Mô hình mới cho thấy luân canh giúp cây trồng chống lại sâu bệnh

Cây trồng được quản lý trong hệ thống luân canh. Ảnh: USDA NRCS Texas.

Một mô hình tính toán mới cho thấy các mô hình luân canh cây trồng khác nhau như thế nào, việc trồng các loại cây trồng khác nhau vào các thời điểm khác nhau trong cùng một cánh đồng có thể ảnh hưởng dài hạn đến năng suất khi cây trồng bị đe dọa bởi mầm bệnh. Maria Bargués-Ribera và Chaitanya Gokhale của Viện Sinh học tiến hóa Max Planck ở Đức trình bày mô hình trong PLOS Computational Biology.

Sự phát triển liên tục của mầm bệnh thực vật gây ra mối đe dọa cho nông nghiệp trên toàn thế giới. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng luân canh cây trồng có thể giúp cải thiện việc kiểm soát dịch hại và chất lượng đất. Một nghiên cứu khác cho thấy việc chuyển đổi môi trường có mầm bệnh có thể hạn chế sự sinh sản và thay đổi quá trình tiến hóa của nó. Tuy nhiên, hai khái niệm này hiếm khi được nghiên cứu cùng nhau theo quan điểm tiến hóa.

Để hiểu rõ hơn về cách luân canh cây trồng có thể bảo vệ chống lại sâu bệnh như thế nào, Bargués-Ribera và Gokhale đã phát triển một mô hình tính toán của kỹ thuật tích hợp lý thuyết tiến hóa. Họ đã sử dụng mô hình để điều tra một kịch bản trong đó cây trồng thương mại và cây che phủ được trồng xen kẽ, nhưng chỉ cây trồng thương mại bị mầm bệnh tấn công.

Phân tích đã xác định mô hình luân canh cây trồng nào tối đa hóa năng suất cây trồng trong nhiều thập kỷ theo kịch bản nhất định, cho thấy luân canh thường xuyên chuyển đổi mỗi năm có thể không tối ưu. Các phát hiện cho thấy rằng kết quả lâu dài của luân canh cây trồng phụ thuộc vào khả năng duy trì chất lượng đất và giảm tải mầm bệnh trong mùa thu hoạch.

"Mô hình của chúng tôi là một ví dụ về cách lý thuyết tiến hóa có thể bổ sung cho kiến ​​thức của nông dân", Bargués-Ribera nói. "Trong một thế giới với nhu cầu lương thực ngày càng tăng, các nguyên tắc sinh thái và tiến hóa có thể được tận dụng để thiết kế các chiến lược làm cho nông nghiệp hiệu quả và bền vững".

Nghiên cứu trong tương lai có thể áp dụng mô hình mới cho các loài cụ thể để đánh giá mô hình luân canh cây trồng cho các loại cây trồng cụ thể và sâu bệnh của chúng. Mô hình này cũng có thể được sử dụng để giúp nghiên cứu các tác động kết hợp của luân canh cây trồng và các kỹ thuật kiểm soát dịch hại khác, như thuốc diệt nấm và sử dụng các loại cây trồng đã được biến đổi gen để kháng sâu bệnh.

Theo Phys.org