马铃薯胞囊线虫是一种危险的害虫。 这些微小的蠕虫生活在土壤中,穿透幼马铃薯植物的根部,使产量减少 70%。 它们也很难摆脱:卵被保护在雌性体内,死后变成一个囊肿,它可以在土壤中存留多年。
最新研究表明,由香蕉纤维制成的简单纸袋可防止胞囊线虫孵化和寻找马铃薯根部。 在肯尼亚小农场的试验中,这种新方法将产量提高了五倍。
“这是这项工作的重要组成部分,”国际马铃薯中心研究主任 Graeme Thiele 说。 但他警告说,“要让东非的农民从一个好的发现变成一个真正的解决方案,还有很多工作要做。”
土壤线虫是许多作物的问题。 对于马铃薯,金线虫(Globodera rostochiensis)是一种全球性威胁。 根部受感染、受损的植物有淡黄色、枯萎的叶子。 这些土豆更小,而且经常严重损坏,使它们无法出售。 在温带国家,可以通过将马铃薯与其他作物轮作、向土壤喷洒杀虫剂以及种植抗感染的品种来控制线虫。
这些方法还不适用于许多发展中国家,部分原因是农药价格昂贵,而且在热带气候下没有抗药性马铃薯品种。 此外,可以通过销售马铃薯赚钱的小农通常不愿意将马铃薯与价值较低的作物交替种植。
在肯尼亚,马铃薯胞囊线虫的范围扩大了,并且正在蓬勃发展。 “线虫的密度非常高,”国际热带农业研究所的线虫专家 Danny Coyne 说。 这导致了生物多样性丧失的另一个问题,马铃薯农民砍伐森林以建立新的无线虫田地。
香蕉纸可以帮助农民清除土壤中的线虫的想法可以追溯到 10 多年前。 北卡罗来纳州立大学的研究人员正在寻找一种方法来帮助发展中国家的农民安全地提供小剂量杀虫剂。 他们用不同的材料进行了试验,发现用香蕉制成的纸效果最好。 它的管状多孔纤维会在分解前将杀虫剂缓慢释放到土壤中数周。 到那个时候,植物已经发育到足够的程度,即使它被感染,它也已经有一个健康的根系。
在田间试验中,研究人员在纸上添加了阿维菌素,一种杀死线虫的杀虫剂。 他们还在没有阿维菌素的香蕉纸中种植土豆作为对照。 令他们惊讶的是,这些植物的表现几乎与经过农药处理的纸张中的植物一样好。 Coyne 与同事、环境化学家 Baldwin Torto 分享了这个令人费解的结果,他在国际昆虫生理学和生态学中心研究害虫与植物的相互作用。
Torto 与现为北卡罗来纳州立大学研究生的 Juliet Ochola 一起进行了一些实验以了解发生了什么。 他们发现香蕉纸含有从马铃薯幼苗根部分泌的关键化合物,其中一些会吸引有益于植物的土壤微生物。 线虫也学会了注意这些化合物。 一些,如α-chaconin,是线虫卵孵化的信号。 “如果它们中的许多同时孵化,它们将能够打开囊肿,”奥乔拉说。 孵化后,年轻的线虫会感知这些连接并利用它们来寻找嫩马铃薯根。
Ochola 及其同事发现,香蕉纤维吸收了 94% 的化合物。 研究小组在《自然可持续性》杂志上报告说,当他们用纸将线虫卵暴露在渗出液中时,与对照组相比,孵化率降低了 85%。 其他实验表明,孵化的线虫不太可能找到纸覆盖的马铃薯根。
在肯尼亚,线虫出没的田里,Coyne 和他的同事表明,种植用普通香蕉纸包裹的马铃薯与不使用纸种植相比,产量增加了三倍。 纸中少量的阿维菌素——只有通常喷洒在土壤上的量的千分之五——使产量再增加 50%。 据推测,任何落在马铃薯上的线虫都会被阿维菌素杀死。
现在,研究人员正在研究如何让纸包裹并种植土豆给东非的农民。 肯尼亚和附近国家的香蕉种植园可以提供纤维,这些纤维现在被当作废物扔掉了。 然后造纸商可以制造袋子。 根据 Coyne 的说法,最大的挑战将是说服农民自己购买纸张。
一旦农民试用了这些袋子,研究人员说他们会发现它们很容易使用。 “只需包装和种植,”奥乔拉说。
但科英布拉大学的线虫专家 Isabelle Conceicao 指出,包装大量马铃薯仍然是劳动密集型的。 她说,如果开发出一种土豆包装机,也许这种方法可以应用于使用机械播种机的大型农场。