Strategia przeciwdziałania odporności owadów na insektycydy

11.08.2012

Mgr Joanna Zamojska, doc. dr hab. Paweł Węgorek
Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Poznaniu
Konieczność opracowania i wdrożenia w najbliższych latach integrowanych programów ochrony roślin do praktyki rolniczej w Polsce będzie wymagała zaakceptowania przez producentów płodów rolnych pewnych ograniczeń w stosowaniu środków chemicznych. W technologii produkcji najważniejszych gospodarczo gatunków roślin rolniczych ochrona chemiczna nadal pozostanie niezbędnym elementem, bez którego ich uprawa byłaby niemożliwa lub nieopłacalna. Wzrastająca skala odporności agrofagów na środki ochrony roślin komplikuje i utrudnia opracowywanie integrowanych programów ochrony. Wymusza rozszerzenie wiedzy producentów, dystrybutorów, użytkowników i doradców rolniczych o zakres aktualnego poziomu wrażliwości szkodników na stosowane substancje aktywne, ich selektywność w stosunku do entomofauny pożytecznej, mechanizmy działania i znajomość strategii zapobiegania zjawisku odporności. Stawia też wyzwania przed światem nauki, głównie jeśli chodzi o opracowanie nowych, skutecznych substancji aktywnych.

Skąd się bierze odporność?

Nacisk selekcyjny insektycydów stosowanych na dużych powierzchniach pól na ogromne liczebnie populacje owadów stwarza warunki dla działania doboru różnicującego, który faworyzuje przeżywanie osobników o pewnych określonych wartościach cech, sterujących ich rozwojem i metabolizmem. W efekcie intensywnego zwalczania, z pokolenia na pokolenie, przy życiu pozostaje coraz większa liczba osobników wyposażonych w wersje genów decydujących o zwiększonej tolerancji lub odporności na konkretną toksynę lub grupę toksyn. Szybkość powstawania populacji odpornych uzależniona jest głównie od czynników genetycznych zwalczanego gatunku sterujących metabolizmem, specjalizacją pokarmową i rozwojem. Jest również modyfikowana czynnikami agronomicznymi, spośród których najważniejszym jest powierzchnia pól chronionych insektycydami oraz liczba zabiegów, a także czynnikami związanymi z molekularnymi właściwościami substancji aktywnej stosowanej w środku ochrony roślin. W Polsce przykładami ważnych gospodarczo szkodników, o największym potencjale wykształcania odporności, są stonka ziemniaczana i słodyszek rzepakowy. Oba gatunki w wielu rejonach Polski wykształciły populacje odporne na substancje aktywne, głównie z grup chemicznych związków fosforoorganicznych i pyretroidów. Wieloletnie badania nad mechanizmami odporności stonki ziemniaczanej i słodyszka rzepakowego oraz nad toksykologią i mechanizmami działania substancji aktywnych stosowanych w środkach do ich zwalczania pozwalają na aktualizowanie strategii zapobiegających skutkom tego zjawiska i sterowanie zwalczaniem szkodnika.

Strategie opierają się na stałym monitoringu poziomu wrażliwości omawianych szkodników, badaniach nad działaniem substancji aktywnych insektycydów oraz mechanizmami ich detoksykacji. W świetle badań prowadzonych w IOR-PIB w Poznaniu można stwierdzić, że w dniu dzisiejszym grupą chemiczną, w której nadal istnieje największe ryzyko odporności lokalnych populacji słodyszka rzepakowego i stonki ziemniaczanej są pyretroidy. Głównym mechanizmem odpowiedzialnym za gorszą skuteczność zabiegów chemicznych  przeprowadzanych przy użyciu pyretroidów jest enzymatyczny metabolizm oksydacyjny prowadzący do szybkiego rozkładu tych związków chemicznych w organizmach wymienionych gatunków. W zależności od wydajności tego systemu, zastosowanej substancji aktywnej oraz warunków środowiskowych zabieg może przeżyć od około 20% do około 80% chrząszczy lub larw. Obecny poziom wrażliwości wskazuje, że tylko niewielkie przekroczenie progu ekonomicznej szkodliwości obu szkodników na danej plantacji nie musi oznaczać nieskuteczności ochrony chemicznej przy użyciu pyretroidów. Natomiast przy dużej liczebności szkodników (przekroczenie progu szkodliwości o 100 lub więcej %) straty plonu mogą być wyraźne. W takim przypadku często zabieg należy powtórzyć przy użyciu środka z grupy neonikotynoidów lub związków fosforoorganicznych.
Stonka ziemniaczana w dniu dzisiejszym najskuteczniej zwalczana jest neonikotynoidami, wśród których wyróżniającą się substancją aktywną jest acetamipryd stosowany w środku Mospilan 20 SP. Skuteczność zabiegu przy użyciu Mospilanu 20 SP  przeciwko wszystkim stadiom rozwojowym tego szkodnika wynosiła  w badaniach monitoringowych IOR-PIB z 2009 roku 90 – 100%  i była wyższa niż przy użyciu badanych pyretroidów i chloropiryfosu. Do skutecznej ochrony ziemniaka wystarcza jeden zabieg Mospilanem 20 SP. Podobnie działają na stonkę pozostałe substancje aktywne z grupy neonikotynoidów. W zwalczaniu słodyszka rzepakowego Mospilan 20 SP wykazuje skuteczność  około 80 – 90%, podczas gdy większość pyretroidów 40 – 60%.

Z kolei chloropiryfos działa na słodyszka skuteczniej niż na stonkę ziemniaczaną, na poziomie 85-95% śmiertelności. Ze względu na częstą konieczność powtarzania zabiegów w rzepaku i zwalczania innych szkodników (głównie chowaczy łodygowych i łuszczynowych), dobór insektycydu wymaga znajomości toksykologii, zwłaszcza w stosunku do pszczoły miodnej i innych gatunków zapylających. Ogranicza to stosowanie chloropiryfosu w rzepaku do faz rozwoju znacznie poprzedzających kwitnienie roślin (do fazy BBCH 50). Stosowanie środków dwu lub wieloskładnikowych nie jest zalecane, zwłaszcza gdy w mieszaninie występuje substancja aktywna z grupy pyretroidów.

W strategii przeciwdziałania odporności owadów ważnym elementem jest unikanie nadmiernego nacisku selekcyjnego tą samą substancją aktywną, a nawet grupą chemiczną. Należy stosować przemiennie zalecane środki z grupy neonikotynoidów, pyretroidów, związków fosforoorganicznych oraz innych. W przypadku silnej odporności miejscowej populacji szkodnika na pyretroidy należy czasowo wyłączyć je ze stosowania. Jako wymiennik można zastosować insektycyd z grupy eterów arylopropylowych – Trebon 30 EC, którego substancją aktywną jest etofenproks.  Działa on podobnie do pyretroidów na kanały sodowe neuronów centralnego układu nerwowego owadów ale ma inną budowę molekularną niż klasyczne pyretroidy, które są estrami kwasu chryzantemowego, jego analogów i alkoholi zawierających przynajmniej jedno wiązanie podwójne. Metabolizm hydrolityczny etofenproksu, który nie jest estrem i zawiera fluor  jest u owadów wolniejszy, a działanie trwalsze.

Podsumowując wcześniej opisane ogólne informacje należy przyjąć następujące zasady zapobiegania skutkom odporności szkodników.

• Daną substancję aktywną powinno się stosować na tej samej uprawie tylko jeden raz w sezonie, o ile istnieje dla niej wymiennik z tej samej grupy chemicznej. W miarę możliwości należy stosować rotację grup chemicznych
• Z danej grupy chemicznej należy wybierać substancje aktywne o najlepszej skuteczności w stosunku do zwalczanego szkodnika
• W zwalczaniu odpornych populacji szkodnika nie zaleca się stosowania mieszanin insektycydów, o ile na którąkolwiek z substancji aktywnych wchodzących w skład mieszaniny została wykształcona odporność. W przypadku zastosowania mieszanin insektycydów należy zwrócić uwagę, by substancje aktywne należały do różnych grup chemicznych i były stosowane w dawkach zapewniających efektywność zabiegu.
• Termin zabiegu należy dostosować do:
  • momentu  przekroczenia przez szkodnika progu ekonomicznej szkodliwości
    wystąpienia najbardziej wrażliwej na uszkodzenia fazy rozwoju rośliny,
    prognozy pogody odnośnie temperatury oraz przewidywanych opadów,
    najniższego ryzyka zatrucia pszczół i innych gatunków pożytecznych.
• Należy stosować środki ochrony roślin w dawkach zalecanych, zgodnie z etykietą-instrukcją stosowania. Zbyt niskie dawki (subletalne) selekcjonują szybko populacje o średnim stopniu odporności, natomiast zbyt duże powodują wykształcenie odporności o stopniu bardzo silnym.
• Zabiegi należy przeprowadzić odpowiednią, sprawną aparaturą, w miarę możliwości przy użyciu wody zdemineralizowanej. Należy pamiętać o optymalnym pH cieczy użytkowej, prawidłowym ciśnieniu cieczy i o optymalnej temperaturze w czasie wykonywania zabiegu.
• W przypadku nieskuteczności zabiegu i konieczności powtórzenia go, należy określić przyczyny nieskuteczności i w razie potrzeby, zastosować środek zawierający substancję aktywną z innej grupy chemicznej.
• Jeżeli stwierdzono odporność lokalnej populacji szkodnika na związki z danej grupy chemicznej, nie należy stosować środków o podobnym mechanizmie działania.
• Ograniczenie stosowania środka, na który szkodnik uodpornił się w danym rejonie musi trwać, aż do momentu ponownego wystąpienia silnej jego wrażliwości.
• Należy koniecznie zwracać uwagę na ochronę fauny pożytecznej i wrogów naturalnych szkodników, którzy ograniczają liczebność wszystkich gatunków szkodników, bez względu na stopień czy mechanizmy ich odporności na insektycydy. Trzeba pamiętać, że im później w sezonie przeprowadzany jest zabieg chemiczny tym większe stanowi zagrożenie dla fauny pożytecznej.
• wystąpieniu odporności należy powiadomić pracowników Państwowej Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa oraz Ośrodków Doradztwa Rolniczego, w celu określenia zakresu zjawiska i opracowania strategii zwalczania.

Integrowane programy ochrony roślin będą wymagały ograniczeń w stosowaniu środków chemicznych oraz unikania zabiegów profilaktycznych i rutynowych. Ochrona środowiska naturalnego, a zwłaszcza fauny pól uprawnych, będą miały pierwszeństwo przed opartą na toksyczności skutecznością. Środki o charakterystyce toksykologicznej oszczędzającej środowisko naturalne i krótko na nie oddziałujące będą w tych programach miały szczególne znaczenie. Przykładem takiego środka, wśród zalecanych dziś do ochrony rzepaku ozimego przed słodyszkiem rzepakowym i stonką ziemniaczaną w ziemniaku jest Mospilan 20 SP.