Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Approximately 77% of global arable land use is devoted to forage cultivation, which is the basis for animal production and global food security. Therefore a sustainable and biologically diverse forage cultivation is needed. Feed for cattle needs to contain a good balance between fibre, energy
and protein. Legumes are important for forage quality and fix their own nitrogen, reducing the need for N-fertilization.
Medicago sativa L. (lucerne) is an agronomically important legume species that is cultivated on over 30 million hectares worldwide. Lucerne fixates N² in symbiosis with bacterial species E.meliloti, which attaches to the root and forms nodules. E. meliloti is acid sensitive and at pH<6
nodulation is reduced. This leads to decreased biomass production and quality.
The aim of this study was to evaluate the pH tolerance of two lucerne subspecies; Blue lucerne (BL) and yellow lucerne (YL). The hypotheses were 1) YL will be more tolerant than BL against low pH, but BL will produce more biomass than YL in high pH conditions; 2) A low pH will decrease the nodulation formation and quality for BL and YL; and 3) A low pH will decrease biomass quantity for BL and YL.
A mineral soil with different rates of lime was used to create six treatments with pH 5.7-6.5. 60 pots containing YL and BL cultivars inoculated with Nitragin Gold, a commercial E. meliloti mix were placed in a randomized block design in a greenhouse chamber. After 75-81 days the pots were harvested. Non-destructive measurements were made during growth and destructive measurements were made at harvest. The significance of four factors; cultivar, pH, cultivar*pH
and time*cultivar, were statistically tested for 11 response variables connected to biomass and nodulation. The effect of liming on biomass and nodulation was also evaluated in a regression analysis using lime rate as an explanatory variable. The soil pH kept rising after sowing, even for
the non-limed soil, and ended up higher than intended at 6.5-6.8. This meant it was not possible to properly evaluate the effect of pH stress on BL and YL. The statistical analyses partly confirmed and partly contradicted hypotheses 2) and 3). In the end, however, none of the hypotheses could be confidently confirmed since the right conditions for the study were lacking. One practical finding of this study is that Nitragin gold is compatible with both SW Nexus and Karlu. The pH sensitivity of E. meliloti is also highlighted. Future directions for research would be to continue researching YL response to pH stress, as well as E. meliloti strain compatibility, perhaps in a Northern Swedish
climate over several seasons, using several cultivars.

Vall odlas på ungefär 77% av jordens åkermark. Vallodling är grunden till all djurproduktion och en viktig del av människans livsmedelförsörjning. Därför är det viktigt att vallodlingen är så hållbar och biologiskt mångfacetterad som möjligt. Det är viktigt att det finns en god balans
mellan fiber-, energi- och proteininnehåll i djurföda. Baljväxter är viktiga för en god vallfoderkvalitet och de förser sig själva med kväve, vilket minskar behovet av att kvävegödsla.
Medicago sativa L. (lusern) odlas på över 30 miljoner hektar globalt och är en viktig baljväxt för jordbruket. Lusern fixerar kväve i symbios med bakteriearten E. meliloti, som bildar rhizobiumknölar (noduler) på lusernrötter. E. meliloti är känslig för sura miljöer och vid pH<6 minskar noduleringen. Detta leder till minskad tillväxt och sämre näringskvalitet hos lusern.
Målet med den här studien var att undersöka och jämföra pH-känsligheten hos två underarter av lusern, blålusern (BL) och gullusern (YL). Studien utgick från tre hypoteser: 1) YL tål lägre pH än BL men vid höga pH-värden producerar BL mer biomassa än YL; 2) Noduleringen minskar med lägre pH för både BL och YL; och 3) Lågt pH minskar biomassaproduktionen för BL och YL.En mineraljord kalkades med olika mängder kalk för att ta fram sex behandlingar med pH-värden mellan 5.7-6.5. BL- och YL-frön inockulerades med Nitragin Gold (en kommersiell blandning av olika E. meliloti-sorter) och planterades i 60 krukor. Krukorna placerades ut i
randomized block design i en växthuskammare och skördades 75-81 dagar efter sådd. Icke-destruktiva mätningar gjordes under tillväxt och vid skörd utfördes destruktiva mätningar. I en statistisk analys testades signifikansen för fyra faktorer; lusernsort, pH, lusernsort*pH och
tid*lusernsort, för 11 responsvariabler kopplade till biomassa och nodulering. Kalkningseffekt på biomassa och nodulering utvärderades i en regressionsanalys med kalkmängd som förklaringsvariabel. Under experimentets gång ökade pH i jordarna efter sådd i samtliga behandlingar, inklusive en okalkad behandling. Detta ledde till att pH nivåerna blev högre än beräknade, mellan pH 6.5-6.8. Det gjorde att det inte gick att studera vilket effekt pH-stress kan ha
på BL och YL. De statistiska analyserna både bekräftade och motbevisade hypotes 2) och 3). I slutändan kunde dock ingen av hypoteserna prövas ordentligt på grund av att rätt förutsättningar saknades och därmed varken bevisas eller motbevisas.
Studien visade att Nitragin Gold-inockulum är kompatibelt med lusernsorterna SW Nexus (BL) och Karlu (YL). E. melilotis höga pH-känslighet framgick också. Fortsatt behövs det mer forskning på YL och dess pH-tålighet, samt på vilka E. meliloti-symbionter den är kompatibel med. Sådana studier kan med fördel göras under nordsvenska förhållanden över flera odlingssäsonger, gärna med olika YL-sorter.