Uppskattning av ogräsplantans tillväxtstatus som metod att förutsäga herbicideffekten – underlag för beslutsnyckel i IPM. Förlängning av Steg 1, växtsäsong 2011

Sammanfattning av slutrapport
Ogräs ska vara i ”aktiv tillväxt” för att herbicider ska ha god effekt. Vi ville mäta tillväxtsstatus direkt på plantorna, för att i förväg bedöma värdet av en bekämpning. Unga plantor av raps, renkavle och flyghavre utsattes för torkstress för att avstanna tillväxten. Effekten på storleksökning, fotosyntes (klorofyllfluorescens), klorofyllinnehåll och respiration mättes. Torkstress kunde användas för att ge gradvis reducerad tillväxt, men var svår att kontrollera utomhus, även under tak. Klorofyllinnehållet steg vid stress, medan klorofyllfluorescensen sjönk vid gradvis torkstress, men ökade vid hastigt påkommen stress. Variation i nettoassmilation ökade vid stress. Klorofyllfluorescens används redan för att bedöma bekämpningseffekt, men att prediktera effekten av en planerad bekämpning kräver en betydligt större förståelse för de komplexa processer som påverkar stressnivån. Svårigheten att definiera och inducera en relevant stressnivå var orsaken till stor variation i mätvärden.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Populärvetenskaplig rapport av projektet ”Uppskattning av ogräsplantans tillväxtstatus som metod att förutsäga herbicideffekten – underlag för beslutsnyckel i IPM. Steg 1”.

Författare:
Lars Andersson, Liv Åkerblom Espeby, Martin Weih

Syfte: Projektet hade målet att utveckla en metod för att mäta om ogräsplantor är i aktiv tillväxt vid en planerad bekämpningstidpunkt, eftersom många ogräspreparat är beroende av det för att ha god effekt.
Sammanfattning av resultat:
En framgångsrik utveckling av metoden förutsatte 1) att vi kunde åstadkomma olika stressnivåer i plantorna, 2) att stressen hade en tydlig effekt på tillväxten, och 3) var mätbar för någon av de mätvariabler vi registrerade (klorofyllfluorescens, nettoassimilation och klorofyllinnehåll).
Genom att i varierande omfattning begränsa vattentillgången för plantorna lyckades vi inducera tre nivåer av stress, vilket klart visades av signifikanta skillnader i biomassatillväxt hos samtliga arter vi studerade (raps, renkavle och flyghavre). I de första försöken lyckades vi alltså uppfylla de två första förutsättningarna. Dessutom fann vi i renkavle en tydlig tendens till gradvis reducerad fluorescens med ökad vattenstress, medan värdena i raps i stället ökade i försök med upphörd bevattning. Mätningarna med SPAD visade också lovande resultat med skillnader mellan upphörd och fortsatt bevattning.

Material och metoder:
Experimenten som gjordes var krukförsök i klimatkammare, växthus och utomhus under tak. Tre arter användes, alla ettåriga arter som uppträder som åkerogräs i Sverige: Raps (vårgroende, tvåhjärtbladig), flyghavre (vårgroende gräsogräs), och renkavle (höstgroende gräsogräs).
De första experimenten gjordes i flera omgångar i klimatkammare, där fukt, ljus och temperatur kunde styras och utfördes parallellt del i en sval, dels i en varmare kammare. Den sista omgången av experiment utfördes under växtsäsongen 2011 parallellt utomhus under tak, och i växthus. Här användes något större odlingskärl. Vattenfaktorn varierades till tre nivåer, från god vattentillgång till måttlig respektive stark torkstress. Plantornas vattentillgång styrdes genom att ofta väga krukorna och kompensera förluster med vattning.
För att bedöma tillväxten hos ogräset gjorde vi i några experiment upprepade direkta mätningar av den, som utvecklingen av antal blad och bredd- och längdmätning av blad och skott. I de första experimenten skördades plantorna, och biomassan ovan och under jord vägdes. Vi undersökte sedan om det fanns samband mellan den direkt uppmätta tillväxten, de olika klimatförhållanden/torkstress som vi utsatte plantorna för, och följande mätvariabler:
- klorofyllinnehåll, mätt som bladkväve med en SPAD klorofyllmätare
- fotosynteskapacitet, mätt som klorofyllfluorescens
- nettot för fotosyntesproduktionen (nettoassimilation)
Samtliga instrument och mättekniker som vi använde i försöken är utvecklade för användning under fältförhållanden, bärbara och tåliga. Mätningarna utfördes under olika utvecklingsstadier, från tidigt hjärtbladsstadium till senare stjälksträckning/stråskjutning. Resultaten analyserades sedan statistiskt för att se hur säkra våra slutsatser var.
Resultat:
I de första experiment som utfördes i klimatkammare fanns ett tydligt samband mellan mängd skördad biomassa och mängd tillgängligt vatten (torkstressnivå). Vi hade alltså lyckats reducera tillväxten som tänkt i de stressade leden. Detta gällde alla de tre testade arterna (renkavle, raps och flyghavre). I renkavle fann vi här ett samband mellan klorofyllfluorescens, torkstress och tillväxt i den svalare temperaturen, men inte i den varmare.
I en andra försöksomgång under hösten 2010, också då i klimatkammare men med enbart raps, testade vi även samband med tillväxt och vattenstress för netto-fotosyntes (med IRGA), fluorescens (PAM), och klorofyll-innehåll (SPAD-mätning). Även här skilde sig mängden biomassa vid experimentets slut tydligt mellan vattennivåerna, d v s stressmetoden hade som avsett åter kraftigt reducerat tillväxten.
Däremot fann vi först inga tydliga samband mellan graden av torkstress och de mätvariabler vi testade. Vi upphörde då sista veckan med att alls vattna hälften av krukorna i varje led, medan den andra hälften fortsatte att bevattnas enligt plan. Det ska noteras att de plantor som hade god vattentillgång i början av veckan hade fortsatt god fukthalt i krukorna under testperioden, även i de krukor där vattning helt upphört. Under den sista veckan fann vi att:
Klorofyll-fluorenscens (PAM) skilde sig tydligt mellan krukor med helt upphörd bevattning och med fortsatt bevattning. Intressant var att PAM-värdet gav utslag för helt upphörd bevattning respektive fortsatt bevattning i det led där jorden innehöll en relativt stor mängd fukt och för plantor som visuellt sett inte bedömdes som stressade. I de led där tillväxten redan var kraftigt reducerad av kunde däremot ingen skillnad upptäckas i PAM-värdena mellan helt upphörd och fortsatt bevattning .
Nettoassimilationen (IRGA) påverkades i så mån att variationen inom de olika fuktnivåerna var väsentligt större i obevattnat jämfört med i de vattenjusterade krukorna. Någon skillnad i själva nivån (absolutvärdena) av nettoassimilation mellan de olika fuktnivåerna kunde vi däremot inte se.
Klorofyllinnehåll (SPAD): SPAD-mätningarna gav utslag för om krukorna var fortsatt vattnade, eller om vattningen helt upphört (akut torkstress) . SPAD tycktes alltså kunna ge väsentlig information om stress och tillväxtförändring, men för de resultat vi hittills har behöver man då helst mäta över några dagars tid.
I den sista försöksomgången, i växthus och utomhus, visade det sig mycket svårt att få tillväxten att helt avstanna, även i de mest vattenstressade leden och trots helt upphörd bevattning under två veckor. Detta konstaterades genom upprepade mätningar av bladstorleken. Försöket avbröts när plantorna passerat de utvecklingsstadier som var intressanta i projektet, alltså de stadier där kemisk bekämpning hade varit relevant. De mätningar av fluorescens (PAM), respiration (IRGA) och klorofyllinnehåll (SPAD) som ändå genomfördes kunde här inte visa några skillnader i de aktuella mätvariablerna mellan de tre testade fuktnivåerna. Det var heller inte att förvänta då tillväxten fortgick.

Slutsatser med nytta för och råd till näringen
Idag används omgivningsfaktorer som markfukt och temperatur som indikatorer på god tillväxt för besprutningsbeslut. Generella anvisningar om dosreduktion i dosnycklar, t ex i Jordbruksverkets årliga guide Kemisk ogräsbekämpning, baseras bl. a på detta. Här ville vi i stället se om egenskaper som kan mätas direkt hos växten kan ge säkrare förutsägelse av hur väl en kemisk bekämpning av ogräs kommer att fungera, vid en viss tidpunkt och under vissa klimatförhållanden.
Försöken visade på intressanta mönster, som bör vara intressanta för vidare forskning som eventuellt i förlängningen kan leda till praktisk tillämpning. Ett generellt problem när det gällde korrelationen mellan vattenstress och mätningar i våra försök var den stora variationen i behandlingar med hög stressnivå. För att metoden ska vara praktiskt användbar krävs att resultaten är entydiga och tillförlitliga, och resultaten visar tyvärr att vi bara delvis har lyckats uppfylla de förutsättningarna. Vi bedömer att den praktiska tillämpningen av resultaten i dag är avlägsen. Till exempel klorofyllfluorescens har visat stor användbarhet när det gäller att bestämma effekten av en redan utförd kemisk bekämpning, men att förutsäga effekten av en planerad bekämpning är betydligt svårare.