Новая модель показывает, как севооборот помогает бороться с вредителями растений

Новая вычислительная модель демонстрирует, как различные схемы севооборота — высадка разных культур в разное время на одном поле — могут влиять на долгосрочную урожайность при угрозе со стороны патогенов растений. Модель представили Мария Баргес-Рибера и Чайтанья Гокхале из Института эволюционной биологии Макса Планка (Германия) в журнале PLOS Computational Biology.

Постоянная эволюция патогенов растений представляет угрозу для сельского хозяйства во всем мире. Предыдущие исследования показали, что севооборот может улучшить борьбу с вредителями и качество почвы. Другие работы демонстрируют, что смена среды, в которой растет патоген, может ограничить его размножение и изменить его эволюцию. Однако эти два подхода редко изучались вместе с эволюционной точки зрения.

Чтобы лучше понять, как севооборот защищает от вредителей, Баргес-Рибера и Гокхале разработали вычислительную модель этого метода, интегрирующую эволюционную теорию. Они использовали модель для исследования сценария, в котором чередуются товарные культуры (выращиваемые для прибыли) и покровные культуры (выращиваемые для улучшения почвы), но патоген поражает только товарные культуры.

Анализ выявил, какие схемы севооборота максимизируют урожайность на протяжении нескольких десятилетий в данном сценарии. Оказалось, что регулярные ротации со сменой культуры каждый год могут быть неоптимальными. Результаты показывают, что долгосрочный эффект севооборота зависит от его способности одновременно поддерживать качество почвы и снижать нагрузку патогена в сезоны сбора урожая.

«Наша модель — пример того, как эволюционная теория может дополнить знания фермеров, — говорит Баргес-Рибера. — В мире с постоянно растущим спросом на продовольствие экологические и эволюционные принципы могут быть использованы для разработки стратегий, делающих сельское хозяйство эффективным и устойчивым».

Будущие исследования могут применить новую модель к конкретным видам для оценки схем севооборота для определённых культур и их вредителей. Модель также можно использовать для изучения совместного эффекта севооборота и других методов борьбы с вредителями, таких как фунгициды и использование генетически модифицированных для устойчивости к вредителям культур.