Гранулирование семян биоразнообразия под размер кукурузы позволит фермерам сеять больше цветочных полос
На традиционных сельскохозяйственных полях наблюдается низкий уровень биоразнообразия, но вскоре фермеры могут стать частью решения этой проблемы благодаря нововведению ученых Корнелльского университета, которое позволяет фермерам использовать машины для посадки семян кукурузы или других культур для высадки полос молочая или полевых цветов рядом со своими полями. Это даст возможность привлечь полезных насекомых для биоконтроля вредителей.
🔹
В настоящее время исследователи Корнелльского университета работают с отраслевыми партнерами над масштабированием технологии производства многосеменных гранул, которые по форме и плотности соответствуют семенам кукурузы и которые можно использовать в сеялках, сообщает Кришна Рамануджан в релизе университета.
В качестве доказательства принципа команда начала с гранул семян молочая, описав это в статье 2023 года, а теперь расширила сферу деятельности до комплексных гранул в форме кукурузы для молочая и полевых цветов. Недавно они высадили гранулы на исследовательской ферме университета во Фривилле, штат Нью-Йорк, что позволит семенам выйти из состояния покоя зимой и прорасти весной 2025 года.
В настоящее время ведутся работы по совершенствованию технологии гранулирования, чтобы гранулы эффективно работали в сеялках, поскольку более ранняя версия оказалась слишком большой для посадочного оборудования.
«Обычно растения молочая выращивают из рассады, а затем пересаживают, что ограничивает фермерское использование цветущих полос вблизи кукурузных полей поскольку нужно много времени и средств», — говорит Антонио ДиТоммасо, профессор секции почвоведения и растениеводства в университетской Школе интегративного растениеводства в Колледже сельского хозяйства и естественных наук (CALS).
ДиТоммасо, Джон Лоузи, профессор энтомологии в CALS, и Алан Тейлор, профессор биологии и технологии семян в Cornell AgriTech в CALS, работали вместе над разработкой гранул, названных Multiseed Zea Pellets. Команда сотрудничала с отраслевыми партнерами Kannar Earth Science (для корректировки формул и масштабирования гранул для производства в коммерческом масштабе) и Corteva Agriscience (для распространения семян).
Ученые и правительственные учреждения давно призывают фермеров высаживать буферные полосы из диких цветов для борьбы с низким биоразнообразием вокруг сельскохозяйственных культур. Такое отсутствие биоразнообразия приводит к уменьшению количества полезных насекомых и потере экосистемных услуг, которые они предоставляют, таких как опыление растений для повышения урожайности или привлечение хищных ос или божьих коровок, которые охотятся на вредителей сельскохозяйственных культур.
Идея гранулированных семян возникла несколько небрежно десять лет назад, когда ДиТоммасо и Лоузи обсуждали, могут ли фермеры просто добавлять семена молочая или полевых цветов в свои машины для посадки кукурузы, сои или мелкозерновых культур. Но вскоре они поняли, что семена в этих машинах для посадки требуют определенного однородного размера и плотности.
«Вы не будете просить фермеров покупать еще одно оборудование для посадки полевых цветов, даже если производитель очень поддерживает и верит в дело», — сказал ДиТоммасо. Именно тогда у них возникла идея разработать гранулы для семян той же формы и плотности, которые используют сеялки.
«Теперь фермеры могут сажать растения, используя стандартное посадочное оборудование, которое у них уже есть», — говорит Лоузи.
Гранулы, каждая из которых содержит несколько семян одного вида, были созданы на основе трех различных видов молочая и трех видов полевых цветов (эхинацея пурпурная, дикий бергамот и рудбекия).
Под руководством Тейлора исследователи использовали технологию 3D-формовки для имитации размера и формы кукурузного семени. Гранулы состоят из диатомита, древесного порошка и мальтодекстрина, переваренного кукурузного крахмала, который действует как связующее вещество. Затем они добавляют воду, чтобы сделать тесто, и добавляют семена — три семени на гранулу, например, для молочая.
Первоначальная идея заключалась в том, что эти гранулы можно было бы поместить в мешки с семенами кукурузы, идея называлась «убежище в мешке», а затем можно было бы разбрасывать между культурами на полях. «Используемый состав должен был обеспечить плотность — удельный вес гранул — похожей на кукурузу, чтобы они не оседали на дно или наверх мешка», — пояснил Тейлор.
Вскоре им пришлось изменить свое мышление, поскольку 95% кукурузы и сои устойчивы к гербициду «Раундап» (Roundup), то есть эти культуры устойчивы к гербициду глифосат, используемому для борьбы с сорняками, который однако убивает полезные полевые цветы и молочай.
«Глифосат очень эффективен для уничтожений молочая, и поэтому молочай пришел в упадок, а затем и бабочки-монархи, которые, кстати, являются национальным насекомым США, и численность монархов упала настолько низко, что рассматривается возможность внесения их в список исчезающих видов», — отметил Лоузи, добавив, что молочай — единственная пища для гусениц монархов. Компьютерные модели показывают, что популяции монархов нестабильны, им требуется больше молочая и полевых цветов для взрослых бабочек, питающихся нектаром.
Чтобы действительно улучшить биоразнообразие, необходимы крупномасштабные посадки молочая и полос диких цветов. «Конечно, некоторые частники сажают молочай у себя на задних дворах, но нам он нужен на уровне ландшафта», — сказал ДиТоммасо.
Эксперты полагают, что растительные убежища должны охватывать до 20% фермерского поля, чтобы иметь значительный эффект. Пока не появится жизнеспособная альтернатива культурам, устойчивым к глифосату, растения должны будут оставаться буферными полосами рядом с полями.
«Когда я говорю фермерам, что вы можете использовать ту же сеялку, чтобы посадить семена биоразнообразия, они слушают, — сказал ДиТоммасо. — Эта идея родилась из почти абстрактных дискуссий десятилетие назад, и теперь она воплощается в жизнь».
Мариус Вайгерт, директор по инновациям и взаимодействию в отделе исследований и инноваций CALS, помогал команде в налаживании партнерских отношений с отраслью и передаче технологий производителям. Недавно исследователи получили одобренный патент на технологию Multiseed Zea Pellet через Центр лицензирования технологий Корнелльского университета.
Источник: Cornell University. Автор: Кришна Рамануджан. Фото: Kannar Earth Science.
