Профилактика, смягчение последствий и адаптация

Последние технические достижения

Ниже в качестве примера внедрения новых технологий в сферу защиты растений приводится одно многообещающее прогрессивное направление – использование нанотехнологий. Нанотехнологии дают возможность создать инновационные и усовершенствованные продукты защиты сельскохозяйственных культур, которые позволяют противодействовать возрастающему фитосанитарному риску, в том числе, вызванному изменением климата. Они еще находятся в состоянии разработки и пока не имеют широкого применения на практике. Кроме того, они могут быть труднодоступны в странах с низким уровнем доходов, по крайней мере, в первое время, в силу экономических причин. Однако демонстрируется то, что потенциально возможно. Совершенствование таких методов крайне важно, а в будущем приобретет решающее значение.

Наноудобрения и пестициды

За последние два десятилетия достижения в области нанонауки породили новый интерес к применению и последствиям использования нанотехнологий в сфере устойчивого сельского хозяйства, а также инициировали исследования в этой области (Scott, Chen and Cui, 2018). Помимо основополагающего использования наноудобрений в точном земледелии (Raliya et al., 2018) было высказано предположение, что нанотехнологии потенциально могут увеличить эффективность и безопасность пестицидов. Пестициды, произведенные с использованием нанотехнологий, будут иметь большую площадь поверхности и смогут обеспечивать высокоточную доставку в ответ на такие инициирующие факторы окружающей среды, как температура, уровень pH, влажность, энзимы и свет (Bingna et al., 2018), они также будут обладать растворимостью в воде, тем самым сводя к минимуму остаточное содержание в окружающей среде (Zhao et al., 2018). Первые эксперименты с твердыми наночастицами, состоящими из оксидов металлов, серы и кремния, подтвердили возможность их успешного применения для борьбы с рядом вредных организмов (Goswami et al., 2010).

В последнее время применение нанотехнологий в сфере сельского хозяйства, как правило, заключается в инкапсуляции известных гербицидов, фунгицидов или инсектицидов в синтетические наноносители из глины, кремния, лигнина или природных полимеров, включая альгинат, хитозан и этилцеллюлозу (Diyanat et al., 2019). Поликапролактон используется в качестве наноносителя для гербицида претилахлор (Diyanat et al., 2019), гербицидов триазинового ряда – атразина, аметрина и симазина (Grillo et al., 2012), а также для пестицида авермектин (Su et al., 2020). Поликапролактон приобрел популярность, поскольку он естественным образом разлагается в окружающей среде, его производство стоит недорого и не зависит от производства пластика из нефти (Sabry and Ragaei, 2018).

Прошло весьма успешное испытание нанопестицидов в борьбе с сосновой стволовой нематодой, в ходе которых наноинкапсулированный авермектин продемонстрировал превосходное токсическое воздействие на пищеварительную систему нематоды, пролонгированное высвобождение и улучшенную фотолитическую стабильность по сравнению с традиционной доставкой авермектина (Su et al., 2020). Также было выявлено уменьшение вредного воздействия наноинкапсулированного атразина на окружающую среду, при этом показатели гибели проростков Bidens pilosa остались на прежнем уровне (Preisler et al., 2020). В этом исследовании наноинкапсулированный атразин при использовании в объеме 200 г/га оказывал такое же ингибирующее воздействие, что и неинкапсулированный гербицид при использовании 2 000 г/га, что представляет десятикратное уменьшение концентрации гербицида. Также в случае с растениями горчицы атразин, инкапсулированный в поликапролактон, при десятикратном разведении имел такую же эффективность, что и неразведенный, неинкапсулированынй атразин (Oliveira et al., 2015).

Углубленная селекция с целью формирования устойчивости

Еще одна возможность применения нанотехнологий в сельском хозяйстве – это их использование в качестве метода доставки для переноса ДНК растений с целью активизации устойчивости к вредным организмам (Rai and Ingle, 2012; Sabry and Ragaei, 2018), что позволяет сократить использование потенциально опасных для окружающей среды химических пестицидов. В качестве одного из методов генной инженерии растений было предложено использовать наночастицы в целях пассивной доставки «грузов» на основе нуклеаз для редактирования генома. Этот метод позволит преодолеть сложности существующих методов переноса генов (например, генная пушка и ультразвук), связанные с физическим барьером многослойной и неэластичной стенки растительной клетки, из-за чего генная инженерия растений отстает от генной инженерии животных (Cunningham et al., 2018). Некоторые методы доставки ДНК в клетки животных можно адаптировать для растений в контролируемых условиях (Chang et al., 2013; Torney et al., 2007).

Система обмена информацией

В дополнение к разработке современных технологий, описанных выше, также существуют инициативы по содействию обмену данными и информацией. В рамках инициативы «MyPestGuide» в Австралии, например, на общей цифровой платформе размещены оповещения о сорняках, справочники по идентификации вредных организмов, а также инструменты в области управления принятием решений (Wright et al., 2018). Глобальная система обмена данными может содействовать решению проблем, связанных с вредными организмами, которые быстро распространяются и потенциально могут нанести значительный ущерб (Carvajal-Yepes et al., 2019).