Bekæmpelsesmiddelforskning fra Miljøstyrelsen, 93 – Bæredygtig produktion af småplanter i forstplanteskoler

Bæredygtig produktion af småplanter i forstplanteskoler

2 Baggrund

Produktion af småplanter i forstplanteskoler er forbundet med et stort forbrug af pesticider til forebyggelse/bekæmpelse af ukrudt, sygdomme og skadedyr. På grund af uønskede effekter på miljø og gartneriarbejdernes sundhed er der behov for at udvikle alternative forebyggelses- og bekæmpelsesstrategier, der bygger på pesticidfrie metoder.

Ved Danmarks JordbrugsForskning er der i 1994 og i 2000 foretaget undersøgelser i fire forstplanteskoler vedrørende rodpatogene svampe i Alnus, Abies og Picea (Bødker & Noyé, 1994; Bødker & Larsen, 2000). Resultatet viste klart, at der er store problemer med høje smittetryk af rodsygdomme i danske planteskoler, som primært synes forårsaget af Fusarium og Pythium. Disse problemer afhjælpes for størstedelens vedkommende ved brug af jorddesinfektionsmidlet Basamid (handelsnavn Basamid granulat 980), som dog primært rettes mod bekæmpelse af ukrudt.

En kemisk jorddesinfektion påvirker ikke alene ukrudt og de rodpatogene svampe, som ønskes nedbragt, men kan også have uønskede effekter på andre organismer, herunder antagonister mod rodpatogene svampe og andre organismer med gavnlige funktioner. Således har jorddesinfektionsmidlet Basamid en kraftig toksisk effekt overfor både ukrudt, mikroflora og mikrofauna, og forskydninger i den biologiske ligevægt i jorden kan måles i op til 105 dage efter en kemisk jorddesinfektion (Toyota et al., 1999).

Dampning af frøbede er et oplagt alternativ til kemisk jorddesinfektion og vinder mere og mere indpas indenfor frilandsgartneri og er effektiv til bekæmpelse af ukrudt og rodsygdomme (Pinel et al., 1999; Melander et al., 2002). Denne metode er dog ligesom kemisk sanering også forbundet med risiko for hæmning af mikroorganismer, som gavner planters vækst og sundhed som f.eks. mykorrhizasvampe (Soulas et al., 1997) og den generelle mikrobielle aktivitet i jord (Elsgaard, 2003).

Anvendelse af biosanering er et andet oplagt alternativ til kemisk jord desinfektion. Der er flere eksempler på biologisk sanering af rodpatogener med nedmuldning af efterafgrøder (Williams Woodward et al., 1997; Bødker & Thorup-Kristensen, 1999; Lazzeri & Manici, 2001). Den sanerende virkning af efterafgrøder som f.eks. Brassica arter beror sandsynligvis på en kombination af udskillelse af glycosinolater og opformering af sygdomshæmmende mikroflora ved omsætningen af grønafgrøden. Glycosinolater er kemiske forbindelser fra Brassica planter, som er toksiske overfor rodpatogene svampe (Sawar et al., 1998; Smolinska et al., 2003). Endvidere kan glycosinolater hæmme frøspiring af f.eks. salatfrø (Brown & Morra, 1996). Glycosinolater er ikke alene toksiske overfor rodpatogener, men også overfor mykorrhizasvampe (Screiner & Koide, 1993) og nitrificerende bakterier (Bending & Lincoln, 2000).

Der er ingen publicerede undersøgelser, der sammenligner kemisk og termisk sanering med anvendelse af den biologiske sanering, der sker ved aerob omsætning af organisk materiale fra en grønafgrøde. Ligeledes mangler der viden om kombination af "kemisk/termisk" jord desinfektion med grønafgrøder, som bygger på naturlige reguleringsmekanismer. En sådan kombinationsbehandling kan tænkes anvendt i jord med højt sygdomstryk, hvor jorddesinfektion er tvingende nødvendig. Her kan den naturlige mikroflora reetableres gennem tilførsel af organisk materiale for derved hurtigst muligt at genskabe jordens frugtbarhed.

Iværksættelsen af en dyrkningsstrategi, der udnytter biologiske ressourcer kræver derfor indgående kendskab til de sygdomsforårsagende svampe i de enkelte dyrkningssystemer samt til specificiteten i sygdomshæmning af de forskellige organiske materialer. Ved anvendelse af biologiske ressourcer er en totalsanering ud fra en kemisk synsvinkel meget vanskelig at opnå, og selv et halveret smittetryk kan forårsage store skader på planternes rødder. Endvidere skal udplantningsplanter være helt sunde, idet en tilsyneladende sygdomsfri plante med et lille angreb af rodpatogene svampe først vil udvise vækstdepression efter udplantning i skov eller læbælte. Dette er af større betydning end de planter, der kasseres allerede i planteskolen på grund af tydelige symptomer. Derfor bør der ved en eventuel praktisk anvendelse af de biologiske ressourcer tages udgangspunkt i de sygdomsfrie jorder, hvor en forebyggende dyrkningsstrategi fortsat kan bevare sygdomstrykket under skadetærskelen (Bødker & Thorup-Kristensen, 1999). Dette gælder for alle planteproduktionssystemer.

Diskussionen vedrørende pesticiders effekt på jordøkosystemers mikrobielle samfund bygger i høj grad på studier i mikrokosmer, hvor det ikke er muligt at vurdere pesticideffekter i forhold til andre miljøpåvirkninger. I studiet af pesticiders sideeffekter er det vigtigt, at den naturlige fluktuation i diversitet og aktivitet af de mikrobielle samfund indgår som reference for, at tolkninger ikke kommer ud af proportion. Det er derfor vigtigt, at resultater opnået gennem laboratorieforsøg valideres med markforsøg, hvor det er muligt, at give et realistisk mål for indvirkningen af både kemisk, termisk og biologisk desinfektion på de mikrobielle samfund under naturlige planteskoleforhold. Det nærværende projekt havde derfor både et praktisk og erkendelsesmæssigt sigte.

Sygdomstrykket er meget højt og homogent fordelt i danske planteskoler (Bødker & Larsen, 2000), men der er dog stadig en del uklarhed vedrørende hvilke patogener, der er den primære årsag til udfaldet af småplanter. Projektet startede derfor med en diagnosticering og identifikation af disse patogener. Derefter blev fokus rettet mod forskydninger i jordøkosystemets mikrobielle samfund og den hastighed, hvormed diversiteten og aktiviteten kan genskabes efter brug af forskellige organiske materialer med og uden en forudgående kraftig termisk eller kemisk jorddesinfektion.

Ektomykorrhizasvampe findes naturligt i skovøkosystemer, hvor de danner symbiose med trærødder. Desuden danner nogle løvfældende træer som hvidel arbuskulær mykorrhiza. Disse svampe tillægges stor betydning for rodsystemets optagelse af næringsstoffer som f.eks. kvælstof og fosfor og modstandsdygtighed overfor sygdomme (Smith & Read, 1997). Kemisk og termisk jorddesinfektion vil givetvis ikke alene hæmme rodpatogener, men også disse gavnlige svampe.

Indenfor de sidste 10 år er nye velegnede metoder til beskrivelse af mikrobielle samfund i jorden blevet tilgængelige. Diversiteten af mikroorganismer kan undersøges på isolatniveau gennem isolering af svampe og bakterier med efterfølgende fænotypisk (BIOLOG, fedtsyrer) og genotypisk (UP-PCR, RAPD, AFLP) karakterisering eller på samfundsniveau gennem analyse af materiale fra mikroorganismerne (DNA, phospholipider, enzymer) ekstraheret fra jorden samt gennem analyse af funktionel diversitet af den ekstraherede bakteriefraktion (BIOLOG-profiler). I dette projekt studerede vi effekten af jorddesinfektion på samfundsniveau, og til det formål valgte vi at anvende fedtsyreprofiler baseret på FAME (Cavigelli et al., 1995). Ved FAME-profilering ekstraheres jordens totale indhold af fedtsyrer og analyseres kvalitativt og kvantitativt ved gaskromatografi. Da en del af fedtsyrerne er specifikke for bestemte grupper af svampe og bakterier, kan resultatet give et mål for den totale svampe- og bakteriebiomasse samt for forholdet mellem Gram negative og Gram positive bakterier.

I nærværende projekt blev der anlagt identiske forsøg på to danske forstplanteskoler med forsøgsarealer med høje smittetryk af rodsygdomme med brug af efterafgrøder i kombination med en forudgående damp- eller Basamidbehandling.

Majroe, der indeholder fungitoksiske glycosinolater og havre, der ligeledes indeholder fungitoksiske avenaciner, blev anvendt som efterafgrøde. Valget af majroe og havre skyldes, at begge afgrøder i tidligere undersøgelser har vist effekt overfor rodpatogene svampe. For at kunne sammenligne med konventionel planteskolepraksis etableredes endvidere to behandlinger med henholdsvis damp- og Basamidbehandling umiddelbart før såning af kulturafgrøden i foråret. Dampning, Basamid og efterafgrøder blev testet alene og i kombination for deres effekt overfor angreb af rodpatogener, fremspiring af ukrudt og forekomst af mykorrhiza og forskydninger i jordens mikroflora i fire forstplantekulturer.