ПРЫГЛЯД 10 ГАДОЎ, У лютую спякоту Канзаскага лета шмат шкодных пустазелляў кокіі, якія захопліваюць даследчыя палі Філіпа Сталмана, проста не зрушыліся з месца, калі апырскаць іх сумессю двух шырока выкарыстоўваюцца гербіцыдаў, гліфасату і дыкамбы. Усяго некалькімі месяцамі раней, у халаднаватае вясновае надвор'е, гербіцыдная сумесь лёгка выклікала скручванне і зарумяньванне дробных тонкіх лісця пустазелля, што сведчыць аб гібелі расліны.
Цяпер непахісны пустазелле заткнуў Штальмана. Тады Штальман, навуковец пустазелля ў Канзаскім дзяржаўным універсітэце, ніколі раней не сутыкаўся з гэтай праблемай з гербіцыдамі. Першапачаткова ён меркаваў, што няправільна ўжываў сельскагаспадарчыя рэчывы. Але год за годам адбывалася тое самае. Штальман ведаў, што нешта было. Ён пільна сачыў за пустазеллем на сваіх палях. Ён таксама параіўся з мясцовымі фермерамі, якія паведамлялі, што бачылі падобныя праблемы. «Некаторы час святло не гарэла, пакуль праблема не паўтаралася. Гэта было падобна на складанне галаваломкі », - кажа Штальман.
У рэшце рэшт Штальман, які з тых часоў выйшаў на пенсію, вырашыў, што праблема, верагодна, была ў тэмпературы: нешта з-за распылення пры моцнай спякоце рабіла гербіцыды менш эфектыўнымі.
Штальман робіць гэта назіранне не самотным. Сёння ўсё больш фактаў сведчыць аб тым, што тэмпература каля 90 градусаў па Фарэнгейце і вышэй можа зрабіць некаторыя пустазелля, устойлівыя да гербіцыдаў, яшчэ больш устойлівымі, а іншыя пустазелле менш адчувальныя да некаторых хімічных рэчываў.
Некаторыя фермеры кажуць, што ведаюць, што высокая тэмпература можа сапсаваць некаторыя гербіцыды, таму стараюцца пазбягаць распылення ў спякоту. "Добрае эмпірычнае правіла - калі тэмпература ад 85 да 90 градусаў па Фарэнгейце, проста не распыляйце", - кажа Курт Готшалк, кіраўнік фермы ў Хейсе, штат Канзас.
Не ўсе эксперты сыходзяцца ў меркаванні, што гэтая мадэль, у асноўным прадэманстраваная ў лабараторных эксперыментах, стварае праблему для фермераў. А некаторыя гербіцыды, здаецца, дзейнічаюць яшчэ лепш пры высокіх тэмпературах. Але калі спёка павышае ўстойлівасць многіх пустазелля да асноўных гербіцыдаў, гэта можа мець значныя наступствы. Пакінутыя без кантролю, пустазелле можа сапсаваць ураджай і прыбытак - калі фермеры не прыкладуць намаганняў для барацьбы з пустазеллем, яны могуць знішчыць каля паловы ўраджаю кукурузы і соі ў ЗША і Канадзе, у адпаведнасці з Амерыканскае грамадства навукі пра пустазелле, некамерцыйнае грамадства навуковых і прамысловых навукоўцаў. Страта можа каштаваць фермерам каля 43 мільярдаў долараў штогод.
Фермеры ўжо змагаюцца з эпідэміямі пустазелля, якія выпрацавалі генетычную ўстойлівасць да шматлікіх гербіцыдаў, уключаючы гліфасат і дыкамбу. Штальман і іншыя даследчыкі пустазелля сцвярджаюць, што другі фактар, які ўзмацняе абарону пустазелля ад гербіцыдаў, можа быць недагледжаным. Хоць цяпер большасць фермераў разумее, што тэмпература ўплывае на гербіцыды, для непадрыхтаванага вока гэта можа выглядаць гэтак жа, як і ўстойлівасць да гербіцыдаў, кажа Сталман.
Гэтыя даследчыкі таксама асцерагаюцца, што гэтая праблема можа пагоршыцца ў будучыні, калі кліматычныя змены павышаюць тэмпературу, а экстрэмальныя пагодныя з'явы, уключаючы спякоту, пачашчаюцца.
"Мы ўжо ведаем, што ўстойлівасць да гербіцыдаў з'яўляецца найбольш праблемнай праблемай у хімічнай барацьбе з пустазеллем", - напісаў Маар Мацрафі, навуковец пустазелля ў Ізраільскай нацыянальнай сельскагаспадарчай даследчай арганізацыі, у лісце да Undark. "Магчыма, зніжэнне адчувальнасці з-за змены клімату на чарзе".
ФЕРМЕРЫ, ЯКІЯ БЫЛІ менш спадзявайцеся на гербіцыды, замест таго каб змагацца з пустазеллем такімі працаёмкімі метадамі, як апрацоўка глебы і ручное выдаленне. Але, пачынаючы з сярэдзіны 1990-х, біятэхналагічныя кампаніі пачалі дэбютаваць генетычна мадыфікаваныя культуры, устойлівыя да распаўсюджаных магутных гербіцыдаў. Новыя насенне дазволілі фермерам шчодра апырскваць свае палі аграхімікатамі, каб знішчыць пустазелле, пакуль квітнела іх ГМ-культура. Гэтая тэхналогія зрабіла непатрэбнай большасць праполкі ўручную, і выкарыстанне гербіцыдаў павялічылася ва ўсім свеце. Але ў адказ на гэта з'явіліся пустазелле, і з'явіліся ўстойлівыя да гербіцыдаў гатункі. Гэта пачало новую бітву паміж фермерамі і пустазеллем, прычым фермеры ўсё часцей выкарыстоўваюць камбінацыі хімічных рэчываў, а таксама дадатковыя дозы, каб паспрабаваць знішчыць пустазелле.
Аднак пасля досведу Штальмана з пустазеллем кокіі ён пачаў вывучаць, ці можа тэмпература ўплываць на гербіцыдныя паказчыкі больш, чым было шырока прызнана. (Штальман, як і многія акадэмічныя навукоўцы-пустазелле, у мінулым атрымліваў фінансаванне ад аграхімічных кампаній.)
Каб разабраць, як цяпло дапамагае пустазеллю адбівацца ад гербіцыдаў, Штальман аб'яднаўся з калегамі па ХСУ Міцілай Джугулам, фізіёлагам па пустазеллі, і Джунджун Оу, навуковым супрацоўнікам. Каманда вырасціла расаду з папуляцый кокіі, якія адбыліся ў Канзасе, у камерах з тэмпературай ад 63.5 да 90.5 градусаў па Фарэнгейце, якая з'яўляецца прадстаўніком вясновай і летняй дзённай спёкі. Тэмпература ў камерах паніжалася кожныя 12 гадзін, каб імітаваць прахалодныя начныя гадзіны. Калі саджанцы дасягнулі вышыні каля 4 сантыметраў, даследчыкі дазавалі некаторыя з іх гліфасатам, а іншыя - дыкамбай. З інтэрвалам у тыдзень каманда аглядала пустазелле на наяўнасць прыкмет траўмы. Праз месяц яны высеклі пустазелле, высушылі і ўзважылі.
Каманда выявіла, што пры высокіх тэмпературах для барацьбы з пустазеллем неабходна больш чым у два разы больш гліфасату і дыкамбы. Яны апублікаваны іх вынікі ў 2016 годзе.
Каб зразумець, чаму спякота зніжае адчувальнасць, даследчыкі адсочвалі шляхі гербіцыдаў праз пустазелле, выкарыстоўваючы мякка радыеактыўныя версіі гліфасата і дыкамбы. Першы раней вырабляў Monsanto, а другі - BASF Corp. (BASF Corp. прадастаўляў Ou дапамогу ў аспірантуры для іншага праекта).
Каманда выявіла, што лісце паглынаюць менш гліфасату пры больш высокіх тэмпературах. Яны не ўпэўненыя, чаму, але Югулам мяркуе, што спёка можа падштурхнуць кохію да развіцця больш тоўстых кутікул - ахоўнага пласта на паверхні лісця, - якія потым узмацняюць абарону пустазелля ад гербіцыду. Каманда выявіла іншы працэс на працы, калі пустазелле сутыкнуліся з дыкамбай. Тэмпература не ўплывала на колькасць дыкамбы, якую паглыналі пустазелле, але яна перашкаджала руху гербіцыда па расліне, так што менш дасягала сваёй мэты - тканіны, якая развіваецца на кончыках новых уцёкаў і лісця.
У іншым даследаванні, апублікаваным у мінулым годзе, Джугулам звярнула сваю ўвагу на гербіцыд 2,4-D, адзін з інгрэдыентаў апельсінавага агента, ганебнага дэфаліянта, які выкарыстоўваўся ў вайне ў В'етнаме. На сённяшні дзень гэта адзін з найбольш часта выкарыстоўваюцца гербіцыдаў. Джугулам выпрабаваў, як тэмпература ўплывае на здольнасць гербіцыда кантраляваць звычайную вадзяную каноплю, шыракалісты пустазелле, якое выявіла, што замахваецца на сярэднезаходнія палі кукурузы і соі.
У тэстах Югулам даследаваў некаторыя звычайныя вадзяныя каноплі, якія распрацавалі генетычную ўстойлівасць да 2,4-D, а некаторыя - не. Яна выявіла, што для знішчэння ўстойлівага пустазелля ў гарачых і сухіх умовах неабходна больш чым у тры разы больш гербіцыду, чым пры больш халодных тэмпературах. Яна выявіла аналагічны, але меншы эфект у адчувальных пустазелля.
Вадзяная канопля, устойлівая да гербіцыдаў, перажывае ўздзеянне 2,4-D, хутка расшчапляючы хімічнае рэчыва да нетоксичных рэчываў, перш чым можа дасягнуць сваіх мэтаў на кончыках каранёў, сцеблаў і лісця. Калі тэмпература высокая, выявіў Джугулам, вадзяная канопля хутчэй расшчапляе гэтыя малекулы.
Югулам таксама адзначыў, што пры высокіх тэмпературах некаторыя пустазелле, устойлівыя да гербіцыдаў, становяцца больш устойлівымі, а некаторым успрымальным пустазелам можа спатрэбіцца больш гербіцыду для барацьбы з імі.
Не ўсе пустазелле і гербіцыды рэагуюць на тэмпературу аднолькава. Напрыклад, Jugulam таксама выявіў, што 2,4-D і гліфасат дзейнічаюць лепш пры больш высокіх тэмпературах супраць звычайнай і гіганцкай амброзіі - яшчэ два пустазелле, распаўсюджаныя на палях амерыканскіх фермераў. Югулам таксама кажа, што нават у тых выпадках, калі спёка перашкаджае гербіцыдам, уздзеянне, па ўсёй бачнасці, абмяжоўваецца толькі сухімі ўмовамі. У раёнах з высокай вільготнасцю і ападкамі могуць не ўзнікнуць аднолькавых эфектаў.
Але некаторыя эксперты сцвярджаюць, што ў розных відах і аграхімічных рэчывах расце доказ таго, што тэмпература, а ў некаторых выпадках і высокі ўзровень вуглякіслага газу ўплываюць на барацьбу з пустазеллем, па меншай меры, у лабараторыі.
У тэстах апублікаваны у 2016 г. Мацрафі выявіў, што пры высокіх тэмпературах чатыры розныя віды пустазелля травы супрацьстаялі дыклафап-метылу, інгрэдыенту гербіцыда вытворчасці Bayer, значна лепш, чым пры больш нізкіх тэмпературах. Мацрафі таксама выявіў, што высокая тэмпература зрабіла іншы гербіцыд, пінаксадэн, менш здольным стрымліваць рост інвазійнай травы ілжывым бромам. Больш за тое, трава квітнела нават пры пераходзе з прахалодных умоў на больш гарачае асяроддзе да двух дзён пасля апрацоўкі гербіцыдамі (даследаванне часткова фінансавалася аграхімічнай кампаніяй ADAMA Agricultural Solutions, якая базуецца ў Ізраілі).
"Нашы вынікі і шматлікія іншыя даследаванні з 90-х гадоў паказваюць, што ўмовы навакольнага асяроддзя пасля прымянення таксама могуць уплываць на адчувальнасць да гербіцыдаў", - растлумачыў Мацрафі ў лісце. Нават калі фермеры распыляюць падчас прахалоднай тэмпературы, гэтага можа быць недастаткова, каб пазбегнуць уздзеяння спёкі.Нягледзячы на павелічэнне доз дыклафап-метылу, гэты адчувальны да гербіцыдаў райграс квітнее ў цёплым клімаце. На кожнай фатаграфіі гербіцыд ужываецца ў большай колькасці, ідучы злева направа. На крайнім левым расліне гербіцыд не ўжываецца. На левым фота райграс вырошчваецца пры больш нізкіх тэмпературах (50-61 градусаў па Фарэнгейце), тады як на правым фота райграс вырошчваецца пры больш высокіх тэмпературах (82-93 градусаў па Фарэнгейце). Візуальны: Прадастаўлена Маорам Мацрафі
Эксперты асцерагаюцца, што гэтыя ўмовы будуць пагаршацца ва ўмовах змянення клімату. Ужо зараз у многіх амерыканскіх штатах, важных для сельскай гаспадаркі, а таксама ў іншых буйных рэгіёнах свету па вытворчасці прадуктаў харчавання ў перыяд вегетацыі рэгулярна назіраецца тэмпература, якая перавышае 90 градусаў па Фарэнгейце. Некаторыя даследчыкі сцвярджаюць, што праблемы з цеплынёй і гербіцыднымі дзеяннямі цяпер выходзяць на першы план збольшага з-за больш частых эпізодаў моцнай спёкі за апошнія некалькі дзесяцігоддзяў.
Аднак цяжка замацаваць уздзеянне, якое назіраецца сёння на нядаўнія кліматычныя змены, - піша ў лісце Undark фізіёлаг раслін з Калумбійскага універсітэта ў Нью-Ёрку Льюіс Зіска. Але, адзначаючы, што пустазелле "з'яўляецца найвялікшым абмежаваннем для вытворчасці прадуктаў харчавання", Зіска папярэджвае, што "яны стануць грозным выклікам для фермераў у больш экстрэмальных умовах".
Напрыклад, на Сярэднім Захадзе да канца стагоддзя тэмпература можа падняцца ў сярэднім на 8.5 градусаў па Фарэнгейце, з большымі і больш частымі ўчасткамі экстрэмальнай спёкі. прагнозы федэральнага ўрада. А ў Паўднёвай Азіі, уключаючы Індыю - сусветна важны рэгіён па вытворчасці рысу, бабовых, арэхаў і бавоўны - Міжурадавая група экспертаў па змене клімату праектаў што сярэднегадавая тэмпература да 6 года вырасце амаль на 2100 градусаў па Фарэнгейце.
У першым у сваім родзе эксперыменце, вынікі якога былі паведаміла ў мінулым годзе, Мацрафі вывучыў сумеснае ўздзеянне цяпла і павышэнне ўзроўню вуглякіслага газу на два розныя віды пустазелля і выявіў, што гэтая камбінацыя павышае абарону пустазелля ад гербіцыдаў, чым толькі адзін з фактараў.
Не ясна, ці гатовыя вытворцы гербіцыдаў да маючых адбыцца выклікаў пацяплення планеты. Шмат хто не рэкамендуе аптымальныя тэмпературы распылення, каб забяспечыць эфектыўнасць рэкамендацый, якія яны распаўсюджваюць фермерам.
У пісьмовай заяве Кларк Оутс, прэс-сакратар Sygenta, вытворцы пінаксадэна, кажа, што кампанія не вывучала патэнцыяльны ўплыў змены клімату на актыўнасць гербіцыду, але "палявыя даследаванні і камерцыйнае прымяненне не паказалі, каб тэмпература мела значную колькасць уплыў на дзейнасць Пінаксадэна ».
Чарльза Лорд, прэс-сакратар Bayer, піша ў заяве, што гербіцыды кампаніі "падвяргаюцца шырокім выпрабаванням, каб адпавядаць усім патрабаванням рэгулятараў" і "маркіруюцца, каб аплікатары ведалі, як падаць заяўку на іх для аптымальнага кантролю і поспеху". Кампанія не адказала на канкрэтныя пытанні, якія тычацца эфектыўнасці іх прадукцыі пры высокіх тэмпературах, хаця ў кампаніі ёсць размешчаны аб праблемах высокатэмпературнага распылення на сваім сайце. Corteva, якая вырабляе гербіцыды, якія ўключаюць 2,4-D, не адказала на просьбы пракаментаваць, як высокія тэмпературы ўплываюць на эфектыўнасць гербіцыду.
НЕ ЎСЕ перакананы, што гэтыя эксперыментальныя вынікі складаюць праблемы для фермераў. Некаторыя даследчыкі і эксперты па пустазеллі кажуць, што лабараторныя ўмовы радыкальна адрозніваюцца ад палявых, робячы вынікі менш дарэчнымі. "Не думаю, што мы маглі б з упэўненасцю сказаць, што гэта аказвае ўплыў у рэальным маштабе", - напісаў Брэд Хэнсан, эксперт па пустазеллі ў Каліфарнійскім універсітэце ў Дэвісе, у лісце да Undark. Хэнсан працаваў з Мацрафі над даследаваннем, апублікаваным у мінулым годзе.
Хэнсан, які працуе з каліфарнійскімі фермерамі ў якасці даследчыка і спецыяліста па пашырэнні, таксама пісаў, што фермеры звычайна выкарыстоўваюць дастатковую колькасць гербіцыдаў, каб пераадолець любыя невялікія змены ў адчувальнасці да пустазелля, выкліканыя цяплом.
Касім Аль-Хатыб, урач-фізіёлаг з Каліфарнійскага універсітэта ў Дэвісе, які даследваў, як дзейнічаюць гербіцыды ва ўмовах цяпла і вільготнасці, напісаў у лісце Undark, што даследаванні праводзяцца ў старанна кантраляваных лабараторных умовах, якія фермеры ніколі не змогуць знайсці ў сваім палі. "Тое, што адбываецца ў кантраляваных умовах, звычайна не падтрымлівае таго, што адбываецца ў палявых умовах", - напісаў ён.
У сваім уласным даследаванні Аль-Хатыб вывучаў уплыў тэмпературы і вільготнасці на невялікую колькасць тыпаў гербіцыдаў і відаў пустазелля. Паводле яго слоў, эфектыўнасць гербіцыдаў звычайна паляпшаецца пры больш высокіх тэмпературах і вільготнасці, калі тэмпература не перавышае 100 градусаў па Фарэнгейце.
"Але я не думаю, што гэта памяншае важнасць вынікаў", - напісаў Мацрафі. Ён, Шталман і іншыя кажуць, што на ўласным вопыце ўбачылі эфект на месцах. "Я думаю, мы нешта бачым. На працягу наступных 10 гадоў, я думаю, мы ўбачым яшчэ. Гэта будзе сур'ёзнай праблемай », - кажа Чак Отэ, агент па даследаваннях і пашырэнні штата К-Штат у акрузе Гіры, штат Канзас, які ў першую чаргу працуе з фермерамі.
Вынікі даследавання спрабуюць навіны для фермераў, якія разлічваюць на гербіцыды, каб утрымліваць усё больш узброеныя пустазелле. У цяперашні час некаторыя фермеры імкнуцца пазбегнуць некаторых уздзеянняў спёкі, распыляючы гербіцыды ў прахалодныя перыяды дня. У самым цэнтры лета Кэры Мур кажа, што часам прачынаецца да світання, каб апырскаць сваю ферму плошчай 650 акраў у Паўночнай Дакоце, перш чым спякота падымецца занадта высока, часам перавышаючы 100 градусаў па Фарэнгейце. Але па меры пацяплення зямнога шара фермеры будуць сутыкацца з больш вузкімі вокнамі, пры якіх тэмпература дастаткова халодная для распылення, кажа Зіска. А даследаванні Мацрафі паказваюць, што апырскванне ў халодныя перыяды не гарантуе, што на эфектыўнасць гербіцыдаў не ўплываюць парывы цяпла, якія прыходзяць пазней у дзень ці нават на наступны дзень.
І часам фермеры не могуць пазбегнуць распылення гербіцыдаў у спякоту, асабліва на велізарных фермах, якія займаюць некалькі тысяч гектараў.
Отэ кажа, што скептыкі могуць не разумець, што іх гербіцыды не працуюць, таму што спякота дапамагла пустазеллю. Спачатку яны могуць выказаць здагадку, што вінаваты шэраг іншых агульных фактараў, такіх як устойлівасць да гербіцыдаў, адсутнасць ападкаў альбо занадта мала гербіцыдаў. "Ёсць столькі бянтэжачых фактараў, што цяжка разабрацца ва ўсім", - кажа ён.
У перспектыве фермерам трэба будзе паменшыць залежнасць ад гербіцыдаў і замест гэтага выкарыстоўваць іншыя метады, якія сёння часцей выкарыстоўваюцца ў арганічным земляробстве, каб утрымліваць пустазелле, кажуць многія эксперты. Напрыклад, пасадка такіх укрыўных культур, як ярасны авёс ці малінавы канюшына, дапамагае спыніць пустазелле ў голай глебе, а вырошчванне розных культур у севазвароце можа сапсаваць пустазелле, дапамагаючы падаўляць папуляцыі. Мур ужо рухаецца ў гэтым кірунку. Яна круціць сою з пшаніцай, ячменем і парай іншых культур і саджае розныя дадатковыя ўкрыўныя культуры, уключаючы жыта і гарох.
Акрамя таго, яна часам апрацоўвае глебу, каб паменшыць рост пустазелля. "Чым менш нам прыйдзецца распыляць хімікаты, тым лепш", - кажа яна. Але, каб захаваць ураджайнасць, сельская гаспадарка не можа цалкам адмовіцца ад гербіцыдаў, кажа Зіска. Прапануючы вельмі мала новых хімічных рэчываў, фермерам трэба будзе больш уважліва ставіцца да гербіцыдаў, якія яны зараз маюць, каб гарантаваць, што яны будуць працягваць працаваць у будучыні. Вытворцы павінны даць фермерам лепшыя парады, калі і як выкарыстоўваць гербіцыды, дадае Мацрафі.
"Фермеры ўжо не могуць проста пырскаць і маліцца", - кажа Отэ.