Основная страница: Морковь
Рынок органической моркови
Производство органической моркови в США и Европе составляет значительную долю от общего объема производимой моркови, что отражает высокий спрос потребителей органической продукции как на свежую, так и на переработанную морковь. Хотя производители органической моркови сталкиваются со многими из тех же проблем, что и их коллеги, выращивающие обычную морковь, ограничивающие факторы, влияющие на урожайность и качество, могут отличаться, также как и допустимые затраты и методы управления. Таким образом, органические системы часто требуют проведения исследований и разработок специально для органического сектора. В последние годы государственные программы исследований и распространения знаний расширили свои усилия по решению проблем органического производства, предоставлению большего количества информационных ресурсов производителям и расширению рыночных возможностей (Navazio, 2010; Seaman, 2016; Simon et al., 2017). Семеноводческие компании и несколько государственных селекционных программ также работают над выведением новых сортов с признаками, которые отвечают потребностям производителей органической продукции и решают проблему нехватки семян моркови органического производства (Simon et al., 2017; Herstatt, 2018).
Органический сектор является одним из самых быстрорастущих сегментов сельского хозяйства с 125% ростом за последние 10 лет в Европе и США. По данным американской Ассоциации органической торговли (OTA) и европейских Научно-исследовательского института органического сельского хозяйства (FIBL) и Международной федерации движений органического сельского хозяйства (IFOAM) (Willer and Lernoud, 2017; OTA, 2018), объем рынка органической продукции в США по состоянию на 2017 год составил около 50 млрд долларов США, в Европе — более 27 млрд евро, а в мире по состоянию на 2015 год — более 81 млрд евро. Фрукты и овощи составляют крупнейший сегмент рынка в США — 16,5 млрд долларов США в 2017 году (OTA, 2018). В ряде европейских стран на фрукты и овощи также приходится около 20% национального рынка органической продукции, а морковь часто занимает ведущее место в сегменте органических овощей (Willer and Lernoud, 2017; Herstatt, 2018).
Потребители органической продукции обычно руководствуются ожиданием того, что органически выращенные продукты более питательны и выращены с меньшим воздействием на окружающую среду, чем традиционно произведенные продукты (Reeve et al., 2016). Потребители органической пищи также отдают предпочтение питательности, вкусовым качествам и свежести овощей, а морковь широко известна этими преимуществами (Lotter, 2003; European Food Information Council, 2013). Популярность питательных полезных свойств и простота потребления моркови в свежем сыром виде, особенно благоприятная для детей, являются ключевыми причинами того, что органическая морковь занимает значительную долю общего рынка моркови. В последние годы органический рынок также возглавила тенденция появления новых цветов моркови, включая фиолетовый, желтый, красный и белый, а также многоцветную, набирающую популярность «радужную морковь» среди шеф-поваров и продавцов органических продуктов (рис. 16.1).
В 2016 году объем производства органической моркови в США достиг 88 млн долларов США, причем более 59 млн долларов США пришлось только на Калифорнию. Продажи органической свежей моркови, включая упакованную морковь типа «бэби» и «виолончель», а также морковь в пучках, составили 67% рынка, а 33% продаж пришлось на органическую морковь для переработки, включая сегменты консервированного и замороженного рынка. По данным Национальной службы сельскохозяйственной статистики Министерства сельского хозяйства США (NASS), в 2016 году доля органической моркови составила 11,7% от общих площадей производства моркови и 10,8% от продаж, что ниже пикового показателя в 14,7% от общих площадей и 10,7% от продаж в 2011 году, но гораздо выше, чем 5,8% от площадей и 1,9% от продаж в 2008 году (USDA-NASS, 2009a,b, 2012a,b, 2015a,b, 2016a,b, 2017a,b) (рис.). Рыночные и розничные цены на органическую морковь следуют традиционным тенденциям с течением времени, с постоянной маржой, примерно в два раза превышающей стоимость органической моркови (Luo, 2016). Таким образом, сокращение доли посевных площадей при сохранении рыночной стоимости, близкой к 11%, свидетельствует о росте урожайности с одного акра за последние годы. Эти цифры составляют более 5% от общего объема продаж органических овощей.
Рынок органических семян моркови стимулируется в США и Европе требованием, что производители органической продукции должны сажать органически выращенные семена, если они доступны. Правила Национальной органической программы USDA (NOP) гласят: «Производитель должен использовать органически выращенные семена … за исключением … неорганически выращенные, необработанные семена и посадочный материал могут быть использованы для производства органической культуры, если эквивалентный органически выращенный сорт не является коммерчески доступным» (Правила NOP §205.204).
Европейские органические правила содержат аналогичное требование; однако в каждой отдельной стране может быть установлено, что имеется достаточное количество органического семенного материала в достаточном разнообразии сортов, что исключает возможность использования неорганического семенного материала (Европейская комиссия, 2018). Европейская система сортоиспытания и регистрации сортов способствует определению доступности и пригодности более легко, чем в США, где национальная система тестирования не применяется. Семеноводческие компании стремятся решить уникальные производственные задачи и рыночные качества органического сектора, и в США и Европе коммерчески доступны различные сорта органической моркови в виде органических семян.
Потребители органической продукции отдают предпочтение вкусу, питательности и разнообразию овощей, в частности, моркови (Dawson et al., 2017; Simon et al., 2017). Селекционная работа по улучшению вкуса, питательности и новых цветов ведется в рамках государственных и частных программ, поскольку рынок органической продукции и замороженных продуктов расширяет предложение сортов моркови. На международном уровне существует несколько государственных программ, работающих над созданием органической моркови. Прежде всего, в США в 2012 году стартовал проект «Улучшение моркови для органического сельского хозяйства» (CIOA), возглавляемый селекционером USDA, доктором Филом Саймоном, который в настоящее время финансируется до 2020 года. Цель проекта — улучшить понимание влияния окружающей среды на производительность моркови в условиях органического земледелия и вывести новые сорта для органического сельского хозяйства, включая улучшения по ключевым признакам: устойчивость к нематодам, устойчивость к болезням, конкурентоспособность по отношению к сорнякам и потребительские качества, включая вкус и питательность. В Европе проект LiveSeed — это финансируемая Европейским союзом инициатива с участием 16 стран, целью которой является активизация усилий по селекции органических семян и растений по всей Европе (Европейский союз, 2017). В дополнение к усилиям по удовлетворению потребностей селекции органических растений, а также производства семян и нормативных ограничений, в рамках этой инициативы анализируются различные цепочки создания стоимости семян для органического производства моркови, включая использование неорганических семян, семян органического производства, а также семян, выведенных для органических систем и произведенных в них (Herstatt, 2018).
Органическое производство моркови
Органическое производство и обработка определяются и регулируются NOP USDA и Европейским Союзом, а также другими правительственными агентствами на международном уровне. Органическое производство определяется не только отсутствием запрещенных веществ, но и как система, которая управляется «в соответствии с конкретными условиями местности путем интеграции культурных, биологических и механических методов, способствующих круговороту ресурсов, экологическому балансу и сохранению биоразнообразия» (USDA-NOP, 2002). Стандарты органического производства также разработаны IFOAM и описываются IFOAM как соблюдение принципов здоровья, экологии, справедливости и заботы.
Проблемы производства моркови в органических и традиционных системах совпадают, включая основных вредителей и болезни, но методы управления и приоритетность сортовых признаков в этих двух системах часто различаются. Общественная озабоченность и нормативные требования в отношении уровня остаточного содержания пестицидов и накопления азота и тяжелых металлов в моркови также стимулируют исследования методов органического производства, особенно учитывая значительное потребление моркови детьми и использование в детском питании (Collier and Finch, 2009; Colquhoun et al., 2018). Производители органической моркови полагаются на интегрированный подход к управлению с акцентом на культурные методы, включая использование покровных культур, органических добавок, севооборотов, механическую борьбу с сорняками, выбор участка, сроки посадки и выбор сорта культуры (Finckh et al., 2015; Seaman, 2016). Экологические последствия органических методов управления могут существенно повлиять на присутствие и воздействие вредителей и болезней моркови. Мониторинг вредителей и болезней и предотвращение внесения или распространения инокулята патогенов являются критически важными в органическом хозяйстве. Практика исключения или избегания включает посадку чистых семян, свободных от бактериальной, грибковой и вирусной инокуляции; выбор участков поля, чтобы избежать почвенных или сорных хозяев источников инокуляции; и обеспечение того, чтобы инокуляция не вносилась через оборудование, средства производства или поливную воду. Практика управления полем для предотвращения болезней при производстве моркови включает в себя борьбу с сорняками, избегание верхнего полива, ориентацию полей для улучшения воздушного потока и обрезку полога при чрезмерной густоте. В целом, по сравнению с традиционными производителями, производители органической продукции избегают периодов пара, практикуют более длительные севообороты и интегрируют большее разнообразие культур в свою производственную систему (Finckh et al., 2015). Такая практика может помочь избежать патогенов, переносимых почвой, но иногда может способствовать их накоплению, если у патогена есть подходящие альтернативные культуры-хозяева, включая потенциальные покровные культуры или виды сорняков, присутствующие в севообороте. Управление питательными веществами в почве при органическом производстве моркови обычно включает выбор участка поля и внесение органического вещества, в том числе компоста или покровных культур, для повышения качества почвы и оптимизации здоровья культур. Увеличение внесения органического вещества может также увеличить микробное разнообразие почвы и усилить организмы, которые антагонизируют или конкурируют с патогенами (Finckh et al., 2015). Хотя органическое производство не допускает использования химических пестицидов, существует несколько органических пестицидов, используемых в качестве последнего средства для борьбы с насекомыми и болезнями. Органические пестициды могут включать ряд микробных агентов, различные соединения меди, а также ингредиенты растительного происхождения и другие вещества естественного происхождения. Органические пестициды должны быть перечислены в органических правилах в качестве одобренных материалов или одобрены Институтом обзора органических материалов (OMRI) в качестве одобренного коммерческого продукта. Большинство коммерчески доступных органических пестицидов, рекламируемых для борьбы с болезнями моркови, не были оценены в университетских исследовательских испытаниях, и их эффективность не подтверждена документально (Seaman, 2016). Исследования эффективности органически одобренных внекорневых обработок проводятся и на других культурах, результаты которых неоднозначны, но некоторые продукты демонстрируют снижение уровня заболеваний (Egel et al., 2019). По мере расширения масштабов органического производства моркови и роста органического рынка государственные и частные исследовательские усилия и программы распространения знаний стремятся решить проблемы производства, чтобы удовлетворить потребности производителей и промышленности (Seaman, 2016; Simon et al., 2017).
Борьба с сорняками
Морковь, как известно, медленно прорастает и создает навес для посевов. По этой причине устойчивость к сорнякам и борьба с ними являются ключевыми задачами в органическом производстве моркови (рис.). При борьбе с сорняками особое внимание уделяется культурным методам, включая выбор сорта, а также физическому уничтожению сорняков путем сжигания, культивации и ручной прополки. Стоимость борьбы с сорняками является важным экономическим фактором в органическом производстве моркови, а влияние конкуренции сорняков может варьироваться в зависимости от сорта (Peruzzi et al., 2007; Seaman, 2016; Colquhoun et al., 2017; Simon et al., 2017).
В органическом производстве моркови обычно используется несколько физических методов борьбы с сорняками, включая довсходовое или довсходовое опрыскивание или культивацию, междурядную культивацию после посева и несколько раундов ручного рыхления. В Италии Перуцци и др. (2007) продемонстрировали сокращение трудозатрат и расходов при использовании новых методов борьбы с сорняками, которые изменяют стандартные междурядья и режимы культивации в органическом производстве моркови в регионе. Исследователи в США аналогичным образом изучают различные инструменты для культивации и эффективность комбинирования инструментов для повышения эффективности механической борьбы с сорняками (Hitchcock Tilton et al., 2018b). Hitchcock Tilton et al. (2018a) обнаружили, что применение пальцевого прополочного культиватора и дуо-рыхлительных дисков на стадии первого настоящего листа привело к наибольшему сокращению времени, необходимого для ручной прополки. Исследователи также признали, что выбор сорта влияет на устойчивость культуры моркови к механическим обработкам, что говорит о возможности селекции сортов на наличие признаков, которые могут повысить эффективность механических средств борьбы. В частности, разделение тканей на корни и побеги повысило устойчивость к орудиям, предназначенным для выкорчевывания сорняков, таким как торсионная прополка, в то время как раннее разделение побегов повысило устойчивость к орудиям, предназначенным для заглубления сорняков, таким как пальцевая прополка. Потенциал селекции для улучшения устойчивости к сорнякам или конкурентоспособности сорняков был также отмечен Colquhoun и др. (2017, 2018) на основе выявления различий в способности сортов подавлять сорняки за счет быстрого появления всходов и раннего установления полога культуры. На морфологию побегов моркови влияют как генетические, так и экологические факторы, и в настоящее время в Университете Висконсин-Мэдисон проводится исследование по разработке маркеров локусов количественных признаков побегов на различных стадиях роста растений с целью содействия селекции с помощью маркеров для этого признака в будущем (Grahn et al., 2018). Производители используют очень мало органических гербицидов, однако канадские исследователи обнаружили, что полосное применение гвоздичного и цитрусового масла с междурядной культивацией обеспечивает приемлемый контроль сорняков и урожайность (Main et al., 2013).
Борьба с вредителями
Для борьбы с вредителями в органическом производстве используются методы культурного управления, такие как выбор полей, севооборот и выбор устойчивых сортов. Основными вредителями органического производства моркови являются морковная ржавчинная муха (Psila rosae), тля, лигус (Lygus hesperus) и корневые нематоды, в первую очередь (Meloidogyne javanica и Meloidogyne incognita).
Несколько видов корневых нематод являются вредителями как в органических, так и в конвенциональных системах производства. Наиболее опасными видами являются эндопаразитические нематоды M. javanica и M. incognita, которые могут вызывать сильное загнивание корней и потерю урожая и качества продукции. Эти два вида вызывают особую озабоченность у производителей в теплом климате, например, в Калифорнии, ведущем штате США по посевным площадям моркови (Simon et al., 2017). Производители органической продукции полагаются на выбор полей, севообороты и методы управления почвой для укрепления здоровья почвы, чтобы минимизировать воздействие нематод, поскольку применение фумигантов в органическом производстве запрещено. Профилактика в органических системах имеет решающее значение, поскольку после появления нематод искоренить их очень сложно, что объясняется тем, что яйца остаются жизнеспособными в течение длительного периода времени и существует множество альтернативных хозяев культур (Seaman, 2016). Сельхозпроизводители отслеживают экономические пороговые уровни, которые могут варьироваться в зависимости от среды и состояния поля, и соответствующим образом влияют на управленческие решения. Обеспечение оптимальных сроков посева, выбор участка, питание и качество почвы очень важны, поскольку растения, выращенные в оптимальных условиях, как правило, лучше переносят нематоду (Seaman, 2016). Органические системы в целом отличаются от обычных по нескольким параметрам, которые могут влиять на различия в популяциях нематод. Например, органические системы, как правило, включают больше севооборотов зернобобовых покровных культур, которые могут действовать как альтернативный хозяин, но также увеличивают содержание органического вещества в почве, что потенциально улучшает здоровье почвы. Органические системы также обычно включают меньше периодов пара и меньше борьбы с сорняками, что может привести к присутствию альтернативных хозяев. Наконец, органическое производство подчеркивает повышение биологического разнообразия почвенного микробного сообщества в качестве меры по минимизации вспышек вредителей и болезней, а в случае нематод сообщество свободноживущих хищных нематод может быть важным помощником в подавлении паразитических нематод (Finckh et al., 2015). Было показано, что внесение органических веществ, таких как компост, снижает численность паразитических нематод при одновременном увеличении численности бактериальных и грибковых кормовых нематод (Wang et al., 2008). Генетическое картирование множества генов, связанных с устойчивостью к основным видам нематод, облегчает использование селекции с помощью маркеров при выведении устойчивых к нематодам сортов. Недавний выпуск селекционных линий, устойчивых к нематодам ключевых видов, M. incognita и M. javanica, обещает помочь в борьбе с этими вредителями в органических системах, а также снизить зависимость от химических почвенных фуми¬гантов в традиционном производстве (Boiteux et al., 2000; Simon et al., 2000; Ali et al., 2014; Parsons et al., 2015).
Морковная ржавчинная муха может быть сложным вредителем для управления в органических системах без использования химических инсектицидов, которые обычно применяются в традиционном производстве, но ряд стратегий управления показывает перспективность в органических системах. В обзоре литературы, проведенном Кольером и Финчем (2009) по борьбе с морковной ржавчинной мухой в Великобритании, определены несколько методов, которые при совместном применении показывают перспективу снижения воздействия ржавчинной мухи в органических системах. Сообщается о частично устойчивых сортах, которые могут помочь в снижении воздействия. Севооборот является основным фактором, позволяющим избежать накопления зимующих куколок и личинок ржавчинной мухи. Поскольку взрослые мухи не перемещаются далеко, пространственное размещение полей в стороне от восприимчивых культур также минимизирует заражение. Управление сроками посева, чтобы избежать появления первого поколения взрослых мух весной, и поднятие корней до того, как корни будут повреждены более поздними поколениями, может помочь уменьшить воздействие. Покрытие посевов мелкоячеистой сеткой для исключения имаго также практикуется, хотя это и дорого, но время размещения ткани должно исключать первое поколение имаго и учитывать другие последствия, связанные с управлением сорняками и болезнями.
Борьба с болезнями
Несколько болезней моркови являются общими для органического и традиционного производства (Davis and Raid, 2002), но производители органической продукции ограничены в возможностях борьбы с ними, поскольку химические средства защиты растений и неорганическая обработка семян запрещены. Финкх и др. (2015) в своей книге «Болезни растений и борьба с ними в органическом сельском хозяйстве» (нематоды, стр. 99-100; общее управление болезнями, стр. 148-149; селекция на устойчивость к болезням, стр. 179; рекомендации по обработке горячей водой, стр. 197-200; общая борьба с болезнями овощей, стр. 311-317) дают ценный обзор общих методов для органических систем и конкретных тактик в отношении основных патогенов моркови. В органической практике, как правило, особое внимание уделяется предотвращению болезней, поскольку возможности лечения ограничены. Культурные методы направлены на повышение здоровья урожая при минимизации давления болезней, включая севооборот, почвоулучшающие методы, диверсификацию культур, выбор участка, сроки посадки, управление орошением и использование устойчивых сортов. Управление орошением сосредоточено на избежании полива сверху, чтобы предотвратить распространение инокулята и ограничить смачивание листьев и влагу, способствующую росту многих грибковых и бактериальных патогенов растений (Davis and Raid, 2002; Weber et al., 2004). Также необходимо следить за тем, чтобы поливная вода не содержала инокулята патогенов.
Посадка семян, свободных от патогенов, является первым шагом в предотвращении занесения патогенов (Davis and Raid, 2002). В органическом производстве моркови обработка горячей водой является наиболее распространенным методом борьбы с патогенами, переносимыми семенами, при обнаружении их в партиях семян, хотя эффективность зависит от сорта, типа патогена, патогенной нагрузки и качества партии семян (Finckh et al., 2015). Также ведутся исследования по разработке альтернативных методов обработки органических семян и протоколов обработки паром, которые показывают эффективность в отношении некоторых конкретных патогенов, хотя оборудование не является широко доступным (Finckh et al., 2015).
Те же ключевые болезни в неорганических системах являются приоритетными для органических производителей (Davis and Raid, 2002), и во многих случаях ограничения в использовании пестицидов стимулируют исследования, которые приносят пользу как органическим, так и неорганическим производителям. Несколько видов поражения листьев являются одними из наиболее распространенных болезней моркови и требуют тщательной профилактики в органическом производстве. Грибковое поражение листьев вызывается переносимыми из семян патогенами Alternaria dauci и Alternaria radicina. Бактериальный возбудитель листовой гнили Xanthomonas hortorum pv. carotae также является важным возбудителем листовой гнили, за которым необходимо следить в органическом производстве. Все эти патогены могут переноситься семенами, поэтому проверка семян необходима для предотвращения интродукции (Du Toit et al., 2017), однако существуют рекомендуемые режимы обработки горячей водой при обнаружении патогенов в партиях семян. Производители органической моркови в США назвали Alternaria leaf blight главной проблемой производства и приоритетом селекции (Simon et al., 2017). Alternaria leaf blight широко распространена в США и Европе, наиболее часто встречается на старых листьях и возникает в регионах с высокой влажностью в середине и конце лета. Бактериальное поражение листьев также поражает листья моркови. Борьба с этим заболеванием особенно важна в органическом семеноводстве, поскольку оно распространено в менее влажных регионах США и может привести к значительному снижению урожайности и качества семян (Du Toit et al., 2005). Рекомендуемые стратегии борьбы с различными видами листовой пятнистости схожи для всех видов. Имеются частично устойчивые сорта. Рекомендуется чередование культур в течение 2-3 лет, а также внесение остатков урожая после уборки, чтобы избежать распространения инокулята. Избегание и мониторинг являются первыми шагами в органическом управлении, но есть и органически одобренные пестициды. Однако результаты исследований эффективности этих пестицидов различны. Активные ингредиенты включают различные соединения меди, микроорганизмы и ботанические продукты. Органические пестициды, как правило, не являются надежным основным средством борьбы с этими патогенами (Seaman, 2016).
Система удобрения
Улучшение качества почвы является ключевым фактором органического производства овощей, но особенно важно для органического производства моркови, так как на качество корнеплодов негативно влияет производство на истощенных почвах или почвах с недостаточной структурой и аэрацией. Хотя песчаные почвы обычно предпочтительны для производства моркови, в целом, выбор полей с достаточным плодородием также важен для органического производства, поскольку питательные вещества не так легко вносить, как при неорганическом производстве. Производители органической моркови обычно вносят в почву компост или навоз, а также чередуют покровные культуры для улучшения здоровья почвы и доступности питательных веществ. Высвобождение питательных веществ в органической системе зависит от биологических и экологических условий, поэтому время посадки должно совпадать с высвобождением питательных веществ, доступных для роста культур. Доступность питательных веществ, особенно азота, часто бывает низкой весной в прохладных почвенных условиях, поэтому сроки посадки должны учитывать время высвобождения питательных веществ. Для удовлетворения потребностей культур в питательных веществах используется анализ почвы и внесение минерального фосфора и различных микроэлементов, а также различные органические удобрения в мешках или жидкие удобрения с концентрацией макроэлементов (Seaman, 2016).
Органические семена моркови
В то время как органическое производство продолжает расширяться, органическое сельское хозяйство по-прежнему зависит от неорганических семян и сортов, выведенных в обычных условиях, на значительной части производственных площадей (Hubbard and Zystro, 2016). Согласно последнему отчету о состоянии органического семеноводства (2016), органические фермеры используют больше органических семян, чем 5 лет назад. По всем культурам опрошенные органические фермеры сообщили, что в среднем 69% площадей под овощами засеваются органическими семенами, что на 14% больше, чем в 2011 году. Производители моркови сообщили, что в среднем 66% их площадей засеваются органическими семенами, что представляет собой значительную рыночную возможность для поставщиков органических семян моркови. В отчете также отмечается, что по мере увеличения размера овощеводческих хозяйств процент площадей, засеваемых органическими семенами, уменьшается. Семеноводческие компании, продающие органические семена, также называют препятствиями для роста сектора органических семян недостаточное внедрение источников органических семян крупными производителями, а также законодательство, допускающее отступления от правил при использовании неорганических семян (Herstatt, 2018). В 2016 году по сравнению с 2011 годом фермеры-органики сообщили о большей удовлетворенности органическими семенами, ответив, что качество семян было на одном уровне с обычными (неорганическими) семенами. Они также вновь признали важность органических семян для обеспечения целостности органических продуктов питания, а 60% опрошенных фермеров уже сохраняют семена для собственного использования на ферме и/или для коммерческой продажи (Hubbard and Zystro, 2016). Рынок органических источников семян явно представляет значительный интерес для семенной индустрии, о чем свидетельствует созыв Американской ассоциацией торговли семенами (ASTA) рабочей группы по органическим семенам.
Органическое семеноводство моркови может быть сложной задачей, поскольку вредители и болезни на этапе производства семян могут существенно повлиять на урожайность и качество семян, а использование химических пестицидов, обычно применяемых в неорганическом семеноводстве, не допускается.
Традиционные селекционные программы, как правило, сосредоточены на устойчивости к болезням в вегетативной фазе производства, а не в репродуктивной, и поэтому часто полагаются на пестициды для борьбы с патогенами в семеноводстве. Производство гибридных семян является особенно сложной задачей, поскольку инбредные линии могут быть менее устойчивыми, а для надежного размножения семян устойчивость к болезням должна быть интегрирована в обе родительские линии.
Клоп Lygus может быть значительным насекомым-вредителем при производстве семян моркови в основных регионах выращивания семян моркови на западе США (Carlson, 1954). Насекомые используют свои стилеты для высасывания зародыша из развивающегося семени, нанося при этом физический ущерб; порог в одно насекомое на головку семени может привести к 50% снижению урожая семян (Carlson, 1954). Органическая борьба с ним не изучалась, поскольку применение пестицидов на семенных культурах является нормой в неорганическом производстве, и он не является основным вредителем вегетативной фазы производства моркови. Воздействие лигусового клопа на семена моркови давно задокументировано, и отмечены доказательства различий в устойчивости сортов, но поскольку устойчивость не была приоритетом селекции, нет известных устойчивых сортов, имеющихся в продаже (Carlson, 1954; Scott, 1970; Stein and Nothnagel, 1995).
Борьба с патогенами, переносимыми семенами, при органическом производстве семян моркови имеет решающее значение для обеспечения хорошего качества семян и предотвращения распространения инокулята (Davis and Raid, 2002). Множество листовых парш переносится семенами, включая грибковые патогены A. dauci и A. radicina. Голландская программа органической селекции Bioconnect разработала методы лабораторных испытаний для выявления устойчивости к A. radicina и Rhizoctonia carotae и оценила устойчивость в коллекции культурных сортов и более экзотического материала (Voorrips et al., 2006). Испытания и борьба с возбудителем бактериальной листовой гнили, X. hortorum pv. carotae, также важны, поскольку это заболевание может оказывать значительное воздействие в засушливом климате, включая основные регионы производства семян моркови на западе США (Du Toit et al., 2005). Обработка горячей водой является наиболее часто применяемой органической обработкой семян против этих патогенов, и в литературе опубликованы рекомендации по температурному и продолжительному режиму:
- Alternaria dauci, Alternaria radicina: температура 50-53 °C в течение 10-30 мин (Davis and Raid, 2002);
- Xanthomonas hortorum pv. carotae: температура 52 °C в течение 25 мин (Strandberg and White, 1989; Grondeau and Samson (1994); Du Toit et al., 2017).
Селекция моркови для органических систем
Органические методы производства были стандартом в сельском хозяйстве до Первой мировой войны и появления синтетических удобрений и пестицидов (Lotter, 2003). С этой точки зрения можно сказать, что все основные продовольственные культуры, включая морковь, были выведены в условиях малоинтенсивного «органического» производства. Современная органическая селекция растений также направлена на улучшение адаптации сортов к окружающей среде в условиях органического хозяйствования с низким уровнем внешних затрат (Lammerts van Bueren and Myers, 2012). Усилия по селекции и выращиванию семян в органических системах и для них начались в Европе в 1950-х годах биодинамическими фермерами, стремящимися к совместной эволюции своих сортов с их системой земледелия, и в 1970-х годах с ростом органических фермеров, стремящихся сохранить биоразнообразие сельскохозяйственных культур в США. Более широкие усилия по расширению селекции для органического сектора возникли в начале 1990-х годов в ответ на рост генной инженерии и усиление консолидации в семенной индустрии. С тех пор селекция органических растений превратилась в целенаправленную область науки и промышленности с более широкими целями: удовлетворение потребностей рынка органических растений, использование методов селекции, отражающих ценности органического сектора, и выведение сортов с признаками, которые поддерживают превосходную производительность в органических условиях. В настоящее время в США и Европейском союзе существуют государственные программы, поддерживающие инициативы по селекции органических культур (Hubbard and Zystro, 2016; European Union, 2017). С 2009 года Европейская ассоциация исследований в области селекции растений (EUCARPIA) включает раздел «Органическое и малоинтенсивное сельское хозяйство» (Lammerts van Bueren and Myers, 2012).
Производители органической продукции по-прежнему полагаются на многие сорта сельскохозяйственных культур, включая морковь, выведенные в традиционных системах земледелия и для них (Hubbard and Zystro, 2016). Хотя многие производственные задачи и потребности в селекции схожи между органическими и традиционными системами, существуют различия в допустимых инструментах управления, а факторы, ограничивающие рост культур, могут отличаться. Поэтому ранжирование важности признаков сельскохозяйственных культур может отличаться в двух системах, что повышает возможность улучшения характеристик культур специально для органических систем (Lammerts van Bueren and Myers, 2012). Традиционные системы имеют больше возможностей для изменения и контроля среды выращивания сельскохозяйственных культур путем внесения син-тетических удобрений и химических средств защиты растений, в то время как органические системы в большей степени полагаются на экологическую адаптацию культурного сорта (Lammerts van Bueren and Myers, 2012).
В 2010 и 2014 годах в рамках проекта «Состояние органического семени» Альянса органического семеноводства были проведены опросы производителей органической продукции с целью выявления наиболее важных культур и признаков для селекции в органических системах (Hubbard and Zystro, 2016). В оба года производители органической моркови назвали селекцию для борьбы с сорняками и вкусовые качества самыми приоритетными. В других недавних отчетах, посвященных оценке приоритетов селекции органических растений в США, также проводился опрос органических производителей и других заинтересованных сторон, и в качестве главных приоритетов селекции моркови были названы вкусовые качества, конкурентоспособность сорняков, устойчивость к Alternaria, устойчивость к пятнистостям и нематодам (Brouwer and Colley, 2016; Hultengren et al., 2016; Dawson et al., 2017; Simon et al., 2017).
Приоритеты селекции направлены на решение основных производственных проблем в органических системах. Эффективность использования питательных веществ является важным признаком и возможностью селекции, особенно в отношении доступности азота, поскольку органическое земледелие полагается на круговорот питательных веществ для обеспечения питания культур, и поэтому азот часто является ограничивающим фактором роста, особенно в условиях прохладной весны (Thorup- Kristensen, 2006; Thorup-Kristensen et al., 2012; Messmer et al., 2012). Производители органической продукции полагаются на механическую обработку почвы и другие культурные методы борьбы с сорняками, поэтому жизнеспособность культуры, конкурентоспособность и устойчивость к сорнякам являются важными характеристиками сортов в органическом производстве. Не используя синтетические химикаты для защиты растений, производители органической продукции также полагаются на устойчивость сортов для решения важнейших проблем, связанных с вредителями и болезнями.
Для решения этих проблем существует явный потенциал для выведения более устойчивых культур для систем органического производства моркови, но число государственных и частных селекционеров моркови, заинтересованных в обслуживании органического сектора, ограничено. Ранее упомянутый проект CIOA занимается селекцией моркови для повышения конкурентоспособности сорняков, устойчивости к болезням и товарных качеств, а также изучением взаимодействия растений и микроорганизмов, что может привести к будущим усилиям по селекции для повышения эффективности использования питательных веществ и индуцированной системной устойчивости. Одной из основных задач проекта является передача передовой зародышевой плазмы и новых сортов в индустрию органического семеноводства. В частном секторе голландская семенная компания Bejo является ведущей компанией по селекции органической моркови, в рамках селекционных программ которой выведено несколько гибридных органических сортов. В дополнение к программе Bejo, несколько биодинамических компаний в Европе и органических компаний в США разрабатывают открыто опыляемые сорта моркови для органических систем, в частности, Bingenheim в Германии, Sativa в Швейцарии и Johnny’s Selected Seeds в США. Кроме этих компаний, ряд небольших, диверсифицированных органических семенных компаний в США и Европе вносят свой вклад в предложение органических семян моркови, в основном производя и продавая открытоопыляемые сорта (www.organicseedfinder.org).
Исследования и технологии в области органического сельского хозяйства и селекции растений являются быстро развивающимися областями. В то время как государственные и частные усилия направлены на поддержку наиболее актуальных проблем органического производства моркови, ведутся также перспективные исследования, расширяющие наши знания о сложной биологической динамике сельскохозяйственных систем. Недавние достижения дают надежду на будущий потенциал селекции и производства органической моркови. Одним из таких проектов является работа почвенного биолога, доктора Лори Хогланд, исследователя проекта CIOA. В рамках программы Хогланд изучает связь моркови с разнообразными микробами, живущими на поверхности и внутри тканей растений, которые обычно называют «микробиомом» (Hoagland, 2015). В частности, команда Хогланда выявила более высокий уровень изолятов полезных микробов-эндофитов в органических системах по сравнению с обычными. Эти эндофиты способны усиливать рост ранних всходов и подавлять основные патогены, что указывает на то, что управление почвой играет важную роль в продуктивности культур (Abdelrazek et al., 2018). При сравнении различных генотипов они обнаружили, что генотип играет меньшую, хотя и значительную роль в формировании этих полезных сообществ эндофитов, что указывает на потенциал селекции для улучшения ассоциаций. Были созданы новые генно-омические инструменты для оптимизации восстановления и усиления растительных микробов в моркови, что должно помочь в будущих селекционных работах. Кроме того, команда определила, что эндофиты вертикально передаются потомству через семена, что может иметь важные последствия для производства и обработки семян (Abdelrazek, 2018). Эти результаты проливают свет на потенциал будущих усилий по селекции и управлению садоводством для оптимизации органического производства моркови.
Литература
Carrots and Related Apiaceae Crops, 2nd Ed. Edited by Emmanuel Geoffriau and Philipp W. Simon. USA. 2021.
