Upload
kaiser
View
38
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Udnyttelse af allelopatiske egenskaber til bekæmpelse af ukrudt i kornproduktion -. er det en miljømæssig fornuftig strategi?. Inge S. Fomsgaard, Solvejg Mathiassen, Per Kudsk, Lars M. Hansen. 300 før Kristi fødsel, Theofrast: berettede om de hæmmende virkninger af kvinoa på lucerne - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
FATEALLCHEM
DIAS
Udnyttelse af allelopatiske egenskaber til bekæmpelse af
ukrudt i kornproduktion -
er det en miljømæssig fornuftig strategi?
Inge S. Fomsgaard, Solvejg Mathiassen, Per Kudsk, Lars M. Hansen
FATEALLCHEM
DIAS
Allelopatiens historie
• 300 før Kristi fødsel, Theofrast:– berettede om de hæmmende virkninger af kvinoa
på lucerne
• 81 før Kristi fødsel, Plinius d. Yngre : – beskrev allelopatiske virkninger fra valnøddetræer
• 1832, De Candolle:– foreslog, at ekssudater fra planter kunne være
årsag til jordtræthed
FATEALLCHEM
DIAS
Allelopatiens historie
• 1881, Hoy og Stickney:– berettede om valnøds skadelige virkninger på
planter i nærheden
• 1907, Screiner og Reed:– isolerede organiske syrer frigjort af
planterødder, som undertrykte væksten af andre afgrøder
FATEALLCHEM
DIAS
Allelopatiens historie
• 1937, Molisch: – dannede ordet ”allelopati” fra græsk ”allelo”
og ”pati”, der betyder ”indbyrdes” og ”lidelse”
• 1966, Muller:– definerede forholdet plante-plante interaktion
som ”interferens”, der involverer både konkurrence og allelopati
FATEALLCHEM
DIAS
Allelopati - definition
• 1996, Torres et al:– Allelopati blev defineret som:
En hvilken som helst proces der involverer sekundære metabolitter (allelokemikalier), der er produceret af planter, mikroorganismer, vira, alger og svampe, som påvirker væksten og udviklingen af landbrugsbiologiske systemer
FATEALLCHEM
DIAS
Allelokemikalier
• sekundære plantemetabolitter– alkaloider– fenoler– flavonoider– terpenoider– glucosinolater– benzoxazinoner– cyanogeniske forbindelser
FATEALLCHEM
DIAS
Allelokemikalier
Reigosa et al, 1999
FATEALLCHEM
DIAS
Brug af pesticider i landbruget
Udnyttelse af allelopatiske virkninger
Isolerede naturlige stoffer
Syntetisk omdannelse af naturlige stoffer
Rent syntetiske produkter
FATEALLCHEM
DIAS
Økologisk sædskifte til kornproduktion – et eksempel
Rotation 1 Rotation 2 Rotation 3 Rotation 4
S. barleyGrass-cloverS. oatsPea/barley
S. barleyGrass-cloverW. cerealsLupin
S. barleyGrass-cloverW. wheatSugar beet
W. wheatOatsS. barleyLupin
http://www.agrsci.dk/pvj/plant/croprot/indexuk.shtml
FATEALLCHEM
DIAS
Allelokemikalier i udvalgte kornsorter• Hvede, rug og majs indeholder 4-
hydroxy-1,4-benzoxazin-3-oner (hydroxamiske syrer) som glucosider
Hvede: DIMBOA, DIBOA
Rug: DIBOA
Majs: DIMBOA. DIM2BOA
FATEALLCHEM
DIAS
Koncentrationer af DIMBOA i hvede
• Fra 1,4 til 10,9 mmol DIMBOA/kg frisk vægt i 52 chilenske sorter (unge frøplanter)
• Global monitering af 37 sorter: fra 0,99 til 8,07 mmol DIMBOA/kg frisk vægt
• Triticum speltoides: 16 mmol DIMBOA /kg frisk vægt (10 dage gamle frøplanter)
FATEALLCHEM
DIAS
Biologisk aktivitet i 4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-oner
• Øger resistens i kornsorter mod insekter, svampe og bakterier
• påvirker reproduktionen hos græsædende pattedyr
• påvirker ukrudtsvæksten
• er involveret i afgiftningen af pesticider
• er mutagene stoffer
FATEALLCHEM
DIAS
Biologisk aktivitet i 4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-oner, eksempler
• Øger resistensen i majs mod den europæiske kornborende insektlarve
• øger resistensen i kornsorter mod bladlus
• hæmmer væksten af rod og kimbladsskede i flyvehavre
FATEALLCHEM
DIAS
Molekylestruktur i 4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-oner
FATEALLCHEM
DIAS
Mekanisme til nedbrydning af 4-hydroxy-1,4-benzoxazin-3-oner til benzoxazolinoner,
ex. DIBOA nedbrudt til BOA
DIBOA
BOA
FATEALLCHEM
DIAS
Videre nedbrydning af benzoxazolinoner i jord
Kumar et al, 1993:
BOA 2-amino-3H-phenoxazin-3-on
Nair et al, 1990:
BOA 2,2´-oxo-1,1´-azobenzen (AZOB)
FATEALLCHEM
DIAS
Videre nedbrydning af benzoxazolinoner i jord
R = H
DIBOA-glu
BOA
AZOB
FATEALLCHEM
DIAS
Brug af rug som dækafgrøde eller grønt jorddækningsmateriale
•Barnes & Putnam, 1986
•Barnes & Putnam, 1987
•Mwaja et al, 1995
•Chase et al, 1991
•nylige forsøg i økologisk sædskifte:
•rug sås med en tæthed på 3 gange det normale, unge frøplanter pløjes ned og vintersæd sås efterfølgende
FATEALLCHEM
DIAS
Koncentrationer af DIMBOA i hvede
• Fra 1,4 til 10,9 mmol DIMBOA/kg frisk vægt i 52 chilenske sorter (unge frøplanter)
• Global monitering af 37 sorter: fra 0,99 til 8,07 mmol DIMBOA/kg frisk vægt
• Triticum speltoides: 16 mmol DIMBOA /kg frisk vægt (10 dage gamle frøplanter)
FATEALLCHEM
DIAS
Teoretiske koncentrationer af DIMBOA i jord
• 0,99-16 mmol/kg i unge frøplanter
• 400 planter pr m2
• vægt af hver frøplanter 0,25 g
• 190-3078 g DIMBOA pr hektar
• 105-1701 g AZOB pr hektar
FATEALLCHEM
DIAS
Literatursøgning
DIMBOA or DIBOA or hydroxa* or benzoxaz* or (allelo* and (wheat or rye or maize)) •2159 poster siden 1972•195 poster siden 1999
FATEALLCHEM
DIAS
FATEALLCHEM
Allelokemiske stoffers skæbne og giftighed i forhold til miljø og
forbruger
FATEALLCHEM
DIAS
Isolering og identifikation af allelokemiske stoffer fra planter Isolering og identifikation af jord metabolitter
fra allelokemiiske stoffer
• Dyrkning af hvede i 2 lande• Økonomisk evaluering
• Kvantificering af allelokemikíske stoffer i planter+jord•Interlaboratorie evauering af analyseresultater
Udvikling af analysemetode for allelokemiiske stoffer i planter og jordInterlaboratorie evaluering af analyseresultater
Herbicideffekt af jordblandet hvedeplantemateriale Insekticideffekt af hele
hvedeplanter
Herbicidvirkninger af isolerede allelokemiske stoffer
Insekticidvirkning af isolerede allelokemiske stoffer
Spiringsstudier med allelokemiske forbindelser
Nedbrydnings-studier af allelokemiske stoffer i jord
Sorptionsstudier af allelokemiske stoffer i jord
QSAR modellering af allelokemiske stoffers skæbne
Allelokemiske stoffers miljøtoksikologi for jord organismer
Allelokemiske stoffers miljøtoksikologi for vandorganismer
QSAR modellering af allelokemiske stoffers miljøtoksikologi
QSAR modellering af allelokemiske stoffers human toksikologi
WP2
WP1
WP3
WP5
WP6
WP4
FATEALLCHEM
DIAS
Forventede resultater I:
HVIS
Hvedesorter med velbeskrevne og effektive allelopatiske egenskaber mod en eller flere af de vigtigste ukrudtsarter og/eller skadedyr bliver identificeret
og
De allelokemiske stoffer har lav miljøgiftighed
FATEALLCHEM
DIAS
Expected achievements I:
SÅ er kommerciel udnyttelse af isolerede allelokemiske mulig
og/eller planteavleres udnyttelse af de identificerede hvedesorter til produktion af nye sorter til brug i både konventionelt og økologisk landbrug er mulig
og/eller udnyttelse af den opnåede viden i genteknologi er mulig
og/eller landmænds udnyttelse er mulig ved brug af kendte sorter med høje koncentrationer (afhængig af produktionsomkostninger og/eller opnåelige udbytter)
FATEALLCHEM
DIAS
Forventede resultater II:
HVIS
vurderingen af miljømæssige og menneskelige risici viser, at de allelokemiske stoffer har en risiko, der er lig med eller højere end syntetiske pesticider
Danish Institute of Agricultural Sciences, Sept 7-8, 2001
FATEALLCHEM
DIAS
Forventede resultater II:
SÅ må der anlægges nye betragtninger vedr. udnyttelsen af allelokemiske afgrøder
og/eller
planteavlere må se sig om efter sorter med lave koncentrationer
og/eller
offentlige myndigheder, der lovgiver vedr. miljø- og helbredsstandarder, må fokusere på allelokemiske stoffer
og/eller
definitioner af ”økologisk landbrug” må diskuteres
FATEALLCHEM
DIAS
Forventede resultater III:
HVIS
ingen af de afprøvede sorter har velbeskrevne og effektive allelopatiske egenskaber men nogen allelopatisk effekt, der er mindre end de syntetiske pesticiders effekt
og
risikoen over for miljø og mennesker er lav
FATEALLCHEM
DIAS
Forventede resultater III:
SÅ
kan dyrkning af sorter med de ”højeste” allelopatiske egenskaber stadig være nyttig for økologiske landmænd
og
udvikling gennem avl af nye sorter til brug i økologisk landbrug er stadig nyttig (afhængig af økonomi)
FATEALLCHEM
DIAS
Konklusion
Cheng, 1992
Toxicity?
Exposure of non-target plants and other living organisms?
Transport to ground water?
FATEALLCHEM
DIAS
Fremtidige studier
Den holistiske fremgangsmåde!