Winter hardiness and management of velvet bentgrass (Agrostis canina) on golf greens in the Nordic climate

Abstract

Major concerns for the introduction of velvet bentgrass (Agrostis canina) on Nordic golf courses are whether current cultivars have sufficient winter hardiness, and if it is possible to control the rapid thatch formation in this species. This thesis is a part of the project ‘Velvet Green’ funded by the Scandinavian Turfgrass and Environment Research Foundation (STERF) and the Norwegian Research Council and running from 2007 to 2010. The first part of the thesis includes screening of velvet bentgrass cultivars for winter hardiness under controlled environmental conditions and evaluation of effects of metabolic changes induced by cold acclimation on winter hardiness. The second part of the project covers field trials at two locations in Norway with different climatic conditions. The field trials focused on effects of rootzone composition, irrigation regime, and key management practices on turfgrass visual quality, playability, winter survival, and thatch formation. Up to six velvet bentgrass cultivars Avalon, Greenwich, Legendary, Villa, Venus, and Vesper, and creeping bentgrass ‘Penn A-4’ in nonacclimated and acclimated state were tested under controlled environmental conditions for freezing tolerance, susceptibility to Microdochium nivale, and tolerance to anoxia under simulated ice cover. The experiments were carried out in 2007, 2008, and 2009 in University of Life Sciences and Norwegian Institute for Agricultural and Environmental Research (Bioforsk). Differences in freezing tolerance between velvet bentgrass and creeping bentgrass and among velvet bentgrass cultivars were nonsignificant, but as a species velvet bentgrass tended to be more susceptible to pink snow mold than creeping bentgrass. Acclimation significantly improved freezing tolerance, susceptibility to Microdochium nivale, and tolerance to anoxia. Freezing tolerance increased in the order: nonacclimated turf < acclimated at 2°C for 2 wk and 16 h photoperiod < acclimated at 2°C for 2 wk and 16 h photoperiod with additional subzero acclimation at -2°C for 2 wk in darkness < acclimation in the field during fall. The freezing tolerance of velvet bentgrass ‘Greenwich’ and creeping bentgrass ‘Penncross’ was further studied under controlled environments in collaboration with Rutgers University and University of Massachusetts (USA) in 2009 to determine crown carbohydrate and protein changes at different stages of cold acclimation and assess their relationship to freezing tolerance. Similar freezing tolerance in velvet bentgrass and creeping bentgrass was associated with similar levels of sucrose in crown tissue of acclimated plants. Significantly higher crown fructan content in creeping bentgrass than in velvet bentgrass had no significant impact on LT50 and suggested negligible direct contribution of fructans to freezing tolerance. Increased freezing tolerance in response to cold acclimation was associated with enhanced amino acid synthesis, since serine hydroxymethyltrasferase and methionine synthase were upregulated by acclimation. The first acclimation stage caused more changes in the crown protein composition than subzero acclimation. Effects of nitrogen (75 or 150 kg ha-1 yr-1), topdressing (0.5 or 1.0 mm sand biweekly), and mechanical (grooming, vertical cutting, spiking) / biological (‘Thatch-less™’) treatments on turfgrass visual quality, playability, winter survival, and thatch formation were evaluated on USGA greens at a coastal (Landvik, 58°N) and a continental (Apelsvoll, 61°N) location in Norway in 2007-2010 and 2007-2009, respectively. Velvet bentgrass required at least 150 kg N ha-1 yr-1 and heavy topdressing during the first year after establishment. From the second year, 75 kg N ha-1 yr-1 and heavy topdressing were key elements in maintenance of velvet bentgrass with acceptable turf visual and playing quality and adequate percentage of organic matter in the mat. Monthly spiking improved water infiltration rate by more than 50%, but led to softening of the green surface. Monthly vertical cutting resulted in better visual quality and reduced the content of organic matter in the mat. We concluded that monthly verticutting and spiking once or twice per year can be recommended as standard mechanical treatments for a mature velvet bentgrass green. The last field trial was conducted to clarify the effects of rootzone composition (straight sand vs. sand amended with 20% v/v garden compost) and irrigation regime (light and frequent vs. deep and infrequent) on turfgrass visual quality, playability, thatch formation, root development, and nutrient leaching. The study was carried out from August 2007 to October 2009 on a USGA-green at a coastal location in Norway (58°N). Neither rootzone composition nor irrigation regime affected the thickness or percentage of organic matter in the mat. Amendment with compost showed clear advantages in the form of higher visual quality, less snow mold caused by Microdochium nivale, longer irrigation intervals, and less risk for development of soil water repellency. Infrequent irrigation to the field capacity was a better irrigation strategy on velvet bentgrass greens than frequent irrigation, except for the first year after sowing.

Før hundekvein (Agrostis canina) kan anbefales for golfgreener i Norden må to viktige spørsmål avklares. Har tilgjengelige sorter tilstrekkelig vinterherdighet? Kan vi kontrollere den store mengden filt som hundekvein produserer? Denne avhandlingen er en del av prosjektet ”Velvet Green” finansiert av Scandinavian Turfgrass and Environment Research Foundation (STERF) og Norges forskningsråd og som varte fra 2007 til 2010. Den første delen av avhandlingen handler om vurderingen av vinterherdighet av hundekveinsorter basert på forsøk i kontrollert klima og effekten av metaboliske endringer ved herding på vinterherdighet. Den andre delen av avhandlingen presenterer tre feltforsøk på to steder med ulikt klima. Disse forsøkene viser hvordan visuell kvalitet, spillekvalitet, vinteroverlevelse og filtdannelse påvirkes av ulike vekstmedier, vanningsregime og skjøtselstiltak. Inntil 6 ulike sorter av hundekvein; Avalon, Greenwich, Legendary, Villa, Venus ogVesper, og krypkvein (Agrostis stolonifera) Penn A-4, ble testet under kontrollerte klimaforhold for frosttoleranse, mottagelighet for rosa snømugg Microdochium nivale og toleranse for oksygenmangel under simulert isdekke. Forsøkene ble utført i perioden fra 2007 til 2009 ved Universitetet for Miljø og Biovitenskap og Bioforsk Øst Landvik. Forskjellene i frosttoleranse mellom hundekveinsortene og krypkvein var ikke signifikante, men arten hundekvein var mer mottakelig mot M. nivale enn krypkvein. Herding forbedret frosttoleranse, reduserte mottakelighet for M. nivale og økte toleransen for anaerobe forhold. Frosttoleranse økte i rekkefølge: ikke-herdet gress < herdet ved 2°C i 2 uker og 16 timers daglengde < herdet ved 2°C og 16 timers daglengde i 2 uker med påfølgende -2°C for 2 uker i mørke < herdet i felt om høsten. Frosttoleransen til hundekvein ’Greenwich’ og krypkvein ’Penncross’ ble testet under kontrollerte klimaforhold i samarbeid med Rutgers University og University of Massachusetts (USA) i 2009. Forsøket ble designet for å kartlegge endringer i sammensetningen av karbohydrater og proteiner i kroner av gresset ved ulike stadium under herding, og å vurdere stoffenes forhold til frosttoleranse. Tilsvarende frosttoleranse mellom hundekvein og krypkvein ble assosiert med like nivå av sukrose i kroner av herdede planter. Det betydelig høyere kronenes fruktaninnholdet i krypkvein hadde ingen signifikant påvirkning på LT50 og dette antyder at fruktaner ikke har noen direkte påvirkning på frosttoleranse for kveinartene. Økt frosttoleranse etter herding ble forklart med økt aminosyresyntese da serinhydroxymethyltrasferase og methioninsyntase ble oppregulert ved herding. Den første fasen av herding førte til flere endringer i kronenes protein sammensetning enn ved tillegsherdingen på -2 °C. Feltforsøkene ble utført på greener bygget etter USGA sine anbefalinger på to steder: kystnært på Landvik i Grimstad (58°N) i 2007-2010 og i innlandsklima på Apelsvoll på Toten (61°N) i 2007-2009. Det første forsøket vurderer effektene av nitrogengjødsling (75 eller 150 kg ha-1 år-1), toppdressing (0,5 eller 1,0 mm sand annenhver uke), mekaniske (grooming, vertikal skjæring, stikklufting) og biologiske (‘Thatch-less™’) behandlinger på visuell kvalitet, spillekvalitet, vinteroverlevelse og oppbygging av filt. Hundekvein krevde minimum 150 kg N ha-1 år-1 og største mengde toppdressing første året etter etablering. Fra det andre året gav 75 kg N ha-1 år-1 og største mengde toppdressing best visuelt inntrykk og spillekvalitet og passe mengde organisk materiale i filtlaget. Månedlig stikklufting forbedret infiltrasjonhastigheten for vann med mer enn 50%, men førte til mykere overflate. Månedlig vertikalskjæring førte til bedre visuell kvalitet og reduserte organisk materiale i filt laget. Vi konkluderer med at månedlig vertikalskjæring og stikklufting en eller to ganger i året kan anbefales som standard mekanisk behandling på en moden hundekveingreen. Det siste felt forsøket ble utformet for å kartlegge effektene av vekstmedium (ren sand eller sand tilført 20 volumprosent hagekompost) og vanningsregime (lite og ofte eller mye og sjeldent) på visuell kvalitet, spillekvalitet, filtutvikling, rotutvikling og avrenning fra USGAgreen. Forsøket ble utført på Landvik fra august 2007 til oktober 2009. Verken vekstmedium eller vanningsregime påvirket tykkelsen på filtlaget eller innhold av organisk materiale.Innblanding av kompost ga klart bedre visuell kvalitet, mindre angrep av rosa snømugg, mindre behov for vanning og mindre risiko for utvikling av lokale tørrflekker pga hydrofobisk vekstmasse. Med unntak av første året etter såing gav sjelden vanning til feltkapasitet det beste resultatet på hundekvein greener.