Борьба с сорняками в меняющемся мире
К 205 году планета, вероятно, потеплеет примерно на 3.6°F (2°C) по сравнению с доиндустриальным периодом. Это глобальное потепление существенно повлияет на сельское хозяйство.
«Глобально температурный и водный стресс резко влияет на продуктивность сельскохозяйственных культур, приводя к существенным потерям урожая», — говорит аспирантка Сара Кезар. Минимизация этих потерь стала серьёзной проблемой для обеспечения продовольственной безопасности.
Однако изменения затронут не только культурные растения, но и сорняки, которые конкурируют с ними за воду, свет и питательные вещества. Сорняки по своей природе часто более жизнеспособны, чем одомашненные культуры. Исследование Сара Кезар и её команды показало, что в условиях потепления некоторые вредоносные сорняки могут стать ещё сильнее по сравнению с большинством сельскохозяйственных культур.
Изучение устойчивости Palmer amaranth
Кезар исследовала, как сорняк Palmer amaranth (амарант Палмера) растёт в более жарких и засушливых условиях, ожидаемых в будущем в США. Этот сорняк, родом из пустынного юго-запада, может достигать более 6 футов (1.8 м) в высоту и давать до миллиона семян с одного растения. Он уже распространился в 28 штатах, и его ареал, вероятно, расширится на север по мере потепления климата.
В контролируемом эксперименте Кезар тестировала рост сорняка при четырёх разных температурах (до 104°F или 40°C) и различном уровне влажности, моделируя более влажные и засушливые условия.
«Рост Palmer amaranth действительно менялся по величине в зависимости от повышенной температуры и влажностного стресса, но этот сорняк всё равно был способен расти», — отмечает Кезар. Способность поддерживать адекватный рост в экстремальных условиях означает, что амарант Палмера останется высококонкурентным, истощая почвенную влагу и питательные вещества в ущерб урожаю культур.
Ключевое преимущество сорняка
Palmer amaranth обладает важным преимуществом: у него высокоэффективный метаболизм, как у кукурузы и сорго. Такие растения лучше улавливают энергию солнца (фотосинтез) в жаркую погоду, чем большинство культур. Эксперименты подтвердили это: «Мы действительно увидели, что у Palmer amaranth повысились фотосинтетические возможности», — говорит Кезар.
Значение для будущего сельского хозяйства
Это знание помогает фермерам и учёным планировать будущее. Понимая, какие сорняки будут превосходить культурные растения, можно разработать более эффективные системы борьбы с ними.
«Разработка улучшенных методов управления важна для эффективного контроля этого вида в условиях изменения климата, — заключает Кезар. — Когда мы думаем о влиянии изменения климата на будущее сельского хозяйства, мы должны учитывать и реакцию сорняков».
Исследование было представлено на ежегодном собрании ASA-CSSA-SSSA в 2021 году в Солт-Лейк-Сити.