Почему перед ячменем никогда не надо сеять кукурузу

Фузариоз колоса - разрушительное грибное заболевание зерновых. Оно вызывает значительные потери урожая и заражение микотоксинами, снижая безопасность пищевых продуктов и кормов во всем мире. В отличие от пшеницы, мало что известно о методах ведения сельского хозяйства, которые влияют на микотоксины Fusarium в ячмене, но ученые из Швейцарии работают над этим вопросом.

Группа ученых из нескольких научных организаций Швейцарии опубликовали статью в журнале Agronomy 2021 на портале www.mdpi.com, где поделились некоторыми выводами.

«Ежегодное мировое производство ячменя оценивается в 158 млн тонн. Зерно используется в качестве корма для животных и людей, а также в качестве ферментируемого материала для производства пива и дистиллированных напитков.

Фузариозная гниль колоса (FHB) ставит под угрозу безопасность пищевых продуктов и кормов на глобальном уровне. Микотоксины обладают канцерогенным, генотоксическим, гастротоксическим, нефротоксическим и гепатотоксическим действием, вызывая как острые, так и хронические заболевания.

Например, дезоксиниваленол, также известный как вомитоксин, часто вызывает острые желудочно-кишечные симптомы у скота: отказ от корма, рвоту, анорексию и геморрагическую диарею. Острые эффекты дезоксиниваленола у животных могут быть аналогичны таковым у людей.

Зеараленон влияет на репродуктивную функцию за счет эстрогенных эффектов. Однако другие малоизученные микотоксины Fusarium также встречаются в зерне и соломе ячменя, оказывая неблагоприятное воздействие на здоровье животных. Например, боверицин и энниатины связаны с цитотоксическими эффектами, включая снижение метаболической активности и повреждение митохондрий.

Исследование ячменя в Швейцарии в 2013 и 2014 годах показало, что F. graminearum был преобладающим видом Fusarium в зернах, за ним следовал F. avenaceum, а дезоксиниваленол считается самым распространенным микотоксином.

Восьмилетний обзор пшеницы в Швейцарии показал: высокие уровни ДНК F. graminearum и дезоксиниваленола в основном наблюдались в образцах зерна с полей с ограниченными методами обработки почвы, кукурузы в качестве предыдущей культуры и использования чувствительных к F. graminearum сортов.

Химическая борьба с фунгицидами решает проблему только до некоторой степени, поскольку эффективность продукта зависит от нескольких факторов во время применения, например, однородности цветков и погодных условий.

Многофакторный метаанализ по США, включающий данные с более чем 100 пшеничных полей, показал, что фунгициды на основе азолов (метконазол, протиоконазол и тебуконазол) наиболее эффективны в снижении дезоксиниваленола. Напротив, фунгициды на основе стробилурина часто ассоциировались с повышенной серьезностью давления болезни и повышением содержания дезоксиниваленола в зернах.

Влияние агротехники на разнообразие и накопление микотоксинов Fusarium в сырье ячменя изучено недостаточно по сравнению с пшеницей.

Кроме того, остается неясным, как агрономические методы влияют на накопление микотоксинов Fusarium в ячменной соломе, которая часто используется в качестве субстрата для подстилки и является частью рациона животных.

Таким образом, чтобы выяснить, какие методы ведения сельского хозяйства влияют на проблему, проведено общенациональное исследование по всей Швейцарии с анализом образцов урожая 2016 и 2017 годов. Для каждого происхождения образца проведен анкетный опрос, включающий данные о методах ведения сельского хозяйства на соответствующем поле ячменя.

Содержание дезоксиниваленола в зерне в значительной степени зависело от предыдущего урожая, обработки почвы, типа фунгицида и года сбора урожая.

Наблюдалась повышенная частота отбора проб с более высоким содержанием дезоксиниваленола в 3 случаях: когда предшественником шла кукуруза, при уменьшенной обработке почвы и когда применялись фунгициды на основе стробилурина и в 2016 году.

F. graminearum, как и повсеместно, являлся преобладающим патогенным видом.

Как и ожидалось и уже было показано в предыдущих исследованиях, обнаружена положительная корреляция между частотой встречаемости F. graminearum в зернах и некоторыми микотоксинами Fusarium, например дезоксиниваленолом, кулморином, зеараленоном и аурофузарином.

Внедрение севооборотов с высокой частотой встречаемости видов растений, не являющихся хозяевами, считается одной из наиболее эффективных стратегий предотвращения эпидемий фузариоза колоса.

Следует знать, что выращивание кукурузы значительно увеличивает риск заражения микотоксинами последующих культур пшеницы и ячменя по сравнению с другими предыдущими культурами.

Так, в одном из исследований обнаружено, что уровень дезоксиниваленола в пшенице после кукурузы был на 25% выше, чем в пшенице после пшеницы, и на 50% выше, чем в пшенице после сои.

Другое исследование микотоксинов Fusarium в Швейцарии также показало, что выращивание кукурузы перед ячменем привело к более высокому уровню F. Graminearum и содержанию содержание дезоксиниваленола в зернах ячменя по сравнению с другими предшествующими культурами, такими как рапс и мелкозерновые злаки.

Аналогичным образом, мы показали, что предыдущие виды сельскохозяйственных культур связаны с количеством ДНК F. graminearum как в зернах ячменя, так и в соломе, а также с содержанием пяти микотоксинов Fusarium в зерне и одного в образцах соломы.

В частности, выращивание кукурузы до ячменя было связано с увеличением количества ДНК F. Graminearum в зерне и соломе, а также с повышенными концентрациями дезоксиниваленола и, в меньшей степени, энниатинов в зернах.

Интересно, что когда до ячменя возделывались пастбищные и кормовые травы, наблюдалась повышенная частота проб зерна с повышенными концентрациями энниатинов, аурофузарина, боверицина и апицидина.

Более того, пастбищные угодья в качестве предшествующих культур были связаны с увеличением заболеваемости видом F. poae и повышенными концентрациями боверицина и ниваленола в зернах и боверицина и эквисетина в соломе.

Эти результаты подтверждают эпидемиологическую теорию - методы ведения сельского хозяйства, нацеленные на отдельные виды Fusarium, создают вакансии в экологических нишах, которые затем заполняются другими видами в пределах комплекса болезней.

Таким образом, разумный выбор видов сельскохозяйственных культур в севообороте должен также учитывать потенциальные фитопатологические риски, вызванные появлением других видов Fusarium и других микотоксигенных грибов, которые продуцируют вторичные метаболиты с неопределенной токсичностью.

Обработка почвы перед выращиванием зерновых для борьбы с сорняками, подготовка семенного ложа и обработка пожнивных остатков – все это важно.

Традиционная обработка почвы (отвальный плуг) привела к снижению разнообразия видов фузариоза, чем уменьшенная обработка почвы (чизельный плуг или роторный культиватор).

В частности, уменьшенная обработка почвы была связана с повышенным содержанием F. graminearum и дезоксиниваленола в зерне и соломе, тогда как при использовании традиционной обработки наблюдалась противоположная картина.

Из всех проанализированных микотоксинов Fusarium обработка почвы ярко выражена только с дезоксиниваленолом, что указывает на сильную связь этой агрономической практики с присутствием F. Graminearum, который является одним из основных продуцентов этого токсина.

В Швейцарии существует список рекомендуемых сортов сельскохозяйственных культур с устойчивостью к FHB для пшеницы, но не для ячменя.

Следовательно, сорта ячменя не могут быть сгруппированы по уровню устойчивости к FHB.

Тем не менее, мы обнаружили взаимосвязь между разновидностью ячменя и шестью микотоксинами Fusarium в зернах. Есть корреляции между особенностями посевного периода (озимый по сравнению с яровым ячменем) с несколькими переменными FHB. На частоту появления видов, вызывающих FHB, вероятно, период цветения ячменя, который наступает раньше у озимых сортов, и преобладающие погодные условия.

Яровой ячмень, таким образом, связан с повышенным уровнем встречаемости видов F. avenaceum и F. poae в зернах.

Использование озимого ячменя привело к более высокому содержанию F. graminearum и дезоксиниваленола в зернах по сравнению с яровыми сортами.

В текущем исследовании мы показали, что применение фунгицидов на основе стробилурина привело к повышенным концентрациям боверицина и дезоксиниваленола в зернах. Применение фунгицидов на основе стробилурина способно бороться с Microdochium nivale (снежной плесенью), но часто не с Fusarium, продуцирующим дезоксиниваленол.

Иначе говоря, стробилурины даже увеличивают количество дезоксиниваленола в зернах.

Очевидно, что выбор индивидуальных агротехнических приемов способен подавить развитие некоторых видов фузариоза и уменьшить количество ассоциированных микотоксинов в системах ячменя, но есть риск процветания других видов.

Таким образом, для устойчивого управления микотоксинами в ячмене необходимы комплексные стратегии контроля, сочетающие в себе несколько мер профилактики (например, севооборот, обработка почвы, менее восприимчивые сорта ячменя) и вмешательства (например, рациональное использование эффективных средств защиты растений)».

(Источник: www.mdpi.com. Авторы: Димитриос Дракопулос, Михаил Сулек, Эвелин Дженни, Андреас Кяги, Ирен Банцигер, Антонио Ф. Логриеко, Рудольф Крска, Сюзанна Фогельгсанг).