The effect of pro-ecological procedures and insect foraging on the total content of phenol compounds in winter wheat

In laboratory conditions, the effect of pro-ecological procedures (application of effective microorganisms and Asahi SL biostimulator) and foraging by insects [cereal leaf beetle (Oulema melanopa L.) and bird cherry-oat aphid (Rhopalosiphum padi (L.)] on the total content of phenolic compounds in winter wheat, was studied. Correlations between the total content of phenolic compounds (determined by the Folin-Ciocalteau colorimetric method) expressed as the amount of pyrogallol in wheat plants: undamaged, damaged by O. melanopa, damaged by R. padi, the length of feeding scar left by cereal leaf beetle and the number of pricks made by actively feeding insects of bird cherry-oat aphid were analysed. The wheat was treated by EM inoculant and a biostimulator. The mode of application of the preparations used had a significant effect on level the total phenolic compounds in the undamaged wheat and the wheat exposed to foraging by the above-mentioned insects. The plants not exposed to insects foraging contained greater amounts of phenolic compounds than those exposed to the insects. The correlation between the total content of phenols in the wheat damaged by the insects in the ‘no-choice’ conditions, proved insignificant

Effects of mechanical injury and insect feeding on volatiles emitted by wheat plants

We report on changes in the volatiles emitted by wheat plants of the cultivar ‘Tonacja’ after the plants were scraped, pierced or damaged by adults of Oulema melanopus (Linnaeus). The blend of volatiles was dominated by typical green leaf volatiles and in addition contained linalool and B-caryophyllene, but the latter two were released in large amounts only after more than one day of insect feeding. Overall, the plants that had been damaged by the insect released more odors than the plants that were subjected to mechanical damage. Moreover, control plants released significantly lower amounts of volatiles. Scraping of leaves induced higher volatile emission than puncturing the leaves. A Y-tube bioassay was used to evaluate upwind orientation ofadult cereal leafbeetles. Greater number of female 0. melanopus was attracted to (Z)-3-hexenal and (Z)-3 -hexenyl acetate at low concentrations. Higher concentration of these compounds and linalool significantly repelled both females and males

Evaluation of the utility of surfactin produced by the native strain of Bacillus subtilis natto BS19 in reducing the feeding and development of Oulema melanopus and Oulema gallaeciana

The study objective was to investigate the influence of microbiologically obtained surfactin on the feeding and development of Oulema melanopus and Oulema gallaeciana on spring wheat ( Triticum aestivum) and spring barley ( Hordeum vulgare). The purified bioproduct was applied to the leaves of cereal plants at a concentration of 660.5 mg · l –1. The tests were conducted as a no-choice test and a choice test. Pest feeding and egg-laying were analyzed. The addition of surfactin to the food reduced the feeding of female and male tested insects as compared to controls. Male pests caused less damage to plants than females. Insect feeding on surfactin-treated plants was low in the first days of the experiment. The tested insects laid fewer eggs on plants treated with the biosurfactant. In terms of food selection, both female and male Oulema spp. were much more likely to choose food to which surfactin had not been applied. It can thus be concluded that surfactin can contribute positively to the biological control of beetles of the genus Oulema under natural conditions. However, further research is needed to better understand the mechanisms by which analogues of this compound limit the development of this cereal pest in its natural environment

Wpływ efektywnych mikroorganizmów, biostymylatora i sposobu traktowania słomy rośliny przedplonowej na liczebność hemimetabolicznych fitofagów w pszenicy ozimej

Background. Winter wheat is one of the most important field crops grown both in Poland and in the world. While growing it is exposed to the attack of fungal pathogens, weeds and animals, including insects, whose numbers are increasingly being limited by non-chemical methods. Material and methods. The effects of the application of pro-ecological practices (effective microorganisms ‒ EM Naturalnie Aktywny and biostimulant ‒ Asahi SL products) and of the forecrop straw management methods on the number of noxious hemimetabolous species found were compared in a three-year field study. In developmental stages of winter wheat insects were collected with an entomological net. Their density was compared and the results are presented as individuals per plot. Results. It was found that the cereal aphid is the most numerous pest feeding on winter wheat, especially during its milk-dough maturity stage. The bird cherry-oat aphid, thrips and Miridae were less numerous. The use of environmentally friendly treatments during wheat growth resulted in a smaller catch of these insects compared to the control. Bird cherry-oat aphid and thrips are more likely to feed on plants growing on plots with plowed straw, and Miridae on those with removed straw. However, the method of use of previous crop straw did not modify the number of cereal aphids. Conclusion. The use of the products EM Naturalnie Aktywny and Asahi SL during wheat growth will allow for a reduction in the number of herbivores with piercing-sucking mouthparts.Pszenica ozima należy do najważniejszych roślin uprawianych zarówno w Polsce, jak i na świecie. W okresie wzrostu i rozwoju jest narażona na atak wielu agrofagów, jak patogeny grzybowe, chwasty oraz zwierzęta, w tym owady. Do ograniczania ich liczebności wykorzystuje się liczne metody ochrony roślin. W trzyletnich badaniach polowych porównywano wpływ aplikacji preparatów EM Naturalnie Aktywny i Asahi SL oraz sposobów zagospodarowania słomy rośliny przedplonowej na liczebność szkodliwych hemimetabolicznych owadów. W fazach rozwojowych pszenicy ozimej owady pobierano czerpakiem entomologicznym. Porównywano zagęszczenie owadów, a wyniki przedstawiono w sztukach na poletko. Spośród hemimetabolicznych fitofagów najliczniej odławiano mszycę zbożową, a w znacznie mniejszej ilości mszycę czeremchowo-zbożową, wciornastkowate i tasznikowate. Aplikacja preparatów w pszenicy przekładała się na mniejszy odłów owadów w porównaniu z kontrolą. Sposób użytkowania słomy przedplonu modyfikuje liczebność badanych owadów (z wyjątkiem mszycy zbożowej). Mszyca czeremchowo-zbożowa najliczniej zasiedla pszenicę podczas jej kłoszenia, wciornastkowate i tasznikowate podczas kwitnienia, a mszyca zbożowa podczas dojrzałości mleczno-woskowej. Stosowanie preparatów EM Naturalnie Aktywny i Asahi SL w uprawie polowej pszenicy ozimej stanowić może alternatywny w stosunku do metody chemicznej sposób ograniczania liczebności fitofagów o kłująco-ssącym aparacie gębowym

Wpływ stosowania zabiegów proekologicznych i słomy na zachwaszczenie łanu pszenicy ozimej i jęczmienia jarego uprawianych w krótkotrwałej monokulturze

Background. Wheat and barley are among the most important crops grown both in Poland and around the world. During their growth period they are exposed to the adverse impact of many pests, including weeds, fungal pathogens and insect pests. Numerous plant protection methods are used to limit their adverse impact. Material and methods. In a three-year field study, the effect of the application of effective microorganisms (EM) Naturalnie Aktywny and Asahi SL preparations as well as the method of previous crop straw management on the number of weeds in short-term monocultures of winter wheat and spring barley were compared. Using the frame method, on individual experimental treatments, the number of dominant weeds, other weed species and the total number of weeds were randomly quantified immediately before a herbicide application (BBCH 31‒32). Results. The dominant weeds were Viola arvensis, Apera spica-venti, Capsella bursa pastoris, Stellaria media, Chenopodium album and Cirsium arvense. The observed increased weed infestation in the experiments was primarily due to the incorporation of straw into the soil during post-harvest cultivation. The increased weed density due to straw application to the soil was minimized to different extents by the use of effective microorganisms, especially the density of Apera spica-venti, Capsella bursa pastoris, Chenopodium album and all other weeds. Conclusion. The weed infestation in short-term monocultures of wheat and barley was encouraged by incorporation into the soil of shredded straw. Degradation of this straw by the effective microorganisms applied during post-harvest cultivation led to a reduced total weed infestation and reduced density of Apera spica venti, Capsella bursa pastoris, Chenopodium album and all other weeds.Zboża kłosowe, jak pszenica i jęczmień, należą do najważniejszych roślin uprawianych zarówno w Polsce, jak i na świecie. W okresie wegetacji narażone są na niekorzystne oddziaływanie wielu agrofagów, w tym chwastów, patogenów grzybowych oraz szkodników. Do ograniczania ich gradacji wykorzystuje się liczne metody ochrony roślin. W trzyletnich badaniach polowych porównywano wpływ aplikacji preparatów EM Naturalnie Aktywny i Asahi SL oraz sposobów zagospodarowania słomy rośliny przedplonowej na liczebność chwastów w krótkotrwałych monokulturach pszenicy ozimej i jęczmieniu jarym. Metodą ramkową, na poszczególnych obiektach doświadczalnych, oceniano losowo, bezpośrednio przed wykonaniem zabiegów herbicydowych (BBCH 31‒32), liczebność chwastów dominujących, liczebność pozostałych gatunków chwastów oraz liczebność chwastów łącznie. W efekcie przeprowadzonych pomiarów stwierdzono znaczącą liczebność chwastów w łanach analizowanych zbóż. Dominowały w nich Viola arvensis, Apera spica-venti, Capsella bursa pastoris, Stellaria media, Chenopodium album oraz Cirsium arvense. Zaobserwowane w doświadczeniach zwiększone zachwaszczenie zbóż było przede wszystkim skutkiem wnoszenia do gleby słomy w trakcie uprawy pożniwnej. Ten skutek nawożenia gleby słomą był łagodzony, jednak w różnym stopniu, przez stosowanie efektywnych mikroorganizmów, zwłaszcza w przypadku zachwaszczenia przez Apera spica-venti, Capsella bursa pastoris, Chenopodium album oraz chwasty pozostałe. Zachwaszczeniu zbóż uprawianych w warunkach krótkotrwałych monokultur sprzyjało stosowanie nawożenia gleby rozdrobnioną słomą. Jej usuwanie w połączeniu z aplikacją w trakcie uprawy pożniwnej efektywnych mikroorganizmów, pozwoliło zmniejszyć zachwaszczenie ogółem oraz ograniczyć liczebność Apera spica venti, Capsella bursa pastoris, Chenopodium album oraz chwastów pozostałych

Wpływ nawożenia mikroelementami i preparatami aminokwasowymi pszenicy ozimej orkisz na fitofagi owadzie

Background. In Poland there is a growing interest in winter spelt wheat cultivation. There are not many detailed studies on phytophagous entomofauna. Cereal leaf beetles and grain aphids are major pests of cereal crops. Material and methods. The numbers of the aphid Sitobion avenae and larvae of Oulema spp. were analyzed on the winter spelt wheat cv. ‘Rokosz’ treated with micronutrient fertilizers and amino acid preparations. The percentage of wheat leaf blade damage caused by foraging of Oulema spp. larvae was also calculated, as well as correlation coefficients between the number of insects and the magnitude of damage and the yield of wheat grain. Results. The use of microelement fertilization resulted in a smaller number of Oulema spp. larvae. Wheat on which Zn or a combination of all microelements (Cu + Zn + Mn) were applied was characterized by the lowest abundance of grain aphid as compared with the control and other combinations of micronutrient fertilization application. Oulema spp. larvae caused damage to the surface of wheat blades at the level of 10%. Conclusion. Fertilization of winter spelt wheat with micronutrients results in a smaller number of both phytophages feeding on it and damage caused by them.Badano wpływ traktowania nawozami mikroelementowymi i preparatami aminokwasowymi pszenicy ozimej orkisz ‘Rokosz’ na ważniejsze fitofagi owadzie (skrzypionki zbożowe, mszycę zbożową). Eksperyment wykonano w RZD Minikowo w latach 2016–2017. Stosowano mikroskładniki (Cu, Zn oraz Mn) w formie soli technicznych oraz trzy preparaty handlowe (dolistne nawozy biostymulujące). Nawożenie pszenicy mikroelementami spowodowało zmniejszenie liczebności larw Oulema spp. w porównaniu z obiektem kontrolnym. Działanie odwrotne wykazano w stosunku do preparatów aminokwasowych. Pszenica, na której aplikowano Zn lub kombinację mikroelementów (Cu + Zn + Mn), zasiedlana była przez istotnie mniejszą liczbę osobników mszycy zbożowej w porównaniu z obiektem kontrolnym oraz pozostałymi kombinacjami stosowania nawożenia mikroelementami. W fazie początek kwitnienia pszenicy ozimej orkisz (BBCH 61–62) na 25 źdźbłach występowało średnio 7 larw skrzypionek zbożowych oraz 29 mszyc zbożowych. W fazie dojrzałości mlecznej (BBCH 73–75) pszenica ozima orkisz była atakowana przez bardzo nieliczne owady. W tym okresie liście pszenicy były uszkodzone przez larwy Oulema spp. od 5 do 20%. Otrzymane współczynniki korelacji pomiędzy liczebnością larw skrzypionek zbożowych, poziomem uszkodzeń powodowanych przez te fitofagi oraz liczbą mszyc zbożowych na pszenicy a plonem ziarna były nieistotne

Wpływ ogólnej zawartości związków fenolowych w wybranych roślinach kapustowatych na żerowanie i rozwój Dolycoris baccarum i Carpocoris fuscispinus (Pentatomidae, Hemiptera)

Background. The plants from the Brassicaceae family are the basic food product practically all over the world. In the growing season these plants can be attacked by insects. We studied the response of two phytophagous species from the family Pentatomidae to little-known but interesting plants from the family Brassicaceae. Material and methods. In laboratory conditions, the effect of the total content of phenolic compounds (Folin-Ciocalteau colorimetric method) in a few plants from the family Brassicaceae (Thlaspi arvense L., Descurainia sophia (L.) Webb ex Prantl, Berteroa incana (L.) D.C. and Diplotaxis tenuifolia (L.) D.C.) on the feeding and development parameters of two herbivores from the family Pentatomidae (Hemiptera): Dolycoris baccarum L. and Carpocoris fuscispinus (Boh.) was studied. Results. From among the above four plant species, B. incana contain the highest total amounts of phenolic compounds of 1.87% DM. D. baccarum much prefer feeding on D. sophia (53.3%) and the other one (C. fuscispinus ) on T. arvense. The eggs need on average 11 days for embryonal phase of development. There is a strong correlation between the total content of phenolic compounds and the total pricks of plant tissues for D. baccarum (r = -0.7812) and for C. fuscispinus eggs hatching (r = 0.9299). Conclusion. Among the two Pentatomidae insects, C. fuscispinus much prefer feeding and oviposition on all four plant species than D. baccarum.Rośliny kapustowate są podstawowym produktem żywnościowym praktycznie na całym świecie. Podczas wzrostu w sezonie wegetacyjnym mogą być atakowane przez owady. W warunkach laboratoryjnych badano wpływ zawartości sumy związków fenolowych (metoda kolorymetryczna Folin-Ciocalteau) w wybranych roślinach z rodziny Brassicaceae (T. arvense, D. sophia, B. incana i D. tenuifolia) na żerowanie i rozwój dwóch owadów z rodziny Pentatomidae (Hemiptera): D. baccarum i C. fuscispinus. Stwierdzono, że największą ilość polifenoli zawierał ekstrakt z części nadziemnych B. incana (1,87% SM). D. baccarum zdecydowanie preferowały żerowanie na D. sophia (53,3%), zaś C. fuscispinus na T. arvense. Jaja owadów potrzebowały średnio ok. 11 dni na przejście okresu rozwoju embrionalnego. Stwierdzono silną ujemną korelację pomiędzy zawartością sumy związków fenolowych a sumą nakłuć tkanek roślinnych przez D. baccarum (r = -0,7812) oraz z wylęgiem larw L1 dla C. fuscispinus (r = 0,9299). Wykazano, że spośród dwóch pluskwiaków z rodziny tarczówkowatych, C. fuscispinus chętniej żeruje i składa jaja na badanych gatunkach roślin niż D. baccarum

Reakcja Rhopalosiphum padi L. (Aphididae, Hemiptera) na zawartość flawonoidów w pszenicy ozimej traktowanej biostymulatorem i pożytecznymi mikroorganizmami

Background. The bird cherry-oat aphid (Rhopalosiphum padi L.) is one of the most important pests of cereal plants. Limiting its number by using pro-ecological methods such as biostimulants does not result in environmental contamination. Material and methods. Winter wheat plants were grown under laboratory conditions and treated with the following preparations: EM Naturalnie Aktywny, which is based on beneficial microorganisms, and/or the Asahi SL biostimulant. In the BBCH 32 phase some plants were harvested and the percentage flavonoid content, calculated as quercetin, was determined, while the remaining plants were used to assess the level of feeding and development of the bird cherry-oat aphid. Results. Wheat plants treated with biostimulants containing beneficial microorganisms contained on average 0.641% dry matter flavonoids. The pre-reproductive period of bird cherry-oat aphids was 8 days. Daily aphid fecundity was slightly more than three larvae per day. The length of the reproductive period of bird cherry-oat aphids on wheat plants ranged from 8 to 9 days. After 5 days of feeding, 2 adult aphids caused on average 15% damage to the plant surface. Correlation coefficients between the flavonoid content in wheat plants and development parameters and the extent of damage caused by bird cherry-oat aphids were insignificant. Conclusion. The use of a biostimulant and beneficial microorganisms in wheat cultivation was found to be not statistically significant, but a reduction in the feeding and development of R. padi was observed.Mszyca czeremchowo-zbożowa (Rhopalosiphum padi L.) należy do ważniejszych szkodników roślin zbożowych. Ograniczanie jej liczebności poprzez stosowanie proekologicznych metod, jak biostymulanty, nie powoduje zanieczyszczania środowiska. W laboratorium wysiewano ziarno pszenicy ozimej. Następnie w odpowiedniej fazie rozwojowej rośliny poddano aplikacji szczepionką EM Naturalnie Aktywny, opartej na pożytecznych mikroorganizmach, i/lub biostymulatorem Asahi SL. W fazie BBCH 32 część nadziemną połowy roślin ścięto i ustalono procentową zawartość flawonoidów w przeliczeniu na kwercetynę, a pozostałe posłużyły do badań oceniających poziom żerowania i rozwoju mszycy czeremchowo-zbożowej. Rośliny pszenicy traktowane szczepionką EM Naturalnie Aktywny i/lub biostymulatorem Asahi SL zawierały średnio 0,641% flawonoidów w suchej masie. Okres przedreprodukcyjny mszycy czeremchowo-zbożowej wyniósł 8 dni. Jej płodność dzienna wyniosła nieco ponad trzy larwy dziennie. Długość okresu reprodukcyjnego mszycy czeremchowo-zbożowej na roślinach pszenicy kształtowała się w przedziale od 8 do 9 dni. 2 imago mszyc przez 5 dni żerowania spowodowały 15% uszkodzeń powierzchni roślin. Współczynniki korelacji pomiędzy zawartością flawonoidów w roślinach pszenicy a parametrami rozwoju i żerowania mszycy czeremchowo-zbożowej były nieistotne. Stosowanie biostymulatora i pożytecznych mikroorganizmów w uprawie pszenicy skutkowało zauważalnym ograniczeniem żerowania i rozwoju R. padi. Nie wykazano jednak istotnego statystycznie wpływu tych preparatów na płodność, okres przedreprodukcyjny oraz reprodukcyjny mszycy

Application of Straw and Biopreparations as a Sustainable Method for Increasing the Organic Carbon Content and Chemical, Physical, and Biological Soil Properties in Spring Barley Culture

Increasing climate change, through its impact on the economy, results in measures to reduce its negative effects. In agriculture, the expected positive effects may come from the implementation of practices with high carbon sequestration potential (e.g., straw incorporation). The idea of using straw as an energy feedstock requires an in-depth analysis of the impact of this practice on the organic carbon content of arable soils. Straw incorporation combined with the use of biopreparations can provide an attractive alternative to conventional fertilization and plant protection systems. This study aimed to assess the effect of straw, effective microorganisms preparation, and biostimulant on the physicochemical and biological soil parameters. The analyses included organic carbon, available P, K, and Mg, total and mineral nitrogen content, pH, bulk density, soil penetration resistance, and the number of soil-culturable heterotrophic bacteria, actinobacteria, and fungi determination. It was found that straw and EM addition resulted in the highest SOC content. Statistically lower values of bulk density and soil penetration resistance were also observed after straw incorporation. The results of our research revealed that, while the addition of straw beneficially affects soil quality, the impact of biopreparations application on soil parameters varies depending on the experimental combination used

Effects of Eco-Friendly Product Application and Sustainable Agricultural Management Practices on Soil Properties and Phytosanitary Condition of Winter Wheat Crops

Despite the eco-political difficulties that accompany the application of principles of the European Green Deal policy on agriculture in the current world crisis, the need of their implementation seems to be absolutely necessary. The practices recommended within the sustainable agriculture strategy include replacing traditional fertilizers and pesticides with eco-friendly preparations and optimizing the management of biomass produced on farms. The aim of the research was to determine the effect of eco-friendly preparations application combined with straw incorporation on the chemical and microbiological soil parameters and plant sanitary status of winter wheat. The soil analyses included the determination of total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) content; mineral nitrogen (MN), phosphorus (P), potassium (K), and magnesium (Mg) content, and the pH value. The number of soil bacteria (B), actinobacteria (A), fungi (F), and the total number of microorganisms (TNM) were also analyzed. The application of Effective Microorganisms resulted in an increase in TOC and TN concentration. The influence of biostimulator Asahi was diversified. The beneficial effect of straw on TOC, TN, and K content and microbial growth was also observed. Despite a number of limitations, the potential benefits of application of eco-friendly preparations provide ample reasons to continue experiments with their use