STRESZCZENIE W niniejszym badaniu porównano skuteczność naturalnych i syntetycznych herbicydów zastosowanych w formie oprysku w zwalczaniu maku polnego (Papaver rhoeas L.). Donorami substancji biobójczych były dwa dostępne w handlu preparaty syntetyczne oparte na glifosacie, a także wywary z liści spichrzowych cebuli zwyczajnej i korzenia chrzanu pospolitego. Wykazano, że stosowanie oprysków z herbicydów zdecydowanie silniej oddziałuje na masę niż wysokość traktowanych nimi chwastów. Stwierdzono wpływ wszystkich badanych substancji na zahamowanie dalszego rozwoju opryskanych siewek maku polnego, przy czym silniejsze działanie redukcyjne wykazały preparaty syntetyczne niż naturalne. WSTĘP Jedną z przeszkód w efektywnym rolnictwie jest występowanie w uprawach chwastów, czyli roślin niepożądanych z punktu widzenia gospodarki człowieka, które przez swój szybki wzrost, intensywne rozmnażanie i łatwe przystosowywanie się do różnych sposobów uprawy powodują zahamowanie rozwoju roślin uprawnych, obniżenie plonów i pogorszenie ich jakości [1]. Dlatego notuje się ciągłe zapotrzebowanie na skuteczne i łatwe metody ich zwalczania. Do takich z pewnością należy stosowanie oprysków, głównie opartych na środkach syntetycznych, takich jak badany w tym doświadczeniu glifosat. Naukowcy alarmują jednak, że używanie syntetycznych pestycydów może być niebezpieczne dla zdrowia ludzi badania wskazują, że ekspozycja na preparaty zawierające glifosat może powodować m.in. zwiększone ryzyko wystąpienia chłoniaka nieziarniczego i poronień w 12.-19. tygodniu ciąży czy zaburzenia funkcjonowania erytrocytów, w tym hemolizę [2]. Ponadto rozwijające się obecnie intensywnie rolnictwo ekologiczne nie dopuszcza możliwości stosowania większości syntetycznych środków ochrony roślin. Ich użytkowanie ujemnie wpływa też na środowisko naturalne, powodując zaburzenia równowagi ekologicznej. Nadzieją na zastąpienie szkodliwych środków metodami mniej niebezpiecznymi jest zjawisko negatywnej allelopatii roślin, czyli niekorzystnego oddziaływania substancji chemicznych wydzielanych przez jedną roślinę na drugą. [1]. O ile jednak allelopatia dość często wykorzystywana jest w rolnictwie na drodze współhodowli roślin antagonistycznych, o tyle mało jest badań sprawdzających skuteczność stosowania oprysków na bazie roślin. Wątpliwości budzą też różnice skuteczności herbicydów syntetycznych i naturalnych. Celem niniejszej pracy było porównanie skuteczności syntetycznych i naturalnych herbicydów w zwalczaniu maku polnego (Papaver rhoeas L.) i wykazanie, czy istnieje możliwość zastąpienia syntetycznych pestycydów środkami uzyskanymi z roślin. 1
MATERIAŁ I METODY Doświadczenie założono 16 lipca 2012 roku. Badaną rośliną był mak polny (Papaver rhoeas L.). Materiał do siewu otrzymano samodzielnie z trzech różnych krzewów. Pobrano siedem dojrzałych, naturalnie otwartych torebek, z których uzyskano nasiona. Następnie dokonano ich wysiewu do specjalnie przygotowanego podłoża (mieszaniny uniwersalnej ziemi kwiatowej i piasku w stosunku 1:1; sposób przygotowania zaczerpnięto z literatury tematycznej [3]) umieszczonego w 5 okrągłych plastikowych pojemnikach o średnicy 22 cm oznaczonych kolejnymi literami alfabetu. Tak uzyskane stanowiska ustawiono w pobliżu okna w pomieszczeniu gospodarczym i regularnie podlewano oraz obracano. 13 września dokonano wstępnej przerywki, w ramach której usunięto siewki roślin innych niż mak polny oraz siewki maku polnego znajdujące się na początkowym etapie rozwoju. Klasyfikacji siewek dokonano na podstawie dostępnego w Internecie katalogu chwastów [4]. 21 września przeprowadzono ostateczną przerywkę w każdym ze stanowisk pozostawiono dziesięć siewek maku polnego posiadających więcej niż 5 liści właściwych, starając się zachować proporcjonalną wielkość roślin. Tego samego dnia zastosowano oprysk siewek przygotowanymi preparatami, do których należały roztwory herbicydów syntetycznych i naturalnych, zgodnie tabelą 1. Przydziału herbicydów do opryskiwanych stanowisk dokonano na drodze losowania. Tabela 1. Mieszaniny zastosowane do oprysku poszczególnych stanowisk badawczych. Praca własna. stanowisko A B C D E wywar z woda wywar zastosowany cebuli destylowana Avans 360SL Glyfos 360SL z chrzanu oprysk zwyczajnej (kontrola) pospolitego Spośród herbicydów syntetycznych zastosowano dwa preparaty oparte na glifosacie, szeroko stosowanym we współczesnym rolnictwie środku chwastobójczym o działaniu totalnym [2]: silniej biobójczy Glyfos 360SL oraz Avans 360 SL, środek o łagodniejszym wpływie na roślinność. Opierając się na wynikach wcześniejszych badań nad wykorzystaniem wywarów roślinnych w zwalczaniu chwastów [3], jako naturalne donory substancji allelopatycznych wybrano cebulę zwyczajną (liście spichrzowe) i chrzan pospolity (korzeń). Na ich bazie wykonano wywary przyrządzone w następujący sposób: 75 g świeżego materiału roślinnego zalano 250 cm 3 wody destylowanej, a następnie doprowadzono do wrzenia i gotowano przez 20 minut na wolnym ogniu. Po wystudzeniu wywary przesączono i wykonano 30-procentowe roztwory wodne przeznaczone do oprysku. 5 października, dwa tygodnie po oprysku, rośliny ścięto przy powierzchni gleby i dokonano pomiaru ich wysokości (za pomocą linijki z podziałką milimetrową) i masy (za pomocą wagi laboratoryjnej). Uzyskane wyniki opracowano statystycznie z użyciem średniej arytmetycznej. 2
czas pojawienia się pierwszych ozank działania [dni] WYNIKI Z upływem czasu po oprysku obserwowano kolejne zmiany zachodzące w badanych siewkach maku polnego (Papaver rhoeas L.), tj. żółcenie i obumieranie liści. Najszybciej, już po trzech dniach, oznaki działania biobójczego zanotowano na roślinach opryskanych Glyfosem 360SL, później, po upływie około sześciu dni Avansem 360SL, następnie chrzanem pospolitym i ostatecznie cebulą zwyczajną. Wyniki obserwacji przedstawiono na wykresie 1. Wykres 1. Przybliżony czas pojawienia się pierwszych oznak działania chwastobójczego dla poszczególnych badanych środków. Praca własna. 12 11 10 8 6 6 8 4 3 2 0 cebula zwyczajna Avans 360SL Glyfos 360SL chrzan pospolity porównywane środki Jak pokazuje wzrokowe porównanie stanu obserwowanych roślin przed i dwa tygodnie po oprysku za pomocą fotografii 1. i 2., najsilniej destrukcyjny wpływ na strukturę badanych roślin wykazał Glyfos 360SL, nieco słabszy Avans 360SL. Herbicydy otrzymane z wywarów roślinnych doprowadziły jedynie do zażółcenia czy zwiędnięcia niektórych liści siewek, przy czym mocniejsze działanie wykazał wywar z chrzanu pospolitego. Należy jednak zauważyć, że w wyniku oprysku w przypadku wszystkich zastosowanych środków chwastobójczych zaobserwowano istotne zahamowanie dalszego wzrostu siewek w porównaniu z próbą kontrolną. Fotografia 1. Stan badanych siewek w dniu oprysku. Praca własna. Fotografia 2. Stan badanych siewek dwa tygodnie po oprysku. Praca własna. 3
Dokładniejszej oceny skuteczności działania poszczególnych herbicydów można jednak dokonać na podstawie wyników, które otrzymano po analizie wykonanych pomiarów. Zebrano je w tabeli 2. Tabela 2. Wysokość i świeża masa roślin maku polnego potraktowanych badanymi środkami chwastobójczymi. Praca własna. Obiekty Średnia wysokość roślin [mm] Średnia świeża masa roślin [g] Kontrola 93,7 0,342 Cebula zwyczajna 78,5 0,174 Avans 360SL 86,3 0,071 Glyfos 360SL 68,3 0,036 Chrzan pospolity 70,6 0,114 Przedstawione dane wskazują na zdecydowanie większe zróżnicowanie wyników w przypadku masy badanych roślin niż w przypadku ich wysokości, zarówno pod względem rozrzutu danych z prób doświadczalnych, jak i ich znacznego odstępstwa od danych z próby kontrolnej. Pod względem ubytku wysokości traktowanych herbicydami roślin najwyższą skuteczność wykazał Glyfos 360SL, następnie chrzan pospolity i cebula zwyczajna. Najsłabsze działanie wykazał Avans 360SL. Jak jednak zauważono, zdecydowanie większe różnice pomiędzy poszczególnymi środkami występują w przypadku masy siewek maku polnego i to temu czynnikowi warto poświęcić więcej uwagi. Analizując wyniki podane w tabeli 2., łatwo zauważyć, że także pod względem redukcji masy opryskanych siewek w stosunku do próby kontrolnej najsilniej zadziałał Glyfos 360SL. Kolejno coraz słabsze działanie redukcyjne wykazały: Avans 360SL, wywar z chrzanu pospolitego i wywar z cebuli zwyczajnej. W tym przypadku uwagę zwraca duża różnica w efektach działania między herbicydami syntetycznymi a naturalnymi. Fotografia 3. Zastosowane w doświadczeniu wywary roślinne tuż po przygotowaniu. Praca własna. 4
DYSKUSJA Zjawisko allelopatii jest współczesnej nauce znane już od 1937 roku, kiedy Molish wprowadził to pojęcie do literatury [3]. Rolnictwo szybko nauczyło się wykorzystywać je w celu zwalczania szkodników i niepożądanych roślin w uprawach. Oparte na nim metody agrotechniczne okazały się być mniej pracochłonne od mechanicznych środków ochrony roślin, takich jak wybieranie szkodników z upraw, i mniej niebezpieczne dla zdrowia stosujących je rolników i konsumentów chronionych nimi warzyw i owoców niż pestycydy syntetyczne. Badania wykazują, że np. sadzenie kopru ogrodowego, szałwii lekarskiej i aksamitki wzniesionej w pobliżu fasoli skutecznie zmniejsza liczbę żerujących na fasoli zmieników [5]. Liczne prace skupiały się też na allelopatycznym oddziaływaniu roślina roślina. Wykazano m.in. ujemny wpływ lulka czarnego na rozwój koniczyny [6]. Niewiele jednak uwagi poświęcono możliwości wykorzystania allelopatii w uzyskiwaniu skutecznych chwastobójczych oprysków z użyciem popularnych i łatwo dostępnych roślin, takich jak warzywa. Tymczasem wprowadzenie do użytku takich metod ochrony roślin mogłoby być niezwykle pożyteczne dla współczesnego rolnictwa, przede wszystkim ze względu na niskie koszty uzyskania mieszanin do oprysku (z własnych plonów) i niewielką pracochłonność i czasochłonność dokonywania oprysku. Właśnie dlatego w niniejszym badaniu podjęto się oceny skuteczności takich środków ochrony roślin i możliwości ich zastosowania w rolnictwie. Obiektem poddanym doświadczeniu był mak polny (Papaver rhoeas L.). Takiego wyboru dokonano ze względu na częste występowanie tego chwastu w polskich uprawach zbóż [7]. Zebrane dane sygnalizują, że stosowanie herbicydów w formie oprysku większy wpływ redukcyjny wywiera na świeżą masę roślin niż na ich wysokość. Ponadto stwierdzono, że uzyskane wyniki charakteryzowały się większym rozrzutem danych w przypadku masy siewek traktowanych badanymi środkami niż w przypadku ich wysokości. Dlatego uznano, że bardziej wiarygodne wnioski uzyska się, opierając je na porównaniu mas siewek opryskanych poszczególnymi roztworami. Uzyskane wyniki zmuszają do stwierdzenia, że skuteczność syntetycznych herbicydów jest wyższa niż naturalnych. Zarówno pod względem wysokości, jak i masy roślin potraktowanych badanymi substancjami, przynajmniej jeden pestycyd oparty na glifosacie wywarł większy wpływ na siewki maku polnego niż roztwory obu badanych wywarów roślinnych. Środki syntetyczne spowodowały ponadto szybsze zamieranie chwastów. Zastosowany środek o nazwie Glyfos 360SL, odpowiednik popularnego Roundupu, zadziałał najsilniej chwastobójczo, zdecydowanie przewyższając wszystkie pozostałe preparaty. Wysoką skuteczność wykazał też kolejny środek syntetyczny, Avans 360SL, który, choć najsłabiej ze wszystkich badanych środków wpłynął na zahamowanie wzrostu siewek, również silnie wpłynął na redukcję świeżej ich masy. 5
Warto jednak zauważyć, że w przypadku wszystkich zastosowanych herbicydów, a więc i tych naturalnych, zauważono zahamowanie dalszego rozwoju opryskanych nimi siewek, co każe podejrzewać, że badane wywary z cebuli zwyczajnej i chrzanu pospolitego wykazują pewne właściwości chwastobójcze. W doświadczeniu wykorzystano te wywary w postaci roztworów 30-procentowych. Dlatego należałoby głębiej zbadać ich skuteczność z użyciem roztworów silniej stężonych bądź wręcz wywarów nierozcieńczonych. Można przypuszczać, że w tym przypadku skuteczność chwastobójcza byłaby zdecydowanie wyższa. Do dodatkowych zalet stosowania naturalnych herbicydów należy ponadto ich mniejsza szkodliwość dla zdrowia człowieka w porównaniu z pestycydami syntetycznymi. Wspomniane wyżej badania alarmują o licznych poważnych niebezpieczeństwach dla zdrowia płynących z ekspozycji na herbicydy zawierające glifosat. Tymczasem trudno spodziewać się negatywnych skutków dla zdrowia człowieka, który miałby kontakt z roztworami wywarów z chrzanu pospolitego czy cebuli zwyczajnej, które są przecież powszechnie stosowanymi w kuchni warzywami. Dlatego należy zastanowić się, czy zdecydowanie większe bezpieczeństwo stosowania nie rekompensuje pewnych ubytków w skuteczności chwastobójczej w przypadku herbicydów naturalnych i czy w związku z tym ich użytkowanie w rolnictwie nie byłoby korzystniejsze. PIŚMIENNICTWO 1. Urbanek A. i in. (1999) Biologia. Encyklopedia szkolna Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne 2. Pieniążek D., Bukowska B., Duda W. (2003) Glifosat nietoksyczny pestycyd? Medycyna Pracy 54 (6), s. 579-583 3. Kieć J., Wieczorek D. (2009) Badania nad przydatnością wyciągów i wywarów roślinnych do zwalczania komosy białej Postępy w Ochronie Roślin 49 (1), s. 371-377 4. http://www.zch.sarzyna.pl/sor/katalog_chwastow/mak_polny.html [dostęp: 09.10.2012 r.] 5. Szafirowska A., Kołosowski S. (2008) Wykorzystanie allelopatycznych właściwości roślin w uprawie warzyw Problemy Inżynierii Rolniczej 1/2008, s.117-122 6. http://pl.wikipedia.org/wiki/allelopatia [dostęp: 09.10.2012 r.] 7. Rastafiński J. (1956) Przewodnik do oznaczania roślin Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne 6