Varför växtsjukdomars prediktionssystem måste uppdateras ständigt, med experter från olika områden
Potatis senblight Phytophthora infestans, är en av de farligaste sjukdomarna i kulturen, som kräver ständig användning av bekämpningsmedel för förebyggande.
Utvecklingen av sjukdomen beror till stor del på väderförhållandena, och därför har flera prognosprogram utvecklats runt om i världen för att minska jordbrukarnas kostnader för att bekämpa sjukdomen.
Irish Irish, utvecklades på 1950-talet och kalibrerades till väderprognoser, potatisproduktionsmetoder och patogentryck P. infestans fungerar fortfarande som grund för rekommendationer till jordbrukare.
Sedan tillkomsten av den irländska reglermodellen har emellertid många förändringar skett i sammansättningen och dynamiken i sen blight. En grupp irländska forskare från Teagasc Crop Research Center, University of Maynooth och Irish Meteorological Service testade modellen under moderna förhållanden och föreslog ett antal ändringar.
Sen blight utvecklas och blir mer aggressiv
Sen klyftan (eller sen rot av potatis) är en av de mest destruktiva sjukdomarna i potatisodlingen på grund av den snabba reproduktionscykeln av patogen och aggressivitet. I avsaknad av kontroll kan senblåsning snabbt leda till fullständig förstörelse av grödan, både i fältet och under lagring efter skörd.
I Irland har historiska utbrott av potatis senblight haft en betydande kulturell och ekonomisk inverkan, vilket har lett till massa svält och efterföljande migration av en stor del av befolkningen under 1840-talet.
Nu bara i Irland spenderas ungefär 5 miljoner euro årligen på svampdödande medel för att bekämpa sena potatis, medan världen över kostar kostnaderna för att kontrollera sjukdomen och förlora grödor mer än 1 miljard euro per år.
Utvecklingshastigheten för epidemin beror till stor del på vädret, varvid temperatur, relativ luftfuktighet och nederbörd är de viktigaste variablerna, varvid de två senare faktorerna är nära besläktade.
Långa perioder med vått och svalt väder skapar gynnsamma förhållanden för sporulering av patogena mikroorganismer som bärs av regn och vind.
Sjukdomen orsakar skada både indirekt och direkt: indirekt genom att minska den fotosyntetiska ytan och direkt när zoosporer tvättas bort från bladen smittar knölarna i marken.
Sedan slutet av 1970-talet har ökande globalisering lett till global migration av patogengenotyper, vilket har lett till en förskjutning av dominerande, äldre klonala linjer eller genotyper som ofta kallas US-1, och har bidragit till utvecklingen och spridningen av nya linjer, av vilka några visar ökad aggressivitet.
Nya genotyper har upptäckts i Irland och har registrerats oftare under de senaste åren. Dessutom är den största delen av potatisproduktionen i Irland baserad på mer mottagliga potatisvarianter på nya versioner av patogener.
Diversifieringen av patogener med senblåga, i kombination med klimatförändringarnas påverkan, gör kontrollen svår och risken för epidemier är högre. Som ett resultat använder potatisodlare regelbundet intensivt fungicidskydd - i Västeuropa når det mer än 10 applikationer per säsong.
Behovet av att utveckla modeller för att förutsäga potatis senblight har länge erkänts som ett viktigt verktyg för att bekämpa sjukdomen, som motiveras av både miljömässiga och ekonomiska faktorer.
Som svar på miljöproblem som uppstår genom den ökande användningen av jordbruksämnen innehåller Europeiska gemenskapens direktiv 128/2009 om hållbar användning av bekämpningsmedel strikta riktlinjer för hållbar användning av växtskyddsmedel för att minska riskerna för människors hälsa och miljön.
Pålitlig sjukdomsprognos gör det möjligt att minska grödeförluster och avkastning under ogynnsamma väderförhållanden samt underbygga den faktiska grunden för användning av växtskyddsmedel i enlighet med nationella och internationella regler.
Prognosystem kan inte leva i det förflutna och andra människors data
I sin kärna använder prediktionssystem för jordbrukssjukdomar algoritmer, både grundläggande och empiriskt baserade, för att förutsäga sjukdomscykler.
Grundläggande modeller utvecklas på basis av laboratorieexperiment i kammare, växthus eller fält med en kontrollerad miljö och beskriver ett eller flera delar av förhållandet mellan värden och parasiten, med förbehåll för miljöpåverkan.
Ursprungligen fokuserade utvecklingen av prognosmodeller för grödssjukdomar huvudsakligen på studien av väderfenomen för att förutsäga utvecklingen och början av epidemier och var huvudsakligen empirisk, baserad på varaktigheten av väderhändelser utanför tröskelvärdena och växternas vegetativa stadium.
Nyligen har grundläggande strategier i allt högre grad använts för att täcka de mer komplexa komponenterna i epidemier, tillsammans med jordbruksmetoder och kemiskt skydd.
Austin Bourke, en av pionjärerna när det gäller att förutsäga potatis senblight, har utvecklat en PLB-modell som kallas Irish Rules. Denna modell försökte införliva kunskap om sjukdomens livscykel, i motsats till ett rent empiriskt synsätt. Till exempel bestämdes valet av lämpliga väderkriterier för sjukdomens utveckling baserat på dokumenterade laboratorieexperiment och inte från en retrospektiv analys av historiskt väder under sjukdomsutbrott.
Men nyligen, som en del av ett paneuropeiskt initiativ, visade dock en teoretisk jämförelse med flera europeiska modeller för riskförutsägelse att den irländska modellen ger jordbrukarna den lägsta riskbedömningen på grund av dess stränga kriterier.
Fältutvärderingar av den irländska modellens effektivitet visade att kontroll enligt dess data leder till en betydande minskning av användningen av svampdödande medel, men med dålig kontroll av sen blight jämfört med andra Negfry (eller DSS) jordbrukars beslutssupportsystem eller den vanliga fungicidskyddspraxisen.
Men om det tidigare var "bekvämt" för jordbrukare att basera sina beslut på DSS-rekommendationer för att motivera en ökning av antalet kemiska behandlingar, är det nu en annan trend - de försöker öka de ekonomiska fördelarna genom att minska kostnaderna och följa den bekämpningsmedelspolitik som krävs av stormarknadskedjor.
”Därför är det dags att se över de irländska reglerna och göra en utvärdering av systemet för att klargöra reglerna mot bakgrund av de senaste ändringarna. Det är nödvändigt att tillhandahålla en integrerad, systematisk och transparent metod för operativ tillämpning av systemet i samband med förändringar i sjukdomsepidemiologin och förstärkning av reglering (marknad / policy), skriver forskarna i sitt arbete.
”I motsats till de senaste rapporterna fann vi att risken för senblodsepidemier förblir låg under 12 ° C. Med mer fullständiga utbrottdata och en bättre förståelse för patogenpopulationen tror vi att temperaturtröskeln i modellen potentiellt kan höjas från 10 ° C till 12 ° C, vilket ger fler möjligheter att minska användningen av bekämpningsmedel, konstaterar de.
”Riskprognosmodellen är bara användbar om den ger samma skyddsnivå som standardpraxis, samtidigt som de nödvändiga kostnaderna och arbetstimmarna minskas ... För närvarande varierar intervall mellan sprutor från 5 till 7 dagar under de irländska förhållanden som vi tog hänsyn till i denna studie.
Vi föreslår att plantering börjar dagen efter att den genomsnittliga dagliga marktemperaturen överstiger 8 ° C under tre dagar i rad efter 1 april. Detta är en vanlig praxis i Irland som rekommenderas av Teagasc nationella rådgivande organ. Jordbrukarna påbörjar vanligtvis behandlingen med fungicider så snart groddningen når 50% och fortsätter tills den ovanstående delen helt dör, vanligtvis tre veckor efter torkningen. Här antar vi att växtsäsongen varar i 120 dagar. Bekämpningsmedelsskyddet fortsätter dock under dessa tre veckor tills potatisen ovanför marken är torkad.
Vi har visat att användningen av riskförutsägelsemodeller i genomsnitt gör det möjligt att minska konsumtionen av fungicider i jämförelse med de irländska tillverkarnas standardpraxis. Eventuella minskningar av dos och antal behandlingar visar skillnader under studietiden. Detta återspeglar arten av jordbruksproduktionen och förstärker ytterligare behovet av en integrerad skadedjurs- och sjukdomshanteringsmetod för att definiera behandlingsintervall.
Modeller för förutsägelse av växtsjukdomar utvärderas ofta av forskare som utvecklade dem och används utan kalibrering i andra agroekosystem än de som de utvecklades för.
Resultaten visade att det är nödvändigt att revidera parametrarna i modellen "irländska regler" för olika ekosystem och operativa kapacitet, såväl som för den operativa användningen av modellen.
Vi rekommenderar att du minskar tröskelvärdena för relativ luftfuktighet från 90% till 88% och varaktigheten för sporulering från 12 till 10 timmar; och införa antagandet av en ytterligare indikator för bladfuktighet, inklusive både nederbörd (≥0,1 mm) och relativ luftfuktighet (≥90%), avslutar författarna till arbetet.
Läs mer: https://www.agroxxi.ru/