Phenology of velvetleaf (<em>Abutilon theophrasti</em> Medic.) populations grown in northern Germany

Abstract

Velvetleaf, Abutilon theophrasti Medic., is an important arable weed worldwide. It is currently not present in the northern regions of Europe, but there are reasons why it may move northwards:

1. The weed has not reached the northern edge of its climatic range,
2. increasing temperatures, caused by climate change, will create more suitable growing conditions in northern areas, or
3. the weed will adapt to cooler habitats.

Velvetleaf has an indeterminate growth, meaning that the reproductive output largely depends on the length of the growing season, which is determined by the timing of emergence and seed production. The purposes of this preliminary study were:

1) To evaluate the growth potential of A. theophrasti in the Northern German state of Mecklenburg-Vorpommern and

2) to compare the phenology of populations from different European origins to evaluate the degree of adaptation to local climatic conditions.

Forty 5 L pots were buried in the soil flush with the soil surface, 10 velvetleaf seeds of one of four populations from Spain, the Czech Republic, southern Germany or France were seeded in spring 2010 and subsequent emergence was recorded. In summer, plants were thinned to one seedling per pot and subsequent capsule production was recorded until the first frost.

French and Spanish velvetleaf populations germinated earlier, produced capsules later, and tended to produce fewer capsules per plant than did populations from southern Germany or the Czech Republic. In addition, French and Spanish populations had a lower percentage of dormant seeds. These differences are in agreement with observations and predictions made for the northward expansion of velvetleaf in North America.

Velvetleaf could grow and reproduce in northern Germany but further phenological changes, in particular a shorter growing season, a higher reproductive output and a higher level of physical dormancy, are to be expected as adaptations to local climatic conditions.

Keywords: Northward expansion, timing of emergence, timing of reproduction

Phänologie von Samtpappel (Abutilon theophrasti Medic.)-Populationen in Norddeutschland

Die Samtpappel, Abutilon theophrasti Medic,. ist weltweit ein wichtiges Ackerunkraut. Zur Zeit kommt es nicht in den nördlichen Regionen Europas vor, aber es gibt Gründe, weshalb es sich in den Norden ausbreiten könnte:

1. Das Unkraut mag seine klimatischen Grenzen im Norden noch nicht erreicht haben,
2. durch steigende Temperaturen, verursacht durch den Klimawandel, könnten sich die nördlichen Gebiete besser zum Wachstum eignen, oder
   das Unkraut könnte sich an die kälteren Lebensräume anpassen.
3. Das Wachstum der Samtpappel ist indeterminiert, d. h., dass die Vermehrungsrate hauptsächlich von der Dauer der Vegetationsperiode abhängt, welche vom Zeitpunkt der Keimung und der Samenproduktion bestimmt wird.

Die Ziele dieser Vorstudie waren:

1) Erfassung des Wachstumspotentials von A. theophrasti in Mecklenburg-Vorpommern, Norddeutschland und

2) Vergleich der Phänologie von Populationen verschiedener Herkünfte Europas um die Anpassung an die lokalen Klimabedingungen zu beurteilen.

Vierzig 5 L-Töpfe wurden eben zur Bodenoberfläche eingegraben. Im Frühjahr 2010 wurden je 10 Samtpappelsamen von einer der vier Populationen aus Spanien, der Tschechischen Republik, Süddeutschland oder Frankreich ausgesät und der anschließende Keimungszeitpunkt erhoben. Im Sommer wurde auf einen Sämling pro Topf ausgedünnt und die folgende Fruchtentwicklung wurde bis zum ersten Frost aufgezeichnet.

Die französischen und spanischen Populationen keimten früher, fruchteten später und neigten dazu, weniger Kapseln pro Pflanze auszubilden als die deutschen oder tschechischen Populationen. Darüber hinaus hatten die französischen und spanischen Populationen einen geringeren Anteil an dormanten Samen. Diese Unterschiede stimmen mit den in Nordamerika gemachten Beobachtungen und Vorhersagen zur nördlichen Ausbreitung der Samtpappel überein. 

Die Samtpappel könnte sich in Norddeutschland etablieren, doch weitere phänologische Veränderungen, insbesondere eine kürzere Wachstumsperiode, eine höhere Vermehrungsrate und ein höherer Grad der physikalischen Keimruhe können als Anpassungen an die lokalen Klimabedingungen erwartet werden.

Stichwörter: Nördliche Ausbreitung, Zeitlicher Ablauf der Vermehrung, Zeitpunkt der Keimung