Odporność roślin na herbicydy – jak jej przeciwdziałać?

Pierwsze wzmianki o spadku skutecznoÅ›ci herbicydów w naszym kraju pochodzÄ… z lat 80. ubiegÅ‚ego stulecia. Od tamtego czasu coraz częściej pojawiaÅ‚y siÄ™ informacje o trudnoÅ›ciach w zwalczaniu niektórych gatunków. Od lat 90. XX w. w uprawach zbóż w województwie warmiÅ„sko-mazurskim, a obecnie w caÅ‚ym kraju, zauważalny jest coraz wyraźniejszy spadek skutecznoÅ›ci herbicydów zwalczajÄ…cych miotÅ‚Ä™ zbożowÄ….

Na poczÄ…tku XXI w. w Dolinie Odry, a obecnie w wielu regionach kraju, odnotowuje siÄ™ spadek skutecznoÅ›ci herbicydów zwalczajÄ…cych wyczyÅ„ca polnego. Do 2007 r., kiedy byÅ‚a dostÄ™pna na rynku atrazyna, z caÅ‚ego kraju pÅ‚ynęły informacje o mniejszej skutecznoÅ›ci zwalczania chwastnicy jednostronnej przy użyciu herbicydów opartych na tej substancji aktywnej. WÅ›ród europejskich krajów tylko w Polsce odnotowano przypadki pojawienia siÄ™ problemów w zwalczaniu chabra przy użyciu herbicydu z grupy inhibitorów ALS. Z caÅ‚ej Polski wielokrotnie docieraÅ‚y również sygnaÅ‚y o spadku skutecznoÅ›ci w zwalczaniu komosy biaÅ‚ej i szarÅ‚atu szorstkiego jednej z najczęściej stosowanej substancji chwastobójczej używanej w uprawie buraka cukrowego.

Naturalne zjawisko

Za spadek skutecznoÅ›ci herbicydów odpowiada wyksztaÅ‚cona w drodze ewolucji odporność. W prostym ujÄ™ciu to rodzaj mutacji, w wyniku której substancja aktywna skuteczna w zwalczaniu gatunku przestaje nagle dziaÅ‚ać. W ujÄ™ciu biologicznym wystÄ™puje kilka rodzajów tego zjawiska. Odporność w miejscu dziaÅ‚ania, gdzie miejsce wiÄ…zania substancji aktywnej w organizmie chwastu (np. enzym) ulegÅ‚o zmianie pod wpÅ‚ywem dostosowania genetycznego w taki sposób, że substancja nie może zadziaÅ‚ać i jest nieskuteczna. Z odpornoÅ›ciÄ… metabolicznÄ… mamy do czynienia wtedy, gdy odporny organizm potrafi szybko rozÅ‚ożyć przyjÄ™tÄ… substancjÄ™ aktywnÄ… w procesie metabolizmu na nieszkodliwe produkty przemiany materii. Odporność penetracyjna wystÄ™puje wtedy, gdy odporny chwast przyjmuje substancjÄ™ aktywnÄ… wolniej lub w mniejszej iloÅ›ci niż normalnie wrażliwy osobnik. ZachodzÄ… tu zmiany w kutikuli lub odporna roÅ›lina wytwarza wÅ‚oski blokujÄ…ce dotarcie substancji aktywnej do powierzchni liÅ›cia.

Etapy uodparniania

Ze wzglÄ™dów agrotechnicznych wyróżnia siÄ™ trzy podstawowe etapy powstawania odpornoÅ›ci.

1. Powstawanie odpornoÅ›ci prostej na jednÄ… substancjÄ™ aktywnÄ… – zwykle trwa krótko i szybko przechodzi w kolejne etapy.
2. Odporność krzyżowa, czyli odporność osobnika na kilka substancji aktywnych o tym samym mechanizmie dziaÅ‚ania, którÄ… wywoÅ‚uje jeden mechanizm odpornoÅ›ciowy.
3. Odporność wielokrotna (najbardziej zaawansowana) – gdzie na osobnika nie dziaÅ‚a kilka substancji aktywnych o różnych mechanizmach dziaÅ‚ania. Na tym etapie odporność jest wywoÅ‚ywana przez obecność wielu mechanizmów odpornoÅ›ciowych. Powstawanie odpornoÅ›ci jest najczęściej efektem selekcji, tzn. przez wielokrotne stosowanie Å›rodków o takim samym mechanizmie dziaÅ‚ania na tÄ™ samÄ… populacjÄ™.

Jak działają herbicydy?

By dokÅ‚adniej wyjaÅ›nić zjawisko odpornoÅ›ci należy przeanalizować mechanizmy dziaÅ‚ania herbicydów. WedÅ‚ug obecnego podziaÅ‚u, przygotowanego przez HRAC, wystÄ™puje kilkadziesiÄ…t mechanizmów dziaÅ‚ania herbicydów. W herbicydach zbożowych w naszym kraju wykorzystywane jest zaledwie kilka. Herbicydy przypisane do grup A i N powodujÄ… zahamowanie biosyntezy lipidów, blokujÄ…c wytwarzanie bÅ‚on komórkowych na różnych drogach. Do tych grup w uprawach zbożowych należą miÄ™dzy innymi graminicydy używane do niszczenia chwastów jednoliÅ›ciennych zawierajÄ…ce fenoksaprop czy pinoksaden oraz prosulfokarb.

GrupÄ™ B reprezentujÄ… herbicydy powodujÄ…ce zahamowanie biosyntezy aminokwasów. W wyniku ich dziaÅ‚ania roÅ›liny spowalniajÄ… wzrost, a nastÄ™pnie ginÄ…. Grupa reprezentowana jest szeroko przez szereg herbicydów zbożowych zwalczajÄ…cych chwasty jedno- i dwuliÅ›cienne. Należą do niej herbicydy zawierajÄ…ce chlorosulfuron, tribenuron metylu, amidosulfuron, metsulfuron, jodosulfuron, penoksysulam, florasulam i wiele innych.

Inhibitory fotosyntezy należące do grupy C to Å›rodki triazynonowe (metrybuzyna) lub pochodne mocznika (chlorotoluron) wykorzystywane w zwalczaniu miotÅ‚y zbożowej i niektórych chwastów dwuliÅ›ciennych. Grupy E i F reprezentujÄ… inhibitory biosyntezy pigmentów. Jest to najnowszy system dziaÅ‚ania herbicydów wywoÅ‚ujÄ…cy nadwrażliwość roÅ›lin na Å›wiatÅ‚o. PrzykÅ‚adem herbicydów z tej grupy sÄ… preparaty oparte na diflufenikanie. Inhibitory funkcjonowania mikrotubuli i podziaÅ‚ów komórkowych należą do grupy K. SÄ… to herbicydy przedwschodowe i wczeÅ›nie powschodowe oparte na pendimetalinie i flufenacecie.

Najszerzej i najdÅ‚użej stosowanÄ… grupÄ… herbicydów sÄ… syntetyczne auksyny oraz inhibitory transportu auksyn należące do grup O i L. PowodujÄ… deformacje, dziaÅ‚ajÄ… na gospodarkÄ™ hormonalnÄ… roÅ›liny wywoÅ‚ujÄ…c szybkie i nieodwracalne zmiany. Do grupy tej zaliczane sÄ… herbicydy zawierajÄ…ce MCPA, MCPB, dikambÄ™, 2,4D, fluroksypyr, chlopyralid i wiele innych.

Mechanizmy dziaÅ‚ania zostaÅ‚y oznaczone literami alfabetu Å‚aciÅ„skiego. Oznaczenia literowe w niektórych krajach drukowane sÄ… na opakowaniach herbicydów, by uÅ‚atwić przygotowanie rozbudowanej strategii zmiany nie tylko produktów, lecz także rotowania mechanizmów dziaÅ‚ania.

Zmiana to podstawa

Utrzymanie zmian jest podstawÄ… wÅ‚aÅ›ciwie prowadzonej agrotechniki w obszarze regulacji zachwaszczenia zbóż i pozwala na dÅ‚ugotrwaÅ‚e zachowanie wrażliwoÅ›ci na herbicydy oraz równowagi pomiÄ™dzy wystÄ™pujÄ…cymi na polu gatunkami chwastów. Rotacja mechanizmów dziaÅ‚ania herbicydów to najbardziej efektywna strategia dÅ‚ugotrwaÅ‚ego utrzymania skutecznoÅ›ci chwastobójczej.

Oprócz zmian w doborze herbicydów ważne jest zachowanie odpowiedniej rotacji upraw na polu. Należy zauważyć, że różne uprawy wspierajÄ… jedne grupy chwastów, osÅ‚abiajÄ…c kondycjÄ™ innych. Uprawa kukurydzy sprzyja rozwojowi chwastów jedno- i dwuliÅ›ciennych późnych wschodów, ograniczajÄ…c wschody chwastów zimujÄ…cych lub tych, które pojawiajÄ… siÄ™ na polu zaraz po ruszeniu wegetacji. Uprawy wiosenne sprzyjajÄ… wzrostom owsa gÅ‚uchego i chwastnicy jednostronnej, amniejsze miotÅ‚y zbożowej, która w zasiewach jarych wystÄ™puje sporadycznie.

Jednym z powodów wciąż niewielkiego poziomu uodpornienia chwastów w naszym kraju jest m.in. duży udziaÅ‚ upraw jarych. Praktyka przeciwdziaÅ‚ania odpornoÅ›ci poprzez przemienne uprawy form ozimych i jarych nie staÅ‚a siÄ™ popularna na Zachodzie. PrzyczynÄ… byÅ‚y wzglÄ™dy ekonomiczne wynikajÄ…ce z ogromnych różnic w plonowaniu pomiÄ™dzy zbożami jarymi a ozimymi.

Uprawa zbóż wysoce konkurencyjnych dla chwastów to kolejny sposób przeciwdziaÅ‚ania powstawaniu odpornoÅ›ci. Ma ona na celu przede wszystkim stworzenie warunków niepozwalajÄ…cych chwastom na osiÄ…gniÄ™cie dobrej kondycji. GÄ™ste zasiewy zbóż powodujÄ…, że chwasty sÅ‚abo rozwijajÄ… siÄ™ w dużej konkurencji. Łany z gÄ™stych zasiewów nie plonujÄ… na najwyższym poziomie i uzyskuje siÄ™ z nich wiÄ™ksze plony sÅ‚omy niż ziarna, jednak w aspekcie ochrony przed nadmiernym zachwaszczeniem sÄ… Å›wietnym narzÄ™dziem do przeciwdziaÅ‚ania zjawisku.

Również dobór odmiany zbóż może mieć znaczenie w przeciwdziaÅ‚aniu powstawania odpornoÅ›ci. Wysiew odmian o dÅ‚ugim źdźble, szerokich liÅ›ciach, zwÅ‚aszcza z horyzontalnym ich ustawieniem, ogranicza rozwój chwastów. Uprawa gatunków o dÅ‚ugiej sÅ‚omie i tworzÄ…cych zwarty Å‚an jest wiÄ™c narzÄ™dziem wykorzystywanym w walce z odpornoÅ›ciÄ… chwastów. W zbożach ozimych zaleca siÄ™ stosowanie opóźnionych siewów, a w zbożach jarych przyspieszonych. Pozwala to na stworzenie lepszych warunków rozwoju dla roÅ›liny uprawnej i gorszych dla chwastu.

Systemy uprawy i nowe technologie

W krajach, w których odporność chwastów jest czÄ™stszym problemem, przyczyn zjawiska upatruje siÄ™ w uproszczeniu systemów uprawy i przejÅ›cia na technologiÄ™ bezorkowÄ…. Systemy takie jak najbardziej pozytywnie oddziaÅ‚ujÄ… na glebÄ™, jednak sprzyjajÄ… rozwojowi patogenów. Zarówno choroby, jak i chwasty w systemach bezorkowych rozwijajÄ… siÄ™ lepiej niż w technologiach tradycyjnych. W zaniechaniu orki upatruje siÄ™ gÅ‚ównego powodu wystÄ…pienia odpornoÅ›ci wyczyÅ„ca polnego w krajach Europy Zachodniej. Wynika to z biologicznych wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci gatunku. Nasiona wyczyÅ„ca rozpoczynajÄ… wschody po zainicjowaniu bÅ‚yskiem Å›wietlnym. Brak odwracania gleby ogranicza impuls do wschodów, przez co proces pojawiania siÄ™ wyczyÅ„ca na powierzchni zostaje rozciÄ…gniÄ™ty w czasie. W systemach orkowych wschody nastÄ™pujÄ… w skomasowanym czasie. Użycie jednej aplikacji herbicydu wystarcza na zlikwidowanie populacji. Zniszczenie dokÅ‚adne wszystkich osobników nie pozwala na rozszerzenie problemu odpornoÅ›ci.

W latach 80. ubiegÅ‚ego stulecia promowano metodÄ™ regulacji zachwaszczenia. ChodziÅ‚o w niej o to, by minimum 85% chwastów zostaÅ‚o zwalczonych, pozostawiona na plantacji reszta miaÅ‚a zaÅ› sÅ‚użyć jako narzÄ™dzie poprawiajÄ…ce bioróżnorodność gatunkowÄ… na polach uprawnych. W momencie, gdy pojawiÅ‚y siÄ™ ekotypy odporne chwastów zarzucono to metodÄ™ jako najprostszÄ… drogÄ™ do powstawania odpornoÅ›ci na wielkich powierzchniach. Obecnie zaleca siÄ™ utrzymywanie caÅ‚kowicie wolnych od obcych gatunków pól. BioróżnorodnoÅ›ci majÄ… sprzyjać specjalnie wydzielone kwatery lub pola, na których nie stosuje siÄ™ zabiegów chemicznych.

W przypadku plantacji, na których odnotowano wystÄ™powanie osobników odpornych, zaleca siÄ™ wielokrotny zabieg herbicydowy. Na polach, na których problem znaczÄ…co siÄ™ rozwinÄ…Å‚, walkÄ™ z zachwaszczeniem rozpoczyna siÄ™ aplikacjÄ… nieselektywnego herbicydu po zbiorze roÅ›liny uprawnej, a nastÄ™pnie – bezpoÅ›rednio po zasiewie roÅ›liny uprawnej – stosuje siÄ™ przedwschodowy herbicyd, po czym siÄ™ga siÄ™ w miarÄ™ potrzeb do zabiegów korygujÄ…cych w koÅ„cu okresu jesiennej wegetacji i kolejnego, po wznowieniu wegetacji. W niektórych przypadkach jeszcze w czasie strzelania w źdźbÅ‚o wykonuje siÄ™ zabieg chroniÄ…cy przed rozwojem chwastów i wydaniem przez nie nasion.

Wybierz dobrze!

Oprócz liczby zabiegów w przeciwdziaÅ‚aniu odpornoÅ›ci ważne jest umiejÄ™tne dobieranie produktów herbicydowych. Z chemicznÄ… możliwoÅ›ciÄ… regulacji zachwaszczenia na polu mamy styczność od lat 50. ubiegÅ‚ego stulecia. Od 70 lat herbicydy oparte na syntetycznych auksynach wciąż pozostajÄ… aktywne. Inne, nawet te, które byÅ‚y wprowadzone na rynek stosunkowo niedawno, stajÄ… siÄ™ powoli bezużyteczne ze wzglÄ™du na fakt, że chwasty znalazÅ‚y sposób na ominiÄ™cie ich niszczÄ…cego dziaÅ‚ania i wytworzeniu systemów obronnych.

Problem odpornoÅ›ci caÅ‚y czas siÄ™ rozwija i bez wÄ…tpienia bÄ™dzie przysparzać coraz wiÄ™cej kÅ‚opotów oraz podnosić koszty produkcji. W krajach Europy Zachodniej, w których odporność chwastów wystÄ™puje na dużych powierzchniach, powodowane niÄ… straty sÄ… liczone w milionach euro. Koszty zwiÄ…zane z odchwaszczaniem na plantacjach dotkniÄ™tych odpornoÅ›ciÄ… przekraczajÄ… 100 euro na hektar.

W Polsce można powiedzieć, że znajdujemy siÄ™ na poczÄ…tku drogi walki z odpornoÅ›ciÄ…, a spirala wzrostu kosztów dopiero siÄ™ nakrÄ™ca. Wciąż jednak nie jest za późno na to, by wyhamować proces.