Effects of low quality soil, drought and systemic pesticides on plant flowering traits in Brassica Napus L.

Abstract

One of the most important ecosystem services is animal pollination, which has been found
to increase both crop quantity and quality and hence is important for sustainable food
production. To provide food to an increasing population, farming systems are intensifying
to maintain high crop yields. However, stressors such as climate change and intensified
agricultural production schemes may alter plant flowering traits important for pollinator
attraction, with the potential consequence of reducing pollination services. In this study,
plants of rapeseed (Brassica napus L.) were exposed to drought, low soil quality and the
neonicotinoid clothianidin, a systemic pesticide. Responses in plant flowering traits
including nectar and pollen production, size and number of flowers, time before flowering
and water content in pollen were measured to find individual or combined treatment
effects. My results show that low soil quality in combination with drought reduced pollen
and flower production, in addition to this, pesticide treatment in combination with low
soil quality seem to increase the production of pollen. Flower production were reduced by
both low soil quality and drought as individual factors, suggesting that the plant adapt by
primarily reducing the number of flowers rather than reducing traits such as nectar and
pollen quantity on each flower. The other plant traits investigated did not show a
treatment response. Negative effects from reduced resources important for foraging may
decrease pollinator attraction, consequently reducing seed yield.

Popular Abstract (Swedish)

Effekter från klimatförändringen och bekämpningsmedel på en av våra viktigaste jordbruksgrödor - Raps.

Vår jord står inför svår prövning. Klimatförändringen och ökad användning av kemiska bekämpningsmedel inom jordbruksverksamheter är två kommande utmaningar för oss att hantera. Denna stress som jorden utsätts för kommer inte bara ha direkt påverkan på mänskligheten, utan även störa viktiga sampel mellan arter som ger oss nyttotjänster, ekosystemtjänster. Pollination är en sådan tjänst. Bin, humlor, flugor och många andra insekter hjälper oss människor genom att förflytta pollen från blommors ståndare till pistillerna och därmed säkerställa reproduktion och skörd. Blommorna har flera olika egenskaper och strategier för att locka till sig insekterna. Tyvärr är dessa egenskaper hotade att störas av klimatförändringen och kemiska bekämpningsmedel.
I detta arbete har jag undersökt hur egenskaper hos raps (Brassica Napus L.) påverkas av torka, sandig jord och bekämpningsmedlet Klotianidin, vilka alla tre anses vara potentiella konsekvenser av växthuseffekten och intensifiering av jordbruksverksamheter. Vilka egenskaper som är viktigast för en växts attraktionskraft av pollinerande insekter är fortfarande under debatt, i denna studie har produktion av nektar och pollen, antal och storlek av blommor samt tiden mellan sådd och uppkomst av första blomma undersökts.
Resultatet visar att plantor som växer i torka och sandig jord hade minskad pollen produktion och färre producerade blommor under växtperioden, medan de andra egenskaperna hos raps förblev oförändrade. Växter som planterats i sandig jord men behandlats med klotianidin visade däremot ökad pollen produktion i jämförelse med växter utan bekämpningsmedel. Torka och sandig jord hade även individuell effekt på antalet blommor, vilket tyder på att raps anpassar sig till låg vatten tillgång genom att i första hand minska antalet blommor snarare än att minska attraktionskraften hos varje blomma. Att varje växt har minskad produktion av antal blommor och pollen innebär att chansen till lyckad reproduktion minskar, även om det är oklart hur blommans attraktionskraft för pollinerande insekter kommer förändras i det stora hela i och med att många av de undersökta egenskaperna inte påverkades av behandlingarna. Dock innebär detta att skördarna kommer minska, vilket är en negativ utveckling för oss människor som ökar i antal. För pollinerande insekter, främst bin, innebär resultatet ett minskat proteinintag, eftersom dess främsta proteinkälla är pollen. Klotianidin gav däremot positiva effekter för pollen produktionen. Det har dock visats att samhällen av pollinerande insekter i närheten av fält behandlade med klotianidin krymper, vilket innebär att de positiva effekterna för pollen produktionen till viss del kan tas ut av negativa konsekvenser för pollinerande insekter. I framtiden, då både användningen av klotianidin väntas öka, men även antalet områden med torka och sandiga jordar, är det extra viktigt att bibehålla ett fungerande samspel mellan växter och pollinerande insekter. Det har nämligen visats att pollination av insekter är en extra viktig ekosystemtjänst att bevara i en varmare värld, då växter som besökts av insekter har högre skördar än vanligt. Då vi människor ökar i antal och kräver mer föda är det därför viktigt att försöka anpassa och förstå dessa negativa konsekvenser hos en av våra viktigaste jordbruksgrödor – raps, för att säkerställa höga skördar och fungerande interaktioner mellan pollinerande insekter och växter.

• author: Vessling, Sofie
• supervisor: Björn Klatt
• organization: Studies in Environmental Science
• course: MVEK02 20161
• year: 2016
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Agriculture and Food Sciences; Biology and Life Sciences; Earth and Environmental Sciences
• keywords: Agriculture, Flower density, Pollen production, Insect pollination, Pollination, Drought, Low quality soil, Clothianidin, Climate change, Neonicotinoids, Brassica Napus, Plant resources, Rapeseed, Nectar production, Systemic pesticide, Flower traits
• language: English
• id: 8877805
• date added to LUP: 2016-06-09 13:06:18
• date last changed: 2016-06-09 13:06:18