Возможности спектральных измерений для определения применения глифосата на сельскохозяйственных полях

Глифосат - один из наиболее широко используемых неселективных системных гербицидов, но в настоящее время его применение вызывает споры, в основном, со стороны экологических организаций, чьи претензии парируются научными сотрудниками.

В своей статье, опубликованной на портале Agronomy, международная группа исследователей из Института растениеводства и почвоведения, Германия, и Институтп прикладной экологии Китайской академии наук, Китай (Эльке Блум, Хайке Геригхаузен, Эвальд Шнуг и Сицзюань Чен) рассказывают о разработках, которые могут применяться в случае запрета глифосата за отслеживанием применения препаратов с этим веществом на полях.

Глифосат является наиболее широко используемым неселективным гербицидом для внекорневого применения против широкого спектра различных сорняков. Он вызывает почти прямое торможение роста с последующим хлорозом молодых тканей и некрозом всего растения в течение 1-2 недель после применения.

С научной точки зрения, глифосат был признан токсикологически и экологически безопасным химическим веществом, поскольку его действие ограничено растениями и некоторыми микробами. Накопление в окружающей среде маловероятно, поскольку в оптимальных полевых условиях наблюдалась быстрая деградация. Таким образом, глифосат стал самым продаваемым гербицидом в мире после того, как он был представлен в 1974 году.

Применение глифосата имеет большое значение в системах нулевой обработки почвы и помогает снизить потери питательных веществ и эрозию. Бум на гербициды с этим веществом пришелся на создание и внедрение ГМ-культур, устойчивым к глифосату, которые в настоящее время выращиваются в больших количествах, особенно в Соединенных Штатах.

К дополнительным преимуществам глифосата относится ускорение и синхронизация процесса созревания зерновых, что позволяет получить урожай с меньшими потерями.

Однако, как говорилось выше, последние пару лет в обществе идет бурная дискуссия о безопасности вещества, поскольку многие обвиняют его в возникновении у людей онкологии. Кроме того, в результате широкого применения глифосата и высокого давления отбора появились естественно устойчивые сорные культуры.

Уже более 20 видов сорняков демонстрируют устойчивость к глифосату. Более того, экологи утверждают, что некоторые данные показывают: деградация глифосата намного ниже в северном полушарии, и нельзя исключить перенос глифосата на нецелевые растения и в водоемы. Токсическое действие глифосата и продуктов его распада описано для бактерий и грибов, а также для беспозвоночных и позвоночных в наземных и водных экосистемах.

Несмотря на то, что критерии для разрешения на использование глифосата в ЕС были недавно расширены, государства-члены могут самостоятельно решать, будет ли использование глифосата в дальнейшем разрешено на национальном уровне.

Если применение глифосата будет запрещено или ограничено в будущем, инструменты контроля станут важными для отслеживания незаконного применения. Поскольку в прошлом наблюдалось, что поля, обработанные глифосатом, демонстрируют характерную желтоватую окраску с увеличением доли пурпурного в цветовой палитре, наблюдаемой человеческим глазом, возникла идея, что спектральная сигнатура обрабатываемых полей будет специфической, и можно использовать методы дистанционного зондирования для мониторинга внесения глифосата. Анализ изображений уже используется в программах селекции для выбора устойчивых к гербицидам сортов.

Целью настоящего исследования стал анализ спектральных характеристик растений, обработанных глифосатом, по сравнению с контрольными растениями и растениями в условиях стресса засухи, чтобы оценить, существует ли спектральный образец, специфичный для глифосата.

Восемь выбранных спектральных индексов растительности были рассчитаны на основе спектральных измерений, и изучена их пригодность для неразрушающего и быстрого обнаружения внесения глифосата на сельскохозяйственных полях. Кроме того, фотосинтетические пигменты проанализировали как компоненты первичного метаболизма и измерители жизнеспособности растений и полифенолов, которые являются типичными маркерами стресса вторичного метаболизма растений. Содержание сухого вещества определяли как простой признак жизнеспособности растений.

Был проведен лабораторный эксперимент с использованием горшечных растений.

Обработанные глифосатом растения сравнивали с растениями, испытывающими стресс от засухи, и с контролем, часто измеряя с помощью полевого спектрометра и гиперспектральной камеры.

Результаты показывают, что фотосинтетические пигменты чувствительны к различию между контрольными растениями и растениями, обработанными глифосатом, уже через 2 дня после нанесения.

Из вегетационных индексов наиболее чувствительно реагировал нормализованный разностный индекс лигнина (NDLI), за которым следуют индексы, относящиеся к фотосинтетическим пигментам, а именно индекс отражения каротиноидов (CRI-1) и индекс фотохимического отражения (PRI).

«Можно сделать вывод, что спектральные индексы растительности в принципе являются подходящим показателем для неразрушающего контроля за внесением глифосата на сельскохозяйственных полях. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы проверить применимость метода в полевых условиях», заключают авторы.

(Источник: www.mdpi.com).