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探討輪作如何幫助防治作物病蟲害的模型

2020/02/14 @國際

摘要

德國知名的馬克斯普朗克研究所的研究人員為找出符合永續性的農耕方法,開發整合演化論的計量模型,以不同季節的土壤品質、產量、農家現金收益等參數進行模型計算,其研究結果闡述長期輪作可穩定收穫與減緩病原進化。

探討輪作如何幫助防治作物病蟲害的模型

  在農業生產上,病蟲害、土壤養分失衡、土壤狀態惡化等情況會威脅作物產量及農民後續收益,因此需要透過輪作(或稱輪耕)進行改善。早期農民就已有使用田間輪作維持作物健康的習慣,但隨著世界人口不斷增加,現在的農業更需要解決糧食供應和病蟲害的雙重問題,化肥、農藥能幫助農民獲得高收益,但卻不具永續性。而輪作是一種永續農業的方式,故本次德國Max Planck Institute for Evolutionary Biology就開發整合生物演化論的計算模型,希望可藉由這項研究,配合其他更符合永續的農作方式(例如減少農藥用量和實行生物防治)提高農業效率。
  在收穫季節,病原可能會入侵田間並損害農作物,進而降低預期產量。為了更了解輪作如何預防病蟲害,研究人員建立了一個基本模型,包含了不同季節的土壤品質、產量與農家現金收益,並考量在生態時間尺度上的演化動力學,用來探討最適合控制病原的農作物輪作策略。研究結果顯示,長期輪作的結果取決於收穫季節維持土壤品質和減緩病原進化的能力,且經過模擬,推行合理化的輪作雖無法完全防止農作物被感染,但可以有效延緩更高毒性病原的進化速度。
  這樣的模型研究結果雖然簡化了決策過程,但也提供新的方式綜合評估作物田間特徵、流行病學和病原進化等狀況,並與經濟收益連結,未來也可能將這樣的模型用在於其他特定作物的輪作模式探討,或是評估新型病蟲害控制技術的成效等。相關研究發表於<PLOS Computational Biology>

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