С появлением глифосата и устойчивых к нему сортов сельхозкультур, борьба с сорняками значительно упростилась. Однако за 15 лет использования этой технологии выяснилось, что глифосат — не панацея.
Масштабное распространение Roundup Ready технологий в США привело к появлению глифосатустойчивых сорняков, которые распространились по всей территории страны. Выявлено уже 9 видов устойчивых к глифосату сорных растений, среди которых марь Палмера, амброзия обыкновенная и амброзия гигантская, мелколепестничек буэносайресский, райграс итальянский, плевел жесткий, сорго аллепское, щирица.
Только в штате Айова этими сорняками засорено более 1% посевов кукурузы, а на соевых полях их распространение уже достигло порога экономической вредоносности, сообщает портал Agropages.com. Чтобы справится с ними, фермеры, много лет работавшие по нулевым технологиям, вынуждены возвращаться к обработке почвы.
Ученые из Американской ассоциации изучения сорной растительности обеспокоены: никто не предполагал, что глифосатустойчивые сорняки могут появиться. Считалось, что глифосат имеет особый механизм действия, в природе устойчивых к нему видов практически не встречается, а устойчивые сельскохозяйственные культуры можно получить только с помощью генной инженерии. Теперь ученым приходится искать пути решения новой проблемы.
Естественный отбор
Устойчивость сорных растений к гербицидам вырабатывается двумя путями — в результате естественного отбора устойчивых популяций и за счет утечки генов, т.е. переноса признаков устойчивости с пыльцой или семенами.
До начала применения гербицидов устойчивые к ним биотипы среди сорняков присутствуют довольно редко. Наибольший процент сорняков, обладающих устойчивостью, проявляется после первой обработки. Повторное использование гербицида приводит к тому, что устойчивые биотипы становятся более распространенными. В конечном итоге они могут стать доминирующими, и тогда сорняки перестанут эффективно удаляться этим гербицидом.
Частота появления устойчивых сорняков после первого применения гербицида сильно варьирует в зависимости от химического класса препарата. Для ингибиторов ацетолактатсинтазы (ALS ингибиторов) эта величина довольно высока. Так, устойчивые биотипы некоторых видов сорняков уже присутствовали на большинстве полей Айовы к моменту появления этих гербицидов в середине 1980-х гг. Считается, что распространение устойчивой к ним щирицы произошло в основном из-за естественного отбора устойчивых биотипов в популяциях.
Устойчивость к глифосату — редкая черта в растениях. Вполне вероятно, что глифосатустойчивых сорняков в большинстве регионов не было в момент начала использования этого гербицида. Однако его повсеместное применение в течение многих лет создало условия для естественного отбора и на тех полях, которым «повезло» с устойчивыми биотипами, появились глифосатустойчивые сорняки.
Утечка генов
Теперь признак устойчивости к глифосату может распространяться с пыльцой или семенами. Оба механизма утечки генов варьируют в зависимости от биологии сорняков и системы борьбы с сорной растительностью на конкретном поле.
Хотя наследование устойчивости к глифосату не характерно для всех биотипов, это полностью доминантный признак. То есть перекрестное опыление между устойчивыми и чувствительными растениями одного вида приведет к увеличению устойчивости к глифосату в гибридных растениях. Щирица и гигантская амброзия производят огромное количество пыльцы, которая перемещается на большие расстояния по ветру. Таким образом, пыльца — главная «виновница» распространения глифосатустойчивости среди этих двух видов сорняков.
Исследователи из университета Иллинойса разработали модель утечки генов щирицы через движение пыльцы. Эта модель показывает, что глифосатустойчивость может распространяться с пыльцой со скоростью около 4,8 км в год при помощи ветра. Соответственно, любая территория на этом расстоянии от поля с устойчивыми сорняками находится под угрозой.
Однако надо понимать, что устойчивость не будет распространяться повсюду с этой скоростью — иначе это была бы катастрофа. На практике не всегда в сопряженных районах будут присутствовать растения, восприимчивые к пыльце. Кроме того, чем больше расстояние от зараженного поля, тем меньше вероятность, что пыльца попадет на цветки восприимчивых растений щирицы. И наконец, для того чтобы устойчивые растения появились именно в этом месте, программа защиты растений должна опираться исключительно на глифосат. Если чередовать гербициды, то маловероятно, что устойчивые биотипы будут постоянно произрастать на поле.
Признаки устойчивости к гербицидам также могут распространяться с семенами. Ни у щирицы, ни у амброзии семена не приспособлены к дальнему переносу. Однако, семена устойчивой щирицы были найдены на расстоянии более 40 км от зараженного поля через два года. Так что они распространились гораздо дальше и быстрее, нежели пыльца. Исследователи предположили, что движение семян происходит с помощью птиц, животных, сельскохозяйственных машин и прочих факторов и может быть существенным.
Поиск решений
Могут ли фермеры противостоять распространению глифосатустойчивых сорняков? Эта проблема обсуждалась на конференции по выращиванию хлопка в Атланте, США.
«Единственный выход в комплексном подходе к агротехнике, — считает профессор Университета Миссисипи, экс-президент Американской ассоциации изучения сорной растительности Дэвид Шоу. — Чтобы выработать эффективную стратегию борьбы с глифосатустойчивыми сорняками, необходимо проводить научные исследования, а также просвещать производителей, дилеров, дистрибьюторов и консультантов, — говорит он. — Важно также предотвратить развитие резистентности в будущем».
Чтобы противостоять распространению устойчивых к глифосату сорняков, Американская ассоциация изучения сорной растительности выпустила перечень рекомендаций для фермеров. Одна из главных рекомендаций – это чередование гербицидов с разными механизмами действия, а также соблюдение севооборота.
Сегодня более 90% посевов сои и хлопка в США занимают глифосатустойчивые сорта. Проблема остается, но мы постоянно ведем исследования по ее решению, подчеркивает Шоу. К этой работе уже подключились такие организации как Национальный совет производителей хлопка, Национальная ассоциация производителей кукурузы, Американская ассоциация производителей сои, Национальная ассоциация консервации отчуждаемых площадей, Комитет по преодолению устойчивости к гербицидам, Ассоциация производителей средств защиты растений, Министерство сельского хозяйства США и Агентство по защите окружающей среды.
КСТАТИ:
Перечень наиболее эффективных методов профилактики появления гербицидоустойчивых сорняков:
Севооборот должен предусматривать ротацию гербицидов и чередование культур холодного и теплого периодов, например пшеницы и рапса вместо хлопка. Смещение сроков сева, преобразование площадей под сенокосы и пастбища, чтобы «сломать» цикл сорняков. Применение гербицидов с одним и тем же механизмом действия не чаще одного раза в год Использование баковых семей препаратов с высокой гербицидной активностью и разными механизмами действия и широким спектром . Проведение мониторинга полей и оценка эффективности проводимых мероприятийСветлана Хомякова, Милана Борисова