Проблемы и решения в области защиты растений

Защита растений имеет первостепенное значение для обеспечения здоровья и продуктивности растений, будь то в сельском хозяйстве, садоводстве или природных экосистемах. Область защиты растений включает в себя широкий спектр стратегий и методов, направленных на предотвращение, контроль и борьбу с вредителями, болезнями и другими угрозами, которые могут нанести вред растениям. Однако здесь есть свои проблемы, и понимание этих проблем вместе с соответствующими решениями имеет решающее значение для эффективной защиты растений.

Проблемы защиты растений

1. Устойчивость к вредителям: Одной из существенных проблем в защите растений является развитие устойчивости вредителей к пестицидам. Вредители, такие как насекомые, клещи и нематоды, обладают способностью адаптироваться и развиваться с течением времени, становясь менее восприимчивыми к химическим веществам, которые когда-то были эффективными в борьбе с ними. Например, ромбовидная моль (Plutella xylostella), главный вредитель крестоцветных культур, таких как капуста и брокколи, выработала устойчивость ко многим широко используемым инсектицидам. Это сопротивление может привести к увеличению популяции вредителей и последующему повреждению сельскохозяйственных культур, поскольку традиционные средства борьбы уже не столь эффективны. Данные показывают, что в некоторых регионах частота устойчивых популяций ромбовидной моли увеличилась более чем на 50% за последнее десятилетие, что привело к значительным потерям урожая для фермеров.

2. Вспышки болезней: Болезни растений, вызываемые грибками, бактериями, вирусами и другими патогенами, могут быстро распространяться и причинять значительный ущерб. Особую угрозу представляют новые и возникающие болезни, поскольку у них могут отсутствовать устоявшиеся методы борьбы. Например, болезнь позеленения цитрусовых, вызываемая бактерией Candidatus Liberibacter asiaticus, опустошила цитрусовые рощи во многих частях мира. Он передается азиатским цитрусовым листвой (Diaphorina citri), и как только дерево заражается, у него проявляются такие симптомы, как пожелтение листьев и задержка роста, что в конечном итоге приводит к значительному снижению урожайности фруктов. Распространение этого заболевания трудно контролировать, отчасти из-за отсутствия высокоэффективных методов лечения и подвижности переносчиков листочков.

3. Влияние химического контроля на окружающую среду: Использование химических пестицидов и фунгицидов для защиты растений может оказать неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Эти химические вещества могут загрязнять почву, источники воды и воздух, а также могут нанести вред нецелевым организмам, таким как полезные насекомые, птицы и водные обитатели. Например, неоникотиноидные пестициды, которые широко используются для борьбы с насекомыми-вредителями, связаны с сокращением популяций пчел. Пчелы являются важнейшими опылителями, и сокращение их численности может оказать существенное влияние на воспроизводство многих видов растений. Исследования показали, что воздействие неоникотиноидов может повлиять на поведение пчел, навигацию и иммунную функцию, что в некоторых случаях может привести к расстройству коллапса пчелиной семьи.

4. Изменение климатических условий: Изменение климата ставит новые задачи в области защиты растений. Изменение температуры и режима осадков может повлиять на жизненные циклы и распространение вредителей и болезней. Более высокие температуры могут позволить некоторым вредителям создать больше поколений за год, увеличивая темпы роста их популяции. Например, сосновый жук (Dendroctonus ponderosae) расширил свой ареал и увеличил плотность своей популяции в некоторых регионах из-за более теплых зим, что привело к значительному ущербу сосновым лесам. Кроме того, изменения в характере выпадения осадков могут создать более благоприятные условия для некоторых грибковых заболеваний, поскольку чрезмерная влажность может способствовать прорастанию спор и заражению растений.

Решения в области защиты растений

1. Комплексная борьба с вредителями (IPM): IPM – это комплексный подход, сочетающий в себе несколько стратегий борьбы с вредителями. Он включает в себя мониторинг популяций вредителей, использование культурных методов для предотвращения заражения вредителями, использование биологических средств контроля и использование химических пестицидов только в крайнем случае. Например, в сельском хозяйстве фермеры могут начать с регулярного поиска вредителей, чтобы определить уровень их популяции. Затем они могут применять такие культурные практики, как севооборот, который может нарушить жизненный цикл вредителей, специфичных для определенных культур. Также можно использовать биологические меры контроля, такие как выпуск полезных насекомых, таких как божьи коровки для борьбы с тлей или осы-паразитоиды для борьбы с гусеницами-вредителями. Если популяции вредителей достигают порога, при котором возможен экономический ущерб, то целевые и селективные химические пестициды могут использоваться минимальным и контролируемым образом. Многие успешные тематические исследования показали, что IPM может значительно сократить использование пестицидов, сохраняя при этом эффективную борьбу с вредителями. В некоторых садах внедрение IPM привело к сокращению применения пестицидов на 30% и повышению качества фруктов.

2. Селекция устойчивости к болезням: Селекционеры постоянно работают над созданием сортов растений, устойчивых к болезням. Это предполагает выявление генов, которые придают устойчивость диким родственникам или другим источникам, и включение их в культивируемые сорта. Например, в случае пшеницы селекционерам удалось вывести сорта, устойчивые к ржавчине, путем внедрения генов устойчивости из диких видов пшеницы. Эти устойчивые сорта затем могут выращиваться фермерами, что снижает потребность в химических фунгицидах для борьбы с ржавчиной. Исследования показали, что использование устойчивых сортов может привести к значительному снижению заболеваемости и потерь урожая. В некоторых регионах, где устойчивые сорта пшеницы получили широкое распространение, заболеваемость ржавчиной снизилась на 70% по сравнению с тем, когда выращивались восприимчивые сорта.

3. Альтернативные методы борьбы с вредителями и болезнями.: В настоящее время изучается несколько альтернативных методов борьбы с вредителями и болезнями. Одним из таких методов является использование биопестицидов, которые получают из природных источников, таких как растения, бактерии и грибы. Например, Bacillus thuringiensis (Bt) — это бактерия, вырабатывающая токсины, смертельные для некоторых насекомых-вредителей. Биопестициды на основе Bt широко используются в органическом сельском хозяйстве для борьбы с такими вредителями, как гусеницы. Другой альтернативой является использование физических барьеров, таких как сетки, для защиты растений от насекомых-вредителей. При выращивании в теплицах можно использовать мелкоячеистые сетки для предотвращения проникновения летающих насекомых, что снижает потребность в химических инсектицидах. Кроме того, использование ловушек с феромонами может быть эффективным способом мониторинга и борьбы с насекомыми-вредителями. Феромоны — это химические вещества, выделяемые насекомыми для общения друг с другом. Используя синтетические феромоны в ловушках, можно привлекать и ловить самцов насекомых, нарушая их схемы спаривания и снижая рост популяции.

4. Климатически оптимизированная защита растений: Учитывая влияние изменения климата на защиту растений, существует необходимость в климатически оптимизированных стратегиях. Это включает в себя адаптацию сроков посева и сортов сельскохозяйственных культур к меняющимся климатическим условиям. Например, в регионах, где лето становится жарче, фермеры могут предпочесть сажать жароустойчивые сорта культур в начале сезона, чтобы избежать пика теплового стресса. Кроме того, улучшение систем орошения и дренажа может помочь растениям справиться с изменениями в характере выпадения осадков. В районах с повышенным количеством осадков правильный дренаж может предотвратить заболачивание и последующее развитие грибковых заболеваний. Более того, использование климатических моделей для прогнозирования вспышек вредителей и болезней на основе прогнозируемых изменений климата может способствовать активному управлению. Например, если модель предсказывает увеличение популяции определенного вредителя из-за более высоких температур в предстоящем сезоне, фермеры могут принять упреждающие меры, такие как увеличение выбросов биологического контроля или соответствующим образом скорректировать свои стратегии IPM.

Заключение

Защита растений сталкивается с многочисленными проблемами: от устойчивости к вредителям и вспышек болезней до воздействия химических средств контроля на окружающую среду и последствий изменения климатических условий. Однако благодаря внедрению комплексных подходов, таких как комплексная борьба с вредителями, селекция устойчивости к болезням, альтернативные методы борьбы и климатически оптимизированные стратегии, можно преодолеть эти проблемы и обеспечить здоровье и продуктивность растений. Продолжение исследований и инноваций в области защиты растений будет иметь важное значение для дальнейшего совершенствования этих решений и адаптации к новым угрозам, которые могут возникнуть в будущем. Эффективно защищая растения, мы можем не только защитить наши запасы продовольствия и сельскохозяйственную экономику, но также сохранить биоразнообразие и экологический баланс наших природных экосистем.