Новая вычислительная модель показывает, как разные схемы севооборота - посадка разных культур в разное время на одном и том же поле - могут повлиять на долгосрочный урожай, когда культурам угрожают фитопатогены. Мария Баргес-Рибера и Чайтанья Гокхале из Института эволюционной биологии им. Макса Планка в Германии представляют модель в PLOS Computational Biology.
Непрерывная эволюция патогенов растений представляет угрозу для сельского хозяйства во всем мире. Предыдущие исследования показали, что севооборот может помочь улучшить борьбу с вредителями и улучшить качество почвы. Другие исследования показывают, что смена среды, в которой растет патоген, может ограничить его размножение и изменить его эволюцию. Однако эти две концепции редко изучались вместе с эволюционной точки зрения.
Чтобы лучше понять, как севооборот может защитить от вредителей, Баргес-Рибера и Гокхале разработали вычислительную модель метода, объединяющую эволюционную теорию. Они использовали модель для исследования сценария, в котором чередуются товарные культуры (выращиваемые для получения прибыли) и покровные культуры (выращиваемые для улучшения почвы), но на них воздействует патоген, который поражает только товарные культуры.
Анализ определил, какие схемы севооборота максимизируют урожайность в течение нескольких десятилетий в соответствии с данным сценарием, и показал, что регулярные севообороты, которые меняются раз в два года, могут быть не оптимальными. Полученные данные свидетельствуют о том, что долгосрочный результат севооборота зависит от его способности как поддерживать качество почвы, так и снижать нагрузку патогенов в сезон сбора урожая.
«Наша модель является примером того, как эволюционная теория может дополнять знания фермеров», - говорит Баргес-Рибера. «В мире с постоянно растущим спросом на продовольствие экологические и эволюционные принципы могут быть использованы для разработки стратегий, делающих сельское хозяйство эффективным и устойчивым».
В будущих исследованиях можно будет применить новую модель к конкретным видам для оценки моделей севооборота для конкретных культур и их вредителей. Модель также может быть использована для изучения комбинированного воздействия севооборота и других методов борьбы с вредителями, таких как фунгициды и использование культур, которые были генетически модифицированы для повышения устойчивости к вредителям.