Bekæmpelsesmiddelforskning fra Miljøstyrelsen, 96 – Bekæmpelse af sygdomme i frøbede af Nordmannsgran ved hjælp af biologiske og kulturtekniske metoder i skovplanteskoler

Bekæmpelse af sygdomme i frøbede af Nordmannsgran ved hjælp af biologiske og kulturtekniske metoder i skovplanteskoler

1 Introduktion

1.1 Baggrund

Barrodsproduktion af frøplanter er første led i produktionen af juletræer og pyntegrønt, et led hvor pesticidbelastningen er kritisk høj. Således er den største mængde af fungicider anvendt i skovbruget knyttet til brugen i planteskolerne. Af miljømæssige årsager er denne brug søgt minimeret blandt andet ved en aftale af 3. november 1998, der er indgået mellem Miljøministeriet og Amtsrådsforeningen om afvikling af plantebeskyttelsesmidler på offentlige arealer. Derfor søger også Skov- og Naturstyrelsens Planteskoler at afvikle forbruget af kemiske plantebeskyttelses-midler og iværksætte brugen af alternative foranstaltninger.

I Nord-Europa anses Pythium generelt for den dominerende skadevolder i nåletræsfrøbedene (Kozlowski & Métraux, 1998). Dette stemmer overens med, at det i Danmark er fundet, at Pythium er den primære skadevolder på Abies nordmanniana, men endvidere ses Rhizoctonia solani, Phytophtora spp., Fusarium spp. og mere sjældent Chalara sp., Cylindrocarpon destructans og/eller Verticillium sp. også i frøbedene (Lene Petersen pers. inf). Der er usikkerhed om, hvilke patogener, der er mest betydende, men der er ingen tvivl om, at rodbrand i ædelgran frøbede forårsages af et kompleks af forskellige jordbårne patogener.

Angrebet sætter tidligt ind i kulturen. Ved inokulering af Picea abies med Pythium ultimum fremkaldes rodbrandsymptomer allerede efter 2-3 dage og en hel frøplante-population kan være angrebet 17 dage efter inokulationen (Kozlowski & Métraux, 1998). Angrebet af Pythium svampe kan fremmes af våd og sur jord, og temperaturen specielt omkring spiringstidspunktet spiller også en stor rolle. Det er således almindelig kendt at skygning, for tæt såning og vanding fremmer rodbrand (Ferdinansen & Jørgensen, 1938-39; Gillmann, 2001).

Foruden den jordbårne smitte kan der være tale om frøbårent inokulum af f.eks. Fusarium spp. og Alternaria spp. (Motta et al. 1996). Forekomst af frøbårne patogener i de danske frøpartier er ikke velundersøgt, men antages at kunne være af stor betydning alt efter frøenes adkomst og beskaffenhed.

Den naturlige mikroflora i jorden antages at komme stærkt ud af balance ved brug af kemikalier i planteskolerne. Ved at anvende en biologisk bekæmpelsesstrategi kan man søge at genskabe den naturlige konkurrence i jorden. Her kan saprofytiske mikroorganismer være nyttige, da de er lette at opformere og antages hurtige til at etablere sig i de ensartede dyrkningssystemer i planteskolerne og dermed konkurrerer med hurtigtvoksende patogener i jorden på såtidspunktet. Biologisk bekæmpelse af spiringsskadende svampe i skovplantekulturer ved brug af antagonistiske saprofytiske mikroorganismer er kun sparsomt undersøgt. Det er demonstreret at tilførsel af Trichoderma harzianum kan påvirke den generelle mikroflora i jorden og reducerer infektionspotentialet for nåletræssmåplanter (Yakimenho & Grotnitskaya, 2000). Endvidere har et kommercielt middel Mycostop for nylig vist effekt mod Botrytis cinera, der er et problem som fakultativ parasit på forud skadede småplanter (Capieau et al., 2004). I Biologisk bekæmpelsesgruppen på Plantepatologisk Sektion, KVL er der ført en bevidst selektionstrategi for udvælgelse af antagonistiske svampe, der trives i det system, de senere skal tilføres (Knudsen et al., 1997). I dette arbejde har det vist sig at den antagonistiske svamp Clonostachys rosea IK726 er effektiv mod spiringsskadende svampe (Knudsen, et al. 1995; Jensen et al. 2002). Endvidere er der demonstreret virkning mod Pythium tracheiphilum i kinakål (Møller, 2003), Pythium ultimum i sukkeroer (Ærø Hansen, 1997; Jensen et al.,1996), Alternaria radicina i gulerødder (Jensen et al., 2004) og mod lagersvampene Alternaria og Fusarium spp på agern lagret ved –3°C (Knudsen et al., 2004). Svampen kan kolonisere rødder (Knudsen et al., 1996), og ved hjælp af genetisk mærkede isolater er det vist, at isolatet har bedre overlevelse på rødder end i jordmiljøet (Jensen et al., 2000a; Johansen et al. submitted). Sutton (2000) fandt at Clonostachys rosea er effektiv til at bekæmpe Botrytis cinerea i container-frøbede med kimplanter af forskellige nåletræer. I dette arbejde blev det aktuelle C. rosea-isolat selekteret blandt 136 i et testsystem udført i væksthus. Forsøg har vist at en praktisk anvendelse er højst realistisk, idet det lagrede produkt er effektivt efter minimum 1 år og i en formulering, der indebærer en så lav mængde, at det vil indebære realistiske produktionsomkostninger (Jensen, 2000).

Bacillus subtilis har vist sig effektiv mod Rhizoctonia i kartofler (Wicks et al. 1995). Præparatet FZB24 fra FZB Biotechnik er baseret på Bacillus subtilis var. amyloliquefaciens . I Biologisk bekæmpelsesgruppen på KVL er der gjort erfaringer med Bacillus subtilis ( Wulff, 2002) og produktet FZB24 er anvendt mod Rhizoctonia solani på fremspirende kartofler i vækstkammer såvel som i markforsøg med et godt resultat (Knudsen, 2000).

Trichoderma-baserede kommercielle produkter er udviklede til bekæmpelse af Pythium i grøntsager. De fleste Trichoderma-præparater er baseret på isolater, der virker ved kolonisering af værtsvæv (f.eks sår) inden patogenerne angriber planten (Green & Jensen, 2000). Derfor har Trichoderma-præparaterne været forholdsvis succesfulde over for jordbårne sygdomme, især i væksthuse (Jensen & Lumsden, 2000). Der er påvist rodkoloniserende evne af T. harzianum (Ahamad & Baker 1987), der er udnyttet blandt andet i præparatet TRI 003 (Harman, 1996).

Biologiske bekæmpelsesmidler kan tilføres frø før eller efter stratificering. Ved stratificering ophæves frøhvilen gennem kuldebehandling af opfugtede frø ved 2-3°C. I Abies nordmanniana skal frøene stratificeres 3-6 uger før såning i marken. Ved anvendelse af antagonister under stratificering vil det derfor være et krav at et præparat kan overleve og gerne opformeres ved lave temperaturer og fugtige forhold. Stratificerings-metoden har visse ligheder med priming, hvor forsøg med kombination af en sådan behandling og bejsning af gulerodsfrø med Clonostachys rosea IK726 har haft en særdeles god effekt i forhold til at hæmme angreb af Alternaria radicina og dermed fremme spiringen (Jensen et. al. 2004). Der er yderligere demonstreret god overlevelse af Clonostachys rosea IK726 i de første måneder på lagret agern ved -3°C og 100% R.H. (Knudsen et al., 2004).

I lyset af den forskningsbaserede viden blev der derfor antaget, at det ville være muligt at anvende antagonistiske mikroorganismer i kombination med frøbehandling til bekæmpelse af rodbrand i Abies- frøbede.

En anden strategi, der kunne være interessant at få belyst var, om det kan være muligt ved hjælp af texturændringer i såbedet eller ændringer af såtætheder at opnå bedre overlevelse. Dette skal ses på baggrund af at angreb af skadevoldere ofte sætter meget tidligt ind, især i vandlidende jord i frøbedene, og angrebet synes at spredes fra frøplante til frøplante. Derfor må det antages at dræning af frøbedet, såvel som øgning af planteafstand (formindskelse af frøtæthed), kan spille en rolle for sygdomsangrebets omfang.

1.2 Hypoteser

Patogene svampe i frøbede i skovplanteskoler tilhører svampe, der anses for mulige at bekæmpe med saprofytiske antagonistiske mikroorganismer. Sådanne patogener kan være Pythium spp. Fusarium spp og Rhizoctonia spp.
Patogene svampe på frø af Abies nordmanniana tilhører svampe, der anses for mulige at bekæmpe med saprofytiske antagonistiske mikroorganismer. Sådanne patogener kan være Fusarium spp. og Alternaria spp.
Det er muligt at anvende antagonistiske mikroorganismer til frøbehandling til bekæmpelse af de jord- og frøbårne patogener der forekommer ved fremspiringen af Abies nordmanniana i planteskolen
Frøvitaliteten kan have betydning for antagonisternes bekæmpelsesevne
Det er muligt at integrere en antagonistbehandling med den eksisterende frøteknologi, herunder især stratificering af frø, der anvendes til ophævelse af spirehvile.
Det er muligt ved hjælp af texturændringer og/eller ændret såtæthed at øge forekomsten af sunde frøplanter

Med udgangspunkt i disse hypoteser defineres i det følgende formål og delmål, hvori også de enkelte undersøgelser præciseres.

1.3 Formål

Hovedformålet med projektet var

at undersøge mulighederne for at anvende antagonister til biologisk bekæmpelse af rodbrand og andre patogene svampe i planteskolekulturer med nordmannsgran (Abies nordmanniana) med hovedindsatsen på antagonisten C. rosea IK 726;
endvidere undersøgtes mulighederne for at optimere plantesundheden gennem kulturtekniske foranstaltninger som 1) at ændre jordteksturen ved udlægning af sand såvel over som under frø, og 2) test af forskellige såtætheder.

1.3.1 Specifikke delmål:

De specifikke delmål, der også afspejles i de følgende kapitler var:

undersøge hvilke potentielt patogene svampe og sygdomme, der optrådte i frøbedene før forsøgsstart (Kapitel 2)
undersøge frøpartiernes kvalitet inklusive svampe og sygdomme (Kapitel 2 & 3)
etablering af smitteforsøg (dosis/respons) af et betydende jordbårent patogen (Kapitel 4)
undersøge antagonisters mulighed for etablering under stratificering (kapitel 5)
undersøge antagonisters evne til bekæmpelse af et patogen med kendt dosis/respons kurve (Kapitel 6)
undersøge antagonisters evne til sygdomsbekæmpelse ved påførsel hhv. før - og efter stratificering (Kaptel 7)
undersøge antagonistformuleringens betydning for bekæmpelsesevnen (Kapitel 7)
undersøge texturændringer og såtætheders betydning for sundheden af frøplanter (Kapitel 8)

Det praktiske perspektiv med projektet var således, at man ved anvendelse af nye eller markedsførte mikrobiologiske præparater - enten alene eller sammen med optimering af dyrkningsmæssige forhold og/eller udvælgelse af frø af høj kvalitet og vitalitet - kan opnå bedre dyrkningssikkerhed i skovplanteskoler i form af en bedre fremspiring af sunde frøplanter af Abies nordmanniana uden brug af fungicider

Hvis man i projektet kan opnå klare svar på betydningen af parametrene: antagonistbehandling, frøkvalitet, stratificeringslængde og såtæthed, for en forbedret fremspiring, vil projektet kunne bidrage til en videre strategi for pesticidfri produktion af Abies nordmanniana småplanter i planteskolen.