Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

I det här projektet undersöks effekten av elektrisk ogräskontroll på tre perenna växtarter som ofta orsakar skördeförluster i jordbruksgrödor: maskros (Taraxacum officinale), kvickrot (Elymus repens) och åkertistel (Cirsium arvense). Bakgrunden till studien är det ökande behovet av alternativa metoder till kemiska bekämpningsmedel, dels på grund av EU:s mål att halvera pesticidanvändningen till 2030, dels till följd av den ökande förekomsten av herbicidresistens hos ogräs. Nuvarande konventionella jordbrukssystem är ofta beroende av bekämpningsmedel som glyfosfat för att kontrollera ogräs vilket det finns ett allmänt intresse att minska. Elektrisk ogräskontroll använder elektricitet för att döda eller skada växten och kan användas mellan rader eller som avdödning innan etablering av ny gröda. Metoden betraktas som ett mer hållbart alternativ till herbicider eftersom den inte lämnar några bekämpningsmedelsrester efter sig. Ogräsen i fråga är problematiska mycket på grund av sina olika underjordiska förökningsorgan som bidrar till spridningen och svårigheten att kontrollera dem utan herbicider eller intensiv jordbearbetning. Det saknas däremot kunskap om hur elektricitet påverkar tillväxten av rötter/rhizom. Det var därför av intresse att undersöka hur elektrisk ogräskontroll med lågenergi påverkar tillväxten av rötter/rhizom samt eventuella skillnader i behovet av flera behandlingar för att avdöda ovan- och underjordiska växtdelar.

Försöket genomfördes med lågenergiteknik. Det finns inga försök som utförts med den typen av teknik där effekten på underjordiska växtdelar undersöks. Under 0,2 sekunder applicerades en elektrisk impuls på 5kV per planta. För att möjliggöra analys av rot- och rhizomtillväxt användes odlingsboxar vars ena sida var försedd med glas som rötterna växer längs med. Behandlingen med elektricitet upprepades totalt tre gånger med en veckas mellanrum mellan behandlingarna.

Resultaten från försöken visar att den elektriska behandlingen signifikant hämmar både bladutveckling och rottillväxt, särskilt för maskros som visade låg tålighet. Kvickrot var tåligt och uppvisade viss tendens till återväxt efter första behandlingen. Efter upprepade behandlingar kunde dock samtliga plantor konstateras döda. Tistel var relativt känslig och efter andra behandlingen hade alla plantor dött. Även maskros visade låg tålighet vilket indikerar mindre behov av ytterligare behandling. Att behandlingen har olika effekt på de olika arterna kan förklaras av deras morfologi och typ av rotsystem. Både tistel och maskros är tvåhjärtbladiga ogräs som generellt är känsligare för elektricitet, medan gräs såsom kvickrot är tåligare. För samtliga ogräs som undersöktes krävdes upprepade behandlingar för att helt avdöda underjordiska växtdelar.
Resultaten bekräftar att lågenergibaserad elektrisk ogräskontroll kan vara ett komplement till herbicider, men kräver upprepade behandlingar. Även utmaningar identifierades, såsom möjligheten att helt avdöda underjordiska förökningsorgan. Upprepade behandlingar behövs i det flesta fall då enbart ett fåtal ogräsplantor dog efter första tillfället. Slutsatsen är att elektrisk ogräskontroll med lågenergi har stor potential och kan effektivt motverkar rot- och rhizomtillväxt för maskros, tistel och kvickrot. Framtida försök behöver klargöra hur djupt rötter kan påverkas samt hur markegenskaper, såsom vattenhalt och jordart inverkar på effekten, liksom hur metoden fungerar på andra ogräsarter.

This thesis investigates the effect of electrical weed control with a focus on three perennial plant species that often cause yield losses in agricultural crops: dandelion (Taraxacum officinale), couch grass (Elymus repens) and Canada thistle (Cirsium arvense). The background to the study is the increasing need for alternative methods to chemical pesticides, partly due to the EU's goal to halve pesticide use by 2030 and the worldwide increase in herbicide resistant weeds. Current conventional farming system often relies on pesticides such as glyphosate to control weeds, that there is a public interest in reducing. Electrical weed control uses electricity to kill or damage the plant and can be used between rows or as a kill before establishing a new crop. Thus, the method may be a more sustainable alternative to herbicides since it leaves no pesticide residues behind. The weeds in the study are problematic largely due to their different root or rhizome systems that make them difficult to control without herbicides or intensive tillage. In addition, there is a lack of knowledge about how electrical applications affect root and rhizome growth. It was therefore of interest to investigate how low-energy electrical weed control affects root/rhizome growth and any differences in the need for multiple treatments to kill under-ground and below ground plant parts.

The experiment was carried out using a relatively new low-energy technology. There are no studies that have specifically investigated the effects of this technology on plant roots. An electrical impulse of 5 kV was applied for 0.2 seconds to each plant. To enable analysis of root growth, cultivation boxes were used that had one glass-side, making most of the root growth visible. In each of the trials the electrical treatment was repeated a total of three times at one-week intervals.

The results from the experiments show that the electrical treatment significantly inhibits both leaf development and root growth, especially for dandelion, which showed low tolerance. Couch grass was tolerant and showed a certain tendency to regrow after the first treatment. However, after repeated treatments, all plants were found to be dead at the end of the experiment. Thistle was relatively sensitive and after the second treatment, all plants had died. Dandelion also showed low tolerance, indicating less need for further treatment. The fact that the treatment has different effect between the species can primarily be explained by their morphology and type of root system. Both thistle and dandelion are broad-leaved, which generally have shown greater sensitivity to the electrical treatment; grasses such as couch grass are more resistant. For all weeds examined, repeated treatments were required to completely kill above ground plant parts.

The results confirm that low-energy electrical weed control can be an effective complement to herbicides, but repeated treatments are required. Challenges were also identified, such as the possibility of killing underground associations. Repeated treatments are needed in most cases as only a few plants died after the first time. The low-energy electrical weed control has great potential and effectively inhibits root growth in dandelion, Canada thistle and couch grass. Future trials need to clarify how deep roots can be affected and how soil properties such as water content and soil type affect the effect, as well as how the method performs on other weed species.