Розумніша сівозміна

А що, якби вибір найкращого сорту культури передбачав врахування не лише власного врожаю? Дослідники з Університету Квінсленда вивчають інший підхід до селекції рослин — такий, що бере до уваги стан ґрунту після збирання врожаю та його вплив на наступну культуру в сівозміні.

Їхня робота свідчить про те, що генетичні відмінності між сортами можуть впливати на продуктивність наступної культури, відкриваючи ще один можливий шлях до створення продуктивніших та ефективніших систем землеробства.

Погляд за межі одного врожаю

У традиційній селекції часто надають великого значення продуктивності конкретної культури. Такі показники, як урожайність, темпи росту та інші характеристики, допомагають визначити, які саме сорти варто відібрати для подальшого вирощування.

Дослідницька група з Квінсленда пропонує ширший підхід. Замість того щоб оцінювати сорт виключно за результатами його власного вегетаційного періоду, селекціонери можуть також брати до уваги його вплив на наступну культуру.

Ця ідея ґрунтується на добре відомій сільськогосподарській практиці — сівозміні. Різні рослини можуть впливати на умови для наступної культури, змінюючи вміст поживних речовин і доступність вологи в ґрунті, а також структуру ґрунту та склад мікробних спільнот. Дослідники стверджують, що цей вплив може різнитися залежно від сорту однієї й тієї самої культури.

Експеримент із машем і пшеницею

Щоб перевірити цю ідею, дослідники виростили понад 300 генетично різноманітних сортів машу на дослідній ділянці в південному Квінсленді. Згодом на цих самих ділянках посіяли один і той самий сорт пшениці.

Результати виявили суттєві відмінності. Залежно від того, який сорт машу вирощували на ділянці раніше, врожайність пшениці різнилася на цілу тонну з гектара. Дослідники повідомили, що деякі сорти машу сприяли підвищенню врожайності наступної культури — пшениці — на 45%, тоді як інші призводили до її зниження приблизно вдвічі.

Цей результат є важливим, оскільки сорт пшениці залишався незмінним. Різниця зумовлювалася попередньою культурою, а саме — характеристиками сорту машу, що вирощувався до цього. Це свідчить про те, що вплив сівозміни може залежати від рішень, прийнятих на значно раніших етапах виробничого циклу.

Генетика може впливати на наступну культуру

Дослідники пішли далі й вивчили генетичне підґрунтя цих відмінностей. У ході аналізу було виявлено певні ділянки геному машу (бобів мунг), пов’язані з показниками врожайності пшениці, яку висівали після них.

Це відкриття надає концепції нового виміру. Сівозміну зазвичай вважали управлінським рішенням: аграрії самі вирішують, які культури мають слідувати одна за одною. Результати дослідження свідчать про те, що важливим може бути й вибір конкретного сорту в межах сівозміни.

Особливий інтерес становить той факт, що генетичні характеристики, які сприяють високій урожайності однієї культури, іноді можуть негативно впливати на наступну. Іншими словами, орієнтація виключно на максимальний вихід продукції від одного врожаю може призвести до ігнорування ефектів, що проявляються пізніше в циклі сівозміни.

Пошук балансу між двома культурами

Команда також використала методи моделювання, щоб з’ясувати, що станеться, якщо селекціонери одночасно відбиратимуть сорти за показниками продуктивності як машу, так і пшениці, що йде за ним у сівозміні. За словами дослідників, результати вказують на можливість покращення показників обох культур. Це свідчить на користь стратегії селекції, орієнтованої на загальну продуктивність системи, а не на оптимізацію кожної культури окремо.

Такий підхід згодом може допомогти аграріям ефективніше використовувати наявні ресурси. Зокрема, дослідники припускають, що селекція сортів з урахуванням їхнього впливу на наступні культури може сприяти зменшенню потреби у виробничих ресурсах, зокрема у використанні добрив. Утім, ці результати не варто розглядати як остаточне рішення. Науковці зазначають, що необхідні подальші дослідження, аби точно зрозуміти, чому певні сорти справляють такий різний вплив на наступну культуру.

Технології роблять можливими масштабніші дослідження

Сучасні сільськогосподарські дослідження надають вченим інструменти, які раніше не були доступні в такому ж масштабі. Геномний аналіз може допомогти визначити генетичні регіони, пов'язані з продуктивністю сільськогосподарських культур, а дрони можуть збирати інформацію з усіх експериментальних полів. Моделі сільськогосподарських культур та підвищена обчислювальна потужність можуть допомогти дослідникам поєднати ці різні джерела інформації.

Разом ці технології роблять більш практичним вивчення великих популяцій сортів сільськогосподарських культур та їхнього впливу протягом кількох вегетаційних періодів. Дослідники вважають, що той самий принцип згодом можна буде дослідити в інших сівозмінах, включаючи комбінації, що включають ріпак, пшеницю, нут та ячмінь.

Дослідження, проведене в Квінсленді, свідчить про те, що майбутнє селекції сільськогосподарських культур може вимагати переходу до мислення категоріями послідовностей, а не окремих урожаїв. Це означало б тонку, але суттєву зміну в підході до сільського господарства: успіх певної культури можна було б оцінювати не лише за її власними показниками, а й за можливостями, які вона створює для наступної культури в сівозміні.