MANAGING FREE-LIVING PLANT-PARASITIC NEMATODES IN POTATO, VEGETABLES, STRAWBERRY AND CEREALS USING PATCH DYNAMICS IN NORWAY

Nematoder (rundormer) er mikroskopisk små marker som lever i vannfilmene rundt jordpartiklene. Nematodene er de vanligste flercellete dyrene i naturen. Frittlevende planteparasittære nematoder beveger seg fritt i jorden og angriper ytre og indre deler av røtter. Dette kan gi flekkvis misvekst i felt ved at plantenes vann- og næringsopptak blir forstyrret og avlinger redusert. Prosjektet omfatter studier av nematoders involvering i tilvekstforstyrrelser i ulike plantekulturer, blant annet gjennom flyfotografering fra drone. Tilvekstforstyrrelser relateres til nematodetettheter gjennom jordprøvetaking i ulike plantefelt. Alle relevante data som samles, vil bli brukt inn i det digitale verktøyet Best4Soil (https://www.best4soil.eu) som lisensieres og bearbeides for norske forhold. Verktøyet skal bidra til optimale vekstskiftestrategier basert på kunnskap om hvilke kulturer de ulike nematodene gjør skade og oppformeres i samt skadeterskler for ulike nematoder. Prøvetaking for nematodeanalyser har omfattet flere ulike plantefelt og plantekulturer forskjellige steder i landet gjennom tre år. Det har blitt tatt ut jordprøver i starten av vekstsesongen fra gulrot, potet, løk og korn. Jordprøver tas også ut på slutten av sesongen. Hovedfokus for analyser er de viktige kulturene potet og gulrot. Det har blitt tatt dronebilder av alle feltene i starten av sesongen (april/mai), samt i juni og juli, med kamera som fanger opp synlig lys og kamera som også fanger opp lys nær det infrarøde området. De ulike dronebildene gir i kombinasjon en tydelig informasjon om veksten i felt. I jordprøvene har det blitt påvist flere ulike slekter av nematoder: rotsårnematode, stubbrotnematode, rotgallnematode, potetcystenematode og stuntnematode. Resultatene tyder imidlertid på at ikke alle nematodene gjør skade, blant annet gjør rotsårnematoden Pratylenchus crenatus antakelig ikke skade av betydning i potet. Ytterligere informasjon om hvilke nematoder som er til stede i feltene er oppnådd ved hjelp av isolering og analyse av arvemateriale (DNA) isolert direkte fra jordprøver. Dataene har også blitt komplettert med forsøk i potter i veksthus med potet, gulrot, korn og jordbær. Det er spesielt undersøkt hvordan nematodebestanden utviklet seg med gulrot som vertsplante. Rotsårnematoden Pratylenchus crenatus er funnet i flere gulrotfelt med stor skade. Resultater fra potteforsøk tyder på at denne nematoden reduserer både spiring og avling i gulrot når den er til stede i jorda i tilstrekkelige mengder. Nematoden ble også påvist i både siderøtter og pålerøtter av gulrot i potteforsøkene. I et gulrotfelt som ble undersøkt på Karmøy, ble det gjort funn av spiralnematoden Rotylenchus robustus. Dette er første funn av denne arten i Norge. I og med at nematoden ble påvist i et felt med stor skade var det mistanke om at R. robustus er en skadegjører i gulrot. Basert på resultater fra potteforsøk er det usikkert om denne nematoden gjør skade i gulrot når den er eneste planteparasittære nematode til stede. Oppformeringsfaktorer for ulike grupper av planteparasittære nematoder har blitt beregna og vil legges inn i databasen og verktøyet Best4Soil. Bruk av jordforbedring kombinert med vekstskifte har blitt studert for å undersøke effekten av ulike typer gjødsel på populasjoner av planteparasittære nematoder i felt med naturlig forekomst av rotsårnematode og stuntnematode. Følgende behandlinger har inngått i forsøkene: kumøkk, grisemøkk tørrfraksjon, grisemøkk våtfraksjon, pelletert hønemøkk, et kitinprodukt fra muslinger (Pholigo) samt en kontrollbehandling uten husdyrgjødsel, men med tilføring av kunstgjødsel. Målet er å finne ett eller flere jordforbedringsmidler som indirekte kan bidra til bedre vekstvilkår, blant annet for korn, ved å direkte eller indirekte redusere mengden av skadelige nematoder. Foreløpige data tyder på at det er små forskjeller i effekt av midlene, men resultatene kan være maskert av høye forekomster av nematoder. Dataene er under bearbeiding og forsøk i potter med bedre kontroll på nematodeforekomster vil bli gjennomført i siste fase av prosjektet. I veksthus er det utført et forsøk der formålet var å undersøke om vekstfremmende midler vil bedre jordbærplantenes vekstvilkår, og dermed øke plantenes toleranse for nålnematoder. Pluggplanter av jordbær ble satt i potter med naturlig smitte av nålnematode, og deretter tilsatt ulike midler som skulle fremme plantens rotutvikling og vekst. Avling og plantevekt ble registrert. Det var nedgang i nematodepopulasjonen i alle behandlinger. Planter som ble tilsatt kitin hadde signifiant høyere tørrvekt sammenlignet med planter dyrket i nematodeinfisert jord uten behandling. Det var ingen signifikante forskjeller i plantenes toleranse for nematodeangrep.

The spiral nematode Rotylenchus robustus was detected for the first time in Norway, in a carrot field with severe damage. Results from field work and controlled experiments in the greenhouse suggests that Pratylenchus crenatus is pathogenic in carrot, but not in potato. Damage has also been observed in an onion field with high numbers of P. crenatus, but this has not been investigated in controlled experiments. These results form the basis for further work on free-living plant-parasitic nematodes in vegetables. Molecular analysis of nematodes, fungi, bacteria and oomycetes have been performed, with environmental DNA isolated directly from soil, known as metabarcoding. Results from traditional morphological analysis of nematodes have been correlated to results from the metabarcoding analysis, both in regards to the detection of nematodes in DNA isolated directly from soil, and to the abundance of different plant-parasitic genera. The results from the metabarcoding analysis showed that we were able to detect all four plant-parasitic nematodes present in the field, when combining two nematode-specific primers. The abundance of all organisms detected in the metabarcoding analysis were correlated with an index for plant health (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI). The index (NDVI) was calculated based on images obtained with a multispectral camera mounted on a drone. These correlations can be used as a tool for detecting the probable cause of poor growth in a field, in less labour-intensive way than sampling and analysing the soil with traditional methods. Furthermore, the results of the project will have a positive impact on the environment by the development of sustainable approaches, and environmental-friendly methods for the control of plant-parasitic nematodes, e.g. the Best4Soil database that will be available in Norwegian. Good management of plant-parasitic nematodes means that the use of nematicides in Norway still can be avoided. The knowledge and experience gained will be useful also to farmers in other regions.

Free-living plant parasitic nematodes are microscopic round worms that move freely in soil feeding on roots. Soil samples indicate an increasing damage from free-living nematodes in Norway. Yield losses of up to 50 % have been noted in local fields, and indeed some farmers have considered abandoning crop production on nematode infested land. Because of this, methods of efficient nematode management have been sought for both in the extension service and among farmers. The main objective of this project is to increase and improve the current knowledge on the occurrence and management of free-living nematodes in potato, vegetables, strawberry and cereals in Norway. Nematode damage shows as patches of poor plant growth and this project will combine nematode patch dynamics and remote sensing with drone technology, and image analysis to estimate damaging thresholds and reproductive factors of free-living plant parasitic nematodes on selected plants in the field. The effect of soil amendments with organic waste, compost and silicone in nematode management will also be investigated. An important aim is also to strengthen, develop and maintain the national competence in Norwegian nematology by training a PhD student. Collaborators in this project are a) The Norwegian Agricultural Extension Service (NLR); b) University of Hertfordshire School of Life and Medical Sciences; Chinese Academy of Agricultural Sciences; and The Julius Kühn-Institut Germany. Dissemination will be conducted via open days with field demonstrations, publications in (technical) journals in cooperation with NLR and on their website and in meetings with farmers. Results from the project will increase the competence on free-living plant-parasitic nematodes in NIBIO, the extension service and among farmers. Successful nematode control will decrease the current loss in yield and quality of Norwegian produce and be to the economic benefit of both wholesalers and retailers.