Effects of soil tillage and crop rotation on the development of wheat stem base diseases

Abstract

Wheat stem base disease (WSD) is an important disease complex which can be caused by various pathogens with variable life cycles, ecological requirements and sensitivities to fungicides. Agronomic practices are considered important tools to control this disease complex and influence the spectrum of fungal communities in infected wheat stems. The aim of the present study was to determine the impact of crop rotation schemes and soil tillage methods on the development of WSD and to elucidate the spectrum of causal agents of this disease. The development of WSD was assessed in a two-factorial (soil tillage practice and crop rotation) experiment. The incidence of WSD was evaluated at the BBCH growth stages 83–85. Causal agents of WSD and other fungi were identified using molecular methods. The soil tillage method did not influence the development of WSD, but the impact of crop rotation was significant, and the cropping system where oilseed rape, barley and faba beans were included decreased disease levels. Members of the genera Oculimacula and Fusarium were the most prevalent fungi associated with WSD. Moreover, fungi from other taxonomic groups were detected, with Phaeosphaeria spp. being prevalent. An increasing occurrence of Microdochium spp. was also observed. In conclusion, agronomic practices influenced the level of WSD, but no distinct impact on the fungal spectrum was identified. Further investigation is required to clarify the roles that pathogens and fungi from other taxonomic groups play in the fungal–wheat relationship.

Résumé

La maladie qui s’attaque à la tige du blé (MBT) résulte d’un important ensemble de maladies qui peuvent être causées par divers agents pathogènes dont les cycles de vie, les exigences écologiques et les sensibilités aux fongicides varient. Les pratiques agronomiques sont considérées comme des outils essentiels pour combattre cet ensemble de maladies et agir sur la gamme de communautés fongiques qui infectent les tiges du blé. Le but de cette étude était de déterminer l’influence de la rotation des cultures et du travail des sols sur le développement de la MBT et d’en élucider la gamme d’agents causaux. Le développement de la MBT a été évalué selon un plan expérimental à deux facteurs (travail des sols et rotation des cultures). L’incidence de la MBT a été évaluée aux stades de croissance BBCH 83–85. Les agents causaux de la MBT ainsi que d’autres champignons ont été identifiés à l’aide de diverses méthodes moléculaires. Le travail des sols n’a pas influencé le développement de la MBT, mais les effets de la rotation des cultures étaient notables, et le système cultural combinant colza oléagineux, orge et féverole a réduit le taux d’incidence de la maladie. Les champignons des genres Oculimacula et Fusarium étaient les plus couramment associés à la MBT. En outre, des champignons appartenant à d’autres groupes taxinomiques ont été détectés, Phaeosphaeria spp. étant les plus répandus. On a également observé une occurrence accrue de Microdochium spp. Finalement, les pratiques agronomiques ont influencé le taux d’incidence de la MBT, mais on n’a observé aucune portée particulière sur la gamme des communautés fongiques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour préciser les rôles que jouent les agents pathogènes et les champignons des autres groupes taxinomiques dans la relation champignon-blé.

Keywords:

• fungal communities
• Fusarium
• Microdochium
• Oculimacula
• Phaeosphaeria

Mots clés:

• communautés fongiques
• Fusarium
• Microdochium
• Oculimacula
• Phaeosphaeria

Acknowledgements

The research was supported by the state research programme 'Agricultural Resources for Sustainable Production of Qualitative and Healthy Foods in Latvia', project No. 1 “SOIL”.

Additional information

Funding

This work was supported by the Latvijas Zinātnes Padome [State research programme ‘Agricultural Resources’].