Impact of temperature and germination time on the success of a C4 weed in a C3 crop: Amaranthus retroflexus and spring barley

Abstract

Useat maailman haitallisimmista rikkakasvilajeista ovat C4-kasveja. Ne pystyvät hyödyntämään C3-kasveja paremmin korkeita lämpötiloja yhteyttämisessä ja ovat levinneisyydeltään eteläisiä. Ilmastonmuutoksen myötä C4-rikkakasveilla on paremmat edellytykset menestyä myös pohjoisella havumetsävyöhykkeellä, mutta se edellyttää niiden pärjäämistä kilpailussa C3-viljelykasvien kanssa. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kasvihuonekokeen avulla C4-rikkakasvin (viherrevonhäntä) menestymistä kilpailussa C3-viljelykasvin (kevätohra) kanssa nykyisessä ja kolme astetta nykyistä korkeammassa lämpötilassa. Revonhännän kasvua ja siementuottoa mitattiin neljällä kilpailutasolla, jotka erosivat toisistaan revonhännän itämisajankohdan suhteen. Revonhäntä tuotti enemmän siemeniä korkeammassa lämpötilassa, mutta vaikutus kasvuun oli vähäinen (ainoastaan yhdessä käsittelyssä ero kasvien pituuden suhteen). Ohran kilpailu vaikutti voimakkaasti revonhännän kasvuun ja siementuottoon. Tämä siitä huolimatta, että ohran kasvu aleni korkeassa lämpötilassa. Tulokset osoittivat, että ilmastonmuutos hyödyttää C4-rikkakasveja, kuten viherrevonhäntää, mutta niiden menestyminen kevätviljoissa on epätodennäköistä. Tämä rajoittaa C4-rikkakasvien levinneisyyttä pohjoisilla alueilla, vaikka ilmasto olisikin niille suotuisa.

Elevation in temperatures due to climate change could promote the invasion by C4 weed species of arable fields in the boreal region, which are dominated by C3 crops. The success of Amaranthus retroflexus L. (a C4 weed) in spring barley (a C3 crop) was studied at current and elevated temperatures (3°C difference) in a greenhouse experiment in southern Finland. The competition treatments included no competition and four levels of competition with barley, differing in terms of germination time. The success of A. retroflexus was measured as growth (height and biomass) and seed production (number and biomass). Elevation in temperature enhanced seed production of A. retroflexus, but the impact on growth was minor (only difference in plant height in one treatment). The growth and seed production of A. retroflexus in competition with barley was minimal although the growth of barley decreased with the rise in temperature. The results indicate that climate change could improve growth of a C4 weed such as A. retroflexus, but it is unlikely to succeed in spring barley.