PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR, KESZTHELY Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Doktori Iskola Iskolavezető: Prof. Dr. KOCSIS LÁSZLÓ az MTA doktora Témavezető: Prof. Dr. LEHOCZKY ÉVA az MTA doktora, igazgató MTA ATK TAKI HAGYOMÁNYOS- ÉS HIDEGTŰRŐ KUKORICA HIBRIDEK GYOMNÖVÉNYEKKEL VALÓ VERSENGÉSÉNEK VIZSGÁLATA DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI Készítette: MÁRTON LÉNÁRD Keszthely 2013
1. A kutatás előzményei, célkitűzései A kukorica a tág térállású növények közé tartozik, ezért rendkívül nagy figyelmet kell fordítani a gyomok elleni védekezésre, mert annak sikeressége meghatározó technológiai elem. A hazai kukoricatermesztésben az utóbbi években jelentős mértékben megnövekedett a korai és normál posztemergens kezelések jelentősége. A gyomszabályozás hatékony elvégzéséhez rendelkeznünk szükséges a gyom- és a kultúrnövények, a termesztéstechnológia, a herbicidek, a talaj- és környezeti tényezők hatásának és kölcsönhatásának ismeretével. Kiemelt jelentőségű a gyom- és kultúrnövények közötti versengés tanulmányozása, megismerése, hogy kellő időben a kártételi küszöb értéket meghaladó kártételt megelőzően tudjuk végre hajtani a védekezést, ezáltal megakadályozzuk a kultúrnövény termésveszteségét. A szélsőségesen változó éghajlat (csapadékmennyiség, csapadék eloszlása, emelkedő hőmérséklet) negatív hatásainak mérséklésére, valamint a biztonságosabb termelés megvalósítására irányuló törekvések elkerülhetetlenné tesznek néhány technológiai változtatást kukorica termesztésünk hagyományos gyakorlatában. A kutatókat és nemesítőket régóta foglalkoztatja a kukorica vetésidejének optimális megválasztása. Lehetőségként kínálkozik a megszokotthoz képest jelentősen korábbi, március végi - április eleji vetésidőpont alkalmazása, melynek kritériuma olyan rövid tenyészidejű kukorica hibrid, amely jól tűri a hideget, ezáltal alkalmas 5-6 o C-os talajhőmérsékletnél induló vetéshez. A korai 2
vetés előnyei, hogy a talajban rendelkezésre álló csapadék mennyiségét jobban ki tudják használni a növények, virágzásuk lezajlik a júliusi hőség előtt, valamint a vetésforgóba is könnyedén beilleszthetők. Felmerül a hidegtűrő kukorica hibridek technológiába illesztésével, a kukorica termesztés kiemelt elemeként a gyomszabályozás kérdése. Kutatómunkánk során célul tűztük ki a témakör tudományos megközelítésű, ok-okozati összefüggéseinek feltárásán alapuló részletes vizsgálatát és feldolgozását. Kutatómunkám célja volt, hogy - választ kerestünk a különböző időpontban elvetett kukorica hibridek gyomosodásának jellemzőire és összefüggéseire. - vizsgálni kívántuk a vetésidő hatását különböző időpontokban a kultúr- és gyomnövények szárazanyag képzésére, növénymagasságára. - a gyomnövényekkel való versengés milyen mértékben befolyásolja az egyes kukorica hibridek csőhosszát és szem száraztömegét a tenyészidőszak folyamán? - összehasonlító értékelést kívántunk végezni a korai és a hagyományos vetésidejű kukorica állományok és azok gyomnövényzetének szárazanyag tömeg gyarapodására nézve a tenyészidőszak folyamán. - tanulmányozni kívántuk a hagyományos- és hidegtűrő kukorica hibridek és gyomnövényeinek tápanyag felvételi sajátosságait. 3
2. Anyag és módszer Kutatómunkám során kísérleteket állítottunk be a Pannon Egyetem, Georgikon Kar Georgikon Tanüzem Nonprofit Kft területén Keszthelyen, valamint a Vasi Agro - Pannónia Kft területén Szombathely határában. Gyomfelvételezéseket és kompetíciós vizsgálatokat végeztünk szabadföldi nagyparcellás kísérletekben, korai és hagyományos vetésidejű kukorica állományokban 2010 és 2011-ben. Vizsgálataink során két hibridet (MT Milo és Kamelias) alkalmaztunk korai és hagyományos vetésidőben elvetve. Az MT Milo (FAO 220) rövid tenyészidejű, hidegtűrő, igen korai éréscsoportba tartozó hibrid, jól tűri a tavaszi hideg időjárást. A Kamelias (FAO 340) korai éréscsoportba tartózó kukorica, amelyet kiváló kezdeti fejlődés, szárszilárdság jellemez, valamint szélsőséges körülmények között stabil termésre képes. A kísérleti terület talaja Keszthelyen Ramann-féle barna erdőtalaj, Szombathelyen pedig réti öntéstalaj. A két helyszínen a beállított kísérletek elrendezése hasonló volt. A gyomnövények %-os borításának becslésére a Balázs- Ujvárosi gyomfelvételezési módszert alkalmaztuk. A gyomfelvételezéssel azonos időben gyomnövény számlálást is végeztünk fajonként, parcellánként 1-1 m 2 mintaterületen. A növényi minták gyűjtése a vegetációs idő folyamán több alkalommal történt a gyomos és a gyomirtott, un. gyommentes 4
területekről. A kompetíciós vizsgálatokat Lehoczky (2004) 1 módszerével végeztük. A gyomnövény minták gyűjtése kísérleti parcellánként, egy-egy alkalommal 1-1 m 2 -es területről történt fajonként. A kultúrnövényből (kukorica) is vettünk mintát minden parcellából a gyomos és a gyomirtott területekről egyaránt 7-7 db-ot. Mértük a növényminták friss tömegét, majd a mintákat üvegházi körülmények között előszárítottuk, ezt követően 40 o C-on szárítószekrényben szárítottuk. A szárított minták tömegét 0,1 g pontossággal mértük. A mérések adatait rögzítettük. A betakarítás előtt mintát vettünk a kukoricából, valamint a gyomnövényekből. Ekkor már kukoricacső begyűjtésére is volt lehetőség a gyomos és gyommentes részből egyaránt, parcellánként 7-7 növényről. A növényminták tömény kénsavas feltárását követően az összes nitrogéntartalom meghatározása Kjeldahl módszerrel, a foszforkoncentrációé spektrofotometriásan, a kálium és kalcium koncentráció mérése lángfotometriás eljárással történt. A kísérleti adatok rendszerezéséhez, a diagrammok szerkesztéséhez a Microsoft Excel 2010 programcsomagot használtuk, az adatok matematikai, statisztikai elemzéséhez variancia analízist és regresszió analízist végeztünk az SPSS 9.0 programcsomag alkalmazásával. 1 Lehoczky, É. (2004): A gyomnövények szerepe a talaj-növény rendszer tápanyagforgalmában. MTA doktori értekezés. 5
3. Eredmények Kísérleteinkben bebizonyosodott, hogy a korai vetésű hidegtűrő és hagyományos kukorica hibridek gyomosodása intenzívebb volt, mint egy hónappal későbbi vetésidejű hibrideké. Mindkét kísérleti helyszínen, mindkét vetésidejű kukorica állományban előforduló gyomfajok többsége T 4 -es életformájú volt, azonban a szombathelyi kísérleti területen a szaporító gyökeres Cirsium arvense L. SCOP. fordult elő tömegesen. A keszthelyi kísérletben mindkét évben és mindkét vetésidőben vetett kukorica hibridek állományában az előforduló gyomfajok többsége T 4 -es életformájú volt. A korai vetésidejű állományokban két gyomfaj volt domináns, nevezetesen az Amaranthus chlorostachys L. és a Chenopodium album L. A hagyományos vetésidejű kukorica állományokban az Echinochloa crus-galli (L.) P.B. előre törése figyelhető meg a korai vetésidejű állományokhoz képest, főleg a 2010-es csapadékban bővelkedő évben volt az E. crus-galli jelenléte a területen erőteljes. Megfigyeltük, hogy a gyomnövények száraz hajtástömege mindegyik vizsgált helyen és időpontban a hagyományos vetésidejű állományban volt kevesebb. A korai vetésidejű kukoricában a gyomnövények száraz hajtástömege többszöröse volt a hagyományos vetésidejű állományokban előfordulókénak. A gyomokkal együtt fejlődő kukorica hibridek közül a hagyományos vetésidejű kukoricáknak volt a nagyobb a száraz hajtástömege minden vizsgált időpontban. 6
A keszthelyi kísérletben a magról kelő gyomokkal történt versengés következtében a korai vetésidejű gyommentes kukoricák száraz hajtástömege 2,2-5,6-szorsa a gyomokkal együtt fejlődőkének, amíg a hagyományos vetésidejű kukoricák esetében ez az arány 1,5 2,9-szeres. A gyomokkal együtt fejlődő kukoricák a korai vetésidejű állományokban sokkal kisebb mértékben tudtak fejlődni, mint hagyományos vetésidőben, ami a korai vetésidejű állományokban kialakuló rendkívül erőteljes gyomversengés következménye. A kukorica növényeknek a magról kelő gyomokkal történt versengés következtében Keszthelyen a csapadékban bővelkedő 2010-es évben mindegyik vizsgált időpontban a korai és hagyományos vetésű hibridek esetében a hajtáshossz 25,6-14,1 %-kal kevesebb a gyommentes kukoricák hajtáshosszához viszonyítva. A 2011-es csapadékban szegény évben viszont a korai vetésidejű, gyomokkal versengő kukoricák esetében a hajtáshossz mindössze 39,2 34,6 %- kal kisebb, mint a gyomirtott állományoké. A hagyományos vetésidejű állományoknál ez az érték 21,4 és 23,6 % között változott. A szombathelyi kísérletben előforduló C. arvense rendkívül erős kompetítor, a gyomokkal együtt fejlődő kukorica növények hajtáshossza 68,3 61,2 %-kal kevesebb a gyommenteséhez viszonyítva a korai vetésű kukoricák esetében, a hagyományos vetésidejű kukorica gyomos hajtáshossza 57,8 45,7 %-kal kevesebb, mint a gyomirtott kukoricák hajtáshossza. Vizsgálatainkban bizonyítást nyert, hogy a gyommentesen fejlődő hibridek közül a hagyományos vetésidőben elvetett Kamelias hibrid adta a legnagyobb termés mennyiséget mindkét vizsgált évben 7
Keszthelyen. A kísérletben szereplő két hibrid közül (MT Milo, Kamelias) korai vetésidőben a Kamelias a 2010-es évben 23,3 %- kal, a 2011-es évben pedig 2,9 %-kal több termést adott, mint az MT Milo kukorica. A magról kelő gyomokkal való versengése következtében (Keszthely, 2010) a korai vetésű hibridek 18,3 20,6 %-os, a hagyományos vetésidejű kukorica pedig 48,0 %-os termésprodukcióra képesek a gyommentesen fejlődő kukoricákhoz viszonyítva. Kísérleti eredményeink szerint a gyommentesen és gyomokkal együtt fejlődő kukoricák közül mindkét vizsgált évben a hagyományos vetésidejű Kameliasnak volt a legnagyobb csőhossza. A növények átlagos tápelem tartalmát vizsgálva megállapítottuk, hogy a gyomok a hagyományos vetésidejű kukorica állományban vették fel a legkevesebb tápelemet (N, P, K, Ca). 2010. június 23-án Keszthelyen a korai vetésidejű kukorica állományokban előforduló gyomnövények átlagos nitrogén tartalma 2,0-2,4-szer nagyobb volt, mint a hagyományos vetésidejű állományok gyomnövényzetének. A gyomokkal együtt fejlődő kukoricák közül a legtöbb tápelemet a hagyományos vetésidejű kukorica növények tartalmazták, amely a gyomnövények kisebb mértékű jelenlétéből következett. A kukorica- és gyomnövények a vizsgált tápelemek közül a káliumot tartalmazták általában a legnagyobb mennyiségben. 8
4. Új tudományos eredmények 1. Kísérleteinkben a korai vetésű hibridek gyomosodása intenzívebb volt, mint az egy hónappal későbbi vetésidejű hibrideké. A kukorica jellemző gyomflórája a hagyományos vetésidő előtt egy hónappal tömegesen volt jelen, erőteljes versengést eredményezve. 2. A korai és hagyományos vetésidejű kukorica állományok gyomnövényzetének azonos időben történt vizsgálata alapján megállapítottuk, hogy a hagyományos vetésidejű állományok gyomnövényeinek száraz hajtástömege szignifikánsan kevesebb volt, mint a korai vetésidejű állományokénak. 3. A kísérletek eredményei alapján bebizonyosodott, hogy a gyomnövények borítása és egyedszáma vetésidőtől függően eltérő módon befolyásolja a kukorica növények fejlődését. A vetésidő hatására bekövetkező különbségek a kukorica növekedési paramétereiben (száraz tömeg, hajtáshosszúság) és termésében, valamint csőhosszában is megnyilvánultak. 4. A kompetíciós eredmények alapján a korán vetett hagyományos hibrid esetében is kiemelt figyelmet kell fordítani a gyomversengés minimalizálásra (hatékony gyomirtás). 5. A korai vetésidőben elvetett hibridek magról kelő gyomokkal való versengése következtében Keszthelyen 80,5 93,5 %-kal, a hagyományos vetésidőben 52,0-73,7 9
%-kal kevesebb termésprodukcióra képesek a gyommentes kukoricákhoz viszonyítva. 6. A vizsgálati eredmények alapján Keszthelyen a korai vetésű kukoricák esetében a vetés utáni 12. héten a hagyományos vetésű kukoricák esetében a vetés utáni 8. héten a korai vetésidőben elvetett gyomokkal együtt fejlődő kukoricák hajtáshossza 19,4-50,7 %-kal, a hagyományos vetésidejű kukoricák esetében ez 11,8 19,4 %-kal kevesebb, mint a gyommentes kukoricáké. 7. A korai vetésű hibridek esetében a vetést követő 12. héten, valamint a hagyományos vetésű kukoricák esetében a vetést követő 8. héten (2010. június 23-án és 2011. június 21-én) Keszthelyen végzett gyomfelvételezések eredményei azt mutatják, hogy a gyomnövények egyedszáma a korai vetésidejű állományokban 4,4-6,0-szor nagyobb volt, mint a hagyományos vetésidejű kukoricákban. A keszthelyi kísérletekben legnagyobb borítási értéket Amaranthus chlorostachys L. és a Chenopodium album L. adta. 8. A gyomokkal együtt versengő hagyományos vetésidejű hibrideket vizsgálva Keszthelyen (2010. június 23-án és 2011. június 21-én) a korai vetésű kukoricák esetében a vetést követő 12. héten, valamint a hagyományos vetésű kukoricák esetében a vetést követő 8. héten szignifikánsan több nitrogént tartalmaztak a korai vetésidejű hibrideknél. A kukorica- és gyomnövények K tartalma volt általában a legnagyobb a vizsgált tápelemek közül. 10
5. Az értekezés témakörében írt tudományos közlemények, publikációk, előadások Idegen nyelvű lektorált tudományos közlemények Márton, L., Lehoczky, É., Nagy., P. és Gárdonyi, S. (2011): Study on the early competition between Cirsium arvense (L.) Scop. and maize in the field experiment. Crop Production, 60 (1) 173-176. Lehoczky, É. és Márton, L. (2012): Water content and biomass production of weeds in maize. Crop Production, 61 (1) 125-128. Márton, L. és Lehoczky, É. (2013): Comparative study of biomass production and nutrient uptake of cold tolerant and traditional maize hybrids. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 44 (1-4) 517-525. IF: 0,506 Lehoczky, É., Márton, L. és Nagy, P. (2013): Competition for nutrients between cold tolerant maize and weeds. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 44 (1-4) 526-534. IF: 0,506 Magyar nyelvű lektorált tudományos közlemények Márton, L. és Lehoczky, É. (2010): A precíziós növénytermesztés múltja és jelene, a helyspecifikus gyomszabályozás lehetőségei. Növényvédelem, 46 (8): 377-383. Márton, L. és Lehoczky, É. (2012): Hidegtűrő és hagyományos kukorica hibridek versengése a gyomnövényekkel. In: Lehoczky, É. (szerk.) Talj víz növény kapcsolatrendszer a növénytermesztési 11
térben. I. Talajtani és Vízgazdálkodási Tudományos Nap. MTA ATK TAKI, Budapest, 115-118. Márton, L., Lehoczky, É. és Wágner, G. (2013): Kukorica gyomosodásának vizsgálata mezei aszattal (Cirsium arvense (L.) Scop.) erősen fertőzött területen. Acta Agraria Debreceniensis, 51. 131-135. Magyar nyelvű előadás összefoglalók Márton, L. és Lehoczky, É. (2010): A precíziós gyomszabályozás jelentősége, elért eredmények összefoglalása. XX. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum, Keszthely. Összefoglaló 97. Márton, L., Lehoczky, É., Nagy, P. és Rózsa, E. (2011): A Cirsium arvense (L.) Scop. tömeges előfordulása és kártétele kukoricában. XXI. Keszthelyi Növényvédelmi Fórum, Keszthely. Összefoglaló 93. MÁS TÉMÁBAN MEGJELENT PUBLIKÁCIÓK, ELŐADÁSOK Budai, Cs., Márton, L. és Nádasy, M. (2004): Vizsgálatok a zöldtrágyaféleségek növényvédelmi szerepének tisztázására, 50. Növényvédelmi Tudományos Napok, Budapest. Összefoglaló 36. Márton, L., Budai, Cs. és Nádasy, M. (2004): Vizsgálatok a zöldtrágyanövények alkalmazásának lehetőségeiről a 12
növényvédelemben, XLVI. Georgikon Napok, Keszthely. Összefoglaló 108. Takács, J., Balogh, P., Nádasy, M., Milevoj, L. és Márton, L. (2005): Larval feeding of the western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte) on roots of several weeds and its effect on crop rotation. Cereal Research Communicatoins, 33 (1) 419-421. IF: 0,320 Balogh, P., Takács, J., Nádasy, M. és Márton, L. (2005): The effect of the weather on the light-trap s data of the cotton bollworm in hungary. Cereal Research Communications, 33 (1) 427-430. IF: 0,320 13