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Straw mulch in organically grown potatoes - evaluation and optimisation for virus vector control

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Döring, Thomas F. (2004) Straw mulch in organically grown potatoes - evaluation and optimisation for virus vector control. PhD thesis, University of Kassel, Germany , Ecological Plant Protection. . [Submitted]

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Summary

1. In order to evaluate effects of straw mulch applied at 2.5 – 5 t ha-1 in organically grown potatoes
(Solanum tuberosum L.), 21 field experiments were conducted over five years at two locations Northern Hessen and Southern Niedersachsen, Germany). The experimental sites were characterised by temperate climate conditions (635 – 709 mm precipitation year-1; 8.1°C mean air
temperature) and loamy silt soils. The main focus of the study was on aphids and the aphidtransmitted
Potato virus Y (PVY). This disease is a main problem in seed potato production. In addition to virus and vectors, associated agronomic effects of straw mulch were studied.
2. Straw mulch significantly reduced the incidence of PVY. It was most effective as a protectant for young plants against PVY, thus when a high vector pressure occurred early in the year. Combined mulching and presprouting (chitting) had a synergistic effect on the reduction of PVY incidence, with mulching affecting early vectors while the chitted plants exhibited adult plant resistance
earlier, thus protecting from late occurring vectors.
3. Straw mulch reduced aphid infestation on potato leaves and populations of potato-colonising aphids, but did not affect population growth rates. Scaling up the area mulched stepwise from 100 m² to 900m² consistently kept aphid infestation at reduced levels.
4. In a small scale experiment, straw mulch resulted in a reduction of the number of winged aphids landing in green water traps, compared to traps placed on bare soil; this effect was significant with amounts of 200 g straw m-2 and ≥ 400 g m-2, but increasing the straw quantity beyond 200 g m-2 did not cause a further significant aphid reduction.
5. In two further field experiments in 2003, aphid landing in green water traps placed on various backgrounds was tested, including differently coloured plastic sheets, straw and uncovered soil as backgrounds. Aphid catches were highest in traps on uncovered background (soil), and lowest in traps on white or silver backgrounds. For seven aphid species there was a negative correlation
between UV-reflectance (320 – 400 nm) of backgrounds and log(N+1)-transformed number of individuals. However, the effect of straw mulch (reduced aphid catches with straw compared to soil), could not be attributed to differences in UV-reflectance, as the UV reflectance was almost
identical in soil and straw.
6. Tuber yield and tuber size distribution were not influenced significantly or in a uniform direction
by straw mulch application in eleven field experiments, conducted over four years.
7. There was no consistent effect of straw mulch on weed parameters as number of weeds, weed cover and above-ground biomass of weeds.
8. The fact that yield and weed development were not significantly affected by straw mulch is largely
attributed to the relatively low amounts of straw applied, which were chosen for the primary
purpose of vector control.
9. The risk of undesirable post harvest N-leaching was reduced by straw mulch due to the immobilisation of nitrate-N after harvest at 6.8 – 7.0 kg N t-1 straw in two experiments (18 – 34 kg NO3–N ha-1).
10. Soil erosion was greatly reduced (by >97 %) in a rain simulation experiment on a 8 % sloping potato field with 20 % crop cover.
11. Severity of late blight (Phytophthora infestans) was estimated in five of the experiments at 3 – 7 dates per experiment. Straw mulch had no significant effect on late blight severity, measured as relative area under the disease progress curve, in any of the experiments, but a trend reducing late blight by straw mulch was observed in all five experiments.
12. Infestation with sclerotia of black scurf (Rhizoctonia solani) on harvested tubers, assessed on 100 – 220 tubers per plot, was not influenced consistently by straw mulch, with effects being nonsignificant in eight out of nine experiments.
13. Effects of straw mulch on microclimate, measured in one field experiment, were dependent on the time of the day, with the air in mulched plots being moister and cooler at night and dryer and warmer during the day. This effect was less marked in the period 4 – 6 weeks after mulching than
in the fortnight directly after mulching.
14. Prospects and constraints of straw mulch application in organic potato production are discussed and parameters for optimisation are suggested.

Summary translation

1. Um die Wirkung von Strohmulch (2.5 – 5 t ha-1) in ökologisch angebauten Kartoffeln (Solanum
tuberosum L.) zu untersuchen, wurden 21 Feldversuche über fünf Jahre an zwei Standorten in
Nord-Hessen und Süd-Niedersachsen durchgeführt. Die Versuchsflächen waren durch ein
gemäßigtes Makroklima (635 – 709 mm Niederschlag pro Jahr; 8.1°C mittlere Lufttemperatur)
und schluffig-lehmige Böden gekennzeichnet. Das Hauptaugenmerk der Untersuchung lag auf
Blattläusen und dem von ihnen übertragenen Kartoffel-Virus Y (PVY). Diese Krankheit stellt ein
Hauptproblem in der Pflanzkartoffelerzeugung dar. Zusätzlich wurden Effekte von Strohmulch in
Kartoffeln auf agronomische Parameter (Ertrag u.a.) untersucht.
2. Strohmulch führte zu einer signifikanten Reduktion der mit PVY infizierten Ernteknollen. Die
Reduktion war am stärksten, wenn der Vektordruck im Frühjahr am höchsten war. Die
kombinierte Anwendung von Strohmulch und Vorkeimen hatte einen synergistischen Effekt bei
der Virusreduktion: während Strohmulch bei starkem Frühjahrsflug der Vektoren wirksam war,
konnte Vorkeimen in Jahren mit schwachem Frühjahrsflug aber stärkerem Sommerflug durch
frühere Ausbildung der Altersresistenz Virusinfektionen vermindern.
3. Strohmulch verminderte den Blattlausbefall auf Kartoffelblättern und die Populationen
kartoffelbesiedelnder Läuse, jedoch nicht die Wachstumsraten der Blattlauspopulation. Bei der
schrittweisen Vergrößerung der Versuchsflächen von 100 m² auf 900m² blieb der Blattlausbefall
in den gemulchten Flächen gegenüber der ungemulchten Kontrolle auf reduziertem Niveau.
4. In einem Kleinparzellenversuch führte Strohmulch zu einer Verminderung der Anzahl gefügelter
Blattläuse in Grünschalen, im Vergleich zu Grünschalen auf brachem Boden. Dieser Effekt war
signifikant mit 200 g Stroh pro m2 und Mengen über 400 g m-2. Jedoch führte eine Steigerung der
Menge über 200 g m-2 hinaus nicht zu einer zusätzlichen signifikanten Verminderung der
Blattlauszahlen.
5. In zwei weiteren Feldexperimenten im Jahr 2003 wurde die Zahl geflügelter Blattläuse in
Grünschalen erfaßt, die auf verschiedene Hintergründe gestellt wurden. Dabei wurden
verschiedenfarbige Plastikfolien, Stroh und unbedeckter Boden als Hintergründe verwendet. Die
Blattlausfänge waren am höchsten in den Fallen auf unbedecktem Boden, während sie am
geringsten in Fallen auf weißem oder silbernem Hintergrund waren. Bei sieben Blattlausarten
korrelierte die UV-Reflexion (320 – 400 nm) der Hintergründe negativ mit der log(N+1)-
transformierten Individuenzahl der Läuse. Strohmulch reduzierte auch hier im Vergleich zu
unbedecktem Boden die Blattlauszahlen, jedoch war dieser Effekt nicht auf Unterschiede in der
UV-Strahlung zurückzuführen, da Stroh und Boden in diesem Wellenlängenbereich eine fast
identische Reflexion zeigten.
6. Der Knollenertrag und die Sortierung der Kartoffeln wurden in elf Feldversuchen über vier Jahre
nicht signifikant oder in einheitlicher Richtung durch Strohmulch beeinflusst.
8
7. Strohmulch hatte keinen konsistenten Effekt auf Beikräuter (Anzahl Beikräuter pro Fläche,
Beikrautdeckung und Biomasse der Beikräuter).
8. Dass Strohmulch keinen signifikanten Effekte auf Ertrag und Unkräuter hatte, wurde
hauptsächlich auf die relativ geringen Strohaufwandmengen zurückgeführt, die sich nach dem
Hauptziel der Vektorregulierung richteten.
9. Das Risiko der Stickstoffauswaschung in der Nacherntephase wurde durch Strohmulch aufgrund
der Immobilisierung von Nitrat-N nach der Ernte (6.8 – 7.0 kg N pro t Stroh) in zwei
Experimenten vermindert; dies entsprach 18 – 34 kg NO3–N ha-1.
10. In einem Feldversuch mit einem Regensimulator auf einem 8 % abfallenden Kartoffelfeld
verminderte Strohmulch die Bodenerosion um über 97 %.
11. Der Befall der Kartoffelpflanzen mit Krautfäule (Phytophthora infestans) wurde in fünf
Versuchen an 3 – 7 Terminen bonitiert. Strohmulch hatte in keinem Versuch einen Effekt auf den
Krautfäulebefall (bzgl. Fläche unter der Befallskurve), jedoch konnte in allen fünf Versuchen ein
nicht-signifikanter Trend zur Krautfäulereduzierung durch Strohmulch beobachtet werden.
12. Der Befall der Ernteknollen mit der Pockenkrankheit (Sclerotien von Rhizoctonia solani) wurde
bei 100 – 220 Knollen pro Parzelle bonitiert; der Befall wurde nicht einheitlich durch Strohmulch
beeinflusst. In acht von neun Experimenten waren die Effekte nicht signifikant.
13. Die Wirkung von Strohmulch auf das Mikroklima im Kartoffelbestand wurde in einem
Feldversuch gemessen. Nachts war die Luft in den gemulchten Parzellen kühler und feuchter als in
den ungemulchten, tagsüber trockener und wärmer. Diese Effekte waren vier bis sechs Wochen
nach dem Mulchen weniger deutlich als in den ersten zwei Wochen direkt nach der
Mulchausbringung.
14. Vorteile und Grenzen der Strohmulchanwendung im ökologischen Kartoffelanbau werden
diskutiert und Parameter zur Optimisierung dieses kulturtechnischen Verfahrens vorgeschlagen.

EPrint Type:Thesis
Keywords:Stroh, Mulch, Kartoffeln, PVY, Blattlaus
Subjects: Soil
Crop husbandry > Crop health, quality, protection
Research affiliation: Germany > University of Kassel > Department of Ecological Plant Protection
Deposited By: Döring, Dr Thomas F.
ID Code:19831
Deposited On:13 Feb 2013 09:54
Last Modified:13 Feb 2013 09:54
Document Language:English
Status:Unpublished

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