The importance of the antagonistic potential in the management of populations of plant-parasitic nematodes in banana (Musa AAA) as influenced by agronomic factors [Elektronische Ressource] / Anthony Barry Pattison. Landwirtschaftliche Fakultät

Anthony Barry Pattison

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• Publié le: 01 janvier 2011
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Extrait

Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz
der
Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn







The importance of the antagonistic potential in the management of
populations of plant-parasitic nematodes in banana (Musa AAA) as
influenced by agronomic factors


Inaugural-Dissertation

zur

Erlangung des Grades



Doktor der Agrarwissenschaften

(Dr. agr.)

der

Hohen Landwirtschaftlichen Fakultät

der

Rheinischen Friedrich- Wilhelms-Universität
zu Bonn


vorgelegt am 15. Juni 2010

von


Anthony Barry Pattison
South Johnstone Australia












































Referent: Prof. Dr. R.A. Sikora

Korreferent: Prof. Dr. H. Goldbach

Tag der mündlichen Prüfung: 15 September 2011

Erscheinungsjahr: 2011










Dedication:

This work is dedicated to the support given to me by family and friends.
Especially to my wife Susan, daughters Katie and Emily for their patience while I
completed this work. Also, to the friends I have made along the way, who have
helped to make the world a little smaller.




Summary Dr.agr. Thesis: A Pattison

The importance of the antagonistic potential in the management of populations
of plant-parasitic nematodes in banana (Musa AAA) as influenced by agronomic
factors

Plant-parasitic nematodes are a major obstacle to sustainable banana production
around the world. The use of organic amendments was investigated as one method to
stimulate organisms that are antagonistic to plant-parasitic nematodes. Nine different
amendments; mill mud, mill ash (by-products from processing sugarcane), biosolids,
municipal waste (MW) compost, banana residue, grass hay, legume hay, molasses and
calcium silicate (CaSi) were applied in a glasshouse experiment. Significant
suppression of Radopholus similis occurred in soils amended with legume hay, grass
hay, banana residue and mill mud relative to untreated soil, which increased the
nematode community structure index, indicating greater potential for predation.

A field experiment was established to determine the changes in soil properties
following applications of compost, grass hay, mill mud and mill ash. At the
termination of the experiment there was significant increase in bunch size in the mill
ash treatment relative to the untreated plants. Furthermore, in the soil treated with
additional organic matter there was an increase in labile C, the number of omnivorous
nematodes and lower proportion of plant-parasitic nematodes relative to the untreated
soil. The suppression of plant-parasitic nematodes resulting from the addition of
organic matter appeared to be the result of a combination of two factors; nematoxic
compounds produced in the early degradation of the organic matter, followed by an
increase in nematode antagonists favoured by an increase in soil fungal activity.

A study was implemented on 10 banana plantations in north Queensland to determine
differences in soil management, soil physical, chemical and nematode community
properties. A principal component analysis could explain 61% of the variation
between farms and identified the proportion of plant-parasitic nematodes, labile C,
nitrate-N, and the number of fungal feeding nematodes as the most important soil
factors. When used in combination the ratio of labile C and nitrate-N in the soil and
the diversity of nematodes were able to explain 88.7% of the variation in the
proportion of plant-parasitic nematodes in the soil. A similar survey of 21 banana
plantations in Costa Rica using 34 soil variables was able to explain 71% of variation
between plantations from five principle components. A bioassay of the soil collected,
which was inoculated with R. similis, resulted in different populations of the
nematode recovered from the different soils. The differences could be explained by
soil pH, structure index and Zn using a multiple linear regression model, which
explained 79.2% of the variation. Furthermore, the correlation of soil pH with
nematode diversity suggested that pH was the factor limiting the biological
suppression of R. similis in the Costa Rican banana plantations.

The development of soils capable of suppressing plant-parasitic nematodes requires
and understanding of soil constraints in the farming system. In Australia, soil C
appeared to constrain antagonists, whereas, in Costa Rica low soil pH constrained the
diversity of the soil nematode community. Management options to increase soil C in
Australia and to increase soil pH in Costa Rica are necessary to develop a more
favourable soil environment for the suppression of plant-parasitic nematodes by
antagonistic soil organisms.
i
Summary Dr.agr. Thesis: A Pattison

Die Bedeutung des antagonistischen Potentials für die Kontrolle von Pflanzen-
parasitären Nematoden in Bananen (Musa AAA) und dessen Beeinflussung
durch pflanzenbauliche Maßnahmen.

Der Pflanzen-parasitäre Nematode (PPN) Radopholus similis gehört weltweit zu den
bedeutendsten Schädlingen nachhaltiger Bananenproduktion. Traditionell, wurden
diese Schädlinge mit Nematiziden bekämpft. Deren Gebrauch ist jedoch mit einer
Gefährdung landwirtschaftlichen Personals und einer Reduzierung der Biodiversität
im Boden und dessen antagonistischem Potential verbunden. Deshalb ist ein besseres
Verständnis der Faktoren, die das antagonistische Potential eines Bodens
beeinflussen, unabdingbar. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene
organische Bodenzusätze auf die Stimulierung des antagonistischen Potentials gegen
R. similis in Musa AAA untersucht.

Gewächshausexperimente zeigten, dass Leguminosen Heu, Zuckermühlen-abfälle und
Bananenrückstände als Bodenzusätze die Nematodendiversität erhöhte, die Anzahl an
R. similis jedoch reduzierten. In Feldexperimenten konnte gezeigt werden, dass die
Zugabe von Kompost, Heu, Nebenprodukten aus Zuckermühlen und
Mühlenschlamm zu einer Erhöhung des instabilen Kohlenstoffs und omnivorer
Nematoden, jedoch zu einer Verringerung von PPN führte.

Eine Hauptkomponentenanalyse mit Zehn unterschiedlich bewirtschafteten
Bananenplantagen in Nord-Queensland, Australien, identifizierte instabilen
Kohlenstoff, Nitrat und die Anzahl fungivorer Nematoden als Hauptbodenfaktoren in
Bezug auf ihr antagonistisches Potential gegenüber PPN und konnte 61% der
Variation zwischen den Plantagen erklären. In Kombination erklärte das Verhältnis
von instabilem Kohlenstoff zu Nitrat im Boden und die Nematodendiversität 88.7%
der Variation an PPN zwischen den Plantagen.

Eine ähnliche Studie in Costa Rica bei der 34 Bodenvariablen erhoben wurden konnte
71% der Variation zwischen den verschiedenen Böden in Bezug auf ihr
antagonistisches Potential gegenüber PPN erklären. In bioassay´s mit diesen Böden
zeigte sich, dass deren antagonistisches Potential vom pH-Wert, dem „Struktur-
Index“ und Zink-Gehalt beeinflusst wurde und das sich mit Hilfe einer multiplen
linearen Regression 79.2% der Variationen des antagonistischen Potentials zwischen
den Böden erklären ließ. Darüberhinaus korrelierte der Boden pH mit der
Nematodendiversität, was den Schluss zuließ, dass der Boden pH der limitierende
Faktor biologisch suppressiver Böden in Costa Rica´s Bananenproduktion ist.

Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass das antagonistische Potential
gegenüber PPN von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Während in Australien
instabiles Kohlenstoff der limitierende Faktor war, ist in Costa Rica der Boden pH
entscheidend für Nematodendiversität und einhergehende Suppresion von PPN. Eine
Steigerung des instabilen Kohlenstoffs in Australiens Böden und eine Erhöhung des
Boden pH in Costa Rica scheinen deshalb notwendig um suppresive Böden mit
hohem antagonisten Potential gegen PPN wie R. similis zu schaffen.

ii
Table of contents Dr.agr. Thesis: A Pattison
Table of contents

1 Literature review .................................................................................................... 1
1.1 General introduction ...................................................................................... 1
1.1.1 The banana plant .................................................................................... 1
1.1.2 Banana production ................................................................................. 2
1.2 Diseases of bananas ............................