Technologie herbicidní tolerance plodin k herbicidům
22. 07. 2016 Plevele Zobrazeno 4666x
Vývoj a zavedení nového herbicidu stojí v současnosti agrochemické společnosti stovky milionů dolarů, přičemž nově vyvinutý herbicid lze použít pouze v omezeném počtu plodin, ve kterých je selektivní. V posledních 20 letech se proto agrochemické společnosti zaměřily na možnost použití stávajících vysoce účinných herbicidů v plodinách, ve kterých nebylo dosud možné tyto herbicidy použít z důvodu fytotoxicity.
Začaly tak vznikat technologie ochrany proti plevelům založené na herbicidní toleranci (HT). U některých herbicidů, především ze skupiny ALS inhibitorů a inhibitorů ACCasy, se podařilo konvenčními šlechtitelskými postupy vytvořit hybridy slunečnice, kukuřice, řepky a jiných plodin tolerantní k těmto herbicidům. U jiných herbicidů (glyphosate a glufosinate-NH4) bylo možné vytvořit tolerantní odrůdy pouze genetickou modifikací (GM), což však brání jejich rozšíření ve státech EU, kde se dosud tyto GM technologie nesmí komerčně využívat. Široce používaná je především tolerance ke glyphosate. Touto manipulací je dnes vybaveno asi 90 % všech GM plodin (graf 1).
Zavedení HT technologií znamenalo výrazný pokrok v regulaci plevelů především v plodinách, kde byly možnosti herbicidní ochrany omezené a regulace plevelů byla velmi obtížná (sója, slunečnice, řepka, atd.). Významné uplatnění však našly tyto technologie i v plodinách, kde je možné používat široký sortiment vysoce účinných herbicidů, např. v kukuřici (graf 2).
Hlavní pěstitelské a environmentální přínosy
Základním přínosem těchto technologií je vysoká selektivita používaných herbicidů k plodině, i když odolnost některých hybridů vzniklých konvenčními šlechtitelskými postupy může být za určitých podmínek výrazně snížena (platí především pro starší hybridy). Herbicidy vůči kterým je vytvářena odolnost obvykle působí na velmi široké spektrum plevelů včetně odolných plevelů, přičemž eliminují také příměsi jiných odrůd za předpokladu, že nejsou k danému herbicidu rovněž tolerantní. Podle zkušeností z USA vedlo zavedení HT technologií ke snížení celkových hektarových dávek herbicidů (účinných látek) o 20 % u sóji, o 30 % u řepky a o 33 % u kukuřice.
Používání HT technologií je obvykle velmi efektivní zejména na pozemcích, kde se využívají minimalizační technologie zpracování půdy, neboť používanými herbicidy jsou dobře potlačovány vytrvalé plevele a vyšší podíl posklizňových zbytků na povrchu půdy nesnižuje výrazně jejich účinnost. Především technologie využívající přímého setí do nezpracované půdy se budou v souvislosti s přísnějšími protierozními opatřeními do budoucna více uplatňovat, což je celosvětově patrné již nyní. Někteří autoři poukazují také na mnohé další environmentální přínosy HT technologií, především snížení emisí CO2.
Agroekologické rizika
HT technologie však mají také své slabé stránky, které mohou při jejich nesprávném požití způsobit pěstiteli či v prostředí problémy.
Přenos (introgrese) genu
Jedná se o vstup specifické genetické informace, která je pro daný organizmus cizí, do jeho genomu. Na rozdíl od transgenóze k ní dochází přirozenou cestou - křížením. Např. některé geny typické pro kulturní rostliny jsou nalézány v populacích planě rostoucích příbuzných rostlin. K introgresi genu může tedy dojít při křížení mezi plevelem a plodinou.
Riziko mezidruhového křížení s příbuznými plevely je však z praktického hlediska zanedbatelné. Pouze u blízce příbuzných planě rostoucích nebo zplanělých druhů je míra tohoto rizika vyšší. Přesto lze plodiny rozdělit podle míry rizika přenosu genu rezistence na planě rostoucí druhy do tří kategorií:
- minimální riziko: brambory, rajčata, pšenice, kukuřice, luskoviny,
- nízké riziko: řepka, ječmen, len, maliník,
- vysoké riziko: řepa, pícní trávy.
Výměna genu mezi transgenní plodinou a příbuznými druhy je mimo sexuální kompatibility obou druhů ovlivněna také jejich opylovací vzdáleností, z čehož vyplývají izolační vzdálenosti mezi GM a konvenčními odrůdami, které jsou vyžadovány při pěstování GM plodin. Např. pylem řepky mohou být opyleny některé příbuzné brukvovité druhy, především úzce příbuzný druh Brassica rapa. Naopak křížitelnost s ostatními druhy je jen velmi omezená.
U kukuřice je tok genů na konvenční porosty sice možný, ale jeho význam je z praktického hlediska poměrně malý, neboť F2 generaci nelze obvykle použít jako osivo a výdrol kukuřice nebývá výraznějším problémem. Naopak největší možnost přenosu genu je mezi cukrovou řepou a tzv. plevelnou řepou. Přenos pylu v místech množení řepy (Středozemí) je o to větší, že se zde kromě u nás běžných forem plevelné řepy vyskytuje i původní druh (Beta vulgaris. ssp. maritima), který je hojný nejen v agrofytocenozách, ale i v přirozených okolních ekosystémech. Protože vzniklí kříženci jsou obvykle jednoletí, hrozí jejich masivní reprodukce a tvorba bohaté půdní zásoby semen, které mohou v půdě setrvávat několik let. Zamezení nežádoucímu opylení semenářských porostu řepy je proto velmi důležité a je mu proto třeba věnovat velkou pozornost.
Pouhá přítomnost genu HT v genomu planě rostoucích rostlin by sama o sobě neměla znamenat environmentální problémy. Stále se totiž nepodařilo prokázat, že znak kódující herbicidní toleranci zásadním způsobem ovlivňuje vlastnosti populací planě rostoucích rostlin. Navíc mechanizmus tolerance může v některých případech způsobovat snížení fitness rostliny, což se negativně projevuje na konkurenční a reprodukční schopnosti. Nebezpečí přenosu genu HT na planě rostoucí rostliny je proto relevantní pouze na místech, kde se předpokládá používání herbicidů (agroekosystémy, železnice, průmyslové a obytné zóny, atd.).
Ovlivnění plevelných společenstev
Dlouhodobé používání stejných účinných látek vede k posuvu ve prospěch odolnějších plevelných druhů. Přestože herbicidy používané v HT plodinách pokrývají velmi široké spektrum plevelů, mohou být některé plevele vůči těmto herbicidům odolnější. Určitým selekčním faktorem může být také minimální reziduální působení některých herbicidů, které může vést k sekundárnímu zaplevelení, především řidších a mezerovitých porostů plevelnými druhy vzcházejícími v průběhu celé vegetace. Dalším potenciálním problémem masového a neustále opakovaného používání těchto herbicidů může být vývoj rezistentních populací plevelů, podobně jako se tomu děje při nadužívání jiných herbicidů.
To vše nevyhnutelně vede k selekci rezistentních či odolných plevelných biotypů, které jsou tím úspěšnější, čím vůči více herbicidním skupinám vykazuji odolnost, resp. rezistenci. Tento proces probíhá poměrně rychle, především v takových osevních sledech, ve kterých jsou HT plodiny řazeny nevhodným způsobem (monokulturní pěstování, či používání stejných HT technologii ve více plodinách).
Regulace výdrolu HT plodin
Výdrol HT plodin ze sklizňových ztrát musí být v následných plodinách potlačen mechanicky nebo herbicidy s jiným mechanizmem účinku, než vůči němuž byla vyvinuta tolerance. Plodiny s dlouhou primární dormancí a perzistencí v půdě (řepka a slunečnice) jsou z hlediska regulace výdrolu v následných plodinách nejvíce problematické. Regulace výdrolu olejnin je relativně snadná a levná v porostech obilnin, naopak v porostech brambor, cukrovky a sóji je výdrol olejnin potlačován hůře. Zařazení několika plodin s tolerancí ke stejnému herbicidu do osevního sledu se proto nedoporučuje. Velmi důležitá jsou také preventivní opatření, která omezí sklizňové ztráty a vhodné ošetření strniště. Např. u řepky se doporučuje delší časový odstup mezi sklizní a následným zpracováním půdy, aby mohl výdrol vzejít a následně byl zničen zpracováním půdy či vhodným herbicidním ošetřením v meziporostním období, či v následné plodině.
HT technologie v kukuřici
Nejčastěji bývá do kukuřice uměle vkládán gen rezistence (GM) vůči glyphosate (obr. 1). Vzhledem k tomu, že glyphosate nevykazuje téměř žádné reziduální působení a po jeho aplikaci proto mohou vzcházet nové plevele, používají se tyto herbicidy obvykle v TM kombinaci s reziduálním herbicidem, který omezí vzcházení nových plevelů a působí také jako antirezistentní agent. Možná je také dělená aplikace glyphosate, která zajistí udržení bezplevelného stavu do uzavření porostu, přičemž nově vzešlé plevele se již nejsou schopny, v dobře zapojeném porostu, prosadit.
Další HT technologie využívaná k regulaci plevelů v kukuřici je tzv. DUO systém. Na rozdíl od předchozí technologie je u nás již registrována a je možné ji tedy využívat. Tato technologie využívá hybridů přirozeně tolerantních k účinné látce cycloxydim obsažené v herbicidu Focus Ultra. Své uplatnění nachází především na pozemcích velmi intenzivně zaplevelených plevelnými trávami, které často vzchází etapovitě (především za sucha), či na pozemcích zaplevelených troskutem prstnatým (odolný vůči sulfonylmočovinám).
Existují také hybridy kukuřice přirozeně tolerantní k imidazolinonovým herbicidům u nás se však v nejbližších letech nepředpokládá jejich zavedení.
Obr. 1: Porost Roundup Ready kukuřice po ošetření herbicidem Roundup
HT technologie v řepce
Pěstování HT hybridů řepky je velmi rozšířené především v jihozápadní Kanadě (přes 90 % plochy řepky v Kanadě). Pěstuje se zde převážně hybridní jarní řepka tolerantní k účinné látkám glyphosate (Roundup Ready) a glufosinate (Liberty Link). V EU byly nedávno zavedena technologie Clearfield, která využívá hybridů řepky odolných k imidazolinonovým herbicidům (imazamox). Clearfield je nejrozšířenější HT technologií, která nevyužívá genetických modifikací.
V ČR je k regulaci plevelů v Clearfield hybridech registrován herbicid Cleravis (obr. 2). Hlavní přínosy této technologie pro pěstitele řepky lze popsat takto:
- vysoce účinné postemergentní ošetření v širokém aplikačním termínu,
- regulace výdrolu obilní předplodiny,
- regulace výdrolu konvenční řepky, včetně výdrolu příbuzných brukvovitých plodin (hořčice, řepice, ředkve, atd.),
- regulace plevelné řepy,
- eliminace rizika zbytečně vynaložených nákladů do špatně založených porostů řepky v případě preemergentního ošetření,
- omezení rizika špatného vzcházení řepky v důsledku reziduí sulfonylmočovin v půdě (odrůdy CL řepky vykazují vůči většině ALS inhibitorům vyšší odolnost a riziko jejich poškození rezidui těchto herbicidů je výrazně sníženo).
Některá zvýše uvedených pozitiv Clerfield řepky mohou být z jiného úhlu pohledu vnímána jako rizika a je potřeba je vést v patrnosti při rozhodováni o agrotechnických zásazích v porostech řepky i v následných plodinách. Jedná se především o tato rizika:
- k regulaci výdrolu Clearfield odrůd řepky je třeba využívat herbicidy s jiným mechanizmem účinku (v ozimých obilninách je vhodné časné podzimní ošetření účinnými látkami isoproturon, diflufenican, pendimethalin, beflubutamid, flumioxazin, na jaře 2,4-D nebo MCPA);
- v případě, že během zimy dojde k vymrznutí porostu řepky, je třeba důkladně zvážit jakou náhradní plodinu použít a jakým způsobem provést půdní přípravu před založením porostu (imazamox i metazachlor vykazují poměrně dlouhou perzistenci v půdě a v případě chladné a suché zimy mohou být porosty jarních obilnin těmito látkami retardovány, zejména pokud je provedeno pouze mělké zpracování půdy);
- nedostatečná účinnost na violky, které se v důsledku absence ostatních plevelů v porostu řepky mohou šířit daleko expanzivněji;
- odrůdy konvenční řepky jsou k herbicidu Cleravis velmi citlivé - k poškození může dojít i v případě špatného vypláchnutí postřikovače (obr. 3).
Obr. 2: Účinnost herbicidu Cleravis na ozimé plevele v Clearfield řepce
Obr. 3: Poškození konvenční odrůdy řepky způsobené herbicidem Cleravis (vlevo konvenční odrůda, vpravo Clearfield odrůda)
HT technologie v cukrové řepě
Zavedení HT technologií by mohlo znamenat výrazné zjednodušení regulace plevelů v této plodině, neboť regulace plevelů v konvenčních porostech je:
- poměrně nákladná (náklady na herbicidy tvoří až 15 % tržeb z produkce řepy),
- většina plevelů je herbicidy dobře potlačována pouze v raných růstových fázích,
- k zasažení širšího spektra plevelů je třeba používat kombinace několika účinných látek v několika termínech,
- za nepříznivých povětrnostních podmínek (vysoké teploty a intenzita slunečního záření) mohou konvenční herbicidy způsobovat poškození cukrovky.
Hlavní výhodou HT technologií v cukrovce je velmi flexibilní aplikační termín (účinnost používaných herbicidů není zásadním způsobem ovlivněna růstovou fází plevelů). V neposlední řadě je výhodné porovnání nákladů na ochranu proti plevelům, a to zejména pokud se na pozemku vyskytují problematické plevele (pýr plazivý, pcháč rolní, svlačec rolní, výdrol brambor a řepky, mračňák Theophrastův, atd.), které konvenční regulaci plevelů prodražují. HT technologie mohou také pomoci s řešením problémů regulace plevelné řepy (obr. 4).
Přes všechny výše uvedené přínosy se HT technologie (tolerance ke glyphosate) komerčně využívají pouze v USA, kde tvoří více než 90 % ploch cukrové řepy. V ČR se předpokládá zavedení odrůd cukrovky tolerantních k některým ALS inhibitorům.
Při pěstování HT cukrovky lze využít velmi širokého aplikačního okna, přesto je vhodné s ošetřením příliš nevyčkávat, neboť plevele mohou konkurenčně působit, především v suchých podmínkách, již 4–6 týdnů po výsevu cukrovky. První ošetření je proto vhodné provést v době, kdy plevele mají vytvořeny 2–4 pravé listy. Obvykle se používá systém dvou ošetření, možný je však také systém 3 ošetření a to zejména při rozvleklém vzcházení plevelů, při pomalém zapojování porostu cukrovky nebo v případě sekundárního zaplevelení hůře zapojených porostů. Z hlediska antirezistentní strategie se doporučují TM kombinace s půdními herbicidy.
Obr. 4: Eliminace plevelné řepy může být velkým přínosem HT technologií v cukrové řepě.
HT technologie ve slunečnici
Nejvíce jsou u nás HT technologie využívány ve slunečnici, kde byla regulace plevelů donedávna postavena téměř výhradně na aplikaci preemergentních herbicidů. Za sucha a především na těžších půdách však v některých letech dochází ke snížení účinnosti půdních herbicidů, a to zejména na plevele vzcházející z hlubších vrstev půdního profilu. Problémem preemergentního ošetření je také nedostatečná účinnost na vytrvalé plevele, především pcháč rolní, kdy na pozemcích se středním a silným zaplevelením tímto plevelem nebylo možné slunečnici pěstovat. S ohledem na všechny výše uvedené skutečnosti došlo v zemích, kde byly HT technologie zavedeny k jejich rychlému a masivnímu uplatnění.
Nejpoužívanější HT technologií u slunečnice je ClearField, přičemž k regulaci plevelů se využívají herbicidy obsahující účinnou látku imazamox (Pulsar 40 a Listego). Imazamox působí na široké spektrum jednoletých dvouděložných a trávovitých plevelů, ale také na mnohé vytrvalé plevele. Obvykle tedy není třeba kombinovat tento přípravek s dalším herbicidem. Určitou nevýhodou je pozvolnější působení imazamoxu (plevele odumírají pomalu), především za sucha a při nižších teplotách. Problémem může být také jejich nižší účinnost ve vyšších růstových fázích plevelů, především na merlík bílý. Z pohledu účinnosti i utváření konkurenčních vztahů je proto vhodnější použít herbicid Pulsar 40 v dělené aplikaci (0,65 + 0,60 l/ha).
Přestože je odolnost většiny Clearfield hybridů vůči imazamoxu poměrně vysoká, připravuje se zavedení nové generace hybridů slunečnice pod označením Clearfield Plus, jejichž odolnost vůči imazamoxu by měla být vyšší (nový gen tolerance: CLHA+). Společně s Clearfield Plus hybridy bude zaveden nový herbicid (Pulsar Plus), který bude obsahovat, mimo účinné látky imazamox, moderní adjuvanty, které by měly zajistit vyšší a rychlejší účinnost na plevele.
ExpressSun technologie využívá hybridů, které jsou odolné vůči účinné látce tribenuron, z nichž je v ČR za tímto účelem registrován herbicid Express. Přestože je herbicid Express registrován do ExpressSun slunečnice v dávce 45–60 g/ha, pro potlačení citlivých dvouděložných plevelů zcela postačuje dávka 45 g/ha. Nižší dávka je vhodná také kvůli možné fytotoxicitě tohoto přípravku (za nevhodných povětrnostních podmínek nebo u méně tolerantních hybridů) nebo pro případ nutnosti dodatečné aplikace. Za účelem lepšího pronikání účinné látky herbicidu do pletiv plevelů je vhodná aplikace se smáčedlem (Trend). Velmi vysokou účinnost vykazuje tento herbicid na merlík bílý a to i za sucha. Účinnost na ostatní dvouděložné plevele je obvykle trochu nižší a na prosovité trávy nepůsobí vůbec. K regulaci trávovitých plevelů lze v systému ExpressSun použít preemergentní ošetření některým z půdních herbicidů nebo listový graminicid (obr. 5). U obou způsobů regulace trávovitých plevelů však existuje určité riziko selhání účinnosti. Při použití půdních herbicidů může dojít k selhání účinnosti za sucha. Použití listového graminicidu se obvykle zase nedoporučuje v TM kombinaci se sulfonylmočovinou, z důvodu možného antagonistického působení a riziku fytotoxicity. K poškození slunečnice herbicidem Express může docházet také, pokud je ošetření provedeno za nevhodných povětrnostních podmínek. Citlivější jsou především hybridy, jejichž odolnost vůči tribenuronu je založena heterozygotně (jen jedna ze dvou rodičovských linií má odolnost vůči tribenuronu). Ty jsou však postupně nahrazovány vysoce tolerantními hybridy s homozygotní odolností (obě rodičovské linie mají odolnost vůči tribenuronu).
Obr. 5: ExpressSun slunečnice tři týdny po ošetření herbicidem Express 50 WG
HT sója
Sója patří k plodinám, u nichž je genetická manipulace za účelem rezistence vůči účinné látce glyphosate velmi hojně využívána. Přes 90 % světové produkce sóji je GM. Největší světoví producenti, kterými jsou USA a Brazílie, používají téměř výhradně těchto technologií (graf 2). Hlavními příčinami velmi rychlého a masivního přechodu k těmto technologiím (mimo EU) bylo to, že konvenčními herbicidy lze velmi obtížné potlačit často velmi široké plevelné spektrum, navíc účinnost těchto herbicidů s rostoucí růstovou fází plevelů rychle klesá a jejich selektivita může být výrazně snížena, zejména za nevhodných povětrnostních podmínek.
Technologie herbicidní tolerance plodin k herbicidům
Další články v kategorii Plevele
RSS
RSS