Изменение климата и сорняки: двойной удар по урожаю кукурузы
Прогнозируется, что к концу века изменение климата приведет к значительному снижению урожайности кукурузы — до 28%. Однако эти расчеты не учитывают ключевой фактор, который может усугубить потери: сорняки.
Более влажные весны и более жаркое, сухое лето, которые становятся нормой в Кукурузном поясе США, создают стресс для кукурузы на ключевых стадиях репродукции. Но эти же погодные условия могут благоприятствовать устойчивым сорнякам.
"Неблагоприятная погода и сорняки — это два фактора стресса для производства сельскохозяйственных культур, но было очень мало исследований о том, как их комбинация влияет на урожайность. Компьютерные модели, прогнозирующие урожайность кукурузы в будущем, предполагают условия, свободные от сорняков. Это маловероятно без серьезной трансформации в нашем подходе к борьбе с сорняками", — говорит Марти Уильямс, соавтор исследования в Global Change Biology.
Полный контроль над сорняками на практике редко достижим. Гербициды теряют эффективность из-за резистентности у таких видов, как водяная конопля (waterhemp) и амарант Палмера (Palmer amaranth). Новые классы гербицидов для кукурузы не появляются.
Ключевой вывод исследования: поздний контроль сорняков оказался самым важным фактором, влияющим на урожайность кукурузы, — более значимым, чем любые агротехнические приемы или погодные условия.
Анализ данных и результаты
Ученые проанализировали 27-летние данные полевых испытаний гербицидов в Иллинойсе, что охватывало более 200 уникальных погодных условий. Для обработки этого большого массива данных использовались алгоритмы машинного обучения.
- При минимальном контроле сорняков в поздний сезон средние потери урожая составили 50%.
- Даже при относительно хорошем контроле (до 93%) сорняки усугубляли потери урожая в условиях жары или засухи.
- Комбинация неполного контроля сорняков и экстремальных погодных явлений приводит к гораздо большим потерям, чем одна только плохая погода.
Взаимодействие погоды, сроков посева и сорняков
- Стресс от жары/засухи делает кукурузу менее конкурентоспособной по отношению к сорнякам.
- Погода также влияет на условия работы в поле и эффективность гербицидов (например, засуха после внесения почвенных гербицидов снижает их действие).
- Более поздний посев (после 29 апреля) показал на 18% меньшие потери урожая в анализе, что связано с лучшим контролем ранних сорняков.
- Однако поздний посев увеличивает риск того, что цветение кукурузы попадет на период экстремальной жары или засухи.
Необходимость комплексного подхода
Исследование подчеркивает, что в условиях изменения климата необходимо отказаться от упрощенных систем борьбы с сорняками.
"История показала, что не принесет пользы инновация какого-либо совершенно нового инструмента, если мы будем полагаться на него слишком сильно. Нам нужны новые инструменты... но по мере их появления мы должны диверсифицировать методы борьбы с сорняками. Не только с помощью зарегистрированных гербицидов, но и всех доступных тактик", — заключает Уильямс.
Среди таких тактик могут быть уничтожение семян сорняков при уборке урожая, методы генной инженерии, роботы-пропольщики и другие.