Sekitar 10 taun kepungkur, ing panas banget ing musim panas Kansas, akeh suket kochia sing nyerang lapangan riset Phillip Stahlman ora bakal mundur nalika disemprot karo campuran rong herbisida sing akeh digunakake, glyphosate lan dicamba. Mung sawetara wulan sadurunge, ing cuaca musim semi sing adhem, campuran racun herbisida kanthi gampang nyebabake godhong tipis gulma kanggo mlengkung lan malih dadi coklat, nuduhake yen mati tanduran kasebut.
Saiki suket stalwart wis Stahlman kesandhung. Stahlman, banjur dadi ilmuwan gulma ing Universitas Negeri Kansas, durung nate nemoni masalah iki kanthi herbisida sadurunge. Wiwitane dheweke nganggep manawa dheweke wis salah ngetrapake pertanian kasebut. Nanging taun demi taun, kedadeyan sing padha uga kedadeyan. Stahlman ngerti yen ana kedadeyan. Dheweke terus ngawasi suket ing sawahe. Dheweke uga ngobrol karo petani lokal sing nglaporake ndeleng masalah sing padha. "Lampu kasebut ora suwe sawetara nganti masalah kasebut terus muncul maneh. Rasane kaya teka-teki, ”ujare Stahlman.
Pungkasane, Stahlman, sing wis pensiun, mutusake yen masalah kasebut kemungkinan suhu: Ana sing nyemprotake nalika panas banget nyebabake herbisida ora efektif.
Stahlman ora kesusu nggawe pengamatan iki. Saiki, bukti sing ningkatake nuduhake manawa suhu udakara 90 derajat Fahrenheit utawa luwih bisa nggawe gulma tahan herbisida luwih tahan, lan nyebabake gulma liyane ora sensitif marang bahan kimia tartamtu.
Sawetara petani ujar manawa ngerti yen suhu sing dhuwur bisa ngrusak sawetara herbisida, mula nyoba nyemprotake nalika panas banget. "Aturan sing apik yaiku yen 85 nganti 90 derajat Fahrenheit, aja nyemprot," ujare Curt Gottschalk, manajer pertanian ing Hays, Kansas.
Ora kabeh ahli setuju manawa pola iki, sing biasane ditampilake ing eksperimen laboratorium, dadi masalah tumrap para petani. Lan sawetara herbisida bisa uga luwih apik nalika suhu dhuwur. Nanging yen panas nambah resistensi akeh gulma kanggo herbisida utama, implikasine bisa uga penting. Yen ora dicekel, suket bisa ngrusak panen lan penghasilan - yen petani ora ngupayakake ngontrol suket, bisa ngilangi setengah saka kabeh panen jagung lan kacang kedele ing AS lan Kanada, miturut the Science Weed Science of America, sawijining komunitas ilmuwan akademik lan industri nirlaba. Kerugian kasebut bisa nyebabake petani udakara $ 43 milyar saben taun.
Petani wis gelut nglawan epidemi suket sing nyebabake resistensi genetik tumrap pirang-pirang herbisida, kalebu glyphosate lan dicamba. Stahlman lan peneliti gulma liyane ujar manawa suhu bisa dadi faktor liya sing nguatake pertahanan gulma marang herbisida. Sanajan umume petani saiki ngerti manawa suhu nyebabake herbisida, nanging ing mripat sing ora dilatih, bisa uga katon kaya resistensi herbisida, ujare Stahlman.
Peneliti iki uga wedi yen masalah kasebut bisa dadi saya parah mbesuk amarga perubahan iklim ngundakake suhu lan kedadeyan cuaca ekstrem, kalebu gelombang panas, dadi asring banget.
"Kita wis ngerti manawa resistensi herbisida minangka masalah sing paling masalah kanggo ngontrol ganja kimia," Maor Matzrafi, ilmuwan gulma ing Organisasi Penelitian Pertanian nasional Israel, nulis ing email marang Undark. "Mungkin sensitivitas berkurang amarga perubahan iklim sabanjure."
Petani digunakake kanggo kurang ngandelake herbisida, tinimbang ngontrol suket nggunakake cara angel kayata ngolah lan ngilangi manual. Nanging, diwiwiti ing pertengahan taun 1990an, perusahaan bioteknologi miwiti debut tanduran sing diowahi kanthi genetis sing tahan karo herbisida sing umum lan kuat. Wiji anyar kasebut ngidini para petani nyemprotake sawahe kanthi agrokimia kanggo mateni suket nalika panen GM tuwuh. Teknologi kasebut nggawe penyiangan manual sing paling ora perlu, lan panggunaan herbisida mundhak global. Nanging suket tuwuh minangka respon, lan varietas tahan herbisida muncul. Iki nyebabake pertempuran anyar ing antarane petani lan suket, kanthi petani saya nggunakake kombinasi bahan kimia, uga dosis tambahan, kanggo nyoba nyuda gulma.
Sawise pengalaman Stahlman karo suket kochia, dheweke wiwit mriksa manawa suhu bisa nyebabake kinerja herbisida luwih saka sing wis dingerteni. (Stahlman, kayata akeh ilmuwan gulma akademik, wis nampa dana riset saka perusahaan agrokimia sadurunge.)
Kanggo ngerteni kepiye panas mbantu gulma kanggo nyegah herbisida, Stahlman gabung karo kolega KSU Mithila Jugulam, fisiologis ganja, lan Junjun Ou, asisten riset. Tim kasebut tuwuh bibit saka populasi kochia sing asale ing Kansas, ing kamar sing tetep ana suhu wiwit 63.5 nganti 90.5 derajat Fahrenheit - wakil musim semi lan panas awan ing negara kasebut. Suhu ing kamar mudhun saben 12 jam kanggo niru wayah wengi sing adhem. Nalika bibit tekan udakara 4 inci, peneliti nyelehake glyphosate lan liyane kanthi dicamba. Ing interval mingguan, tim mriksa suket kanggo tanda-tanda cilaka. Sawise sewulan, gandum kasebut dikethok banjur garing lan ditimbang.
Tim kasebut nemokake yen, nalika suhu dhuwur, dibutuhake glyphosate lan dicamba luwih saka kaping pindho kanggo ngontrol suket. Dheweke diterbitake asil ing 2016.
Kanggo ngerti sebabe panas nyuda sensitivitas, peneliti nglacak dalan herbisida liwat suket nggunakake versi glyphosate lan dicamba sing rada radioaktif. Tilas sing sadurunge diproduksi dening Monsanto, lan sing terakhir diproduksi dening BASF Corp. (BASF Corp. nyedhiyakake pambiyantu siswa lulusan kanggo Ou kanggo proyek sing beda.)
Tim kasebut nemokake yen godhonge nyerep kurang glyphosate ing suhu sing luwih dhuwur. Dheweke ora yakin sebabe, nanging Jugulam mikir yen panase bisa nyebabake kochia ngembangake kutikula sing luwih kenthel - lapisan pelindung ing permukaan godhong - sing banjur nambah pertahanan gulma marang herbisida. Tim kasebut nemokake proses sing beda nalika makarya nalika suket nemoni dicamba. Suhu ora mengaruhi jumlah dicamba sing diserep gulma, nanging bisa ngalangi gerakan herbisida liwat tanduran saengga ora nganti tekan target - jaringan sing tuwuh ing pucuk tunas lan godhong anyar.
Ing studi liyane, diterbitake taun kepungkur, Jugulam ngarahake perhatian marang herbisida 2,4-D, salah sawijining bahan agen jeruk, defoliant terkenal sing digunakake ing Perang Vietnam. Saiki, dadi salah sawijining herbisida sing akeh digunakake. Jugulam dites kepiye suhu mengaruhi kemampuan herbisida kanggo ngontrol godhong banyu umum, gulma wiyar sing ditemokake ing lapangan jagung lan kedelai Midwestern.
Ing tes kasebut, Jugulam mriksa sawetara waterhemp umum sing nyebabake resistensi genetik dadi 2,4-D, lan sawetara sing durung. Dheweke nemokake yen butuh luwih saka telung kali luwih akeh herbisida kanggo mateni gulma tahan ing kahanan garing lan panas tinimbang ing suhu sing adhem. Dheweke nemokake efek sing padha nanging luwih cilik ing suket sing rentan.
Waterhemp sing tahan herbisida tahan kena 2,4-D kanthi cepet ngrusak bahan kimia dadi bahan non-racun sadurunge bisa nggayuh target ing pucuk oyot, godhong, lan godhong. Nalika suhu dhuwur, Jugulam ditemokake, waterhemp bakal ngrusak molekul kasebut kanthi luwih cepet.
Jugulam uga nyathet manawa ing suhu dhuwur, sawetara gulma tahan herbisida katon luwih tahan lan sawetara gulma rentan bisa uga mbutuhake luwih akeh pestisida kanggo dikendhaleni.
Ora kabeh suket lan herbisida nanggepi suhu kanthi cara sing padha. Contone, Jugulam uga nemokake 2,4-D lan glyphosate bisa digunakake luwih apik ing suhu sing luwih dhuwur tinimbang ragweed umum lan raksasa, rong suket liyane sing umum ana ing kebon petani AS. Jugulam uga ujar manawa, sanajan ing kasus panas ora nyegah herbisida, efek kasebut biasane diwatesi ing kahanan garing. Wilayah sing asor banget lan udan bisa uga ora weruh efek sing padha.
Nanging sawetara ahli ujar manawa bukti-bukti tuwuh ing macem-macem spesies lan agrochemical sing suhu, lan ing sawetara kasus tingkat karbon dioksida sing dhuwur, mengaruhi kontrol gulma, paling ora ing laboratorium.
Ing tes diterbitake ing 2016, Matzrafi nemokake manawa ing suhu dhuwur, patang spesies suket suket beda karo diclofop-methyl, bahan kanggo herbisida sing diprodhuksi dening Bayer, luwih apik tinimbang suhu sing luwih murah. Matzrafi uga nemokake manawa suhu sing dhuwur nyebabake herbisida liyane, pinoxaden, ora bisa ngatasi tuwuhing brome palsu sing nyerang. Kajaba iku, suket tuwuh sanajan diowahi saka kahanan sing adhem dadi lingkungan sing luwih panas nganti rong dina sawise perawatan herbisida. (Panliten iki dibiayai sebagian dening ADAMA Agricultural Solutions, perusahaan agrochemical adhedhasar ing Israel.)
"Temuan kita, lan akeh panliten liyane wiwit taun 90an, nuduhake manawa kahanan lingkungan pasca aplikasi uga mengaruhi sensitivitas herbisida," ujare Matzrafi ing email. Sanajan petani nyemprot nalika hawa adhem, bisa uga ora cukup kanggo ngindhari efek panase.Sanajan nambah dosis diclofop-metil, ryegrass sing peka herbisida iki tuwuh ing iklim sing luwih anget. Ing saben potret, herbisida ditrapake luwih akeh saka kiwa menyang tengen. Ing tanduran kiwa paling kiwa, ora ditrapake herbisida. Ing foto kiwa, ryegrass tuwuh ing suhu ngisor (50-61 derajat Fahrenheit), dene ing foto sisih tengen, kembang ijo tuwuh ing suhu sing luwih dhuwur (82-93 derajat Fahrenheit). Visual: Saka Maor Matzrafi
Kahanan kasebut, para ahli wedi, bakal saya parah amarga ana perubahan iklim. Wis akeh negara-negara AS sing penting kanggo tetanen, uga wilayah liyane sing ngasilake panganan ing saindenging jagad, kanthi rutin ngalami suhu paling dhuwur 90 derajat Fahrenheit sajrone musim panen. Sawetara peneliti ujar manawa masalah kinerja panas lan herbisida saiki dikepungake amarga ana episode panas banget sing asring ditindakake sajrone sawetara dekade kepungkur.
Nanging, angel banget pin efek sing katon saiki ing owah-owahan iklim, Lewis Ziska, fisiologis tanduran ing Universitas Columbia ing New York, nulis ing email marang Undark. Nanging, ngelingi manawa gulma minangka "kendala paling gedhe kanggo produksi panganan," Ziska ngelingake yen "bakal dadi tantangan sing angel kanggo para petani ing lingkungan sing luwih ekstrim."
Contone, ing Midwest, suhu bisa munggah rata-rata 8.5 derajat Fahrenheit ing pungkasan abad iki, kanthi panas sing luwih dawa lan luwih asring, miturut proyeksi pemerintah federal. Lan ing Asia Kidul, kalebu India - wilayah sing penting global kanggo ngasilake beras, pulsa, kacang-kacangan, lan katun - Panel Antarpemerintahan babagan Perubahan Iklim proyèk suhu rata-rata taunan bakal munggah udakara 6 derajat Fahrenheit ing taun 2100.
Ing eksperimen pertama, asile yaiku dilaporake taun kepungkur, Matzrafi nyinaoni efek gabungan panas lan ningkatake level karbon dioksida ing rong spesies gulma sing beda lan nemokake yen kombinasi kasebut nambah pertahanan herbisida gulma ngluwihi faktor siji-sijine.
Ora jelas manawa pabrikan herbisida wis siyap kanggo tantangan sing bakal teka ing planet pemanasan. Akeh sing ora nyaranake suhu panyemprotan optimal kanggo njamin efektifitas pandhuan sing disebarake marang para petani.
Ing pratelan tinulis, Clark Ouzts, juru bicara Sygenta, pabrikan pinoxaden, ujar manawa perusahaan kasebut durung nyinaoni efek efek perubahan iklim tumrap kegiyatan herbisida, nanging "panelitian lapangan lan aplikasi komersial durung nuduhake suhu duwe pengaruh sing signifikan pengaruhe tumrap kegiatan Pinoxaden. ”
Charla Lord, juru bicara Bayer, nulis ing sawijining pernyataan manawa herbisida perusahaan "dites kanthi ekstensif kanggo memenuhi persyaratan regulator" lan "diwenehi label supaya para pelamar ngerti cara nglamar supaya bisa ngontrol lan sukses sing optimal." Perusahaan ora nanggapi pitakon tartamtu babagan khasiat produke ing suhu sing dhuwur, sanajan perusahaan kasebut duwe dikirim babagan tantangan nyemprot suhu dhuwur ing situs web kasebut. Corteva, sing nggawe herbisida nggabungake 2,4-D, ora nanggepi panjaluk komentar babagan suhu sing gedhe tumrap kinerja herbisida.
Dudu kabeh wong yakin manawa temuan eksperimen kasebut nyebabake masalah kanggo para petani. Sawetara peneliti lan ahli gulma ujar manawa kondhisi laboratorium beda-beda kanthi radikal saka lapangan, saengga asile kurang cocog. "Aku ora mikir manawa bisa ujar manawa iki ana pengaruh ing skala nyata," tulis Brad Hanson, ahli gulma ing Universitas California, Davis, ing email menyang Undark. Hanson kerja bareng Matzrafi ing riset sing diterbitake taun kepungkur.
Hanson, sing kerja bareng petani California minangka peneliti lan spesialis penyuluhan, uga nulis manawa petani biasane nggunakake herbisida cukup kanggo ngatasi owah-owahan cilik ing sensitivitas gulma sing digawe panas.
Kassim Al-Khatib, ahli fisiologis panen ing Universitas California, Davis sing wis nyelidiki babagan kinerja herbisida nalika panas lan asor, nulis ing email marang Undark yen panelitian kasebut ditindakake kanthi kondisi laboratorium sing dikontrol kanthi ati-ati sing ora bakal ditemokake para petani ing sawah. "Apa sing kedadeyan ing kahanan sing dikontrol umume ora ndhukung apa sing kedadeyan ing kahanan lapangan," dheweke nulis.
Ing riset dhewe, Al-Khatib wis nyinaoni efek suhu lan asor tumrap sawetara jinis herbisida lan spesies gulma. Ing kasus sing ditliti, jarene, khasiat herbisida umume nambah suhu lan asor sing luwih dhuwur, kajaba suhu luwih saka 100 derajat Fahrenheit. Matzrafi lan Jugulam setuju manawa laboratorium kasebut ora nggambarake lingkungan pertanian sing luwih kompleks.
"Nanging aku ora nganggep penting asil," tulis Matzrafi. Dheweke, Stahlman, lan liya-liyane ujar manawa dheweke wis weruh efek ing lapangan. "Aku mikir bisa ndeleng apa-apa. Sajrone 10 taun sabanjure, aku bakal bisa ndeleng luwih akeh. Bakal dadi masalah utama, "ujare Chuck Otte, agen Riset lan Ekstensi K-State ing Geary County, Kansas, sing utamane kerja bareng petani.
Temuan riset kasebut nyoba warta kanggo para petani sing ngandelake herbisida supaya gulma sing saya gegaman. Saiki, sawetara petani ngupayakake nyegah sawetara efek saka panas kanthi nyemprotake herbisida sajrone wektu sing adhem. Ing tengah musim panas, Carie Moore ujar manawa dheweke tangi sadurunge esuke kanggo nyemprotake kebonane 650 hektar ing Dakota Lor sadurunge panase saya dhuwur banget, kadang-kadang paling dhuwur 100 derajat Fahrenheit. Nanging nalika globe dadi panas, petani bakal ngadhepi jendhela sing luwih sempit nalika suhune cukup adhem, ujare Ziska. Lan riset Matzrafi nyaranake yen nyemprot sajrone wektu sing adhem ora njamin yen khasiat herbisida ora kena pengaruh panas sing mbesuk ing wayah awan utawa uga dina sabanjure.
Lan kadang petani ora bisa nyemprotake herbisida ing panas, utamane ing peternakan gedhe kanthi pirang-pirang ewu hektar.
Otte ujar manawa wong sing ora precaya bisa uga ora ngerti yen herbisida ora bisa digunakake amarga panandhang panas mbantu para gulma. Kaping pisanan bisa nganggep manawa macem-macem faktor umum sing salah, kayata resistensi herbisida, kurang udan, utawa herbisida sing sithik. "Ana akeh faktor sing mbingungake, mula angel diatasi," ujare.
Kanggo jangka panjang, para petani kudu nyuda katergantungan marang herbisida lan nggunakake teknik liya sing luwih asring digunakake ing tani organik saiki, supaya gulma tetep ora ana, ujare akeh ahli. Contone, nandur tanduran panutup kayata gandum ing musim semi utawa semanggi layung mbantu mandheg ganja ing oyot kosong lan tuwuh macem-macem panen kanthi rotasi bisa dadi suket ing sikil sing salah mbantu ngatasi populasi. Moore wis obah ing arah iki. Dheweke muter kedelai kanthi gandum, gandum, lan pirang-pirang tanduran lan tanduran macem-macem tanduran panutup tambahan kayata rye lan kacang polong.
Dheweke uga sok-sok ngisi lemah kanggo mbantu nyegah tuwuh gulma. "Kurang akeh kita kudu nyemprotake bahan kimia kanthi luwih apik," ujare. Nanging, kanggo njaga panen, tani ora bisa ninggali kabeh herbisida, ujare Ziska. Kanthi sawetara bahan kimia anyar sing ditawakake, para petani kudu luwih ati-ati karo herbisida sing ana saiki supaya bisa terus makarya mbesuk. Pabrikan kudu menehi saran luwih apik marang para petani babagan kapan lan cara nggunakake herbisida, nambah Matzrafi.
"Petani ora bisa mung nyemprot lan ndedonga maneh," ujare Otte.