Porady eksperta

Odporność roślin na herbicydy – jak jej przeciwdziałać?

Pierwsze wzmianki o spadku skuteczności herbicydów w naszym kraju pochodzą z lat 80. ubiegłego stulecia. Od tamtego czasu coraz częściej pojawiały się informacje o trudnościach w zwalczaniu niektórych gatunków. Od lat 90. XX w. w uprawach zbóż w województwie warmińsko-mazurskim, a obecnie w całym kraju, zauważalny jest coraz wyraźniejszy spadek skuteczności herbicydów zwalczających miotłę zbożową.

Na początku XXI w. w Dolinie Odry, a obecnie w wielu regionach kraju, odnotowuje się spadek skuteczności herbicydów zwalczających wyczyńca polnego. Do 2007 r., kiedy była dostępna na rynku atrazyna, z całego kraju płynęły informacje o mniejszej skuteczności zwalczania chwastnicy jednostronnej przy użyciu herbicydów opartych na tej substancji aktywnej. Wśród europejskich krajów tylko w Polsce odnotowano przypadki pojawienia się problemów w zwalczaniu chabra przy użyciu herbicydu z grupy inhibitorów ALS. Z całej Polski wielokrotnie docierały również sygnały o spadku skuteczności w zwalczaniu komosy białej i szarłatu szorstkiego jednej z najczęściej stosowanej substancji chwastobójczej używanej w uprawie buraka cukrowego.

Naturalne zjawisko

Za spadek skuteczności herbicydów odpowiada wykształcona w drodze ewolucji odporność. W prostym ujęciu to rodzaj mutacji, w wyniku której substancja aktywna skuteczna w zwalczaniu gatunku przestaje nagle działać. W ujęciu biologicznym występuje kilka rodzajów tego zjawiska. Odporność w miejscu działania, gdzie miejsce wiązania substancji aktywnej w organizmie chwastu (np. enzym) uległo zmianie pod wpływem dostosowania genetycznego w taki sposób, że substancja nie może zadziałać i jest nieskuteczna. Z odpornością metaboliczną mamy do czynienia wtedy, gdy odporny organizm potrafi szybko rozłożyć przyjętą substancję aktywną w procesie metabolizmu na nieszkodliwe produkty przemiany materii. Odporność penetracyjna występuje wtedy, gdy odporny chwast przyjmuje substancję aktywną wolniej lub w mniejszej ilości niż normalnie wrażliwy osobnik. Zachodzą tu zmiany w kutikuli lub odporna roślina wytwarza włoski blokujące dotarcie substancji aktywnej do powierzchni liścia.

Etapy uodparniania

Ze względów agrotechnicznych wyróżnia się trzy podstawowe etapy powstawania odporności.

  1. Powstawanie odporności prostej na jedną substancję aktywną – zwykle trwa krótko i szybko przechodzi w kolejne etapy.
  2. Odporność krzyżowa, czyli odporność osobnika na kilka substancji aktywnych o tym samym mechanizmie działania, którą wywołuje jeden mechanizm odpornościowy.
  3. Odporność wielokrotna (najbardziej zaawansowana) – gdzie na osobnika nie działa kilka substancji aktywnych o różnych mechanizmach działania. Na tym etapie odporność jest wywoływana przez obecność wielu mechanizmów odpornościowych. Powstawanie odporności jest najczęściej efektem selekcji, tzn. przez wielokrotne stosowanie środków o takim samym mechanizmie działania na tę samą populację.

Jak działają herbicydy?

By dokładniej wyjaśnić zjawisko odporności należy przeanalizować mechanizmy działania herbicydów. Według obecnego podziału, przygotowanego przez HRAC, występuje kilkadziesiąt mechanizmów działania herbicydów. W herbicydach zbożowych w naszym kraju wykorzystywane jest zaledwie kilka. Herbicydy przypisane do grup A i N powodują zahamowanie biosyntezy lipidów, blokując wytwarzanie błon komórkowych na różnych drogach. Do tych grup w uprawach zbożowych należą między innymi graminicydy używane do niszczenia chwastów jednoliściennych zawierające fenoksaprop czy pinoksaden oraz prosulfokarb.

Grupę B reprezentują herbicydy powodujące zahamowanie biosyntezy aminokwasów. W wyniku ich działania rośliny spowalniają wzrost, a następnie giną. Grupa reprezentowana jest szeroko przez szereg herbicydów zbożowych zwalczających chwasty jedno- i dwuliścienne. Należą do niej herbicydy zawierające chlorosulfuron, tribenuron metylu, amidosulfuron, metsulfuron, jodosulfuron, penoksysulam, florasulam i wiele innych.

Inhibitory fotosyntezy należące do grupy C to środki triazynonowe (metrybuzyna) lub pochodne mocznika (chlorotoluron) wykorzystywane w zwalczaniu miotły zbożowej i niektórych chwastów dwuliściennych. Grupy E i F reprezentują inhibitory biosyntezy pigmentów. Jest to najnowszy system działania herbicydów wywołujący nadwrażliwość roślin na światło. Przykładem herbicydów z tej grupy są preparaty oparte na diflufenikanie. Inhibitory funkcjonowania mikrotubuli i podziałów komórkowych należą do grupy K. Są to herbicydy przedwschodowe i wcześnie powschodowe oparte na pendimetalinie i flufenacecie.

Najszerzej i najdłużej stosowaną grupą herbicydów są syntetyczne auksyny oraz inhibitory transportu auksyn należące do grup O i L. Powodują deformacje, działają na gospodarkę hormonalną rośliny wywołując szybkie i nieodwracalne zmiany. Do grupy tej zaliczane są herbicydy zawierające MCPA, MCPB, dikambę, 2,4D, fluroksypyr, chlopyralid i wiele innych.

Mechanizmy działania zostały oznaczone literami alfabetu łacińskiego. Oznaczenia literowe w niektórych krajach drukowane są na opakowaniach herbicydów, by ułatwić przygotowanie rozbudowanej strategii zmiany nie tylko produktów, lecz także rotowania mechanizmów działania.

Zmiana to podstawa

Utrzymanie zmian jest podstawą właściwie prowadzonej agrotechniki w obszarze regulacji zachwaszczenia zbóż i pozwala na długotrwałe zachowanie wrażliwości na herbicydy oraz równowagi pomiędzy występującymi na polu gatunkami chwastów. Rotacja mechanizmów działania herbicydów to najbardziej efektywna strategia długotrwałego utrzymania skuteczności chwastobójczej.

Oprócz zmian w doborze herbicydów ważne jest zachowanie odpowiedniej rotacji upraw na polu. Należy zauważyć, że różne uprawy wspierają jedne grupy chwastów, osłabiając kondycję innych. Uprawa kukurydzy sprzyja rozwojowi chwastów jedno- i dwuliściennych późnych wschodów, ograniczając wschody chwastów zimujących lub tych, które pojawiają się na polu zaraz po ruszeniu wegetacji. Uprawy wiosenne sprzyjają wzrostom owsa głuchego i chwastnicy jednostronnej, amniejsze miotły zbożowej, która w zasiewach jarych występuje sporadycznie.

Jednym z powodów wciąż niewielkiego poziomu uodpornienia chwastów w naszym kraju jest m.in. duży udział upraw jarych. Praktyka przeciwdziałania odporności poprzez przemienne uprawy form ozimych i jarych nie stała się popularna na Zachodzie. Przyczyną były względy ekonomiczne wynikające z ogromnych różnic w plonowaniu pomiędzy zbożami jarymi a ozimymi.

Uprawa zbóż wysoce konkurencyjnych dla chwastów to kolejny sposób przeciwdziałania powstawaniu odporności. Ma ona na celu przede wszystkim stworzenie warunków niepozwalających chwastom na osiągnięcie dobrej kondycji. Gęste zasiewy zbóż powodują, że chwasty słabo rozwijają się w dużej konkurencji. Łany z gęstych zasiewów nie plonują na najwyższym poziomie i uzyskuje się z nich większe plony słomy niż ziarna, jednak w aspekcie ochrony przed nadmiernym zachwaszczeniem są świetnym narzędziem do przeciwdziałania zjawisku.

Również dobór odmiany zbóż może mieć znaczenie w przeciwdziałaniu powstawania odporności. Wysiew odmian o długim źdźble, szerokich liściach, zwłaszcza z horyzontalnym ich ustawieniem, ogranicza rozwój chwastów. Uprawa gatunków o długiej słomie i tworzących zwarty łan jest więc narzędziem wykorzystywanym w walce z odpornością chwastów. W zbożach ozimych zaleca się stosowanie opóźnionych siewów, a w zbożach jarych przyspieszonych. Pozwala to na stworzenie lepszych warunków rozwoju dla rośliny uprawnej i gorszych dla chwastu.

Systemy uprawy i nowe technologie

W krajach, w których odporność chwastów jest częstszym problemem, przyczyn zjawiska upatruje się w uproszczeniu systemów uprawy i przejścia na technologię bezorkową. Systemy takie jak najbardziej pozytywnie oddziałują na glebę, jednak sprzyjają rozwojowi patogenów. Zarówno choroby, jak i chwasty w systemach bezorkowych rozwijają się lepiej niż w technologiach tradycyjnych. W zaniechaniu orki upatruje się głównego powodu wystąpienia odporności wyczyńca polnego w krajach Europy Zachodniej. Wynika to z biologicznych właściwości gatunku. Nasiona wyczyńca rozpoczynają wschody po zainicjowaniu błyskiem świetlnym. Brak odwracania gleby ogranicza impuls do wschodów, przez co proces pojawiania się wyczyńca na powierzchni zostaje rozciągnięty w czasie. W systemach orkowych wschody następują w skomasowanym czasie. Użycie jednej aplikacji herbicydu wystarcza na zlikwidowanie populacji. Zniszczenie dokładne wszystkich osobników nie pozwala na rozszerzenie problemu odporności.

W latach 80. ubiegłego stulecia promowano metodę regulacji zachwaszczenia. Chodziło w niej o to, by minimum 85% chwastów zostało zwalczonych, pozostawiona na plantacji reszta miała zaś służyć jako narzędzie poprawiające bioróżnorodność gatunkową na polach uprawnych. W momencie, gdy pojawiły się ekotypy odporne chwastów zarzucono to metodę jako najprostszą drogę do powstawania odporności na wielkich powierzchniach. Obecnie zaleca się utrzymywanie całkowicie wolnych od obcych gatunków pól. Bioróżnorodności mają sprzyjać specjalnie wydzielone kwatery lub pola, na których nie stosuje się zabiegów chemicznych.

W przypadku plantacji, na których odnotowano występowanie osobników odpornych, zaleca się wielokrotny zabieg herbicydowy. Na polach, na których problem znacząco się rozwinął, walkę z zachwaszczeniem rozpoczyna się aplikacją nieselektywnego herbicydu po zbiorze rośliny uprawnej, a następnie – bezpośrednio po zasiewie rośliny uprawnej – stosuje się przedwschodowy herbicyd, po czym sięga się w miarę potrzeb do zabiegów korygujących w końcu okresu jesiennej wegetacji i kolejnego, po wznowieniu wegetacji. W niektórych przypadkach jeszcze w czasie strzelania w źdźbło wykonuje się zabieg chroniący przed rozwojem chwastów i wydaniem przez nie nasion.

Wybierz dobrze!

Oprócz liczby zabiegów w przeciwdziałaniu odporności ważne jest umiejętne dobieranie produktów herbicydowych. Z chemiczną możliwością regulacji zachwaszczenia na polu mamy styczność od lat 50. ubiegłego stulecia. Od 70 lat herbicydy oparte na syntetycznych auksynach wciąż pozostają aktywne. Inne, nawet te, które były wprowadzone na rynek stosunkowo niedawno, stają się powoli bezużyteczne ze względu na fakt, że chwasty znalazły sposób na ominięcie ich niszczącego działania i wytworzeniu systemów obronnych.

Problem odporności cały czas się rozwija i bez wątpienia będzie przysparzać coraz więcej kłopotów oraz podnosić koszty produkcji. W krajach Europy Zachodniej, w których odporność chwastów występuje na dużych powierzchniach, powodowane nią straty są liczone w milionach euro. Koszty związane z odchwaszczaniem na plantacjach dotkniętych odpornością przekraczają 100 euro na hektar.

W Polsce można powiedzieć, że znajdujemy się na początku drogi walki z odpornością, a spirala wzrostu kosztów dopiero się nakręca. Wciąż jednak nie jest za późno na to, by wyhamować proces.

wstecz