Effects of preceding crop, sowing date, N fertilization and fluquinconazole seed treatment on wheat growth, grain yield and take-all

Abstract

The soilborne fungus Gaeumannomyces graminis var. tritici (Ggt) causing take-all in wheat, barley and rye is regarded as the most important disease on wheat in short rotations with a high proportion of cereals. In 1996/97–1998/99, winter wheat was grown in a field trial with two preceding crops (oilseed rape (OSR) vs. winter wheat), two sowing dates (end of September vs. end of October), eight mineral nitrogen (N) fertilizer treatments (0–200 kg N ha⁻¹) and fluquinconazole seed treatment (no vs. yes), which was carried out at the Hohenschulen Experimental Station near Kiel in NW Germany. Tiller numbers m⁻², biomass m⁻², grain yield, and yield components at harvest of wheat (cv. Toronto) were investigated. During the growing season, the incidence of take-all caused by Ggt was rated on a scale of 1–9.

Averaged over all years and all other treatments, wheat following OSR achieved 8 t ha⁻¹, whereas wheat following wheat yielded 1 t ha⁻¹ (13%) less compared with wheat after OSR, due to a reduction of all yield components. A delay of the sowing date only marginally decreased grain yield by 0.2 t ha⁻¹. N fertilization increased grain yield after all preceding crop combinations, but at different levels. Fluquinconazole seed treatment augmented yield by 0.05 t ha⁻¹ in the first wheat and by 0.11 t ha⁻¹ in the second wheat. Take-all occurred at a very low level in all three years (2.2–3.2). Wheat as preceding crop significantly increased Ggt severity at maturity from 2.3 (after OSR) up to 3.2, whereas fluquinconazole seed treatment reduced take-all by 0.2 units. Disease progress curves based on the sum of degree-days since sowing (base: 0°C) revealed a very low Ggt infestation at the end of autumn growth and at the beginning of spring growth, but a progressive increase developed throughout the further growing season. Based on the data of wheat following wheat and fertilized with 0 or 40 kg N ha⁻¹, a relationship between disease rating and grain yield was established using a linear-plateau function, which indicates yield penalties if Ggt rating exceeds 2.5 units at maturity. Since the preceding crop not only changes the inoculum of take-all but other parameters like soil structure, weed infestation, nutrient status, amount and composition of residues etc., the possibility of chemical control of Ggt allows to study the fungus without altering the plant environment.

Zusammenfassung

Der bodenbürtige Pilz Gaeumannomyces graminis var. tritici (Ggt), der Schwarzbeinigkeit an Weizen, Gerste und Roggen verursacht, wird als die wichtigste Krankheit von Weizen in engen Fruchtfolgen mit einem hohen Getreideanteil angesehen. In den Vegetationsperioden 1996/97–1998/99 wurde auf dem Versuchsgut Hohenschulen bei Kiel (Schleswig-Holstein) ein Feldversuch mit Winterweizen (cv. Toronto) durchgeführt, in dem zwei Vorfrüchte (Winterraps vs. Winter-weizen), zwei Aussaattermine (Ende September vs. Ende Oktober), acht Stickstoffstufen (0–200 kg N ha⁻¹) und der Einsatz von Fluquinconazol als Saatgutbehandlungsmittel getestet wurden. Während der Vegetationsperiode wurden die Anzahl der Triebe je m² und die Trockenmassebildung untersucht. Zur Ernte wurden der Kornertrag und die Ertrags-struktur erfasst. Zu allen Untersuchungsterminen erfolgte eine Bonitur des Befalls mit Schwarzbeinigkeit auf einer Skala von 1–9.

Im Mittel der Jahre und der übrigen Versuchsfaktoren realisierte Weizen nach Raps 8 t ha⁻¹, während vom Weizen nach Weizen einen um 1 t ha⁻¹ (13%) geringeren Ertrag geerntet wurden. Die Ertragseinbußen beruhten auf einer Reduktion aller drei Ertragskomponenten (Ährenzahl je m², Kornzahl je Ähre, Tausendkornmasse). Eine verspätete Aussaat reduzierte den Ertrag lediglich um 0.2 t ha⁻¹. Die N-Düngung erhöhte den Kornertrag nach beiden Vorfrüchten, allerdings auf unter-schiedlichem Niveau. Eine Saatgutbehandlung mit Fluquinconazol steigerte den Ertrag des Weizens nach Raps um 0.05 t ha⁻¹ und den des Weizens nach Weizen um 0.11 t ha⁻¹. In allen drei Jahren trat Schwarzbeinigkeit nur in geringem Maße (2.2–3.2 zur Ernte) auf. Im Vergleich zu Raps (2.3) steigerte die Vorfrucht Weizen den Ggt-Befall auf 3.2. Der Einsatz von Fluquinconazol senkte den Befall um 0.2 Boniturstufen. Der Befallsverlauf in Abhängigkeit der Temperatursumme seit Aussaat (Basis: 0°C) zeigte einen geringen Befall vor und nach Winter, der aber im weiteren Verlauf progressiv zunahm. Die Befalls-Verlust-Relation wurde für Weizen nach Weizen in den ungedüngten bzw. mit 40 kg N ha⁻¹ gedüngten Varianten mittels einer Linear-Plateau-Funktion geschätzt. Danach ist mit Ertragseinbußen zu rechnen, wenn der Ggt-Be-fall zur Ernte den Wert von 2.5 überschreitet. Da die Vorfrucht nicht nur das Erregerinokulum, sondern auch noch andere Parameter wie Bodenstruktur, Verunkrautung, Nährstoffhaus-halt, Menge und Zusammensetzung der Ernterückstände etc. beeinflusst, eröffnet die chemische Kontrolle von Ggt mittels Saatgutbehandlung die Möglichkeit, den Erreger zu untersuchen, ohne die Umwelt der Pflanze zu verändern.