Как ядерная технология помогла спасти цитрусоводство в Западно-Капской провинции ЮАР

Каждый день в 7 часов утра взлетает легкомоторный самолет, чтобы облететь плодородную долину посреди живописных гор Западно-Капской провинции в Южной Африке, сбрасывая свой груз, содержащий миллион готовых к спариванию самцов плодожорки.

Цитрусовые являются вторым по значению предметом сельскохозяйственного экспорта в Южной Африке, причем основная часть выращиваемой продукции предназначена для экспорта. Эта отрасль обеспечивает занятость 10% сельскохозяйственных рабочих страны. (Фото: М. Гаспар/МАГАТЭ)

Каждый день в 7 часов утра взлетает легкомоторный самолет, чтобы облететь плодородную долину посреди живописных гор Западно-Капской провинции в Южной Африке, сбрасывая свой груз, содержащий миллион готовых к спариванию самцов плодожорки. Эти  насекомые были массово разведены и затем стерилизованы на гамма-облучательной установке и с помощью другого специализированного оборудования, предоставленного со стороны МАГАТЭ в 2007 году. В результате цитрусовые фруктовые сады в долине реки Олифантс более не подвергаются нападкам ложной яблонной плодожорки, а выращивание апельсинов, ранее находившееся на грани вымирания, снова процветает.

“Прошло всего пять лет и заражение фруктов прекратилось”, – говорит Мартли Слаббер, которая выращивает апельсины, клементины и лимоны на своей ферме площадью 100 га. “У нас было в среднем два зараженных фрукта на дерево каждую неделю, а сейчас только один на весь сад за целый сезон”.

“Уничтожение плодожорки обеспечило средства к существованию почти десяти тысячам людей”, – добавляет Геррит ван дер Мерве. “Без выращивания цитрусовых здесь бы вообще не было работы”.

Слаббер и ван дер Мерве – это два из четырехсот выращивающих цитрусовые фермеров, которые пользуются услугами компании XSIT, принадлежащей Ассоциации производителей цитрусовых Южной Африки, которая борется с ложной яблонной плодожоркой, обитающей в некоторых областях страны, в том числе в долине реки Олифантс. Личинки плодожорки питаются цитрусовыми, уничтожая мякоть плодов.

Компания XSIT, название которой происходит от английского сокращения ядерного метода стерильных насекомых (МСН), каждую неделю производит 40 миллионов стерильных плодожорок и выпускает их на территорию площадью более 15 000 гектаров. Эти плодожорки, вскармливаемые на основе оптимизированного состава смеси кукурузы, зерен пророщенной пшеницы и порошкового молока, облучаются и выпускаются во время пика их половой активности. Стерильные самцы плодожорки спариваются с дикими самками, но это не дает потомства, тем самым уменьшая со временем численность популяции (см. Ограничение рождаемости насекомых-вредителей).

“Применение МСН позволило нам отказаться от дальнейшего использования химикатов в борьбе с плодожоркой”, – говорит Пит Смит, который производит 11 000 тонн цитрусовых в год на ферме площадью 250 гектаров. “У нас также нет больше проблем с уровнями содержания инсектицидных остатков во фруктах”. 

Цитрусовые – источник жизненной силы экономики региона

Южная Африка занимает второе место в мире по экспорту цитрусовых – в 2014 году объем этого экспорта составил более 1,4 млрд долларов. Цитрусовые являются вторым по значению предметом сельскохозяйственного экспорта после вина. Эта отрасль обеспечивает
занятость 10% сельскохозяйственных рабочих Южной Африки.

infographic-mothsrelease-rus_653x590.jpg

В 2005 году Соединенные Штаты Америки – основной импортер цитрусовых из региона – ужесточили меры, предъявляемые к качеству такого импорта, и ограничения, связанные с зараженностью фруктов, поскольку федеральные сельскохозяйственные органы
США были обеспокоены распространением ложной яблонной плодожорки в стране, что потенциально могло представлять угрозу для их собственного цитрусоводства и хлопководства.  

Слаббер, ван дер Мерве и другие фермеры региона теряли из-за этих вредителей 10-15% своей продукции еще до сбора урожая, но реальные потери были обусловлены тем, что зараженные плодожоркой фрукты уходили на экспорт, а затем их возвращали инспекторы из США. Если они находили хотя бы трех личинок в поставляемой партии из 160 000 апельсинов, то возвращали всю партию. “Мы серьезно рассматривали вопрос о выращивании других культур”, – вспоминает Слаббер.

citruscartonsrejected-01-rus-653x602.jpg

(Источник: Ассоциация производителей цитрусовых)

В поисках нового метода 

Настало время найти новый метод борьбы с насекомыми-вредителями, объясняет биолог-исследователь Вон Хаттинг, который в настоящее время является руководителем компании “Ситрус рисерч интернэшнл” (CRI). CRI начала исследования в области радиобиологических методов и методов разведения насекомых с целью установления того, можно ли использовать МСН в борьбе с ложной яблонной плодожоркой. МАГАТЭ в сотрудничестве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) и Министерством сельского хозяйства США предоставило экспертные ресурсы и доступ к сети специалистов, работающих над применением МСН в борьбе против других насекомых-вредителей.

Благодаря финансированию из средств программы технического сотрудничества МАГАТЭ Хаттинг и его коллеги смогли лично ознакомиться с центром массового разведения подобной яблонной плодожорки в Канаде. В конечном итоге это помогло им создать условия для
разведения и стерилизации достаточного числа насекомых для того, чтобы провести испытание этого метода на площади 35 га в изолированной и особо подверженной заражению части фруктового сада, принадлежащего Слабберу.

“Результаты этого испытания превзошли наши ожидания”, – говорит Хаттинг. “Мы поняли, что ложная яблонная плодожорка – это оседлое насекомое, и мы можем обрабатывать изолированные территории”. Именно эта характерная черта плодожорки – оседлость – позволяет МСН стать основным методом борьбы с популяциями этого насекомого в определенных географических районах даже в масштабах одного сада, и эти районы будут надолго избавлены от плодожорки, поскольку обычно они далеко не улетают.

Партнерство между государственным и частным секторами в борьбе с плодожоркой

После успешных испытаний Ассоциация производителей цитрусовых и правительство Южно Африканской Республики совместно создали компанию XSIT, с тем чтобы разработать применение этого метода в промышленных масштабах. С 2007 года площадь обслуживаемых XSIT территорий увеличилась более чем в десять раз и компания имеет контракты на дальнейшее расширение в целом до 21000 га.

В настоящее время ведутся исследования не только в целях дальнейшего совершенствования применяемого метода, но и в целях его внедрения в отдаленных уголках страны. Используемый метод производства стерильных насекомых в Ситрусдале, городе в Западно-Капской провинции, и их транспортировки для выпуска в других районах оправдывает себя в соседней Восточно-Капской провинции, но применить его в отдаленных районах технически невозможно. Исследователи XSIT при поддержке МАГАТЭ и ФАО работают над методом, предусматривающим транспортировку куколок, которых затем будут облучать в других местах северо-восточной части страны.

sacitrusexportstous-rus-653x525.jpg

(Источник: Ассоциация производителей цитрусовых, Южная Африка)

“SIT has allowed us to go green and not use chemicals against the moth anymore,” says Piet Smit, who produces 11 000 tons of citrus a year on 250 hectares of land. “We also no longer have problems with insecticide residue levels on the fruit.”

Thanks to the reduced use of chemicals, wild life has returned to the orchard, van der Merwe adds.

Citrus, the lifeblood of the region’s economy

South Africa is the second largest exporter of citrus fruit in the world, with exports worth over US $1.4 billion in 2014. Citrus is the country’s second most important agricultural export commodity after wine. The industry employs 10% of South Africa’s agricultural labour force.

infographic-mothsrelease.png

Back in 2005, the main export market for the region’s citrus fruit, the United States, tightened import quality and infestation reduction measures, as U.S. agriculture authorities grew concerned about the spread of this moth pest to their country, potentially threatening their citrus and cotton industries.

“We were in danger of closing down,” van der Merwe says. “The old methods of using insecticides for moth control were no longer working.”

Slabber, van der Merwe and other farmers in the area used to lose between 10% and 15% of their production to the pests before harvest, but the real losses came from the pest-infested fruits that made it into shipments and were returned by U.S. inspectors. If they found just three larvae in a shipment of 160 000 oranges, they would return the entire consignment. “We were seriously considering alternative crops,” Slabber recalls.

citruscartonsrejected-01_0.png

The search for a new method

It was time to find a new pest control method, explains Vaughan Hattingh, a biologist and researcher, and now CEO of Citrus Research International (CRI), an industry-funded research outfit associated with the University of Stellenbosch. Some preliminary research on the irradiation of the false codling moth had been carried out in the 1960s, but there was no data available on whether it would work in practice. It was always going to be a gamble, he says.

Researchers at CRI and the country’s Agricultural Research Council were familiar with work by the IAEA, in cooperation with the Food and Agriculture Agency of the United Nations (FAO), in using SIT against the Mediterranean fruit fly. They began research in radiation biology and rearing techniques to see if the method could be adapted for the false codling moth. The Joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture, along with the United States Department of Agriculture, provided expertise and access to a network of specialists working on using SIT against other pests.

Thanks to funding from the IAEA’s Technical Cooperation Programme, Hattingh and his colleagues got a first-hand look at a rearing facility of a related codling moth in Canada. This helped them lay the groundwork to eventually rear and sterilize enough insects to test the technique on a 35-hectare plot in an isolated and particularly infestation-prone part of Slabber’s orchard.

“You did not want to drive through it because of all the fallen oranges on the ground,” Slabber recalls. “There were wasted oranges under each tree at any given time. It was a depressing sight.”

“The results of the test surpassed our expectations,” Hattingh says. “We realized that the false codling moth was a sedentary insect, so we could treat areas in isolation.” It is this characteristic that makes the moth a prime candidate for SIT: controlling the insect population in a defined geographical area, even down to a single orchard, keeps the area insect-free long term, because moth populations do not tend to fly far.

Public-private partnership for moth control

Following the success of the trial, the Citrus Growers’ Association and the government co-founded XSIT in order to industrialize the use of the technique. As of last March, the association fully owns XSIT, which charges farmers for its services and runs on a fully commercial basis. The area it serves has increased more than ten-fold since 2007, and it has contracts in place to further expand to a total of 21 000 hectares. At that point, its rearing facility on the edge of Citrusdal will be operating at full capacity, and any further expansion will require a new extension of the factory, or setting up operations in a new location, said General Manager Sampie Groenewald.

While the technique saved the area’s citrus industry, much work remains to be done. “First we thought SIT would be a silver bullet, but it wasn’t,” Groenewald said. In certain pockets of the valley it was not effective enough and moth populations would return.

Groenewald now advises his clients to use a mating disruption technique, along with SIT, particularly in moth hot spots. Under this technique, pheromones of the female moth are spread around the orchards in order to confuse males, which find females for mating based on their pheromones. Due to the presence of the artificial pheromones, they fly around without finding females to mate with and, after around five days, they lose their potential to mate and slowly die.

At XSIT, research is ongoing not only to further perfect the technique, but also to make it available in far flung areas of the country. The current method of producing sterile insects in Citrusdal and transporting them to other areas for release works well for neighbouring Eastern Cape, but it is not feasible for faraway places, such as Mpumalanga and the Northern Province. XSIT’s researchers, with support from the IAEA and FAO, are working on a technique that involves transporting the pupae, which would then be irradiated at another location in the north eastern part of the country. “We believe, the pupae would be less sensitive to transport,” Groenewald said.

XSIT has recently been contacted by growers of other fruits, which are increasingly infested by the false coddling moth.

sacitrusexportstous.png