ZMIANOWANIE ROŚLIN I HERBICYDÓW ELEMENTEM OGRANICZAJĄCYM ROZWÓJ ODPORNOŚCI CHWASTÓW

Transkrypt

1 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 7 (3) 27 ZMIANOWANIE ROŚLIN I HERBICYDÓW ELEMENTEM OGRANICZAJĄCYM ROZWÓJ ODPORNOŚCI CHWASTÓW MARIUSZ KUCHARSKI, HENRYKA ROLA Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy Zakład Herbologii i Technik Uprawy Roli Orzechowa 61, 5-5 Wrocław m.kucharski@iung.wroclaw.pl I. WSTĘP Herbicydy stanowią trwały element w technologii uprawy roślin. Ich stosowanie zapewnia wysoką skuteczność regulacji zachwaszczenia, ogranicza konkurencyjność chwastów w stosunku do rośliny uprawnej, zmniejsza nakłady pracy i ułatwia pielęgnację pól. Jednakże intensywne i długotrwałe stosowanie tych samych herbicydów na tym samym stanowisku może doprowadzić do wystąpienia takich zjawisk, jak: nadmierne pozostałości substancji aktywnej (s.a.) herbicydu w glebie, wodach powierzchniowych i gruntowych oraz produktach roślinnych (Kucharski 2), kompensację niektórych gatunków chwastów w zbiorowisku (Rola i wsp. 2), jak również selekcję i nagromadzenie w siedlisku biotypów chwastów odpornych na jeden lub kilka herbicydów w obrębie gatunku uznawanego dotychczas za wrażliwy (Vencill i Foy 1988). Odporność oznacza brak wrażliwości niektórych biotypów danego gatunku chwastu na taką dawkę herbicydu, która stosowana w normalnych warunkach niszczy całą jego populację na odchwaszczanej plantacji (Gressel 1983). Według najnowszych badań, prowadzonych przez różne ośrodki naukowe na świecie, dotychczas zidentyfikowano 315 biotypów wśród 183 gatunki chwastów odpornych na różne s.a. herbicydów. Wśród nich 11 to chwasty dwuliścienne, a 73 to jednoliścienne. Biotypy odporne zidentyfikowano na ponad 28 tysiącach pól uprawnych o łącznej powierzchni kilku milionów hektarów w ponad krajach (Heap 27). W Polsce, pierwsze doniesienia o problemach z odpornością chwastów na herbicydy pojawiły się w połowie lat osiemdziesiątych zeszłego wieku na terenach, na których związki z grupy triazyn stosowane były corocznie w monokulturze kukurydzy i sadach (Gawroński 1985; Rola 1988). Na badanych polach, przez wiele lat stosowane herbicydy triazynowe w kukurydzy stały się nieskuteczne w niszczeniu między innymi Chenopodium album, Amaranthus retroflexus i Echinochloa crus-galli. Odporność wymienionych biotypów została potwierdzona dalszymi badaniami (Rola i Rola 1999). Zjawisko odporności narasta i obejmuje różne biotypy chwastów oraz nowe grupy herbicydów, do niedawna uważane za skuteczne w ochronie roślin uprawnych (Woźnica i wsp. 1996). Do głównych czynników umożliwiających ograniczenie występowania odporności, a nawet jej eliminację należą: zmianowanie upraw i herbicydów (zawierających substancje o różnym mechanizmie działania).

2 366 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 7 (3) 27 Celem badań była ocena wpływu zmianowania roślin uprawnych i herbicydów na stopień występowania odpornych biotypów Ch. album, A. retroflexus i E. crus-galli w zbiorowiskach roślin segetalnych na plantacjach kukurydzy. II. MATERIAŁ I METODY Badania rozpoczęto wiosną 21 roku na terenie województwa dolnośląskiego i opolskiego obejmując nimi 21 plantacji kukurydzy uprawianych od kilku lat w monokulturze (rys. 1). Do odchwaszczania tych pól stosowano głównie herbicydy z grupy triazyn (atrazyna), a w zbiorowiskach chwastów dominowały A. retroflexus, Ch. album i E. crus-galli. Na analizowanych powierzchniach wytyczono po trzy prostokąty o bokach 2 na 3 metrów każdy (całkowita powierzchnia badanego pola wynosiła 18 m 2 ). Z oznaczonych powierzchni, po ich przekątnej, pobrano po 1 roślin omawianych gatunków chwastów i metodą pomiaru fluorescencji określono procentowy udział biotypów odpornych na atrazynę w poszczególnych zbiorowiskach. Ponadto, stopień wrażliwości na atrazynę identyfikowano metodą testu biologicznego, wykorzystując materiał nasienny tych chwastów pobrany jesienią 21 roku. Miejsca pobrania chwastów oznaczono reperami, co umożliwiło powrót na te same pola po 3 latach. W roku 2 ponownie, wykorzystując metodę pomiaru fluorescencji i testu biologicznego, przeprowadzono identyfikację odporności osobników A. retroflexus, Ch. album i E. crus-galli. W okresie 3 lat, tj. 22 2, nie ingerowano w decyzje dotyczące uprawy na analizowanych polach, a informacje dotyczące uprawianych roślin oraz herbicydów stosowanych do ochrony przed chwastami uzyskano na podstawie wywiadu z właścicielami tych plantacji. Zastosowane w badaniach metody identyfikacji odporności opisała Rola i wsp. (26) w metodyce wydanej przez IUNG PIB w Puławach. Rys. 1. Miejsca zebrania prób roślin Fig. 1. Map of plant sampling points

3 Zmianowanie roślin i herbicydów III. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE W roku 21 na wybranych plantacjach kukurydzy stwierdzono, że udział biotypów odpornych w populacjach A. retroflexus, Ch. album i E. crus-galli był bardzo zróżnicowany i wahał się w przedziale od kilku do ponad 5% w zbiorowiskach segetalnych Tabela 1. Historia pól (wykaz uprawianych roślin i stosowanych herbicydów) Table 1. Field history (list of plants and used herbicides) Lokalizacja Location Uprawa, stosowane substancje aktywne herbicydów Crop, herbicide active ingredients applied sezony (lata) seasons (years) Monokultura kukurydzy stosowane herbicydy triazynowe Maize monoculture triazine herbicide application Uniszów Radoszyce + metolachlor + metolachlor Brzozy + pendimethalin + metolachlor Monokultura kukurydzy rotacja herbicydów (różne mechanizmy działania) Maize monoculture herbicide rotation (different mode of action) Stachowice nicosulfuron + metolachlor + pendimethalin Murów + metolachlor 2,-D, + nicosulfuron Gozdno rimsulfuron Młodoszowice Poradów Łubnice MCPA + nicosulfuron + pendimethalin nicosulfuron + 2,-D Zmianowanie roślin stosowanie herbicydów o różnym mechanizmie działania Plant rotation application of herbicides with different mode of action nicosulfuron jęczmień jary spring barley isoproturon + diflufenican burak cukrowy sugar beet phenmedipham + desmedipham + ethofumesate lenacil burak cukrowy sugar beet phenmedipham + desmedipham + ethofumesate metamitron pszenica ozima winter wheat metosulam + 2,-D + 2,-D pszenica jara spring wheat tribenuron methyl + florasulam + 2,-D rimsulfuron + burak cukrowy sugar beet phenmedipham + desmedipham + ethofumesate + metamitron

4 368 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 7 (3) 27 poszczególnych pól. W roku 2 stwierdzono, że na blisko 6% analizowanych pól nadal uprawiano kukurydzę. Na pozostałych plantacjach rolnicy zrezygnowali z monokultury wprowadzając zmianowanie z udziałem zbóż i buraka cukrowego. Dla celów tego opracowania, spośród 21 analizowanych plantacji wybrano 9, których historia i uzyskane wyniki dobrze charakteryzowały cały eksperyment. Na polach, gdzie uprawiano kukurydzę w monokulturze liczebność osobników A. retroflexus, Tabela 2. Występowanie biotypów odpornych na atrazynę. Porównanie wyników z roku 21 i 2 Table 2. Occurrence of resistant biotypes of weeds. Comparison of results from 21 and 2 Miejscowość Location Uniszów Radoszyce Brzozy Stachowice Murów Gozdno Młodoszowice Poradów Łubnice Udział biotypów odpornych w zbiorowisku * Participation of resistant biotypes in community [%] rok year 21 rok year 2 AMARE CHEAL ECHCG AMARE CHEAL ECHCG Monokultura kukurydzy stosowane herbicydy triazynowe Maize monoculture triazine herbicide application 28 (3,2) (2,2) 56 (,2) 22 (2,) 1 (2,6) 1 (1,7) 21 (2,) 38 (,) 19 (2,6) 7 (5,2) 31 (2,6) (2,) 19 (2,3) Monokultura kukurydzy rotacja herbicydów (różne mechanizmy działania) Maize monoculture herbicide rotation (different mode of action) (3,8) (2,3) 9 (1,6) 5 9 (2,1) 13 (1,5) (1,2) 18 (3,2) 8 (1,9) Zmianowanie roślin stosowanie herbicydów o różnym mechanizmie działania Plant rotation application of herbicides with different mode of action 17 (3,) 52 (5,6) 9 (2,5) 2 (2,7) 6 (,2) 6 (1,7) (1,9) 1 (2,) 11 (2,) 1 (2,8) 3 13 (2,7) (3,) 2 13 (1,9) 3 2 (1,8) 6 (1,) (1,) * wartość średnia dla 3 powtórzeń (n = 3) average value for 3 replications ( ) w nawiasach podano wartość odchylenia standardowego dla n = 3 in parenthesis are given values of standard deviation for n = 3 AMARE Amaranthus retroflexus, CHEAL Chenopodium album, ECHCG Echinochloa crus-galli

5 Zmianowanie roślin i herbicydów Ch. album i E. crus-galli odpornych na atrazynę, w ciągu 3 lat, wzrosła o kilka do kilkunastu procent (tab. 2). Zdarzały się jednak plantacje kukurydzy, na których nasilenie biotypów odpornych było zbliżone lub mniejsze od tego, jakie odnotowano w roku 21. Należy stwierdzić, że powodem takiego stanu była zmiana asortymentu stosowanych herbicydów, co zostało potwierdzone przez właścicieli tych pól (tab. 1). W przypadku plantacji, gdzie zmieniono uprawę i asortyment aplikowanych herbicydów (tab. 1), liczebność biotypów odpornych A. retroflexus, Ch. album i E. crus-galli zmalała od kilku do nawet kilkudziesięciu procent w porównaniu do stanu z roku 21 (tab. 2). Przedstawione wyniki wskazują, że zmianowanie roślin uprawnych oraz dobór asortymentu stosowanych środków odchwaszczających ogranicza rozwój zjawiska i liczebność biotypów odpornych. Jednakże krótkotrwałe zmianowanie upraw i herbicydów jedynie zmniejsza liczebność biotypów odpornych, nie eliminując całkowicie problemu. Pola, na których występują chwasty odporne w dużym nasileniu powinny być monitorowane, a działania ograniczające rozwój odporności kontynuowane przez wiele lat. W tym celu konieczne jest opracowanie efektywnych programów zmierzających do ograniczenia selekcji biotypów odpornych, które wymaga ścisłego współdziałania i współpracy producentów środków ochrony roślin, jednostek naukowych i ustawodawczych oraz rolników. Spośród najczęściej spotykanych zaleceń zmierzających do minimalizacji ryzyka rozwoju i rozprzestrzeniania odporności chwastów wymienia się zaniechanie stosowanych praktyk, które do tej odporności doprowadziły, np.: uprawa roślin w monokulturze, brak właściwej rotacji herbicydów, czy uproszczenia agrotechniczne (Woźnica i wsp. 1996; Cavan i wsp. 2). IV. WNIOSKI 1. Uprawa kukurydzy w monokulturze oraz brak zmianowania herbicydów przyczyniły się do wystąpienia i rozwoju odporności biotypów A. retroflexus, Ch. album i E. crus-galli. 2. Wprowadzenie zmianowania rośliny uprawnej oraz herbicydów o różnym mechanizmie działania ograniczyło liczebność biotypów odpornych w populacji poszczególnych gatunków chwastów. 3. Krótkotrwałe zmianowanie upraw i herbicydów jedynie zmniejsza liczebność biotypów odpornych, nie eliminując całkowicie problemu. Pola uprawne powinny być monitorowane, a działania ograniczające rozwój odporności kontynuowane przez wiele lat. V. LITERATURA Cavan G., Cussans J., Moss S.R. 2. Modelling different cultivation and herbicide strategies for their effect on herbicide resistance in Alopecurus myosuroides. Weed Res. : Gawroński S.W Inheritance of resistance to triazine herbicides by Echinochloa crus-galli L. Proc. 5th International Congress Society for the Advancement of Breeding Research in Asia and Oceania, Bangkok, Tajlandia, June 1985: Gressel J Spread and action of herbicide tolerances and uses in crop breeding. The BCPC Conference Weeds:

6 37 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 7 (3) 27 Heap I.M. 27. International survey of herbicide-resistant weeds. Internet online document; Kucharski M. 2. Pozostałości herbicydów w wodach powierzchniowych i gruntowych na terenach rolniczych. Pam. Puł. 138: Rola J Zjawisko uodparniania się niektórych gatunków chwastów na herbicydy. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 39: Rola H., Kucharski M., Marczewska K., Gawroński S.W., Ciarka D., Szalacha E. 26. Metody Identyfikacji Biotypów Chwastów Odpornych na Herbicydy z Grupy Inhibitorów Fotosyntezy Fotosystemu II. Wyd. IUNG PIB, Puławy, 27 ss. Rola H., Rola J Badania nad występowaniem chwastów odpornych na triazyny na Dolnym Śląsku. Prog. Plant Protection/Post. Ochr. Roślin 39: Rola H., Rola J., Sadowski J., Kucharski M., Pietr S. 2. Influence of long-term application of triazine herbicides on ecosystem. Proc. 3rd International Weed Science Congress, Foz do Iguassu, Brazil, 6 11 June 2: Vencill W.K, Foy C.L Distribution of triazine-resistant smooth pigweed (Amaranthus hybridus) and common lambsquarters (Chenopodium album) in Virginia. Weed Sci. 36: Woźnica Z., Adamczewski K., Manthey F.A Biotypy chwastów odpornych na herbicydy. Prog. Plant Protection/Post. Ochr. Roślin 36: MARIUSZ KUCHARSKI, HENRYKA ROLA ROTATION OF PLANTS AND HERBICIDES AS RESISTANCE LIMITING ELEMENT SUMMARY The aim of investigations was evaluation of plants and herbicides rotation effect on the number of resistant weed biotypes change. The investigations were conducted on fields cultivated for several years as monoculture, where annually triazine herbicides were applied. In 21 using the fluorescence method on these fields number of resistant weed biotypes were determined (Amaranthus retroflexus, Chenopodium album and Echinochloa crus-galli). In 22 to 2 on these fields different crops and weed control systems were used ( monoculture triazine herbicides, monoculture rotation of herbicides and rotation of crops and herbicides). After three years (2) the number of resistant biotypes of A. retroflexus, Ch. album and E. crus-galli were checked again. On the field where triazine herbicides were applied and monoculture of was cultivated, the increase of resistant weed number were observed. Rotation of plants and herbicides caused the decrease of resistant weed number in comparison with stage of 21. Key words: triazine, resistance, rotation of herbicides,, monoculture, plant rotation