Browsing by study line "Plant production sciences"

Täsmäviljelyn yleistyminen on lisännyt tarvetta maaperän spatiaalisen vaihtelun kartoittamiselle, ja tämän myötä markkinoille on tullut erilaisia maaperäkartoitusmenetelmiä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, pystytäänkö gammasäteilyn mittaamiseen perustuvalla SoilOptix-maaperäkartoitusmenetelmällä estimoida pellon sisäistä pH-arvon, helppoliukoisen fosforin sekä mangaanin vaihtelua. Tutkimus toteutettiin Forssassa sijaitsevalla peltolohkolla, jossa yhteensä 48 mittauspisteen maa-analyysituloksista ja SoilOptix-menetelmän pistemäisistä estimaateista tehtiin korrelaatioanalyysejä ja pistekaavioita. Myös gammasäteilyraakadatan toistettavuutta havainnoitiin visuaalisesti. Työn toinen tavoite oli selvittää, vähensikö peltolohkolle tehty täsmäkalkitus pellon sisäistä satovaihtelua ja ravinnevaihtelua. Tämän selvittämiseksi analysoitiin puimurin satokartoitusaineistoja vuoden 2020 kevätrapsin (Brassica napus ssp. oleifera (Moench) Metzg.) ja vuoden 2022 kevätvehnän (Triticum aestivum L.) puinneista. SoilOptix-menetelmällä ei pystytty estimoida peltolohkon sisäistä vaihtelua minkään koejäsenen osalta. Kalkitus ei oleellisesti vähentänyt peltolohkon sisäistä satovaihtelua, mutta ravinnevaihtelua se vähensi. Eri vuosien gammasäteilyn raakadatassa oli samankaltaisuuksia visuaaliseen havainnointiin pohjautuen. Syyt heikkojen korrelaatioiden taustalla eivät ole ilmeiset, ja ne vaatisivat lisätutkimusta. Erityinen kiinnostuksen kohde olisi menetelmässä kerätyn raakadatan lukuarvot, joita ei tässä tutkimuksessa saatu tarkastella. Johtopäätöksenä todetaan selvä lisätutkimuksen tarve menetelmälle.

Strawberry breeding in Finland began 60 years ago and has largely relied on traditional breeding methods. The geography of Finland, as well as local consumer preferences for darker-coloured strawberries, have been the main focus of selection in all implemented Finnish breeding programs. With several successful and popular cultivars have been released, the current focus is on increasing yield and disease resistance while maintaining the excellent fruit quality of breeders' selections. A panel of 175 garden strawberry accessions was created and trialled at the Natural Resources Institute Finland (Luke) as part of a Nordic-Baltic pre-breeding collaboration between the institute and the Norwegian breeding company Graminor AS. A medium-density, genome-wide scan for 50K SNPs has been performed on each individual of the panel. This panel represents the genetic diversity present and typical for cultivated strawberry in the Nordic-Baltic region, and it is expected to provide Nordic breeders with markers tailored to their plant material diversity, supporting their future selection decisions and accelerating their breeding cycles. In this study, symptom severities of two strawberry leaf diseases (leaf spot caused by Mycosphaerella fragariae and leaf scorch caused by Diplocarpon earlianum) and seven fruit quality traits (berry weight, skin colour, flesh colour, evenness of flesh colour, basket appearance, predominant berry shape and tip type) were scored in the panel. GAPIT and statgenGWAS statistical packages in R were used to run five different GWAS models: Significant SNP-trait associations were found using single-locus (GLM and MLM) and multi-locus (FarmCPU and BLINK) association mapping analyses. The study had shed a light on the importance of considering several statistical models and parameters for a maximum benefit of association mapping studies. Among significant SNP-trait associations for fruit weight, fruit skin colour and fruit flesh colour, four were partially characterized by inspecting their allelic effects. On chromosome Fvb6-1, appearance of consensus, significant signals from the flesh colour trait of secondary-position berries is discussed. Nine significant SNP-marker associations were detected for berry weight.

Nykypäivänä maatalous on suurissa määrin niin Suomessa kuin globaalistikin riippuvainen teollisista typpilannoitteista, ja ne ovat olleet oleellinen osa maatalouden tuottavuuden kasvua. Niiden tuotantoprosessissa tarvitaan kuitenkin fossiilisia energianlähteitä ja mineraalilannoitteiden käytön yleistymisen myötä viljely on yksipuolistunut. Palkokasvien, kuten härkäpavun lisäämisellä viljelykiertoihin on mahdollista korvata teollisia typpilannoitteita biologisella typensidonnalla. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää härkäpavun esikasvivaikutusta kauran kuiva-aine- ja typpisadon muodostukseen. Tavoitteena oli myös tutkia typpilannoituksen vaikutusta kuiva-aine- ja typpisatoon sekä kauran biomassan ja typenoton kehitystä ajan suhteen, nettomineralisaatiota ja kumulatiivisia N2O-N-emissioita. Aineisto saatiin Leg4Life-hankkeen peltokokeen erilaisia viljelykasvijärjestyksiä edustavista koejäsenistä, joissa kasvoi kauraa kasvukaudella 2021. Kaurasta oli neljä koejäsentä, joilla oli eri esikasvit ja typpilannoitustasot: 1) lannoittamaton kaura, jonka esikasvina oli härkäpapu-rapsi-seos, jolla oli aluskasvina raiheinä 2) lannoitettu kaura (90 kg (N)/ha-1) jonka esikasvina oli härkäpapu-rapsi-seos, jolla oli aluskasvina raiheinä 3) lannoitettu kaura (90 kg (N)/ha-1) jonka esikasvina oli härkäpapu, jolla aluskasvina oli raiheinä, 4) monokulttuurina viljelty lannoitettu kaura (90 kg (N)/ha-1). Kasvustosta kerättiin biomassanäytteitä koko kasvukauden ajan ja sadonkorjuun yhteydessä kerättiin jyväsatonäytteet. Koeruuduista otettiin pintamaanäytteitä NH4+- ja NO3- -pitoisuuksien laskemiseksi ja N2O-emissioita mitattiin pimeäkammiomenetelmällä kahden viikon välein. Kaikkien kaurakoejäsenten kuiva-aine- ja typpisadot olivat samaa suuruusluokkaa, eikä käsittelyiden väliltä löytynyt tilastollisesti merkitseviä eroja. Ennakko-odotusten vastaisesti ei havaittu, että kauralla, jonka esikasvina oli härkäpapu tai härkäpapu-rapsi-seos olisi merkittävästi suuremmat kuiva-aine- ja typpisadot verrattuna monokulttuurikauraan. Toisaalta kuiva-aine- ja typpisadot eivät olleet myöskään pienemmät verrattuna monokulttuurina viljeltyyn kauraan, mikä vastasi toista ennakko-odotusta. Myöskään typpilannoitetuilla koejäsenillä satojen ei havaittu olevan merkittävästi suurempia kuin ei-typpilannoitetun kaurakoejäsenen. Tulosten mukaan koeruuduissa, joissa oli härkäpapu esikasvina, kasvukauden alussa pintamaan NH4+- ja NO3- -pitoisuudet olivat suuremmat kuin monokulttuurikaurassa, mutta kasvukauden sääolosuhteiden vuoksi typpeä todennäköisesti poistui pintamaasta denitrifikaation tai huuhtoutumisen muodossa. Esikasvi- ja typpilannoituskäsittelyiden laskennalliset vaikutukset vaihtelivat. Korsien kuiva-ainesadon osalta ainoastaan härkäpavun satoa lisäävä vaikutus oli trendinomaisesti tilastollisesti merkitsevä. Typpisadon osalta härkäpavun positiivinen vaikutus oli trendinomaisesti tilastollisesti merkitsevä ja härkäpapu-rapsi-seoksen positiivinen vaikutus tilastollisesti merkitsevä. Vaikka tässä tutkimuksessa ei havaittu tilastollisesti merkitseviä eroja eri koejäsenten kuiva-aine- ja typpisatojen välillä, ei myöskään ilmennyt, että härkäpapu esikasvina aiheuttaisi merkittäviä negatiivisia vaikutuksia sitä seuraavan kauran kuiva-aine- ja typpisatoon verrattuna monokulttuurikauraan, vaan sadot olivat samaa suuruusluokkaa. Kasvukausi 2021 oli sääolosuhteiltaan poikkeuksellinen vähäisen sadannan ja korkean keskilämpötilan suhteen, ja sen aiheuttamat sadonalenemat tässä tutkimuksessa voivat olla ennuste Suomen viljelyolosuhteiden tulevaisuudesta. Lisätutkimuksia aihepiiristä erityisesti Pohjoismaiden viljelyolosuhteissa tarvitaan.

Long-term, one-sided cultivation of crops has become more common in farming systems in recent decades, but at the same time, it has had negative impacts on soil structure, soil carbon reserves and the biodiversity of farming systems. Pea (Pisum sativum L.) is a legume that can be used to diversify crop rotations and improve protein self-sufficiency. Pea can symbiotically fix nitrogen from the atmosphere with the help of nitrogen-fixing Rhizobium bacteria living in its root nodules, and convert it into usable forms for plants, thus reducing the need to use industrial fertilizers. The following crop may also benefit from the organic nitrogen derived from the pea crop residues and pea’s ability to reduce pest pressure on cereals. The aim of this study was to study the pre-crop effects of pea on the formation of dry matter and nitrogen yields of oat (Avena sativa L.) and rapeseed (Brassica napus L.). The study was conducted as a field experiment in Haltiala with a completely randomized block design in four replicates. The study included four oat treatments (fertilized with 90 kg (N) ha-1 and either oat, pea or pea-rapeseed mixture as a pre-crop, and unfertilized oat with a pea-rapeseed mixture as a pre-crop) and two rapeseed treatments (pea as a pre-crop, unfertilized or fertilized with 90 kg (N) ha-1). In the study, the pre-crop did not affect the amount or formation of dry matter or nitrogen yield of oats and rapeseed. The effect of fertilization on the formation of dry matter and nitrogen yield was also small, but the maximum rates of dry matter accumulation and nitrogen uptake occurred earlier in fertilized than in non-fertilized treatments. Although pea as a pre-crop did not significantly affect the amount of dry matter and nitrogen yield of the crops during the growing season, it did not either affect them negatively compared to the monoculture oat because their yields were similar. Drought in June and July limited the release of nitrogen for plant use, which explains the effect of both the pre-crop and the fertilization treatment being rather small in the dry matter and nitrogen yield of oats and rapeseed. Pea very likely has a positive effect on the growth of the following crop, but further research is needed in different soil types and in more favorable weather conditions.

Turnip mosaic virus (TuMV) is an economically important plant RNA virus causing huge damage to wide range of arable and vegetable crops. A study was conducted in Nicotiana benthamiana to know if a TuMV mutant carrying a mutation in a thoroughly conserved WD-domain interacting motif and WG motif in HCPro protein can be mechanically transmitted to a healthy plant or not. HCPRoWD is a mutation in “AELPR” motif where glutamic acid and arginine are replaced by alanine. This mutated virus is here referred as TuMVWD. Similarly, in TuMVAG the tryptophan residue in the WG pair is changed to alanine and this mutated HCPro is called as TuMVAG. Four treatments, TuMVWT (positive control), Mock (negative control), TuMVWD and TuMVAG were made. Three plants per treatment were agroinfiltrated and five plants per treatment were used for mechanical inoculation experiment. Green fluorescent protein (GFP), a quantitative reporter of gene expression, was measured followed by qPCR for quantification of vRNA (viral RNA) accumulation. In agroinfiltrated plants, newly emerged leaves showed strong fluorescence in TuMVWT and TuMVAG by 14 dpi (days post inoculation), but TuMVWD showed poor GFP as compared to TuMVWT. During mechanical inoculation experiment, none of the treatments developed GFP in systemic leaves by six dpi but by 14 dpi GFP accumulation in the upper leaves of TuMVWT and TuMVAG was increased. TuMVWD was not used for 2nd mechanical experiment as it did not cause systemic infection during 1st mechanical inoculation experiment even by 14 dpi. Results from vRNA accumulation showed that mechanical transmission of virus was reduced with TuMVAG and not possible with TuMVWD. However, mutations had negative effect on vRNA accumulation.

Tiivistelmä - Referat – Abstract Acid sulfate soils are formed from sediment deposits containing sulfides, in which sulfur is present in the form of iron sulfides. In contact with air, the sulfur layer initiates a long-chain of biochemical and chemical reactions that increase the acidity of the soil and the amount of sulfate. Excessive acidity restricts plant development and growth. In acid soil, the aluminum solubility reaches a high level of toxicity for roots and slows down the microbiological degradation of organic matters, resulting in a reduction of nitrogen mineralization. Previous research results have shown that important liming has the potential to raise the pH of sulphate soils, and thereby reduce its acidity. With a high pH, the concentrations of ammonium and nitrate in the soil increase, facilitating nitrogen uptake and thereby also improving the efficiency of nitrogen uptake by plants. It has been speculated that, by increasing the nitrogen uptake efficiency and nitrogen utilization in plants, it will improve nitrogen use efficiency and so will reduce denitrification in sulphate soils and the resulting N2O emissions. However, to date, the studies on the effect of liming on plant nitrogen uptake (UPE) and utilization efficiency (UTE) and, consequently, on plant nitrogen utilization efficiency (NUE) have been minimal. The purpose of this study is to investigate how liming affects the yield formation and nitrogen uptake efficiency for barley (Hordeum vulgare L.) in unfertilized and fertilized acid sulfate soils. The field trial was established in Viikki, Helsinki, in the spring 2018. It followed split-plot design, in which the main plots were combinations of plant and nitrogen fertilization treatments (0 or 100 kg of nitrogen per hectare of fertilized barley (Kaarle) or unfertilized fallow) and lime treatments (0; 7,7; 15,3 t/ha) in four replicates. Liming raised the soil pH as expected and also increased nitrogen mineralization during the growing season, which is reflected in the nitrogen uptake. The effect of liming and fertilization on crop formation was small for barley biomass, yield component and grain yield. On the other hand, the liming effect reduced the nitrogen absorption efficiency and the nitrogen utilization efficiency and thereby the efficiency of nitrogen use. Fertilization also increased nitrogen uptake, but also decreased nitrogen utilization efficiency and nitrogen harvest index. The combined effect of liming and fertilization increased nitrogen mineralization. Liming treatment clearly increased nitrogen mineralization more in unfertilized soils than fertilized (there was no difference between liming levels). The drought in June and the low moisture limited the mobilization of nitrogen released from fertilizer in the soil, which would explain the effect of the nitrogen fertilizer treatment remaining relatively small. The drought also limited the development of the roots and thus the uptake of nitrogen and other nutrients. Lime treatment did not change NUE, UPE and UTE, but increased nitrogen mineralization and nitrogen uptake during the growing season, suggesting that under more favorable conditions the liming treatment could improve the efficiency and therefore improve the profitability and ecology of the barley crop. Further studies are needed as the results of studies performed elsewhere may not be valid under boreal conditions.

Maissi (Zea mays L.) on yksi maailman yleisimmistä viljelykasveista. Maissia hyödynnetään maailmanlaajuisesti esimerkiksi ihmisravinnoksi, bioenergian tuotannossa sekä nautakarjan karkearehussa. Rehuna käytetään tuleentunut jyväsato tai koko kasvusto tuleentumattoman korjattuna. Tuleentumattomasta maissisadosta saadaan yhdellä korjuukerralla suurempi kuiva-ainesato kuin muista yksivuotisista rehukasveista tai säilörehunurmista. Runsas yhdellä korjuukerralla korjattava sato on lisännyt viljelijöiden kiinnostusta rehumaissinviljelyä kohtaan. Maissi voidaan kylvää muovista tai muusta katekalvomateriaalista valmistetun katteen alle. Katekalvo luo kasvulle kasvihuonemaiset olosuhteet ja nopeuttaa itämistä ja kasvuunlähtöä. Maissinviljelyä on tutkittu Suomen olosuhteissa vain vähän, joten lisää tutkimusta maissin viljelymenetelmistä tarvitaan. Tämän maisteritutkielman tavoitteena oli selvittää, miten katekalvon käyttö vaikuttaa rehumaissisadon määrään ja laatuun. Kenttäkoe tehtiin Helsingissä kasvukaudella 2018. Koe oli osaruutukoe, jossa pääruututekijä oli kolme korjuuajankohtaa ja osaruututekijänä oli katekalvo (katekalvo, ei katekalvoa). Katekalvon käyttö lisäsi tuore- ja kuiva-ainesadon määrää verrattuna katekalvottomaan käsittelyyn. Katekalvon käyttö lisäsi rehumaissista saatua tuoresatoa keskimäärin 5 tn/ha ja kuiva-ainesatoa (KA-sato) 2,2 tn/ha. Laatuominaisuuksista katekalvon käyttö vaikutti ainoastaan tärkkelyspitoisuuteen. Katekalvon käyttö lisäsi tärkkelyspitoisuutta 40 g/kg KA verrattuna katekalvottomaan. Katekalvon käyttö vaikutti odotetusti sadon määrään mutta ei laatuun. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että katekalvon käyttö mahdollistaa runsaamman tuore- ja KA-sadon kuin ilman katekalvoa. Tämän tutkimuksen perusteella katekalvoa voidaan käyttää Suomen olosuhteissa kasvattamaan sadon määrää.

Fertilization is one of the most significant factors that affects the yield formation of cereals. Decline of organic matter and soil degradation are consequences of excessive use of chemical fertilizers and other unsustainable ways of producing food. Industrial and urban by-products contain nutrient-rich biomass that can be utilized as fertilization for cereal crops. Organic recycled fertilizers also enhance the physical, chemical, and biological properties of soil and reduce agriculture’s dependence on external inputs. However, impacts of recycled fertilizers on yield components of barley is understudied topic in Finland. Research of the topic would provide important information of yield formation of cereals with recycled nutrients. The aim of this thesis was to study the effects of meat and bone meal, ammonium sulphate, biogas sludge and vinasse on yield components and yield of barley in comparison with unfertilized control and chemical fertilizer. Data for this study was collected from HYKERRYS2-project’s (2019-2020) field in Helsinki. Yield components were separated and calculated from barley plant samples. One of this thesis’ aim was to study how the different nutrient contents of fertilizers and properties of loamy soil affect to yield formation between the fertilization treatments. Yield components or yield from recycled fertilizers didn’t differ statistically significantly from chemical fertilizer either year. In 2019, ammonium sulphate significantly increased yield by 55 % in comparison to the unfertilized control, and the difference was due to increased weight of heads (g/m2) and number of heads (m2). In 2020, biogas sludge significantly increased yield by 71 % in comparison to the unfertilized control and the difference was due to increased number of grains (m2) and weight of heads (g/m2). Grain yield correlated positively with the amount of soluble and total nitrogen, manganese, magnesium, and potassium in fertilization. In conclusion, recycled fertilizers are as effective on yield formation of barley as chemical fertilizers in a clay soil. In the future the use of recycled nutrients will likely increase, hence further research of the topic is needed. Climate change is predicted to increase drought and heat stress during the growing season, which will alter the yield formation. Farmer can’t fight the weather, but sustainable cultivation methods ease the adaptation to the new growing conditions. Recycling of nutrients also promotes the shift from current linear economy to circular economy.

The advantages of foliar fertilizers are to provide the necessary plant nutrients to the crop at the optimal time of growth and the miscibility of foliar fertilizers with plant protection products in the same tank mix, thus avoiding additional costs. The aim of this experiment was to determine whether the foliar fertilizers which are most commonly used by sugar beet farmers can be safely mixed with standard Conviso® One herbicide tank mixture without mixing problems or without phytotoxic symptoms on Smart KWS sugar beet (Beta vulgaris subsp. vulgaris Altissima-Group). There was no previous study about the compatibility of foliar fertilizers in the standard Conviso® One tank mix and the result of this experiment were believed to provide significant information for the cultivation of Smart sugar beet. Two subtests were performed; a field trial for phytotoxic symptoms and a miscibility and 24 -hour standing test to determine the effect of hard and soft water on miscibility. The field test was organized at the one trial site of Sugar Beet Research Center in Meltola, Paimio and the mixing and standing trial was performed indoors in the same location. In both experiments, 11 different foliar fertilizers were tested. During the experiment visual mixing and application evaluations of sugar beet were performed. Sugar beet leaf and root samples were collected from the experiment area and one row of sugar beet was harvested for yield and quality analysis. There were two hypotheses; the miscibility of the standard Conviso® One tank mix together with foliar fertilizers doesn`t show any miscibility problems during the mixing or spraying, and the tank mixture doesn`t decrease the yield or quality of Smart sugar beet. The conclusion of this experiment was that the tested foliar fertilizers can be safely mixed into the basic Conviso® One tank mix without any miscibility problems during the mixing, spaying or after 24-hour standstill period. Miscibility problems were not observed with either water type (hard or soft) during mixing or after 24-hour standing time. The tank mixture didn`t have negative effect to Smart sugar beet yield but the treatments showed a difference in the potassium content of the root, which is one of the factors determining the quality of the sugar beet.

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, miten Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan pro gradu - tutkielmien aiheet heijastavat Suomen maatalous- ja metsäpolitiikkaa. Tutkimus on toteutettu synteettisellä review- tutkimuksella. Tämän tutkimuksen aineisto on kerätty Helsingin yliopiston Helda-järjestelmäkannasta maatalous- metsätieteellisen tiedekunnan pro gradu -tutkielmista, joista on tehty kirjallisuuskatsaus. Aineisto on kerätty vuosilta 2010- 2019 ja jokaiselta vuodelta on 16 tutkielmaa eli yhteensä 160 pro gradu -tutkielmaa, jonka aihe tarkastelee Suomen maa- tai metsätaloutta. Aineiston analysoinnin apuna on käytetty teemoittelua. Pro gradu -tutkielmien tutkimusaiheita on tutkittu eri tieteenaloilla melko vähän tiedonhankintatapana poliittisen päätöksenteon tuen näkökulmasta. Voisiko maisteritutkielmat sopia systemaattisesti kyseisen alan poliittisen päätöksenteon ja strategiatyön tueksi? Maisteriopiskelijat ovat mahdollisesti tulevaisuuden tutkijoita ja alansa asiantuntijuuden alkutaipaleella sekä toimivat ympäristössä, joka on aktiivinen ja reaaliaikainen kehittämään tulevaisuutta paremmaksi. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että pro gradu -tutkielmissa mainitut aiheet heijastivat hyvin Suomen maatalous- ja metsäpolitiikkaa. Maisteriopiskelijat olivat hyvin “ajan hermolla” tutkiessaan tärkeitä ilmiöitä maa- ja metsätaloudessa. Aiheet heijastivat hyvin tutkimuksessa politiikkakeskustelun vertailuna käytettynä strategisia tavoitteita, Euroopan yhteistä maatalouspolitiikkaa (CAP Common Agricultural Policy) ja Suomen Kansallista metsästrategiaa 2025. Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisen tiedekunnan pro gradu -tutkielmissa mainittiin maa- ja metsätalouden ympäristöasioista (kiertotalous, ekologisuus, energian käyttö, uusiutuvat luonnonvarat, luonnonmonimuotoisuus, kaupungistuminen, hyönteistuhot, kasvien haittavaikutukset kuten vieraslajit), niiden elintarvikkeista ja terveydestä (elintarvikehaitat ja väärennökset, ihmisten ja eläinten terveys, ruokailutottumukset), yritysten liiketoiminnasta (vastuullisuus, henkilökunta, jalostus ja laatu, riskit ja tuottavuus, markkinatilanne) sekä maa- ja metsätalouden tuotannosta (ympäristövastuu, tehokkuus, kustannukset). Esimerkiksi luonnon monimuotoisuus ja yritysten tehokkuus mainittiin useammin verrattuna kaikkiin muihin tutkimuksessa esiin tulleisiin aiheisiin. Pro gradu -tutkielmatpystyvät mahdollisesti toimimaan maa- ja metsätalouden tiedonhankintatapana poliittisen päätöksenteon ja strategiatyön tueksi. Pro gradu -tutkielmat voisivat olla yhtenäinen materiaalipohja, joka on linkitetty datajärjestelmänä suoraan Suomen maa- ja metsätalouden päätöksenteon ja strategiatyön työvälineeksi. Jatkotutkimuksia varten pitäisi tutkia laajemmin tutkielmien ottoa eri tieteenaloilta kohdennettuna niiden alojen päätöksentekoelimien systemaattiseen tiedonhankintaan mukaan, jotta hyötysuhde varmistettaisiin.