Exempel på forskningsprojekt

Groningsekologi hos ettåriga ogräs

Frön är fantastiska, de kan registrera vad som händer runt omkring dem och använda informationen till att gro under de rätta omständigheterna vid exakt rätt tidpunkt. Det är inte så enkelt att frön avläser hur det är i omgivningen vid ett specifikt tillfälle och gror om det är lämpligt, utan många arter har även frövila. Det innebär att frön förändrar sin groningsbenägenhet efter omständigheter som inte direkt har med groningsbetingelser att göra, och som kan ha inträffat långt före det aktuella tillfället.

Mina studier av ogräsfrön har resulterat i intressant kunskap. Några exempel:

Papaver rhoeas (kornvallmo) växlar mellan att gro på hösten i varma klimat och på våren i kalla, utan att först behöva anpassa sig till det aktuella klimatet. Detta uppnås genom frövila som försvagas under varma perioder och förstärks under perioder med temperaturer omkring 0-5 °C. Detta är vanligt hos vinterannueller, och leder till groning under hösten i varmare miljöer (plantan övervintrar som rosett). För vallmofrön i kalla klimat är sommaren för sval för att effektivt försvaga frövila, och följande höst för kall och kort för groning; fröna borde alltså aldrig gro i kalltempererade klimat. Men när det blir minusgrader på vintern utsätts inte fröna för temperaturer som inducerar frövila, och den andel som inte var i djup frövila i slutet av sommaren gror på våren, alltså som en sommarannuell.

Conyza bonariensis (boliviabinka) och Conyza canadensis (kanadabinka) samexisterar i varmtempererade klimat, men i kalltempererade klimat finns bara C. canadensis. Detta beror på olika groningskrav hos arterna. Båda arterna gror i stor omfattning direkt efter fröspridning men C. bonariensis gror vid lägre temperaturer än C. canadensis. I varmare klimat, till exempel i Frankrike, är båda arterna huvudsakligen vinterannueller; de gror strax efter fröspridning på hösten och övervintrar som rosetter. I kallare klimat, till exempel i Sverige, är C. canadensis en sommarannuell. Vid fröspridning på hösten är det för kallt för C. canadensis att gro, vilket leder till att de ogrodda fröna övervintrar och gror på våren. För C. bonariensis är den svala hösten inget hinder för groning direkt efter fröspridning, men hösten är kort och de unga groddarna dör när det blir några minusgrader. Det kan verka ologiskt, men den art som gror vid låga temperaturer snart efter fröspridning är alltså inte välanpassad till kalla klimat.

Den torktåliga etiopiska grödan enset (falsk banan)

Enset (Ensete ventricosum, etiopisk banan) är en torktålig, mångsidig och produktiv gröda som bidrar till ett uthålligt lantbruk; den har odlats i Etiopien sedan urminnnes tider. Näringsmässigt påminner den om potatis. Trots många positiva sidor är ensetodlingen begränsad; ungefär 20% av Etiopiens befolkning uppskattas ha enset som basföda. Worldwatch Institute påpekar att enset är en mycket användbar inhemsk afrikansk gröda men att forskning och rådgivning saknas.

Jag leder ett forskningsprojekt, finansierat av Formas, om enset. Andra forskare som deltar är Dr. Tamado Tana (agronom), Dr. Abitew Lagibo Dalbato (hortonom) och Mikias Yeshitila (koordinator för ensetforskningen i Etiopien under tio år). Studien syftar till att (1) undersöka och jämföra olika traditionella vegetativa föryngringsmetoder för att bidra till korrekt odlingsrådgivning och (2) undersöka tidig tillväxt hos plantor från frön för att möjliggöra förädling. Metoderna ska lätt kunna implementeras vid försöksstationer och på landsbygden i Etiopien.

Traditionellt förökas enset vegetativt från jordstammar. Det innebär att varje lantras är en klon och att odlaren vet vilka egenskaper ett nytt skott får. Det innebär också att den genetiska rekombination som sker vid sexuell förökning med frön uteblir, och därför saknas den variation man utnyttjar vid traditionell förädling, som till exempel av äppelsorter i Europa.

Våra resultat har visat att delning av jordstammar före plantering ökar antalet skott, samtidigt som man ändå får ett antal riktigt stora skott. I motsats till vad traditionell rådgivning säger har vi visat att bevattning av nyplanterade jordstammar är effektivt och leder till kortast möjliga tid till uppkomst. Frögroningen varierade mellan olika moderplantor. Groddplantor växte bra i krukor med lokal jord, och tillväxttakten ökade påtagligt om jorden blandades med kogödsel. Groddar som planterades direkt i fält, med tillsatt kogödsel, nådde en omkrets på 1,5-2 m inom 24 månader, och fyra av tio blommade, vilket är ovanligt tidigt.

Baserat på våra resultat kan rådgivning om förökning förbättras och man kan påbörja arbetet med förädling. Ytterligare studier behövs för att undersöka frövila och för att studera tillväxt i olika miljöer mer detaljerat.

Vi vill påpeka att frön eller groddplantor inte ska distribueras till odlare, då dessa plantor inte har kända egenskaper; tyvärr föreslås detta av en del organisationer. För distribution av enset kan man med fördel använda skott från jordstammar; det är en effektiv föryngringsmetod och plantorna man får har kända egenskaper.

Informationsbroschyrer

Research summary [PDF, engelska]
Enset corm sprouting [PDF, engelska] [PDF, amhariska]
Enset seeds and seedlings [PDF, engelska] [PDF, amhariska]
Allmänt om enset [PDF, svenska]

Uppkomsttidpunkt för tibast, en buske från kalltempererade klimat

Vissa växtarter utvecklar en tämligen omfattande rot innan det gröna skottet kommer upp ur marken, vilket kan tolkas som en garanti för en bra start för den nya plantan. Det finns flera typer av frövila, olika för olika arter, som styr groningstillfället för roten och senarelägger uppkomsten av det gröna skottet. En vanlig typ av sådan frövila är ”epicotyl dormancy” eller ”deep simple epicotyl morphophysiological dormancy”, man kan kanske kalla det ”skottfrövila” på svenska. Dessa arter har embryon som är små i förhållande till fröets hela volym och embryot växer inne i fröet innan det gror. För att det ska komma upp som en grön planta krävs först en varm period innan roten gror och sedan en sval period innan skottet gror. Skottet kommer alltså upp tidigast på våren 1,5 år efter fröspridning. Ett exempel är den cirkumborela Viburnum opulus (skogsolvon) av vilken kollegor och jag har studerat populationer från Japan, USA och Sverige.

Dock finns det andra sätt på vilka frön kan få ett gronings- och uppkomstmönster som liknar skottfrövila. Hos Viburnum tinus (lagerolvon) växer embryot i högre temperatur än vad som är lämpligt för de andra utvecklingsstadierna. I kombination med en långsam utveckling leder detta till att skottet kommer upp tidigast den andra våren efter spridning, ett mönster som lätt misstolkas som skottfrövila om inte de specifika responserna till olika temperaturer och säsonger studeras noga.

För närvarande studerar jag groning- och uppkomstmönstret hos Daphne mezereum (tibast). Arten finns i stora delar av Europa och västra Asien. Den blommar på senvintern eller tidigt på våren, och frukterna sprids under sommaren.

Mogna frön av D. mezereum har embryon som fyller hela fröet, så de tillväxer alltså inte före groning. Därför är skottfrövila inte ens en teoretiskt möjlighet. När frön av D. mezereum utsätts för årliga säsongsvariationer ökar groningen av rötter med ökad temperatur. När en rot har grott och börjat växa kan skottet gro; även groningen av skott ökar med ökande temperatur. Den sammantagna processen leder till att uppkomst huvudsakligen sker på våren det andra året efter fröspridning, då rötterna redan är väl etablerade och skotten har maximal tid på sig att växa innan vintern. Alltså har D. mezereum samma uppkomstmönster som arter med skottfrövila, men hos D. mezereum beror det på en långsam groningsprocess, inte på frövila.

Groning från rötter och rhizom hos fleråriga ogräs

En väletablerad metod för att begränsa perenna ogräs är att bearbeta jorden så att rötter och rhizom (jordstammar) fragmenteras. Detta görs för att stimulera uppkomst av nya skott, som i sin tur kan förstöras eller konkurreras ut av en gröda. På så sett utarmar man med tiden energin som finns lagrad i underjordiska delar av perenna växter. Dock är inte denna metod alltid framgångsrik utan kan verka kontraproduktiv; fragmenteringen kan ge mängder av nya skott som av en eller annan anledning konkurrerar ut grödan istället för motsatsen.

Jämfört med frögroning är groningen hos knoppar på rötter och rhizom ringa studerad. Alltså är kunskapen om den vegetativa förökningen från underjordiska växtdelar tämligen begränsad. För att förstå uppkomstdynamiken hos fleråriga ogräs måste groningskraven studeras. I syfte att undersöka hur temperaturen styr groningen och utvecklingen av ett nytt skott från underjordiska knoppar grävde jag upp plantor av fem perenna ogräsarter och planterade dem i krukor. Ogräsen var Circisum arvense (åkertistel), Elytrigia repens (kvickrot), Equisetum arvense (åkerfräken), Sonchus arvensis (åkermolke) och Tussilago farfara (hästhov). Från varje population placerades hälften av krukorna utomhus under vintern (i Sverige) och den andra halvan i växthus med sommarförhållanden. Rot- och rhizomfragment testades för groning i tolv olika temperaturer (1/-3 till 23/19 °C dag/natt).

För alla arter och båda miljöerna visade det sig att groning kunde ske vid lägre temperatur än den fortsatta tillväxten. För Circisum arvense, Equisetum arvense och Sonchus arvensis grodde fragment från vinterbehandlingen i större omfattning än de från sommarbehandlingen vid låga temperaturer.

Från resultaten kan slutsatsen dras att jordbearbetning vid låga temperaturer kan orsaka en situation där underjordiska knoppar gror, men stannar vilande tills temperaturen har stigit tillräckligt, till exempel under våren. Detta kan förklara att till synes oförklarligt stora mängder nya skott kommer upp i fält vid vissa tillfällen. För en del arter kan responsen på fragmentering genom jordbearbetning endast förutsägas om man beaktar den miljö rötterna eller rhizomen har utsatts för innan det aktuella bearbetningstillfället.

Tropiska ogräs i utvecklingsländer

Ogräs är den potentiellt värsta skadegöraren av grödor om man ser till skördeförlust; "potentiellt" eftersom utan fungerande kontroll av skadegörare orsakar ogräs större skördeförluster än vad insekter eller mikroorganismer gör. Med tanke på detta är det viktigt att studera ogräsekologi i jordbrukssystem där det finns liten eller ingen möjlighet att använda bekämpningsmedel eller mekanisk ogräsbekämpning, som i småskaligt jordbruk i utvecklingsländerna. Dock sker forskning om ogräs främst i Europa och Nordamerika.

Flera av mina studier har inkluderat tropiska ogräs och jag har haft rika möjligheter att observera ogräs och diskutera med småbrukare. Groningsstudier har ökat förståelsen av hur frövila kan styra uppkomsttillfälle även då det inte finns en distinkt temperaturskillnad mellan de olika säsongerna.

För arter som i tempererade klimat har en frövila som styr groningen till höst eller vår kan groningsmönstret istället styras av växlande torr- och regnperioder i tropiskt klimat. En del arter som får reducerad frövila under svala eller varma, men fuktiga, säsonger i tempererade klimat kan istället försvaga frövilan under torra perioder i varma klimat. För en del arter är detta ett effektivt sätt att reducera frövilan, för andra arter blir reduktionen endast svag. Resultatet blir att endast en andel av fröna gror vid början av den första regnperioden efter spridning.

Många arter har frön som kan leva mycket länge utan att gro; ogrodda frön i marken bildar en fröbank. Från fröbanken kan frön som spridits under många olika säsonger gro vid ett och samma tillfälle om omständigheterna är gynnsamma. En odlare som inte känner till fröbankers dynamik kan därför lätt tolka situationen som att "det är ingen mening att jag lägger en massa arbete på att minska mängden frön som sprids – jag gjorde det ett år och det hjälpte inte alls".

För att förstå uppkomstdynamiken hos ogräs och styra kontrollåtgärder till det mest effektiva tillfället måste forskningen ta det lokala klimatet med i beräkningen. För att uppnå resultat i praktiken ska man tänka på att rekommendationer inte fyller någon funktion om ingen följer dem. Därför måste kunskaper kommuniceras så att rådgivare och jordbrukare får förståelse för processerna som leder till uppkomst av ogräs och därmed blir motiverade att genomföra åtgärder som man kanske inte ser resultat av förrän under framtida säsonger.

• © 2024 Laila Karlsson