Hvedens stinkbrand

- en udfordring for principperne for økologisk plantebeskyttelse

Ph.d.afhandling

af Anders Borgen

Ph.d.-afhandling udarbejdet ved Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskoles Institut for Jordbrugsvidenskab i fagområdet Økologisk Jordbrug.

Udgivet af forfatteren. Første oplag trykt i 10 nummererede eksemplarer i forbindelse med den officielle aflevering af afhandlingen. Andet oplag trykt på DSR Grafik i 150 eksemplarer.

ISBN 87-988060-9

Tegning på titelbladet er reproduceret med tilladelse af Morten Telling og Magasinet Økologisk Jordbrug. Enhver lighed mellem tegningens motiv og forskere eller laboranter i tilknytning til Landbohøjskolens økologiske jordbrugsforskning i løbet af 1990'erne må formodes at være tilsigtet.

Fotos på omslaget af forfatteren. Bemærk kloroserne på bladene på de syge planter, jvf. Appendiks 1.

Forord

Ph.d.-studenten og hans projekt

Allerede under udarbejdelsen af mine hovedopgaver på agronomstudiet (1990-92) om frøbårne sygdomme i økologisk jordbrug var stinkbrand et centralt emne, og i senere forskningsprojekter om såsædskvalitet i økologisk jordbrug (1993-95) arbejdede jeg også med bl.a. stinkbrand. I 1995 definerede jeg og startede nærværende ph.d.-projekt, som udelukkende har handlet om stinkbrand i økologisk jordbrug. Arbejdet er siden blevet suppleret med et forskningsprojekt i regi af Forskningscenter for Økologisk Jordbrug (FØJO) om stinkbrand og stængelbrand i rug, et projekt fra Strukturdirektoratets økologiske udviklingsprogram om stinkbrand, nøgen bygbrand, stribesyge m.fl., og et græsrodsforskningsprojekt på Mørdrupgård om stinkbrand og andre sygdomme og problemer i økologisk såsæd.

I løbet af denne tid har jeg alene eller i samarbejde med andre gennemført en række undersøgelser og forsøg, hvoraf centrale dele er publiceret i de artikler, som er præsenteret i de 6 appendiks, og som sammen med litteraturstudiet danner grundlaget for konklusionen på afhandlingen. Der er imidlertid også gennemført stinkbrandrelevante forsøg, som ikke er publiceret. Det drejer sig dels om forsøg, som på grund af uheld eller andre forsøgsfejl ikke er blevet publikationsegnede, og dels om igangværende forsøgsarbejde. Eksempelvis ligger der i skrivende stund markforsøg med varmtvandsbehandling, bejdsning med forskellige organiske syrer, fysisk rensning og biologisk bekæmpelse, og hvor der om kort tid vil indløbe nye resultater. Enkelte steder i teksten henvises der således til upublicerede forsøg og egne erfaringer. Dette gøres i tilfælde, hvor resultaterne og erfaringerne trods alt bidrager med informationer, der kan medvirke til at danne overblik, og forsøgsdesign og resultater beskrives kun summarisk. Min forskning med stinkbrand fortsætter således i hvert fald et stykke tid endnu, og arbejdet med stinkbrand bliver næppe nogensinde færdigt. Det er mit håb, at jeg får mulighed for at færdiggøre dette igangværende arbejde, og hvis de finansielle muligheder byder sig, vil jeg heller ikke udelukke at sætte nye forsøg i gang med dette emne, måske allerede i indeværende inkarnation. Jeg har dog valgt ikke at afvente afslutningen af ph.d.-afhandlingen til dette er sket. Dette er gjort dels af økonomiske grunde, dels ud fra den betragtning, at jeg med det argument muligvis aldrig ville få den færdig, fordi der måske altid vil være igangværende arbejde, som mangler afslutning.

Sidst i afhandlingen når jeg på baggrund af de tilvejebragte præmisser frem til en konklusion, der stiller spørgsmålstegn ved, om behovet for bekæmpelse egentligt er så stort, som jeg og mange andre har gået og troet. Dette står i kontrast til det store arbejde jeg også selv har lagt i udvikling af bekæmpelsesmetoder mod sygdommen. Set med bagklogskabens ulidelige klarsyn er det muligt, at den forsøgsmæssige prioritering i projektet kunne have været anderledes med mindre vægt på bekæmpelsesmetoder ved høje sporeniveauer til fordel for eksperimentelt arbejde, der kunne støtte denne del af konklusionen i form af forsøg med sortsafhængige skadetærskler ved praksisrelevante sporeniveauer, og på betydningen af almindelig rensning af såsæd for sporeindholdet. Jeg må dog stå fast på min konklusion, når jeg ikke kan nå til andre på det foreliggende grundlag, og så lade den være rettesnor for prioriteringen af det fremtidige arbejde med sygdommen.

Afhandlingen er en officiel ph.d.-afhandling, og er forsøgt skrevet på en måde, så den lever op til de formelle krav, hvor det centrale selvsagt er at vise, at jeg er kvalificeret til titlen som ph.d. eller 'lic.agro.' som det hed tidligere. Alligevel har jeg forsøgt at skrive den på en måde, så også andre end eksaminator og censorer med interesse for stinkbrand og plantebeskyttelse i økologisk jordbrug kan få glæde af læsningen. Jeg har således valgt at skrive afhandlingen på dansk og forsøgt at undgå snævre faglige udtryk uden forklaring. Jeg håber at kunne sidde på begge stole samtidigt uden at falde ned.

Erkendtlighed

Jeg vil gerne benytte lejligheden til at takke de mange, der har været behjælpelige og støttet mig i mit arbejde med ph.d.-projektet. Min familie vil jeg takke for at have fået lov til at gennemføre det, også i tider, hvor lønnen ikke var det, der bar arbejdet igennem. Min kollega og studiekammarat gennem et årti, Lars Kristensen, med hvem samarbejdet har været så tæt, at det største problem har været at adskille hans og min ph.d.-afhandling til to individuelle arbejder. Mine vejledere, Jesper Rasmussen, Hanne Østergaard og John Porter, både for at forsøge at få mig til at holde mig til emnet og for ikke at indføre urimelige restriktioner, når det ikke lykkedes. Per Kølster, som var min vejleder i starten af projektet, og som i en lang periode "var" økologisk jordbrug på Landbohøjskolen, og som her igennem i høj grad har præget mit arbejde med økologien. Mine kolleger ved Agroøkologi og CØM, som jeg har nydt samværet med, når jeg en sjælden gang ikke svigtede dem ved at arbejde hjemme. Landbohøjskolen som institution, som har finansieret en del af projektet og givet mig frie og fleksible arbejdsvilkår, og Strukturdirektoratet, som har finansieret resten af den forskning, som har indgået i projektet.

Møn, den 8. august 2000

Anders Borgen

Sammendrag

I afhandlingen beskrives principperne for økologisk plantebeskyttelse og der argumenteres for, at en plantesygdom som stinkbrand primært bør forebygges frem for at blive bekæmpet i et økologisk dyrkningssystem. Stinkbrandens biologi analyseres med henblik på at finde mulige forebyggende dyrkningsmetoder. Endvidere undersøges mulige bekæmpelsesmetoder, som er tilpasset økologisk jordbrug. Det konkluderes, at der findes forebyggende metoder, og at det er sandsynligt, at en systematisk udnyttelse af disse vil kunne forhindre hovedparten af problemerne med sygdommen. Det konkluderes endvidere, at der er muligheder for bekæmpelse i økologisk jordbrug, som kan bruges som sikkerhedsnet under dyrkningssystemet.

I afhandlingen gengives 6 eksperimentelle artikler, som dækker udvalgte emner inden for stinkbrandens biologi og bekæmpelse. Det vises, at stinkbranden kan agere som jordbåren patogen også i dyrkningssystemer med flere års dyrkning af ikke modtagelige afgrøder. Det dokumenteres, at mejetærskeren kan fungere som spredningsvektor for sporer, og at der i de første 3-4 tømninger af en mejetærskers korntank efter høst af en angreben mark er risiko for at overføre sporer til en efterfølgende afgrøde. Det vises, at stinkbrand kan bekæmpes fuldstændig ved neddypning i varmt vand i 1-5 minutter ved 50-55 ºC uden påviselig negativ påvirkning af kornets spiring. Patogenet er mest følsom over for temperaturen, mens kornet er mere følsom over for tiden ved den pågældende temperatur. Stinkbrand kan bekæmpes ved coatning med mælkepulver, dog ikke uden negativ effekt på kornets spiringshastighed. Den negative effekt på spiringen er proportional med doseringen af mælkepulver, medens effekten på patogenet er størst med lav dosering. Herved er der en høj selektivitet ved lave doseringer, der kan udnyttes i kombination ved andre metoder. Det vises at nogle biologiske midler har en effekt, men at der ikke p.t. er kommercielt tilgængelige biologiske midler, der alene kan bekæmpe sygdommen effektivt. Ved at kombinere behandling med mælkepulver og biologiske midler forbedres mulighederne for at udvikle et biologisk middel til bekæmpelse af stinkbrand. Det vises, at man i de fleste hvedesorter kan gennemføre eksperimentelt arbejde med stinkbrand ved at basere diagnosen på bladsymptomer i stedet for akssymptomer, hvilket kan nedsætte tidsforbruget f.eks. ved eksperimentelt arbejde med udvikling af bekæmpelsesmetoder.

English summary

A. Borgen: Common bunt in wheat - a challenge for the principles of ecological plant protection. Ph.D.-thesis at The Royal Agricultural and Veterinary University.

The thesis starts with discussion of the principles of organic agriculture, and it is argued that a plant disease like common bunt should be prevented rather than be treated in an organic cropping system. The biology of the pathogen is analysed in order to find preventive measures for crop infection and some treatments applicable in organic farming. I conclude that preventive methods are available, and that these will be able to prevent most problems with the disease. However, treatments applicable in organic farming are available that can be used to secure the cropping system in cases where preventive measures fail to do so.

In the thesis 6 articles are reprinted, covering selected issues of the biology and control of common bunt. I show that common bunt can act as a soil-borne disease in cropping systems with several years without susceptible crops. It is shown that the combine harvester can serve as a transmission vector for the pathogen, and that the risk of spore transmission to a non-infected crop is present for up to 4 emptyings of the seed tank, if the combiner has harvested an infected crop. It is shown that common bunt can be effectively controlled by dipping the seeds in hot water for 1-5 minutes at 50-55 ºC without a significant reduction in seed germination. The pathogen is more sensitive to the temperature level, while seed germination is more sensitive to the duration of the treatment. Coating seeds with milk powder has an effect on bunt infection, but with this treatment seed germination is significantly reduced. This reduction in germination is proportional to the milk powder dose applied, while the effect on disease development is most pronounced at low doses. Therefore the selectivity of the treatment is highest at low doses meaning that it can be used in combination with other treatment. It is shown that some other biological treatments have effects, but at the moment in Denmark no such commercial seed treatment agents are available with an adequate effect. By combining milk powder and biological agents, the chance for development of an effective treatment is improved. Finally, it is shown that leaf symptoms of bunt infection can be used in many wheat varieties instead of diagnosis in the head of the plant, and that this method can decrease the time used in experimental work such as the development of new seed treatments.

Indholdsfortegnelse

Forside

Forord iii

Ph.d.-studenten og hans projekt iii

Erkendtlighed iv

Sammendrag v

English summary vi

Indledning 1

Strategi for plantebeskyttelse i økologisk jordbrug 1

Regulering af hvedens stinkbrand 4

Patogen 8

Taksonomi 8