Možnosti využití biopesticidů v zemědělské produkci ČR

23. 06. 2019 Mgr. Ing. Miloslava Navrátilová, Ph.D.; Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský Brno Ochrana obecně Zobrazeno 2266x

V posledních několika letech se stále více rozšiřují nechemické způsoby ochrany nejen v souvislosti uplatněním v integrované ochraně rostlin (IOR) a integrované produkci (IP), ekologického, organického či biodynamického zemědělství, ale i s rostoucími nároky spotřebitelů na kvalitní potraviny, s minimální zátěží rezidui pesticidů, v rámci šetrnějších přístupů pro životní prostředí, ale i v souvislosti s rozšířením spektra povolených účinných mikroorganizmů zařazených do seznamu schválených účinných látek/organizmů, a následně povolením biologických přípravků na bázi mikroorganizmů, tedy biopreparátů, na národní úrovni a s uplatněním bioagens na bázi makroorganizmů.

Celosvětově do roku 2010 bylo provedeno více než 6 000 introdukcí parazitoidů a predátorů proti 588 hmyzím škůdcům, což vedlo k regulaci 172 škůdců. S omezenou dostupností zemědělské půdy a se zvyšující se poptávkou po zajištění potravin a se zvyšujícím se povědomím o zdraví a biopotravinách se očekává, že v příštích letech bude větší využití i makroorganizmů pro biologickou ochranu. Globální trh s makroorganizmy se odhadoval na částku 481,4 mil. USD v roce 2017 a předpokládá se, že v roce 2022 dosáhne 788,0 mil. USD. Aby bylo možné redukovat nebezpečí spojená s chemickými pesticidy, stále více se využívají i mikrobiální biopesticidy. Mikrobiální přípravky nabízejí reálné alternativy k chemickým pesticidům, jsou používány jako součást systému integrované ochrany rostlin proti škůdcům nebo jako komplexní strategie ochrany proti škůdcům.

Podle BCC Research celosvětový trh s pesticidy a biopesticidy dosáhl v roce 2015 obratu kolem 58 500 milionů USD, do konce roku 2021 by mělo být 78 700 milionů USD. Podíl biopesticidů na celkovém obratu je 3 700 milionů USD, tj. 6,3 %. V roce 2021 by se měl tento obrat zvýšit na 9,7 %. Z toho u syntetických pesticidů se počítá s nárůstem o 5,5 %, zatímco u biopesticidů o 14,1 %. Globální trh s mikroorganizmy a makroorganizmy se odhaduje cca na 7 % z celkového obratu na ochranu pesticidy a biologickou ochranou.

V EU je v současnosti povoleno 49 mikroorganizmů (stav k 25. 1. 2019), jako účinné složky biologických přípravků na ochranu rostlin proti různým druhům škodlivých organizmů. Za dva roky došlo k nárůstu o 15 povolených mikroorganizmů (ve srovnání se stavem ke konci roku 2016) - srovnání tabulek 1 a 2. Rovněž roste počet hodnocených mikroorganizmů i podíl mikroorganizmů na celkovém počtu účinných látek a účinných organizmů v EU. Přehled povolených účinných organizmů v rámci EU je uvedený v tabulce 3.

V České republice je nyní z tohoto seznamu povoleno 8 mikroorganizmů, na jejich bázi je povoleno 20 biologických přípravků na ochranu rostlin. Většina povolení tvoří menšinová použití (30), tzn. rozšíření použití - celkově se jedná o 47 povolení. I zde je vidět nárůst povolení, pro srovnání s rokem 2016 se jednalo o 11 biologických přípravků na bázi 4 mikroorganizmů. Povolené biopreparáty v ČR mají široké spektrum použití jak do zelenin, trvalých kultur pro specifické škodlivé organizmy, tak pro rozsáhlé použití v polních kulturách proti významným škůdcům a zejména chorobám. Pro jejich efektivní použití musí být zohledněny možnosti konkrétního biopreparátu dodržována zejména pravidla pro aplikaci v souvislosti s časováním aplikace.

Tab. 1: Účinné látky/organizmy v procesu hodnocení na úrovni EU, stav k 20. 9. 2016*

Tab. 2: Účinné látky/organizmy v procesu hodnocení na úrovni EU, stav k 25. 1. 2019*

Tab. 3: Mikroorganizmy zařazené do seznamu schválených účinných látek/organizmů v rámci EU, stav k 25. 1. 2019

Stručná charakteristika a použití povolených přípravků na bázi mikroorganizmů v ČR

Insekticidní biopreparáty

Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki, strain SA-11 (Delfin WG); Bacillus thuringiensis ssp. kurstaki, strain EG 2348 (Lepinox Plus) - V České republice jsou dlouholeté zkušenosti s použitím biopreparátů, insekticidů na bázi organizmu B. thuringiensis, zejména ssp. kurstaki, které se aplikují zejména na ochranu proti škodlivým housenkám motýlů. Jejich použití je rozšířeno na různé kultury. Přípravky působí jako požerové preparáty specificky proti housenkám motýlů řádu Lepidoptera. Doporučuje se aplikace na housenky I. a II. instaru. Housenky po požití přípravku zastavují žír a po 2–5 dnech hynou. Tyto přípravky nepůsobí na dospělce motýlů ani na jiné škůdce, nepoškozují ani jejich antagonisty.

Virus granulózy obaleče jablečného/Cydia pomonella Granulovirus (CpGV) (Carpovirusine, Madex (izolát CpGV-M), Carpovirusine Evo 2 (izolát R5), Madex TOP (izolát CpGv-V15) - Bohatou historii použití mají rovněž v ČR virové preparáty proti živočišným škůdcům. Jde o selektivní biologické přípravky určené k regulaci housenek obaleče jablečného. Co se týká způsobu účinku, virové partikule jsou pozřeny housenkou. Ve střevě je vnější obal rozpuštěn vlivem vysokého pH. Lipofilní obal je rozložen a virion se uvolní. Viriony přechází přes střevní stěnu a haemolymfou jsou transportovány do tukových buněk, kde dochází k množení viru. Po namnožení jsou virové partikule obsaženy v celém těle larvy. Následně se znovu dostávají do prostředí. Střídání různých izolátů umožňují omezení vzniku rezistence, zatím nejsou známy výskyty cross-rezistence.

Biopreparáty proti chorobám

K metodám biologické ochrany proti původcům onemocnění patří metody přímé s využitím specifických mikrobiálních antagonistů do půdy nebo jejich aplikací na nadzemní části rostlin a metody nepřímé, které souvisí s aplikací organické hmoty do půdy či stimulací rostlinných obranných mechanizmů. Toto členění je spíše teoretické, jednotlivé metody mají řadu modifikací a vzájemně se prolínají.

Záměr cílené aplikace spočívá ve schopnosti mykoparazita udržet se v prostředí, namnožení a následném šíření mykoparazita do prostředí, schopnosti úspěšně kolonizovat ekologickou niku, působení proti patogenním organizmům.

Antagonistické projevy mezi mykoparazity zahrnují antibiózu (interakce mezi organizmy, které vyvolávají tvorbu nízkomolekulárních látek nebo antibiotik), kompetici (soutěživost, kdy jeden organizmus je nadřazený druhému ve smyslu získávání a využívání nutričních zdrojů nebo ve smyslu omezení přístupu k těmto zdrojům) a parazitismus (definován jako nutriční závislost jednoho druhu houby na jiném druhu).

Bacillus amyloliquefaciens kmen MBI 600 (Integral Pro) - Biopreparát Integral Pro je povolen k moření řepky proti chorobám (fómové hnilobě brukvovitých Leptospheria maculans) a pro stimulaci rostlin řepky k přirozené obraně rostlin vedoucí k redukci škod způsobených dřepčíky rodu Psylliodes a Phyllotreta. Integral Pro je biologické fungicidní mořidlo s fungicidním a fungistatickým účinkem, jehož účinný organizmus po kontaktu s patogenem narušuje vlákna hub. Při aplikaci osídlí kořeny hostitelské rostliny a vytvoří kolem nich ochrannou zónu, skrz kterou se choroba nemůže šířit a v níž spory patogenu nemohou klíčit. Navíc účinný organizmus vyvolává systemickou obrannou odpověď rostliny, indikovanou zvýšenou tvorbou enzymu peroxidázy, který hraje roli při posilování obrany rostlin proti patogenům.

Bacillus amyloliquefaciens (dříve subtillis) kmen QST 713 (Serenade ASO) - Jde o biologický postřikový fungicidní přípravek ve formě suspenzního koncentrátu určený k ochraně širokého spektra polních plodin, zeleniny, révy vinné, ovocných stromů, chmele, drobného ovoce, léčivých rostlin a okrasných rostlin proti houbovým chorobám a k posílení odolnosti rostlin. Biologický přípravek Serenade ASO účinkuje proti houbovým a bakteriálním patogenům a podporuje dobrý zdravotní stav rostlin, zlepšuje růst a vývoj rostlin (degradační enzymy produkované Bacilus subtillis QST 713 usnadňují rozklad organických látek v půdě a umožňují tím jejich snadnější příjem kořeny rostlin). Kmen Bacilus subtillis QST 731 produkuje řadu lipopeptidů, které aktivně působí na povrchu buněk houbových patogenů, fyzicky narušují buněčné membrány a s narůstající koncentrací způsobují kompletní destrukci jejich buněk. Narušením buněčných membrán také připravují ostatním fungicidům vhodné podmínky pro jejich působení. Lipopeptidy jsou odolné vůči teplotním vlivům, různému pH a směsím s přípravky. Rovněž produkuje látky, které mají baktericidní účinky proti bakteriálním patogenům jako Clavibacter, Erwinia, Pseudomonas, Ralstonia a Xanthomonas. Tyto látky blokují syntézu buněčných stěn bakteriálních patogenů. Některé z těchto látek konkurenčně využívají identické druhy enzymů potřebných pro tvorbu buněčných stěn patogenních bakterií, a tím limitují jejich množení. Použití Serenade ASO současně zvyšuje přirozenou obranyschopnost rostlin. Stimulace biochemických obranných mechanizmů přispívá jak ke zvýšení přirozené odolnosti rostlin vůči houbovým a bakteriálním patogenům, tak i k odolnosti proti abiotickým stresům.

Coniothyrium minitans kmen CON/M/91-08 (DSM 9660) (Contans WG, souběžný přípravek Euro-Chem Thyriumtans) - Postřikový fungicidní biologický přípravek ve formě ve vodě dispergovatelných granulí k ochraně řepky olejky, hořčice bílé, slunečnice roční, máku setého, kmínu kořenného, zeleniny, okrasných rostlin, tabáku, luskovin, aromatických a léčivých rostlin a čekanky salátové proti hlízence obecné (Sclerotinia sclerotiorum) a hlízence menší (Sclerotinia minor). Po aplikaci přípravku a zapravení v půdě houba C. minitans infikuje a parazituje na přítomných sklerociích hub Sclerotinia spp. a poměrně rychle je rozkládá. K parazitaci dochází ve vrchní provzdušněné vrstvě půdy cca do 10 cm při teplotách od 1 °C. Při zamrznutí půdy dochází k pozastavení růstu spor biologického přípravku, ale nedochází k jejich odumření. Po zvýšení teploty začíná biologický přípravek opět parazitovat sklerocia patogenů, a proto je možné použití přípravku jak na podzim, tak i v jarních měsících. Podmínkou účinnosti přípravku je jeho promísení s půdou a zapravení do hloubky cca 5–10 cm bezprostředně po aplikaci.

Pseudomonas sp. kmen DSMZ 13134 (Proradix) - Jde o fungicidní přípravek ve formě dispergovatelného (smáčitelného) prášku (WP) určený na ochranu brambor proti kořenomorce bramborové (Rhizoctonia solani) na bázi gramm-negativní bakterie ze skupiny Gammaproteobacteria rodu Pseudomonas. Mechanizmus účinku je založený na schopnosti fluorescenčních pseudomonád produkovat siderofory, které selektivně váží trojmocné železo. Dostupnost železa pro mikrobiální asimilaci v rhizosféře je velmi omezená. Pseudomonas sp. v přípravku Proradix jsou schopné produkovat vysoce účinný siderofor. Výsledný komplex trojmocného železa a sideroforu není využitelný jako zdroj železa pro jiné mikroorganizmy. Tímto způsobem Pseudomonas sp. v přípravku Proradix omezuje růst patogenů na kořenech rostlin. Mimo toho, fluorescenční pseudomonády přípravku indukují v ošetřených rostlinách vznik odolnosti k půdním patogenům.

Pythium oligandrum M1 oospory (Green Doctor, Polydresser, Polygandron TTP, Polygandron WP, Polyversum, Polyversum - Biogarden, Polyversum - Polygandron) - Pythium oligandrum je přímým mykoparazitismem, napadá fytopatogenní houby. Za pomoci vytváření enzymu rozkládá jejich těla (mycelia) a některé rozmnožovací orgány (sklerocia). Má tak snadnější pozici pronikat svými vlákny do fytopatogenních hub, ze kterých získává živiny a využívá je pro vlastní výživu. Tento proces trvá, dokud fytopatogenní houbu zcela nevysaje a nezničí. Kromě tohoto preventivního účinku produkuje v symbióze s kořenových systémem ošetřovaných rostlin nízkomolekulární protein oligandrin vyznačující se i systemickými a translaminárními vlastnostmi. Tato přírodní substance indukuje v rostlinách přirozenou ochranu (rezistenci) proti foliárním houbovým chorobám. Tato rezistence se projevuje jak aktivně - omezováním klíčení spor patogena a potlačováním růstu jeho mycelia, tak i pasivně ztluštěním buněčných stěn ošetřované rostliny. Povolené použití přípravků na bázi P. oligandrum je v ČR rozšířeno na různé kultury proti širokému spektru houbových chorob.

Virus mozaiky pepina kmen CH2 izolát 1906 (PMV-01) - Účinnou látkou viricidního přípravku PMV-01 ve formě suspenzního koncentrátu je 100% vodní výtažek z rajčatových listů obsahující virus mozaiky pepina, kmen CH2, izolát 1906 (min. 5×10⁵ kopií genomu viru na 1 µl přípravku). Přípravek PMV-01 obsahuje oslabenou živou formu viru mozaiky pepina. Tento produkt je určen k ochraně rostlin rajčete proti všem ostatním izolátům viru mozaiky pepina. Přípravek se aplikuje na mladé rostliny rajčete, co nejdříve po výsadbě a nejpozději před rozkvětem prvního vijanu. Pro dosažení optimálního efektu je doporučeno provést údržbu plodů ihned po aplikaci. V okamžiku ošetření musejí být rostliny prosté viru mozaiky pepina.

Podpora zdravotního stavu, pomocné rostlinné přípravky

Jako samostatnou kategorii pro podporu zdravotního stavu jsou v ČR povolené buď pomocné prostředky ochrany rostlin, nebo hnojiva a uváděny na trh další preparáty na bázi mikroorganizmů, které rozšiřují spektrum šetrné ochrany rostlin.

Jako příklad lze uvést účinnou složku směs probiotických mikroorganizmů pomocného prostředku Invisible Helpers-Flora, který je povolen k moření osiva a hlíz i jako postřik do brambor, cukrovky, kukuřice, luskovin, obilnin, řepky olejky, slunečnice, na ovocné stromy, zeleninu a půdu pro podporu zdravotního stavu rostlin.

Souhrn

Závěrem lze shrnout, že biologické prostředky sice působí pomaleji, než chemické a jejich působení závisí na biotických i abiotických podmínkách daného prostředí. Ale jednoznačně jako pozitiva metod biologické ochrany rostlin je třeba vidět strategie, které umožňují provádět aktivní, přímou, cílenou ochranu rostlin, aniž by rušivě zasahovala do daného ekosystému, dále tyto prostředky nejsou toxické pro živočichy a mohou mít dlouhodobý efekt a mohou i podpořit celkovou vitalitu a odolnost zemědělských kultur.