За матеріалами статті на тему «Виробництво цукрових буряків в умовах зміни клімату: можливості та виклики» («Sugar beet production under changing climates: opportunities and challenge») наукового журналу «Sugar Beet Cultivation, Management and Processing», січень 2022 р.

Таблиця 1. Річні посівні площі цукрових буряків у гектарах (га) та виробництво буряків у метричних тоннах (т) у світі та Європі, Америці, Азії та Африці за 2015-2019 рр.

^а Цифри в дужках позначають відсоток від світових площ посівів цукрових буряків. ^b Цифри в дужках представляють відсоток від світового виробництва цукрових буряків.

Нещодавній економічний розвиток людини та пов’язана з ним діяльність збільшили концентрацію антропогенних парникових газів в атмосфері та змінили клімат Землі. У результаті річна концентрація CO₂ в атмосфері зростала щороку, починаючи з 1959 року (Рис. 1). Протягом останніх 20 років вона зростала з щорічною швидкістю 2,2 ppm і досягнула 414 ppm у 2020 році. За даними Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН, глобальна середньорічна температура над землею зросла, причому шість найбільших підвищень температури, порівняно з довгостроковим середнім значенням 1951-1980 рр., коливаючись від 1,2 до 1,6°C, відбулися в десятилітті 2010-2019 рр. (Рис. 1). Підвищення температури в поєднанні з більш частими періодами посухи не тільки загрожують сільськогосподарському виробництву, але й заохочують патогени переміщатися в нові регіони та загострюють хвороби культур від існуючих та нових сортів.

Рис. 1. Зміна річної світової температури від середнього довгострокового значення в 1951-1980 рр. у період 1961-2019 рр. та річна атмосферна концентрація CO₂ (мкмоль/моль — ppm) у період 1959-2020 рр.

Продуктивність цукрових буряків залежить від погодних умов, ефективності підживлення і контролю біотичних факторів стресу, таких як хвороби, шкідники та бур’яни. Щорічні коливання врожайності цукрових буряків викликані погодою в поєднанні з впливом агротехнічних прийомів. Наприклад, нижчі за середні температури протягом вегетаційного періоду можуть значно знизити вихід цукру у Великобританії. Як показано на Малюнку 1, уповільнення розвитку листя призвело до зменшення сонячної радіації, що перехоплюється рослинами, що викликало скорочення виходу цукру у Великобританії на 2,2 т/га у 2012 році (9,93 т/га), порівняно з 2011 роком (12,1 т/га), незважаючи на більш ранню посівну в 2012 році.

Малюнок 1. Контраст у розвитку листового покриву через різницю температур станом на 8 червня цукрових буряків, посіяних у Broom’s Barn, Suffolk, Англія, 26 березня 2011 (A) та 24 березня 2012 (B).

Виробництво цукрових буряків пройшло етапи від вирощування багатозародкових до однозародкових сортів і від трудомісткого до високомеханізованого процесу.

Зважаючи на постійне збільшення населення світу та зменшення земельних і водних ресурсів, існує потреба виробляти більше їжі та зменшувати викиди парникових газів у сільському господарстві, щоб пом’якшити кліматичні зміни.

Незважаючи на те, що цукровий буряк вимагає меншого використання азоту та пестицидів, порівняно з зерновими культурами, такими як пшениця, кукурудза та рис, він все ще є важливим джерелом парникових газів і викликає багато ненавмисних негативних впливів на навколишнє середовище.

Необхідно докласти зусиль для переходу до більш стійких способів вирощування сільськогосподарських культур, менше покладаючись на синтетичні засоби для підживлення та захисту рослин і техніку, що працює на викопному паливі. Зростає потреба в адаптації як до менш інтенсивного, так і до менш залежного від пестицидів вирощування цукрових буряків, щоб сприяти досягненню цільового показника нульових викидів парникових газів до 2050 року. Збільшуються завдання для селекціонерів цукрових буряків, агрономів, фермерів і переробників щодо пом’якшення кліматичних змін, підтримки екологічних функцій і збереження природних ресурсів.

Аналіз виходу цукру в національних сортовипробуваннях і в промислових культурах у період із 1976 по 2005 рр. показав, що приблизно дві третини збільшення виходу цукру можна пояснити змінами клімату, інші фактори впливу включають селекцію рослин, підвищену концентрацію CO₂ в атмосфері та агрономічні прийоми. Передбачається, що майбутня зміна клімату буде сприятливою для сільськогосподарських культур, у яких придатними до збирання є вегетативні органи, такі як коренеплоди цукрових буряків, бульби картоплі тощо.

Незважаючи на швидший розвиток певних видів сільськогосподарських культур, таких як пшениця та кукурудза, прогнозується, що врожайність підвищиться або залишиться незмінною в умовах зміни клімату, якщо водопостачання залишатиметься достатнім, а хвороби та шкідники культур належним чином і стійко контролюватимуться.

Однак взаємодія між культурами та шкідниками/патогенами є складною та погано вивченою в контексті кліматичних змін. Незважаючи на те, що посилення посухи та неоптимальна максимальна температура влітку негативно впливають на вихід цукру, очікуваний вплив зміни клімату, ймовірно, збільшить урожайність буряків у Європі. Однак існуючі та нові хвороби цукрових буряків, ймовірно, посиляться за своєю важкістю та частотою (наприклад, вірусна жовтуха, борошниста роса та Cercospora).

Рівні врожайності цукрових буряків

Виробництво цукрових буряків можна розділити на різні рівні на основі факторів, що обмежують ріст рослин. Фермери, які вирощують цукрові буряки, прагнуть отримувати якомога вищу врожайність, але чого вдається досягти і який реальний потенціал цієї культури?

Рис. 2. Рівні виходу цукру на основі факторів, що обмежують врожайність. Потенційна врожайність (PY) — це найбільша генотипічна врожайність, можлива від культури, вирощеної без обмежень з боку води, поживних речовин, шкідників, хвороб і бур’янів. Таким чином, для певного сезону вирощування врожаю потенційна врожайність визначається сортом, сонячною радіацією та температурою від посівної до збирання врожаю. Більшість посівів цукрових буряків не зрошуються, тому потенційна врожайність, обмежена водою (PYwl) та доступністю вологи в ґрунті в незрошуваних умовах. Досяжна врожайність (AY) – це врожайність, отримана від сільськогосподарських культур в незрошуваних умовах із використанням найкращої практики господарювання з технічними обмеженнями. Урожайність сільгоспкультур (FY) – це фактична врожайність культур, зібраних та доставлених ​​на переробні підприємства. Порівняно з досяжною врожайністю (AY), урожайність сільгоспкультур (FY) може бути меншою через такі обмеження, як погане приживлення рослин, недостатнє поглинання поживних речовин, поганий контроль хвороб, шкідників, бур’янів та втрати під час і після збирання врожаю.

Рис. 3. Схематична діаграма вирощування цукрових буряків, що демонструє використання базової моделі росту буряків, накладеної на рівні управління та агрономічних методів, які впливають на потенційну врожайність, залежну від погодних умов, яку можна оцінити/передбачити за допомогою базової моделі росту рослин

Потенційна врожайність (PY) — це теоретична максимальна врожайність за один сезон із використанням добре адаптованих сортів, вирощених в оптимальних умовах. Вона визначається генетичним потенціалом, загальною кількістю світлової енергії, уловлюваної культурою, ефективністю використання сонячного випромінювання, яка є мірою ефективності перетворення цієї світлової енергії в біомасу, та індексом врожаю, який є часткою біомаси розділеної на сахарозу (тобто цукор).

Площа фотосинтезу рослинного покрову та тривалість цього процесу протягом вегетаційного періоду є факторами, які впливають на потенційну врожайність. Таким чином, методи управління, які прискорюють повне змикання міжрядь і збільшують тривалість захоплення сонячного світла, можуть збільшити потенційну врожайність. Тому вона визначається сортом, сонячною радіацією та температурою від посівної до збирання врожаю.

Потенційна врожайність цукрових буряків з обмеженим зрошенням — це потенційна врожайність, яка додатково обмежується доступністю ґрунтової вологи в умовах відсутності зрошення.

Таким чином, потенційна врожайність та потенційна врожайність з обмеженим зрошенням є граничними значеннями, які вказують на максимальну врожайність буряків, яку можна отримати у зрошуваних та незрошуваних умовах відповідно.

Досяжна врожайність – це врожайність, отримана в незрошуваних умовах із використанням найкращої практики господарювання з технічними обмеженнями.

Урожайність сільгоспкультур – це фактична отримана врожайність культур, зібраних та доставлених ​​на переробні підприємства. Порівняно з потенційною врожайністю, урожайність сільгоспкультур є меншою через такі обмеження, як неоптимальні строки посіву, погане приживлення рослин, недостатнє засвоєння поживних речовин, недосконала боротьба з хворобами, шкідниками, бур’янами та втрати під час і після збирання врожаю. Потенційна врожайність може змінюватися з року в рік залежно від погодних умов і збільшиться, коли буде досягнутий значний прогрес у вирощуванні культур і генетичному потенціалі завдяки високоврожайній селекції.

Однак це співвідношення між урожайністю сільгоспкультур та досяжною врожайністю (тобто різницею у врожайності) більше різниться між країнами та з року в рік на одному господарстві та між господарствами, які вирощують цукрові буряки. Розрив у врожайності може вказувати на ефективність системи ведення сільського господарства. Чим більший розрив, тим гірша продуктивність виробників.

Селекціонери цукрових буряків, агрономи та виробники повинні зосередитися на пошуку заходів, які можуть збільшити/підтримати потенційну врожайність, що залежить від погодних умов, і зменшити різницю в урожайності, використовуючи економічно доцільні ресурси.

Карта шляху до успішного виробництва цукрових буряків

Незважаючи на те, що цукровий буряк є дворічною рослиною, культура вирощується як однорічна, тому на момент збору врожаю вона ще знаходиться на стадії вегетації. Зібрана частина буряків — коренеплоди, які починають накопичувати цукор на дуже ранній стадії свого розвитку. Це означає, що (1) чим довше росте культура, тим більшим буде вихід цукру, (2) чим швидше росте культура, тим вищим буде вихід цукру, (3) будь-яке неефективне використання сонячного випромінювання рослинним покривом через біотичні та/або абіотичні фактори в будь-який день вегетаційного періоду призведе до потенційних втрат виходу цукру, (4) для досягнення максимального виходу цукру дуже важливо підтримувати здоров’я рослин протягом усього вегетаційного періоду. Отже, дорожня карта виробництва цукрових буряків для отримання високого і стабільного виходу цукру включає:

• добре підготовлене насіннєве ложе;
• посівну сільськогосподарських культур, як тільки ґрунт і температура дозволять техніці вийти в поле;
• хорошу появу сходів і добре та рівномірно сформовану популяцію рослин на рівні від 80 000 до 100 000 шт./га;
• якомога швидше досягнення повного змикання міжрядь (тобто з середини до кінця червня в Північній півкулі);
• велику кількість сонячного світла в поєднанні з запасами води, достатніми для задоволення потреб культури в умовах дефіциту водонасиченості атмосфери через запаси в ґрунті, через опади, доповнені зрошенням у разі необхідності;
• добре підтримуваний здоровий покрив листя та найкраще використання осінньої погоди для того, щоб можна було зібрати буряки за планом або до мінусових температур;
• розподіл сухої речовини на користь накопичення цукру без надмірного росту листя.

Збільшення виходу цукру в минулому

Виробництво цукрових буряків пройшло етапи від вирощування багатородкових до однородкових сортів і від трудомісткого до високомеханізованого процесу. Наприклад, у середині 1950-х років в Європі споживання енергії на гектар буряків становило 350-400 людино-годин, але зменшилося до 50 людино-годин на початку 1980-х років і зараз становить близько 26 людино-годин у Великобританії. Попутно збільшився і вихід цукру з гектару. Наприклад, річний промисловий вихід цукру з буряків, зафіксований компанією British Sugar у період із 1937 по 2017 рр., збільшився приблизно з 3 т/га до понад 13 т/га. Подібним чином, у Сполучених Штатах в American Crystal Sugar Company вихід цукру складав лише 2,0 т/га у 1930-х роках, але досягнув 13,51 т/га у 2020-х рр. (Рис. 4). Коефіцієнт варіації (CV%) у виході цукру протягом цих 93 років становив 44,8% (Рис. 4). У районі American Crystal Sugar Company річна концентрація цукру не сильно змінилася, середня концентрація на основі свіжої маси становить 16,56%, а коефіцієнт варіації – 7,1%.

Стабільність концентрації цукру протягом десятиліть вказує на те, що вихід цукру збільшився через збільшення загальної сухої речовини коренеплодів, що може бути пов’язано зі збільшенням здатності сортів виробляти загальну біомасу та розподіляти більше біомаси на суху речовину коренів і сахарозу. Було показано, що інші методи  (наприклад, пересадка та смуговий обробіток ґрунту) підвищують вихід цукру з буряків шляхом збереження доступної води в ґрунті.

Рис. 4. Тенденція комерційного виходу цукру (т/га) від доставлених буряків на переробні заводи, якими керує American Crystal Sugar Company (ACSC) у 1926-2018 рр. та British Sugar (BS), компанія Associated British Foods plc (ABF), у 1937-2017 рр.

Однак це постійне збільшення виходу цукру стало результатом багатьох синергетичних розробок у технологіях, селекції, агрономії, боротьбі з бур’янами, шкідниками та хворобами, ґрунтообробній техніці та обробці насіння, а останнім часом – у зміні клімату. Наприклад, прогрес, досягнутий у технології обробки насіння, дозволив виробникам цукрових буряків отримувати рівномірні сходи з прискореним проростанням рослин і підвищенням виходу цукру. Нещодавнє підвищення температури призвело до більш раннього посіву та більш швидкого розвитку до повного змикання міжрядь. Швидкий ріст протягом восени став можливим завдяки ефективним фунгіцидам, які підтримують розвиток листя та сприяли нещодавньому підвищенню врожайності буряків у Великобританії.

Можливості

В Європі, де вирощується більшість цукрових буряків (Таблиця 1), було підраховано, що порівняно з 2000 роком літні та зимові температури ймовірно зростуть на 3,5°C та 4,7°C до 2050 року. Визнаючи ризики та наслідки кліматичних змін, багато країн ООН прийняли та підписали Паризьку угоду під егідою Рамкової конвенції ООН про кліматичні зміни з метою їх пом’якшення. У рамках угоди довгострокова мета полягає в тому, щоб утримувати глобальну середню температуру менше ніж на 2°C вище доіндустріальної температури, але бажано досягти підвищення температури менше ніж на 1,5°C до 2100 року.

Зміна клімату обумовлена збільшенням концентрація вуглекислого газу в атмосфері. Добре доведено, що збільшення CO₂ в атмосфері посилить фотосинтез C3-рослин, таких як цукровий буряк, і стимулює його ріст.

Розрахункова швидкість збільшення врожайності складала від 5% до 8% на 100 ppm збільшення CO₂ в діапазоні від 350 до 450 ppm. Високі температури можуть сприяти розвитку цукрових буряків, стимулюючи ранню посівну, тому що ризики яровизації та цвітіння будуть зменшені, а тепліша погода прискорить ріст листя рослин на початку літа, що збільшить кількість поглинутого сонячного випромінювання.

Нещодавня тенденція до потепління справді зменшила інтенсивність яровизації на ранній стадії розвитку цукрових буряків у Великобританії, що сприяло зменшенню їх цвітіння на полях. Виведення сортів, стійких до цвітіння та заморозків, може змістити строки сівби ще раніше та призвести до підвищення виходу цукру. Потенційне підвищення виходу цукру більше ніж на 20% було показано завдяки можливості сівби цукрових буряків восени в тих районах, де звичайна посівна проводиться навесні.

Нижче наведено приклад позитивного впливу зміни клімату на продуктивність цукрових буряків у Великобританії. Модель росту цукрових буряків була розроблена та використана для вивчення впливу минулих кліматичних змін на збільшення врожайності цукрових буряків у період із 1976 по 2004 рр. У 2011 році модель була оновлена ​​даними про культуру, вирощувану на різних типах ґрунтів.

Ця оновлена ​​модель росту використовувалася для визначення впливу трьох репрезентативних шляхів концентрації (RCP) – RCP2.6, RCP4.5 і RCP8.5 у трьох майбутніх періодах часу — 2030 (2021-2040), 2050 (2041-2060) та 2090 (2081-2100) з використанням двох моделей глобального клімату – HadGEM2 і GISS E2-R-CC. У Таблиці 2 показано використання базової та прогнозованої концентрацій CO₂.

Оскільки концентрація CO₂ в атмосфері збільшується, температура також зростає. Дата посіву зміщується з базової середньої дати посіву 19 березня на 1 березня за прогнозованим кліматичним сценарієм з HadGEM2 у 2090 році згідно RCP8.5 до 9 березня згідно прогнозованого кліматичного сценарію з GISS-E2-R-CC у 2090 році відповідно до RCP8.5. У результаті вихід цукру зросте за всіма трьома репрезентативними шляхами концентрації (RCP).

Вихід цукру більше виграє від кліматичних змін на найбільш водоємних ґрунтах, таких як глинистий і мулистий суглинок, а також на культурах, які збираються пізніше через більш тривалий ріст восени. Ймовірне абсолютне збільшення виходу цукру для буряків, вирощених на супіщаних ґрунтах і зібраних 31 жовтня, показано на Рис. 5.

Збільшення врожайності, швидше за все, пояснюється ефектом підживлення CO₂, але вплив зміни клімату все ще є позитивним. Слід зазначити, що збільшення врожайності через ефект підживлення CO₂ передбачалося лінійною функцією зростання CO₂ без обмежень до 800 ppm. Це може бути нереалістично, враховуючи обмежену ємкість буряків для накопичення цукру в сучасних сортах.

За вихідної погоди (1980-2010 рр.) середній вихід цукру на супіщаних ґрунтах становить 14,64 т/га. Однак середнє абсолютне збільшення виходу цукру становитиме 2,27, 3,64 та 5,47 т/га за кліматичних змін, прогнозованих HadGEM2 відповідно до RCP2.6, RCP4.5 та RCP8.5 у 2030, 2050 та 2090 роках.

Для кліматичних змін, прогнозованих GISS-E2-R-CC, середнє абсолютне збільшення виходу цукру становитиме 2,39, 3,33 та 4,86 ​​т/га за RCP4.5 та RCP8.5 у 2030, 2050 та 2090 роках відповідно.

Таблиця 2. Атмосферна концентрація CO₂, яка використовується для базового періоду (1980-2010) і в прогнозі сценаріїв зміни клімату для трьох репрезентативних шляхів концентрації (RCP) у 2030 (2021-2040), 2050 (2041-2060) і 2090 (2081-2100), коли вихід цукру оцінювався у Великобританії за допомогою моделі росту цукрових буряків

Рис. 5. Середнє абсолютне збільшення виходу цукру (т/га) на додаток до середнього виходу цукру на рівні 14,64 т/га за базового періоду (1980-2010) через кліматичні зміни та вплив підживлення внаслідок збільшення атмосферного CO₂ для цукрових буряків, вирощених на супіщаних ґрунтах та зібраних 31 жовтня у Великобританії у 18 сценаріях зміни клімату, створених за допомогою глобальних кліматичних моделей (GCM) – HadGEM2-ES та GISS-E2-R-CC з трьома репрезентативними шляхами концентрації (RCP) – RCP2.6, RCP4.5 та RCP8.5 у трьох майбутніх часових періодах 2030, 2050 та 2090 рр.

Виклики

Серед багатьох біотичних та абіотичних факторів, що обмежують продуктивність сільськогосподарських культур, основним обмежуючим фактором є ​​хвороби. Розрахунковий максимальний вихід цукру з буряків у сучасних кліматичних умовах може досягати 24 т/га.

У 2020 році вчені визначили різницю у врожайності цукрових буряків у Нідерландах на рівні 12%. Комерційна врожайність, отримана фермерами (тобто врожайність сільгоспкультур (FY), наведена на (Рис. 2), становила в середньому лише 72% від еталонної врожайності в національних сортових випробуваннях у Великобританії (Рис. 6), коливаючись від 57% до 85% з 1938 по 2017 рр. Тому важливо усунути будь-які розриви в урожайності.

Загалом виробництво сільськогосподарських культур намагається забезпечити продовольчу безпеку зростаючого населення світу в умовах кліматичних змін, уникаючи при цьому подальших змін у землекористуванні для сільського господарства, в поєднанні з втратою біорізноманіття та інших екосистемних послуг.

Витратні, ресурсомісткі системи виробництва цукрових буряків можуть викликати виснаження ґрунту, серйозні викиди парникових газів та вважаються нестійкими. Зі зростаючим попитом адаптувати виробництво буряків як до менш інтенсивних ресурсів, так і до менш залежних від пестицидів систем землеробства для пом’якшення кліматичних змін та підтримки середовища, сприятливого для біорізноманіття, проблема виробників цукрових буряків полягає в тому, як збалансувати компроміси між максимізацією виходу цукру та зменшенням вхідних ресурсів, таких як добрива, фунгіциди, пестициди, гербіциди та викопне паливо за рахунок підвищення ефективності використання ресурсів.

Інструмент вирощування цукрових буряків, запропонований на Рис. 3, повинен полегшити прийняття рішень щодо оцінки економічної ефективності окремих вхідних ресурсів, оскільки ці ресурси не завжди є незалежними один від одного, і послідовність, у якій вони впливають на врожайність, повинна розглядатися з урахуванням різних факторів впливу на врожайність.

Рис. 6. Тенденції виходу цукру (т/га), визначені в національних сортовипробуваннях і в комерційних цукрових буряках у Великобританії

Незважаючи на позитивні наслідки підвищення CO₂ і потепління за останні десятиліття, а також кліматичні зміни в майбутньому, виробники цукрових буряків все ще стикаються з проблемами, пов’язаними зі збільшенням ризиків посухи, важкості та частоти захворювань, викликаних існуючими та новими патогенами. Наприклад, плямистість листя Cercospora, яка спричиняє некротичні ураження рослинного покриву, у минулому не була проблемою для виробників цукрових буряків у Великобританії, але зі збільшенням температури вона стала серйозною хворобою. В Європі дана хвороба проявляється на більш ранній стадії розвитку рослин та потребуватиме більшого застосування фунгіцидів упродовж тривалих періодів вегетації в майбутньому.

Генетична стійкість до патогенів є одним із найважливіших елементів нехімічного захисту рослин. Однак головна проблема полягає в тому, щоб забезпечити довговічність цієї генетичної резистентності, оскільки її ефективність з часом знижується. Тим часом, через згубний вплив на екосистеми, деякі широко використовувані активні речовини були заборонені, що зменшує кількість доступних пестицидів та підвищує ризик розвитку стійкості до інших доступних до використання пестицидів. Це загрожує стабільності врожайності та економічній вигоді вирощування цукрових буряків і збільшує потребу в розробці інших альтернативних рішень. На Рис. 7 показано вплив заборони обробки насіння неонікотиноїдами на контроль вірусної жовтухи листя цукрових буряків у Великобританії.

Рис. 7. Середня кількість посівних площ, уражених вірусною жовтухою, зареєстрованою на посівах цукрових буряків наприкінці серпня в період 1946-2020 рр. у Великобританії. Використання неонікотиноїдів для обробки насіння цукрових буряків почалося в 1994 році і закінчилося в 2019 році.

Вірусна жовтуха вважається однією з найбільших проблем виробництва цукрових буряків у Північній Європі. Вона викликається комплексом із трьох вірусів: вірусом легкого пожовтіння буряків (BMYV), вірусом хлорозу буряків (BChV) і вірусною жовтухою буряків (BYV). BYV викликає набагато більші втрати врожаю (до 50%), ніж BMYV або BChV (до 25%). Останнє відкриття показало, що врожайність рослин із сильним ураженням вірусною жовтухою зменшилася на 30%. Усі три віруси передаються попелицями, з яких найбільш важливою є персиково-картопляна попелиця Myzus persicae, проти якої спрямовані усі заходи боротьби.

У Великобританії широке використання насіння, обробленого неонікотиноїдами, почалося в 1994 році. Завдяки високій ефективності та тривалому терміну дії (захист від попелиць, що переносять вірус, до фази 12 листочків) до 2019 року захворюваність вірусною жовтухою трималася на рівні близько 1% (Рис. 7).

У 2012 році в ЄС було введено заборону на обробку неонікотиноїдами насіння сприятливих для бджіл квітучих культур, таких як ріпак, соняшник і кукурудза, а потім у 2019 році заборона поширилася на неквітучі культури, такі як цукровий буряк і зернові. Очікувалося, що всі виробники цукрових буряків в ЄС виконають рішення про заборону, але в 2019 році десять країн Блоку успішно подали заявки на відступ від даної заборони, щоб дозволити обробку насіння буряків неонікотиноїдами.

У 2019 році після 26 років успішної боротьби з вірусною жовтухою Великобританія відновила вирощування цукрових буряків без обробки насіння неонікотиноїдами. Того ж року погода була несприятливою для активності попелиць, тому захворюваність вірусною жовтухою була низькою – 1,8% (Рис. 7). Однак, на другий рік без обробки насіння неонікотиноїдами, цукрові буряки постраждали від сильної вірусної жовтухи, і на кінець серпня 2020 року у середньому по країні захворюваність становила 38,1%. У результаті цього вихід цукру в країні зменшився на 25%. Висока захворюваність вірусною жовтухою була викликана збільшенням джерела вірусу з попередньої осені, теплішою зимою, що дозволила більшій кількості попелиць успішно перезимувати (тобто високий рівень первинного інокуляту), та теплішою весною, що стимулювала ранній виліт та міграцію попелиць на посіви буряків. Отже, деяким країнами, що вирощують цукрові буряки, продовжуватимуть дозволяти використовувати обробку насіння неонікотиноїдами, принаймні, якщо загроза вірусної жовтухи буде серйозною.

В епоху глобального потепління схоже, що подібні епідемії почастішають. У Таблиці 3 наведено сценарії, які можуть відбутися в майбутньому через глобальне потепління та його вплив на спалахи вірусної жовтухи у Великобританії. Деякі сценарії стануть частою загрозою, коли захворюваність вірусною жовтухою до 2100 року досягне 76%, якщо не буде ефективних заходів контролю. Зараз науково-дослідні інститути цукрових буряків і селекціонери по всій Європі віддають перевагу дослідженню попелиць, що переносять вірусну жовтуху, щоб вивести нові сорти з вбудованою стійкістю або толерантністю до вірусу. Обробка насіння неонікотиноїдами пригнічує вірусну жовтуху шляхом контролю її переносника — попелиці. Без використання неонікотиноїдного пестициду попелиця може стає досить проблематичною.

Таблиця 3. Середня температура повітря в січні-лютому (T_{січ.-лют.}), ймовірна дата першого вильоту (1-й виліт), ймовірна загальна кількість попелиць, що потрапили в пастку для комах, до кінця червня, і кількість посівів буряків, уражених вірусною жовтухою (VY %) у Східній Англії, Великобританія, у відповідь на сценарії кліматичних змін, спроектовані кліматичною моделлю HadGEM2-ES Метеорологічного бюро Великобританії Hadley Center за трьома репрезентативними шляхами концентрації (RCP). Цифри в дужках є стандартними відхиленнями. Базова щоденна погода (1980-2010) використовувалася для отримання параметрів як вхідних даних для генератора погоди LARS для створення щоденних даних за 100 років за сценаріями зміни клімату. Розрахована захворюваність вірусною жовтухою має варіанти з обробкою насіння неонікотиноїдними пестицидами і без неї.

Майбутні перспективи

У країнах, де цукровий буряк добре пристосований та є основною культурою у сівозміні, його вирощування пройшло довгий шлях від ручної праці до кінної тяги, а потім до нинішніх стадій інтенсивного використання сільськогосподарської техніки.

Майбутній рух спрямований на створення керованих даними систем вирощування та управління, озброєних застосуванням передових технологій, таких як методи редагування геному, використання роботів, системи глобального позиціонування (GPS), безпілотних літальних апаратів (БПЛА) або дронів, супутникових зображень та модельних інструментів для проведення досліджень та прийняття рішень.

Збереження природних ресурсів і пом’якшення наслідків кліматичних змін, ймовірно, вимагатимуть більшого використання профілактичних методів і методів пригнічення патогенів, таких як сівозміна та стійкі сорти, а також більшого застосування технологій дистанційного зондування для раннього виявлення епідемічних захворювань і моделей прогнозування для оцінки економічних порогів для визначення коли застосовувати заходи боротьби.

Дослідники та агрономи з виробництва цукрових буряків завжди налаштовані впроваджувати інновації та розробляти найефективніші методи ведення сільського господарства. Ці узгоджені зусилля сприяли постійному збільшенню виходу цукру за останні 100 років. В останні десятиліття глобальне потепління внаслідок кліматичних змін опосередковано сприяло значному підвищенню виходу цукру. Залишається побачити, чи продовжиться цей позитивний вплив від потепління в майбутньому.

Висновок

Підвищення температури та збільшення концентрації CO₂ в атмосфері в умовах майбутніх кліматичних змін продовжуватимуть сприяти виробництву цукрових буряків. Нинішній потенціал виходу цукру з буряків оцінюється в 24 т/га, а за погодних умов до середини та кінця XXI століття він може досягти ще вищого рівня.

Для цукрових буряків ярого посіву дата сівби буде зміщуватися на більш ранні терміни з меншими турботами про цвітіння, швидкість розвитку до повного змикання міжрядь збільшиться, сприятливіші погодні умови для вирощування восени подовжать вегетаційний період, все це вказує на збільшення виходу цукру. Також існує потенційна перспектива висіву цукрових буряків восени з використанням морозостійких сортів, щоб скористатися перевагами потепління в умовах кліматичних змін, оскільки буряки осіннього посіву можуть давати потенційно на 26% вищу врожайність, ніж посіви ярих буряків у Північно-Західній Європі.