Effect of early and late mechanical treatments in autumn on bud growth and control of Sonchus arvensis in spring cereals

Abstract

Sonchus arvensis is a perennial weed species that causes problems especially in organic agriculture in Northern Europe. It propagates by seeds and creeping roots. In the present study, the effect on biomass and growth of belowground separation and disturbance in autumn for S. arvensis were studied. Two experiments were conducted in SE Norway with treatments at two times (August and September) studying (1) the effect of four treatments at two sites on abundance of S. arvensis in spring cereals the subsequent year, and (2) mechanical separation (root cutting) of above- and belowground plant parts (horizontal root cutter) on sprouting from root fragments. In the first experiment, the treatments were 1) mowing at 5 - 6 cm height, 2) horizontal root cutting at 10 cm soil depth, 3) harrowing (rotavator) and 4) harrowing with increased competition (cross-sowing spring cereals), in addition to untreated control. Fields were ploughed in spring before sowing spring cereals. Percentage ground cover, shoot density and aboveground biomass of S. arvensis were assessed in summer. In the second experiment, root fragments below the area of root cutting were collected at 0, 2 and 4 weeks (harvest times), and placed in climate chamber under ideal conditions. Shoot number, height and number of leaves were assessed every 2 - 3 days. Aboveground biomass, number of shoots, and unsprouted roots were assessed at 3 weeks growth. Results from the first experiment showed early treatments performed significantly better than late treatments. Harrowing reduced the shoot density and biomass compared to mowing, but no significant differences were found between harrowing and root cutting. Increased cereal competition had no additional effect on S. arvensis, but significantly reduced biomass of annuals weeds compared to harrowing. In the second experiment, root cutting produced significantly larger shoots and had quicker shoot emergence than control. There was a significant increase in biomass from root cutting when compared to control, but both root cutting and control showed a decreasing level of biomass at later harvest times in the early treatment. Root cutting also showed a significant decrease in belowground shoots, but no change in total shoots. Early treatments had significantly larger shoots and quicker shoot emergence than late treatments. Number of aboveground, and belowground shoots was significantly reduced at late treatments. The reduced plant abundance observed with early field treatments may be caused by the effect of seasonal bud restrictions in roots observed in the first field experiment, with early disturbance resulting in increased sprouting in S. arvensis compared to late disturbance, decreasing autumn root reserves. Rootcutting may delay or reduce the initiation of seasonal bud restrictions when performed early.

Sonchus arvensis er en flerårig ugrasart som er spesielt problematisk i økologisk landbruk i Nord-Europa. Den formerer seg gjennom frø og formeringsrøtter. Studien undersøker effekten av underjordisk separasjon og mekanisk forstyrrelse om høsten på overjordisk biomasse og antall skudd for S. arvensis. To eksperiment var utført i Sør-Øst Norge med to behandlingstidspunkt (August og September) og studerte (1) effekten av fire behandlinger ved to felt på mengde S. arvensis i vårkorn påfølgende år, og (2) effekten av mekanisk separasjon (rotkutting) av overjordiske og underjordiske plantedeler på spiring av rotfragmenter fra S. arvensis. Behandlingene i det første forsøket var 1) beitepussing ved 5 - 6 cm høyde, 2) horisontal rotkutting ved 10 cm dybde, 3) harving (jordfres) og 4) harving og økt konkurranse (krysssådd korn), i tillegg til ubehandlet kontroll. Feltene var pløyd om våren før såing av vårkorn. Prosent dekning, antall skudd og overjordisk biomasse for S. arvensis var registrert på sommeren. I det andre forsøket var rotfragmenter fra under det rotkuttede området høstet ved 0, 2 og 4 uker (høstetidspunkt) og plassert i vekstkammer under gode vekstforhold. Antall overjordiske skudd, høyde og antall blad var registrert ved 2 - 3 dagers intervall. Biomasse, antall overjordiske skudd, underjordiske skudd, og antall uspirte røtter var registrert ved 3 uker. Resultater fra det første forsøket viste signifikant bedre effekt av tidlige behandlinger enn sene behandlinger. Harving viste signifikant lavere skuddantall og mengde biomasse enn beitepussing, men ingen signifikante forskjeller var funnet mellom harving og rotkutting. Økt konkurranse viste ingen effekt på S. arvensis, men førte til signifikant reduksjon av ettårige arter sammenlignet med kun harving. I det andre eksperimentet viste rotkutting signifikant større skudd, og raskere fremkomst av skudd enn kontroll. Rotkutting hadde signifikant større overjordisk biomasse sammenlignet med kontroll, men begge behandlingene viste redusert biomasse ved senere høstetidspunkt i tidlig behandling. Det var også en signifikant reduksjon i underjordiske skudd for rotkutting, men ingen endring i totalt antall skudd. Tidlig behandling viste signifikant større skudd og raskere fremkomst enn sen behandling. Det var signifikant færre overjordiske, og underjordiske skudd ved sen behandling. Den reduserte mengden S. arvensis observert ved tidlig behandling i feltforsøket kan være forårsaket av de sesongmessige begrensningene observert for røtter i det andre eksperimentet, hvor tidlig forstyrrelse kan ha forårsaket økt spiring i S. arvensis sammenlignet med sen forstyrrelse, og har ført til en reduksjon av energi i røttene om høsten. Rotkutting kan forsinket eller redusert sesongmessige knoppbegrensninger ved tidlig behandling.