Растение

May 02, 2023

Nature Food, том 4, страницы 148–159 (2023 г.) Процитировать эту статью

2934 Доступа

1 Цитаты

59 Альтметрика

Подробности о метриках

Устойчивые методы, позволяющие сократить потери продовольствия, имеют важное значение для повышения глобальной продовольственной безопасности. Мы сообщаем о платформе обработки семян по принципу «упаковай и посади» для защиты сельскохозяйственных культур от почвенных патогенов. Созданные из широко доступных отходов сбора бананов и переработанных старых коробок из гофрированного картона посредством безхимической целлюлозы, эти похожие на бумагу биоразлагаемые обертки для семян демонстрируют настраиваемую целостность и биодоступность загруженных фрагментов. Эти обертывания использовались для борьбы с нематодами на кусочках семян ямса (Dioscorea cayenensis-rotundata) в Бенине, главном производителе этой основной культуры в африканском «поясе ямса» к югу от Сахары. Наши обертки для семян, наполненные абамектином в сверхмалых объемах (1/100 ≤ коммерческая формула), последовательно контролировали популяции бататовой нематоды (Scutellonema bradys), одновременно значительно увеличивая урожайность в различных местах в течение 2015–2018 годов. Существенное снижение потери массы клубней после сбора урожая и растрескивания наблюдалось через 3 и 5 месяцев хранения, что способствовало повышению ценности, питательности и предпочтениям заинтересованных сторон в отношении упаковки и обработки растений.

Сельскохозяйственному сектору необходимо принять целостные подходы к производству продуктов питания, поскольку глобальное предложение продовольствия должно быть устойчиво увеличено для экспоненциально растущего населения. Это особенно актуально в регионах, где преобладает мелкое фермерство, например, в странах Африки к югу от Сахары (АЮС)1,2,3. Ожидается, что к 2100 году население АЮС увеличится почти в три раза (ссылка 3); однако производительность сельского хозяйства отстает4. Это происходит из-за неблагоприятных изменений климата, плохого плодородия почвы, непрерывной обработки почвы, давления патогенов и, в значительной степени, дефицита знаний и ресурсов у мелких фермеров, которые составляют около 80% населения5,6,7,8,9. Среди различных клубнеплодов и корнеплодов ямс (Dioscorea rotundata и D. alata) чрезвычайно ценен в Западной Африке, влияя на экономическую судьбу миллионов мелких фермеров10,11,12,13,14. Различные климатические, культурные и эдафические факторы определяют урожайность и качество урожая батата11; что еще более важно, 17–50% урожая ежегодно теряется из-за нематод, паразитирующих на растениях (PPN)13,15,16,17.

PPN, особенно корневые узлы (Meloidogyne spp.), батат (Scutellonema bradys) и пораженные (Pratylenchus spp.)13,14,18, играют важную роль в снижении урожайности батата, главным образом, из-за отсутствия доступных и доступных вариантов борьбы6,9. ,11. Нематода батата S. bradys, вероятно, является самым важным паразитом из-за ее повсеместного присутствия в посадках батата14. Будучи мигрирующим эндопаразитом (встречается в корнях и клубнях, а также в почве) батата, он обычно переносится по регионам с кусочками семян батата18,19. Его продолжающееся размножение в хранящемся батате приводит к потере ценных пищевых продуктов, а также способствует увеличению плотности популяции нематод при посадке, поскольку семенной материал батата происходит из зараженных хранящихся клубней13,19,20. В то время как плотность PPN перед посадкой отрицательно коррелирует с урожайностью, в патосистеме батат-Scutellonema первоначальная плотность нематод часто возникает из-за нематод в кусочках семян21,22, а не в почве при посадке.

Ранняя защита от PPN имеет решающее значение для успеха урожая. Одним из методов применения нематицида является обработка семян, позволяющая снизить количество активного ингредиента (AI) по сравнению с разбросным или междурядным применением, подвергая PPN более высокой концентрации AI только в корневой зоне сельскохозяйственных культур и существенно снижая нецелевые эффекты и воздействие на окружающую среду23. Наши предыдущие исследования, изучающие различные варианты экономически эффективного, биоразлагаемого агента доставки, указывают на многообещающие свойства бумажных матриц, разработанных без использования химикатов из отходов урожая бананов (Musa acuminata) в качестве платформы для контролируемой, адресной доставки малых молекул8. ,24,25. Помимо его изобилия, экономической эффективности, состава и долговечности24,26,27,28,29, уникальная трехмерная открытая пористая иерархическая структура и сравнительно низкая плотность делают банановое волокно (BF) идеальным субстратом для загрузки небольших молекул. Здесь мы представляем уникальную платформу «обернуть и посадить» (W&P) для устойчивого производства биоразлагаемых матриц с контролируемым высвобождением в виде оберток для семян/частиц семян. Для точной настройки прочности и профиля высвобождения BF мы использовали упаковочные материалы из переработанного старого гофрированного картона (OCC), разработанного из одного из наиболее потребляемых типов бумаги — картона30,31,32,33,34,35. После определения подходящего состава мы использовали эти матрицы со сверхнизкими объемами нематицида абамектина (Abm) и без него в качестве оберток для семян ямса в многочисленных полевых испытаниях в трех разных округах Бенина с 2015 по 2018 год. Бенин является одним из пяти крупнейших производителей ямса. страны-производители батата («пояс батата»), которые производят около 92% батата в мире10. Предполагая, что контроль в начале сезона может привести к снижению послеуборочных потерь, вызванных, главным образом, S. bradys12,22,36,37, мы также оценили качество клубней с точки зрения коэффициента воспроизводства S. bradys, веса клубня, а также степени сухой гнили и растрескивания после 3 и 5 месяцев хранения.