The effect of mulching on tree performance and fruit quality of 'cripps' pink' apples

Kotze, Willem Petrus (2012-03)

Thesis (MScAgric)--Stellenbosch University, 2012.

Thesis

ENGLISH ABSTRACT: Three field trials were conducted to investigate the effects of mulching on the chemical and biological aspects of the soil as it is reflected by tree performance and fruit quality in ‘Cripps’ Pink’ orchards. In the two trials at Lourensford Estate, where only the soil type differed between sandy silt loam (sandy) and heavy silt loam (heavy), mulches where used as an additive to the soil surface together with a standard, commercial, inorganic fertilization program. Four different mulch types: compost, wood chips, vermi-compost and a geotextile fabric, were compared to a bare surface control in a randomized complete block design. At the heavy silt loam site (site 1), the wood chips treatment was the most effective in regulating diurnal soil temperatures in the top 10 cm of soil (2009/10), whereas all mulches regulated average diurnal soil temperature similarly and more effectively than the control at the sandy silt loam site (site 2). After two seasons of treatment at site 1, the vermi-compost treatment significantly increased soil phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), sodium (Na), manganese (Mn), zink (Zn) and boron (B) significantly compared to the control. The wood chips treatment increased Na, K and Ca and compost only increased soil K significantly compared to the control. For site 2, only wood chips (Na and K) and vermi-compost (Na, K and Mg) showed significant increases in soil nutrient elements compared to the control. Yield efficiency was significantly increased by the wood chips (both seasons) and vermicompost (only 2009/10) treatments compared to the control in site 1. In site 2, none of the treatments differed significantly in yield efficiency compared to the control treatment. The number of roots and fine feeder roots were increased (not sign) by the wood chips and geotextile treatments compared to the control. In site 1, all treatments improved the number of roots compared to the control treatment, in contrast with site 2, where the number of roots of the control, compost and vermi-compost treatments was more similar. Fruit quality showed significant differences between the wood chips and vermi-compost treatments compared to the geotextile and control treatments for malic acid, at site 1, at harvest in 2009. This did not differ significantly from the compost treatment. Leaf mineral analysis only showed significant differences at site 2, in 2010, with significantly increased for the following minerals and treatments: Mn (compost and geotextile treatments versus other treatments), Fe (control treatment compared to all treatments except compost), Zn (compost compared to all other treatments) and B (control and compost versus vermicompost, wood chips and geotextile). Fruit mineral analyses showed no differences between treatments at harvest 2009 for either site and 2010, for site 1. At site 2, the Ca percentage of fruit from the wood chips treatment was significantly higher than that of all treatments, except the geotextile treatment. Only in the 2010 analysis at site 2, the mycorrhizal colonization was significantly influenced, where all the mulching treatments showed an increase compared to the control. However, the same trend was observed at site 1. At site 1and 2, the compost, wood chips and vermi-compost treatments in general showed a decreasing trend in percentage plant parasitic and increasing trend in percentage free living nematodes from 2009 to 2010. In general, the geotextile and control treatments showed an increasing trend in the percentage plant parasitic and decrease in percentage free living nematodes. However, this was not the case at 0 – 15 cm soil depth for site 1. In the third trial, at Elgin Experimental Farm (Elgin), bare surface chemical control was compared to mulching in the tree row (mulch) and mulching together with regular application of compost tea (mulch + compost tea). All treatments were combined with different inter row management practices to compose a total of eight different treatments. In the tree row, the control treatment received standard rates of inorganic fertilizer, which was compared to the mulched only treatment. Both the percentage of soil carbon and cation exchange capacity was significantly increased by all the mulch treatments compared to the control. Furthermore, all the mulches increased various soil minerals significantly, however of which only P was significantly increased in both the leaves and fruit. The rate of soil microbial activity and mycorrhizal root colonization was significantly increased by mulching treatments, but resulted in a significantly lower yield efficiency compared to the inorganic control treatment. This can be ascribed partly to the microbial activity of the compost mulch during spring, although it was not quantified per se and to the increase in tree vigour at the end of the trial. The slow rate of N mineralization was reflected indirectly by the significantly lower fruit N for the mulched treatments and the lower rate of microbial activity during spring at this site. With regards to the addition of the compost tea, no significant contributions were evident in terms of tree performance, soil minerals or microbial activity over a period of seven years, compared to the application of mulch only. Compared to the trial at Lourensford Estate, with no significant differences in fruit mineral composition between treatments after two years, fruit mineral analyses of the Elgin trial showed significant differences between treatments after six (2009) and seven (2010) seasons for P for some treatments. Only in 2010 more treatments showed significant differences for N, Mn, Fe and Zn as well. Regarding fruit quality, in agreement with the results at Lourensford Estate, differences were not persistent across all seasons for treatments.

AFRIKAANSE OPSOMMING: Veldproewe is geloods om die effek van verskillende deklae op grond chemiese en – biologiese aspekte en die effek daarvan op boom prestasie en vrugkwaliteit in ‘Cripps’ Pink’ appelboorde te ondersoek. In die eerste twee proewe te Lourensford Landgoed, waar slegs die grondtipe verskil het tussen die sanderige slik leem (ligter) en swaarder slik leem (swaar) gronde, is deklae toegedien saam met ‘n standard bemestingsprogram en mikro-besproeiingstelsel. Vier deklaagtipes: kompos, houtspaanders, vermi-kompos en geotekstiel material, is vergelyk met die onbedekte, skoon bewerkte, kontrole in ‘n total ewekansige blokontwerp. By die swaar grondtipe (perseel 1), was die houtspaanderbehandling die effektiefste om die daaglikse skommelings in grondtemperatuur te reguleer in die boonste 10 cm, teenoor die sanderige perseel (2), waar al die deklae die daaglikse grondtemperatuur meer effektief as die kontrole behandeling gereguleer het. By perseel 1, het die vermi-behandeling ‘n betekenisvolle toename getoon teenoor die kontrole behandeling in grond fosfaat (P), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), natriuim (Na), mangaan (Mn), sink (Zn) en boor (B). Alhoewel dit nog nie tans gekwantifiseer kan word nie, is ‘n gedeelte van die toename heel moontlik te wyte aan die samestelling van die deklaag. Die houtspaander- en komposbehandelings het ‘n betekenisvolle verskil in toename tot gevolg gehad in grond K en Na in vergelyking met die kontrole. In die geval kan die toename van die komposbehandeling aan die invloed van die sampestelling van die deklaag toegeskryf word, maar nie in die geval van die houtspaanderbehandeling nie. Die geotekstielbehandeling het, soos verwag, nie betekenisvolle verskille ten opsigte van die kontrole getoon nie, aangesien die samestelling van die geotekstielmateriaal nie voedingstowwe tot die grond kan toevoeg nie. By perseel 2, het beide die houtspaander- en geotekstielbehandelings betekenisvolle toenames in grond elemente (K, Mg) getoon teenoor die kontrole behandeling. Die ander elemente het nie noemenswaardige verskille teenoor die kontrole getoon nie. Weer eens kan die toename in die vermi-kompos toegeskryf word aan die samestelling van die deklaag, maar nie in geval van die houtspaanders nie, wat ‘n moontlike rol van ander faktore soos temperatuur en grondvog in die opname en beskikbaarheid van voedingselemente toon. Op 30 cm diepte in perseel 1, het die vermi-kompos behandeling betekenisvolle hoër Na, K, Mg en P getoon as die kontrole. Die houtspaanderbehandeling het betekenisvolle hoër Na, K en Ca getoon as die kontrole. Geen een van die ander behandelings het enige betekenisvolle veranderinge ten opsigte van voedingselemente getoon nie. Vir perseel 2 by die gronddiepte, het die houtspaanderbehandeling betekenisvolle toenames in grond Na en K getoon teenoor die kontrole. Geen van die ander behandelings het enige betekenisvolle veranderinge ten opsigte van voedingselemente getoon nie. By hierdie dieper gronddieptes is ‘n soortgelyke verandering in elemente waargeneem as by die vlakker gronddieptes vir perseel 1, in geval van P en K. Mg en Na het volgehoue verandering vir die vermi-komposbehandeling in die dieper gronddieptes getoon vir die makro-elemente, maar nog nie in geval van mikroelemente nie. In perseel 2 – het toenames in K en Mg in die vermi-komposbehandeling ook voortgeduur en die veranderinge vir beide persele mag toegeskryf word aan die samestelling van die deklae per se. Dit blyk dat die veranderinge in die komposbehandeling nie so konstant voorgekom het in die materiaal wat in die proewe toegedien is nie. Nietemin kan die kompos- en vermi-komposbehandelings ook ander grond faktore beïnvloed en die bydra van die minerale elemente afkomstig uit die samestelling van die deklaag moet eers bereken word alvorens afleidings gemaak word. By beide persele het die komposbehandeling die opbrengseffektiwiteit verminder in vergelyking met die kontrole behandeling. Die opbrengseffektiwiteit is betekenisvol verhoog in die houtspaanderbehandeling (beide seisoene) en vermi-komposbehandeling (net 2009/10) in vergelyking met die kontrole in perseel 1. In perseel 2 het teen behandeling betekenisvol in opbrengseffektiwiteit verskil ten opsigte van die kontrole nie. Die aantal wortels en fyn, voedingswortels het ‘n dramatiese (nie-betekenisvolle) toename getoon by die houtspaander- en geotekstielbehandelings. In perseel 1 het alle behandelings die aantal wortels verhoog ten opsigte van die kontrole in kontras met perseel 2, waar die aantal wortels in die kontrole, kompos- en vermi-komposbehandelings ongeveer dieselfde was. Stamwaterpotensiaal het onveranderd gebly ongeag van die behandeling, wat moontlik beïnvloed is deur die hoë besproeiingskedulering siklus. Geen verskille tussen behandelings of persele is gevind nie. Alhoewel dit net in die tweede seisoen (2010) gemeet is, was daar geen betekenisvolle verskille in gemiddelde loot groei van eenjaarlote tussen die behandelings of persele nie. Vrugkwaliteit het betekenisvolle verskille getoon in appelsuur (malic acid) in die houtspaander- en vermi-komposbehandelings teenooor die geotekstie- en kontrole behandelings in perseel 1, by oes 2009. Laasgenoemde het nie betekenisvol van die kontrol behandeling verskil nie. Hierdie verskille het nie na opberging voortgeduur nie. Geen betekenisvolle verskille in vrugkwaliteit het voorgekom by perseel 2, tydens oes, of na opberging nie. Gedurende oes 2010, asook na opberging, is geen verskille in vrugkwaliteite van enige persele opgemerk nie. Behandelingsverskille in blaar-analises is waargeneem tussen vermi-kompos- en die ander behandelings, met uitsondering van die geotekstielbehandeling in Februarie 2009, perseel 1. Geen ander betekenisvolle verskille vir enige element het voorgekom tussen behandelings in perseel 2 nie. Gedurende 2010 is geen betekenisvolle verskille tussen behandelings ten opsigte van blaar-analises gevind vir perseel 1 nie. Betekenisvolle verskille in blaar- en vrugmineraal-analises was in perseel 2 teenwoordig as volg: Mn (kompos- en geotekstielbehandelings teenoor al die ander behandelings), Fe (kontrolebehandeling teenoor alle ander behandelings behalwe die komposbehandeling), Zn (komposbehandeling teenoor al die ander behandelings) en B (kontrole en komposbehandelings teenoor vermi-, houtspaander- en geotekstielbehandelings (gedurende 2010. Die vrugmineraal-analises het geen verskille getoon tussen behandelings by oes 2009 vir enige perseel, of 2010 vir perseel, 1 nie. By perseel 2 was die Ca persentasie in die vrug in die houtspaanderbehandeling betekenisvol hoër as die van die ander behandelings, uitgesonder die geotekstielbehandeling. By perseel 1, het al die behandelings die persentasie mycorrhiza-kolonisasie verhoog in vergelyking met die kontrole, alhoewel dit nie betekenisvol was nie. By perseel 2 was daar wel ‘n betekenisvolle toename in die persentasie mycorrhiza-kolonisasie by al die deklaagbehandelings in vergelyking met skoonbewerking van die kontrole behandeling. Die persentasie plant-parasitiese nematodes was baie variëerend met gronddiepte by beide persele. Die houtspaander- en vermi-komposbehandelings in perseel 1 het ‘n afwaartse tendens getoon in die persentasie plant-parasitiese en toename in persentasie vry-lewende nematode vanaf 2009 na 2010, in die 0-15 cm diepte. In teenstelling, het die geotekstiel- en komposbehandeling ‘n toenemende tendens getoon in die persentasie plant-parasitiese en klein afname in persentasie vrylewende nematodes vanaf 2009 tot 2010. Geen betekenisvolle verskille in nematode getalle is waargeneem in gronddiepte 15 -30 cm grond in die perseel nie. In perseel 2 is geen betekenisvolle verskille in aantal nematodes gevind gedurende die twee seisoene tussen behandelings of binne persele op 0-15 cm gronddiepte nie. Nietemin het die houtspaander-, kompos- en vermi-komposbehandelings die persentasie plant-parasitiese verlaag en die van die vry-lewende nematode verhoog vanaf 2009 tot 2010, in vergelyking met die kontrole in die 15-30 cm gronddiepte. Slegs die houtspaanderbehandeling het betekenisvolle verskille getoon teenoor die kontrole. Die geotekstiel- het dieselfde tendens as die kontrole behandeling getoon, met ‘n toename in persentasie parasities- en afname in persentasie vry-lewende nematode. Die kontrole en geotekstielbehandelings het nie betekenisvol van mekaar verskil nie. Die aantal erdwurms en meso-fauna was baie laag tydens die eerste twee jaar by beide die persele en data is daarom nie statisties verwerk nie. By die derde proef, is ‘n skoonbewerkte oppervlak, wat chemiese beheer (kontrole) behels het, vergelyk met deklaagbehandelings in die boomry (deklaag) en behandelings waar kompostee saam met die deklaag toegedien was in die boomry (deklaag + kompostee). Al die behandelings is gekombineer met verkillende tussenry behandelings wat ‘n totaal van agt verskillende behandelings behels het. Hierdie verslag konsentreer slegs op die behandelings in die boomry, waar die kontrole behandelings wat ‘n standaard bememestings program ontvang het, vergelyk word met die deklaag behandelings, wat geen alternatiewe bemesting ontvang het nie en as organise alternatiewe beskou word in ‘n ‘Cripps’ Pink’ appelboord. Klem in die verslag is gelê op die hoof effekte van die behandelings op vrugkwaliteit. Beide die persentasie grondkoolstof en die katioonuitruilkapasiteit het ‘n betekenisvolle toename getoon by al die deklaagbehandelings in vergelyking met die kontrole behandeling. Terselfdetyd, het al die deklaagbehandelings ook verskeie grondminerale betekenisvol verhoog, waarvan slegs P betekenisvol in beide die blare en vrugte verhoog is. Die tempo van grondmikrobe aktiwiteit en micorrhiza-kolonisasie van die wortels is betekenisvol verhoog deur die deklaagbehandelings, maar het gerealiseer in ‘n betekenisvolle laer opbrengseffektiwiteit in vergelyking met die anorganiese, kontrole behandeling. Dit kan onder andere toegeskryf word aan die mikrobe aktiwiteit van die komposdeklaag gedurende die lente – alhoewel dit nie per se in die studie gekwantifiseer is nie, sook die toename in vegetatiewe groeikrag aan die einde van die proeftydperk. Dit is wel indirek gereflekteer deur die betekenisvolle, laer vrug N van die deklaagbehandelings en die laer tempo van mikrobe aktiwiteit gedurende die lente by die deklaagbehandelings op die perseel. Wat die toedienning van kompostee betref, het dit geen betekenisvolle bydra gelewer in terme van gewasprestasie, grondminerale of microbe-aktiwiteit oor ‘n tydperk van sewe jaar in vergelyking met die behandelings waar die deklaag geen kompostee ontvang het nie. In vergelyking met die proef by Lourensford Landgoed, met geen betekenisvolle verskille in vrug mineral-analises tussen die behandelings oor ‘n tydperk van twee jaar nie, het die proef te Elgin wel betekenisvolle verskille tussen behandelings na 6 (2009) en 7 (2010) jaar getoon in geval van P, vir sekere behandelings (4,7,8 versus 1,2,6). Slegs in 2010 het meer behandelings betekenisvolle verskille getoon vir N, Mn, Fe en Zn. Rakende vrugkwaliteit - in ooreenstemming met resultate van 2009 vir perseel 1 te Lourensford Landgoed - het beide seisoene betekenisvolle verskille ten opsigte van appelsuur getoon in Elgin. Die verskille het egter nie konstant in al die behandelings voorgekom nie. Stysel afbraak, totaal oplosbare stowwe en fermheid het ook betekenisvolle verskille tussen behandelings getoon in Elgin – maar dit was nie konsekwent oor behandelings of seisoene nie en het ook nie voorgekom in die Lourensford Landgoed persele nie.

Please refer to this item in SUNScholar by using the following persistent URL: http://hdl.handle.net/10019.1/20144
This item appears in the following collections: