insekt interaktioner. Därför testades bladlusens acceptans av exponerade och o-exponerade kornplantor i labb. Det visade sig att några sortkombinationer resulterade i signifikant minskning av bladlusacceptansen, medan andra sortkombinationer inte hade biologisk effekt. Sorter skilja sig i förmågan att sänder signaler och reagerar på dem och vi har funnit några sorter som ha båda egenskaper.

I projektet utnyttjade vi informationsutbytet mellan sorter genom att blanda olika kornsorter i fält för att uppnå skillnader i angrepp av bladlöss. För att jämföra hur korn (och insekter på korn) beter sig i sortblandningar och i renbestånd, genomförde vi två fältförsök med biologisk aktiva sortkombinationer från labb- och växthusförsök och kombinationer som inte hade effekt på bladlöss.

Mätningar av olika växtegenskaper avslöjade signifikanta skillnader mellan sortblandningar och sorter i renbestånd under båda försöksåren. Växter i sortblandningar utvecklades långsammare, var kortare och producerade mindre ovanjordisk biomassa än samma sorter odlade i renbestånd. I några sortkombinationer växte plantorna i renbestånd snabbare tidigt på säsongen än växterna i blandningar, men senare under utvecklingen växte plantorna i sortblandningarna snabbare än sorterna i renbestånd. Vi observerade också att sorterna hade olika förmåga att anpassar sin längdtillväxt till den andra sorten i en blandning. Trots att enskilda sorter i blandningar var kortare under sin vegetativa utveckling än i monokulturer, producerade sortblandningar betydligt mer vegetativ biomassa vid skörd 2016. Dessutom gav sortblandningar betydligt högre kärnskörd än renbestånd i 2016. Resultaten visar att sortblandningar producerar mer ovanjordisk vegetativ biomassa och avkastar bättre än renbestånd trots att de var betydligt långsammare i tillväxt i början av växtsäsongen.

År 2016 minskade antalet bladlöss signifikant i alla sortblandningar jämfört med antalet löss i renbestånd. Den största minskningen observerades i sortkombinationen Salome/Fairytale. För att säkerställa att effekterna på bladluspopulationen är orsakad av växtinteraktioner och inte av predation, ställdes insektburar i varje parcell där naturliga fiender var utestängda. Liksom på öppet fält minskade antalet bladlöss i burarna signifikant i alla sortblandningar jämförd med antalet löss i renbestånd. Även i detta faller var minskningen störst i sortkombinationen Salome/Fairytale. Resultaten visar tydligt mindre bladlusangrepp på kornplantor som växter i sortblandning än när de växer i renbestånd i 2016, och detta oberoende på förekomst av deras naturliga fiender. Särskild sortkombination Salome/Fairytale visade sådan effekt.

För att få en ännu bättre förståelse hur växtinteraktioner öppnar för bättre anpassade odlingssystem och för att hitta vilka sorter optimalt kombineras för minskar växtskadegörarna, behövs fortsatta studier av växtinteraktioner och hur dessa påverkar bladlöss.