Сорняки - воры. Они крадут питательные вещества, солнечный свет и воду из наших продовольственных культур. В случае сахарного тростника урожайность относится к количеству биомассы и концентрации сахарозы в тростнике, что в конечном итоге определяет количество производимого сахара. Два сорняка, а именно чесотка и паслен божественный, снижают биомассу тростника и выход сахарозы.
Эти два сорняка являются растущей проблемой в Луизиане, где выращивается почти половина сахарного тростника в Соединенных Штатах. Конкуренция с чесоточной травой может снизить выход сахара из тростника на 7-17%. И чем дольше он конкурирует с сахарным тростником, тем больше снижается выход сахара. Хотя божественный паслен является относительным новичком в Луизиане, он может снизить производство сахара до 43%. Поэтому исследователи изучают влияние тепла на контроль над семенами чесночницы и божественного паслена до того, как они прорастут на полях сахарного тростника.
Сжигание полей сахарного тростника является обычным явлением после сбора урожая, чтобы уменьшить количество растительных остатков на полях. Это способствует росту урожая следующего года, поскольку было обнаружено, что остатки уменьшают биомассу тростника. Исследования по прополке пламенем и другим формам тепла для борьбы с сорняками представляют интерес в США, в основном из-за устойчивых к гербицидам сорняков. Итак, Дуглас Спаунхорст и его исследовательская группа искали правильную температуру для контроля семян сорняков во время обычного сжигания остатков сахарного тростника.
«Комплексные стратегии борьбы с сорняками стали более распространенными в сельском хозяйстве США», - говорит Спаунхорст, работающий в Исследовательском отделе сахарного тростника USDA-ARS в Хоуме, штат Луизиана. «Механические виды прополки, такие как культивация, сжигание и измельчение семян, имеют большие перспективы."
«Оценка нехимических стратегий борьбы с чесоточником и божественным пасленом ограничена», - говорит Спаунхорст. Химическая альтернатива борьбе с сорняками может помочь замедлить эволюцию устойчивости к гербицидам. «На полях, исторически выращиваемых сахарным тростником, не было зарегистрировано ни одного устойчивого к химическим веществам божественного паслена или чесотки», - говорит Спаунхорст. «Однако было обнаружено несколько примеров, когда устойчивый пырей прижился на полях сои».
Одна из хитростей борьбы с сорняками путем сжигания - создание правильных условий. Сжигание может убить само растение сорняка, а также убить семена сорняков, оставшиеся на поверхности почвы. «После того как семена сорняков погребены под поверхностью почвы, их уничтожение с помощью тепла становится затруднительным», - говорит Спаунхорст. «Почва действует как изолятор для защиты семян, подобно тепловому экрану на космическом челноке, который защищает астронавтов, когда они возвращаются в атмосферу Земли. Но для каждого необходимо определить температуру, продолжительность воздействия и другие переменные. виды сорняков."
В 2017 и 2018 годах исследователи из команды Спаунхорста исследовали влияние тепла на семена сорняков в лаборатории. После сбора семян к различным группам применяли температуры 100, 150 и 200°C. Время воздействия тепла также варьировалось.
После термообработки семена были посажены, чтобы посмотреть, будут ли они расти в теплице. Именно здесь семена двух видов сорняков различались по тому, как они реагировали на тепло. Это имеет смысл, потому что каждый из них принадлежит к разным семействам растений.
Более важной переменной жароустойчивости является то, что семена растения имеют различную структуру. «Семена чесотки защищены внешней оболочкой, похожей на шелуху», - говорит Спаунхорст. «Тем не менее, семена божественного паслена находятся внутри ягоды, наполненной жидкостью. Жидкость внутри ягоды, кажется, изолирует семена от высоких температур на короткое время».
Теперь, когда команда собрала результаты лабораторных и тепличных исследований, следующим шагом будет применение этих условий в полевых условиях. Легко контролировать температуру в духовке, но необходимо позаботиться о том, чтобы температура в полевых условиях была правильной. Влажные пожнивные остатки на поле могут не сгореть полностью, а температура будет слишком низкой, чтобы уничтожить семена сорняков. Ожоги начнутся так же, как ожоги прерий - немного топлива, немного ветра и спичка.
«Мы знаем, что высокие температуры могут убить чесотку и семена божественного паслена», - говорит Спаунхорст. «Теперь мы будем экспериментировать с датчиками температуры в почве - как на поверхности, так и чуть ниже. Мы ожидаем, что плотность остатков и влажность будут важными факторами в следующих результатах. снова выращивать растения в теплице."
Спаунхорст и его команда взяли на вооружение уже готовый процесс - сжигание остатков сахарного тростника - чтобы посмотреть, можно ли его оптимизировать как процедуру двойного назначения. Если это так, они могут помочь фермерам, занимающимся выращиванием сахарного тростника, поддерживать высокие урожаи, с меньшим количеством сорняков, похищающих питательные вещества.