Чому системи прогнозування хвороб сільгоспкультур треба постійно оновлювати, включаючи експертів із різних сфер
Фітофтороз картоплі, що викликається Phytophthora infestansє однією з найбільш небезпечних хвороб культури, яка вимагає постійного застосування пестицидів для профілактики.
Розвиток хвороби значною мірою залежить від погодних умов, тому у всьому світі було розроблено кілька схем прогнозування з метою зменшити витрати аграріїв для боротьби з хворобою.
«Ірландські правила», розроблені у 1950-х роках та відкалібровані з урахуванням метеопрогнозів, практик виробництва картоплі та тиску патогену P. Infestans все ще є основою для рекомендацій фермерам.
Тим не менш, з моменту появи моделі «ірландських правил» відбулися численні зміни у складі та динаміці фітофторозу. Група ірландських учених з Дослідницького центру Teagasc Crop, Університету Мейнут та Ірландської метеорологічної служби протестували модель у сучасних умовах та запропонували внести низку поправок.
Фітофтороз еволюціонує та стає більш агресивним
Фітофтороз (або пізня гниль картоплі) належить до найбільш руйнівних хвороб культури картоплі через швидкий репродуктивний цикл фітопатогену та агресивності. За відсутності контролю фітофтороз може швидко призвести до повного знищення врожаю як у полі, так і при зберіганні після збирання врожаю.
В Ірландії історичні спалахи фітофторозу картоплі мали значний культурний та економічний вплив, призвели до масового голоду та подальшої міграції значної частини населення протягом 1840-х років.
Зараз лише в Ірландії близько 5 млн євро щорічно витрачається на фунгіциди для боротьби з фітофторозом картоплі, тоді як у всьому світі витрати на контроль хвороби та втрати врожаю перевищують 1 млрд євро на рік.
Швидкість розвитку епідемії значною мірою залежить від погоди, причому найбільш важливими змінними є температура, відносна вологість та опади, причому останні два фактори тісно пов'язані.
Тривалі періоди вологої та прохолодної погоди створюють сприятливі умови для споруляції патогенних мікроорганізмів, що розносяться дощем та вітром.
Хвороба завдає шкоди як опосередковано, так і безпосередньо: опосередковано, шляхом зменшення фотосинтетичної поверхні, і конкретно, коли зооспори, змиті з листя, заражають бульби в землі.
З кінця 1970-х років глобалізація, що посилюється, призвела до всесвітньої міграції генотипів патогенів, що призвело до зміщення домінантних, більш старих клональних ліній або генотипів, зазвичай званих US-1, і сприяло розвитку і поширенню нових ліній, деякі з яких демонструють підвищену агресивність.
Нові генотипи були виявлені в Ірландії та останніми роками фіксуються все частіше. Крім того, більшість виробництва картоплі в Ірландії заснована на більш сприйнятливих сортах картоплі до нових версій патогенів.
Диверсифікація збудників фітофторозу у поєднанні з впливом зміни клімату роблять контроль складним, а ризик епідемій вищий. У результаті картоплярі регулярно застосовують інтенсивний захист фунгіцидами — у Західній Європі сягає більш ніж 10 застосувань за сезон.
Необхідність розробки моделей прогнозування фітофторозу картоплі давно визнана важливим інструментом боротьби з хворобою, що мотивовано як екологічними, і економічними чинниками.
У відповідь на екологічні проблеми, що виникають у зв'язку із збільшенням використання агрохімії, Директива Європейського співтовариства 128/2009 про стійке використання пестицидів містить суворі керівні принципи щодо сталого використання засобів захисту рослин з метою зниження ризиків для здоров'я людини та навколишнього середовища.
Надійне прогнозування хвороб дає можливість знизити втрати врожаю та врожайність за несприятливих погодних умов, а також обґрунтувати фактичне обґрунтування використання засобів захисту рослин відповідно до національних та міжнародних правил.
Системи прогнозування не можуть жити минулим та чужими даними
У основі системи прогнозування хвороб сільськогоспкультур використовують алгоритми, як фундаментальні, і емпірично обгрунтовані, для прогнозування циклів захворювання.
Фундаментальні моделі розробляються на основі лабораторних експериментів у камерах, теплицях або полях з контрольованим середовищем і описують один або кілька сегментів взаємовідносин між господарем і паразитом, що піддаються впливу навколишнього середовища.
Спочатку розробка моделей прогнозів для хвороб сільгоспкультур була зосереджена переважно на вивченні погодних явищ для прогнозування розвитку та настання епідемій і мала в основному емпіричний характер, ґрунтуючись на тривалості погодних явищ за межами порогових значень та вегетативної стадії рослин.
Останнім часом все частіше стали використовувати фундаментальні підходи, щоб охопити складніші компоненти епідемій, поряд з агропрактиками та хімзахистом.
Остін Бурк, один із піонерів прогнозування фітофторозу картоплі, розробив модель PLB, яка називається «Ірландські правила». Ця модель прагнула включити знання про життєвий цикл хвороби, на відміну від суто емпіричного підходу. Наприклад, вибір відповідних погодних критеріїв для розвитку хвороби було визначено на основі задокументованих лабораторних експериментів, а не ретроспективного аналізу історичної погоди під час спалахів хвороб.
Проте зовсім недавно, в рамках загальноєвропейської ініціативи, теоретичне порівняння з кількома європейськими моделями прогнозування ризику показало, що ірландська модель надає фермерам найнижчу оцінку ризику через її суворі критерії.
Польові оцінки ефективності ірландської моделі показали, що контроль відповідно до її даних призводить до значного скорочення використання фунгіцидів, але із незадовільним контролем фітофтори порівняно з іншою системою підтримки прийняття рішень для фермерів Negfry (або DSS) або звичайною практикою фунгіцидного захисту.
Але якщо раніше фермерам було «зручно» ґрунтувати свої рішення на рекомендаціях DSS для виправдання збільшення кількості хімічних обробок, то зараз інші тенденції – вони прагнуть збільшити економічну вигоду за рахунок скорочення витрат та дотримання політики використання пестицидів, яку вимагають мережі супермаркетів.
«Тому зараз настав час переглянути «ірландські правила» та провести оцінку системи з метою уточнення правил у світлі недавніх змін. Треба надати комплексний, систематичний та прозорий метод для оперативного застосування системи у контексті змін в епідеміології хвороби та посилення регулювання (ринок/політика)», — пишуть вчені у своїй роботі.
«Всупереч недавнім повідомленням, ми виявили, що ризик епідемій фітофторозу залишається низьким при температурі нижче 12°C. C до 10°C, надаючи більше можливостей для зниження застосування пестицидів», – наголошують вони.
«Модель прогнозування ризику корисна тільки в тому випадку, якщо вона забезпечує той самий рівень захисту, що й стандартна практика, при одночасному зниженні необхідних витрат і робочих годин. у цьому дослідженні.
Ми припускаємо, що посадка починається наступного дня після того, як середньодобова температура ґрунту перевищує 8 °C протягом трьох послідовних днів після 1 квітня. Це звичайна практика в Ірландії відповідно до рекомендацій національного консультативного органу Teagasc. Фермери зазвичай починають обробку фунгіцидами, як тільки схожість досягає 50% і продовжується доти, поки надземна частина повністю не відмирає, зазвичай через три тижні після висихання. Тут ми припускаємо, що період вегетації триває 120 днів. Тим не менш, захист від пестицидів триває протягом трьох тижнів, поки картопляна надземна не буде висушена.
Ми показали, що в середньому використання моделей прогнозування ризику дозволяє знизити споживання фунгіцидів у порівнянні зі стандартною практикою ірландських виробників. Можливі скорочення дози та кількості обробки демонструють відмінності протягом досліджуваного періоду. Це відбиває характер сільськогосподарського виробництва та ще більше посилює потреба у підході інтегрованого управління шкідниками та хворобами визначення інтервалів обробки.
Моделі прогнозування хвороб рослин часто оцінюються дослідниками, які їх розробили, та використовуються без калібрування в агроекосистемах, відмінних від тих, для яких вони були розроблені.
Результати показали, що необхідно переглянути параметри моделі ірландських правил для різних екосистем та експлуатаційних можливостей, а також для оперативного використання моделі.
Ми рекомендуємо зменшити граничні значення відносної вологості з 90% до 88% та тривалості споруляції з 12 до 10 годин; і внести ухвалення додаткового індикатора вологості листа, що включає як опади (≥0,1 мм), так і відносну вологість (≥90%)», - роблять висновок автори роботи.
Читати повністю: https://www.agroxxi.ru/