Rezidua herbicidů ve včelích produktech a necílových rostlinách

25. 10. 2024 Doc. Ing. Jan Kazda, CSc. a kol. Plevele Zobrazeno 676x

Včely jsou v naší krajině častým a známým hmyzem. V roce 2022 bylo v České republice registrováno 56 474 členů, kteří chovali 610 209 včelstev. Naše země patří k nejzavčelenějším zemím v Evropě. Průměrná hustota 8 úlů/km2 je 3. největší v Evropské unii a počet českých chovatelů včel přepočtený na počet obyvatel (57,8 chovatelů/10 000 obyvatel) je dokonce nejvyšší v Evropské unii. Čeští včelaři vyprodukují více než 6 000 t medu ročně. Včely však žijí v zemědělské krajině a setkávají se s aplikovanými pesticidy, které zanáší do úlů.

Včely - rezidua pesticidů

Pesticidy v úlech nemusí pocházet jen z aktuálně provedených aplikací, ale i z kontaminace v minulých letech. Rezidua pesticidů se však do úlu mohou dostat i z jiných než zemědělsky obhospodařovaných ploch. Podle Českého hydrometeorologického ústavu se vyskytují rezidua pesticidů v České republice jak v podzemních, tak i v povrchových vodách. Včely si tedy mohou přinést do úlu i vodu kontaminovanou těmito látkami.

Pesticidy mohou kontaminovat i včelí produkty, které jsou součástí lidské výživy. Analýzy reziduí pesticidů včelích produktů tak chrání nejen včely, ale také lidi, jako jejich konzumenty.

Na Katedře ochrany rostlin ČZU Praha jsme se rozhodli vyzkoušet využití včelích produktů ke zjištění výskytu reziduí pesticidů v krajině.

Včely přináší do úlu obrovské množství „dílčích vzorků“, které mohou obsahovat antropogenní látky. Včely sbírají v přírodě květový nektar, který je pro včely zdrojem energie a pyl, který je jediným zdrojem bílkovin. Jedno včelstvo včely medonosné spotřebuje během roku několik desítek kilogramů medu a pylu.

Kvůli jednomu kilogramu medu musí včely navštívit okolo 4 milionů květů, přičemž v úle v produkčním období může být okolo 50 000 dělnic. K nasbírání 1 kg medu musí včely vyletět asi 16 000× z úlu. Včely navštěvují květy obvykle do 1 km od úlu, ale v případě potřeby se mohou dostat při sběru potravy až do vzdálenosti 6 km. Včely přináší látky k produkci medu i v místech, kde nejsou kvetoucí rostliny, protože k produkci medu využívají i medovici hmyzu s bodavě savým ústním ústrojím. Při tvorbě pylového rousku musí včely navštívit asi 80 květů. Silné včelstvo za den přinese za příznivých podmínek až 1 kg pylu, který ve velkém množství konzumují hlavně mladé včely krmící larvy.

Po aplikaci pesticidů jsou jejich rezidua nalezena v pylu v květech. Souhrnná zpráva, která se tímto zabývala, shrnula, že v publikacích od roku 1968 do roku 2019 bylo prokázáno přímo v květovém pylu 17 fungicidů a 14 insekticidů.

Častěji než pyl v rostlinách se na obsah reziduí analyzuje pyl v úlech. Pyl se ke zjišťování obsahu reziduí pesticidů hodí lépe než med. Nektar včely poměrně intenzivně přeměňují výměšky hltanových žláz, neustále ho odpařují a navzájem si ho předávají. Obsah cizorodých látek tím dokáží snížit a med je tedy relativně bezpečnou potravinou.

V posledních desetiletích se pravidelně objevují důkazy z celého světa, že v analyzovaných vzorcích pylu se nachází rezidua pesticidů. Dosud je však jen málo informací o změnách množství reziduí pesticidů v úlech. Nejsou poznatky, jak jsou pesticidy ve včelích produktech konzervovány nebo metabolizovány.

Zásoby medu i plástového pylu jsou díky vysokému obsahu monosacharidů redukčním prostředím. Jelikož med obsahuje velmi nízký celkový obsah vody (15–20 %) a plástový pyl navíc enzymaticky spotřebovává kyslík ze svého okolí, tak dochází k jeho stabilizaci, ale také ke stabilizaci reziduí cizorodých látek včetně neonikotinoidů. Z plástů lze pyl snadno odebírat bez poškození včelstev. U bioallethrinu a pendimethalinu v Brazílii bylo prokázáno, že odběry v přírodě tyto látky neprokázaly, ale analýza vzorků pylu z komerčních včelínů byla pozitivní ve 33 %. Tyto výsledky prokázaly potenciál včelího pylu jako bioindikátoru kontaminace životního prostředí pesticidy.

Zdrojem herbicidů může být i kontaminovaná voda

Včela při sběru pylu na květu řepky

Včela přináší pyl do úlu

Včela s rousky

Rouskový pyl

Včely - rezidua herbicidů a fungicidů

Kromě obvykle sledovaných insekticidů se ve vzorcích pylu objevují i fungicidy a herbicidy. V USA detekovali v pylu 78 pesticidů a jejich metabolitů, z toho bylo 20 fungicidů a 15 herbicidů. V analýzách z Kanady a Francie bylo nalezeno 11 fungicidů, 5 akaricidů a 2 herbicidy.

Protože herbicidy a fungicidy nejsou určeny cíleně proti hmyzu, není přesně známo, zda představují riziko pro včely a další opylovače. Objevující se důkazy však naznačují, že herbicidy mohou ovlivnit takové faktory, jako je navigace včel, učení a vývoj larev, zatímco fungicidy mohou ovlivnit spotřebu potravy, metabolizmus a imunitní odpověď.

Včely mohou být těmto sloučeninám vystaveny přímo kontaktní expozicí během nebo po aplikaci nebo perorální expozicí kontaminovaným nektarem a pylem. Aby se minimalizoval dopad na necílový opylující hmyz, jako jsou včely, je důležité porozumět jakýmkoli možným účinkům, které tyto sloučeniny mohou mít, určit rizika, která představují, a zmírnit tato rizika.

Včely mohou přijít do styku s herbicidy a fungicidy v životním prostředí dvěma hlavními způsoby: kontaktem nebo lokální expozicí, kdy je včela přímo nastříkána nebo přichází do fyzického kontaktu s postřikovanou částí rostliny nebo orální expozicí, a to prostřednictvím hledání potravy pro nektar a pyl na rostlině ošetřené herbicidem nebo fungicidem.

Existují rovněž důkazy, že použití herbicidů by mohlo ovlivnit střevní mikrobiotu. Fungicidy nebo herbicidy mohou také zesílit účinky insekticidů na včely při společné aplikaci.

Při přípravě legislativních omezení používání pesticidů se tradičně berou v úvahu pouze účinky přímé otravy. Poškození způsobené akutní toxicitou není však jedinou hrozbou. Proto jsou stále více zkoumány subletální účinky na včely, jako je paralýza, dezorientace nebo změny chování jak krátkodobé, tak dlouhodobé.

Analýzy pylu na Katedře ochrany rostliny ČZU

V průběhu let 2021 až 2023 byly v období duben až srpen odebírány vzorky plástového pylu z několika úlů na 4 lokalitách v České republice.

Do úlu byly v pravidelných intervalech vkládány prázdné rámky označené datem. V několika denních intervalech byly destičky kontrolovány a v případě zjištěného pylu byl pyl odebrán. Odběr byl proveden šetrně speciálním nástrojem. Odebrány byly asi 3 gramy pylu.

V roce 2023 byly ve Veletově (okr. Kolín) instalovány na úly pylochyty a v době snůšky pylu byly vždy na hodinu použity pro získání malého množství pylu. Celkově bylo odebráno 220 vzorků (z toho 66 vzorků odebraných v roce 2021, 45 vzorků v roce 2022 a 109 vzorků pylu v roce 2023).

V každém roce byly provedeny analýzy na 120 pesticidních látek a jejich metabolitů. V roce 2023 byly do rozboru řazeny i pyretroidy. Vzorky byly analyzovány standardní metodou kapalinové chromatografie ve spojení s tandemovou hmotnostní detekcí (UPLC-MS/MS).

U vzorků pylu bylo nalezeno 59 účinných látek. Mezi těmito látkami v pylu včel v úlech bylo zjištěno 35 % herbicidů, 22 % fungicidů a 42 % insekticidů a dokonce i 1 % rodenticidů. Vzhledem k rozsahu článku uvádíme pouze výsledky herbicidních látek.

Pyl v plástu

Průřez pylovou buňkou plástu

Odběr vzorku pylu

Obsah herbicidů ve vzorcích pylu

Z herbicidů se ve vzorcích nejčastěji objevují chloridazon-desphenyl (metabolit chloridazonu), terbuthylazine a jeho metabolit terbuthylazine-desethyl-2-hydroxy (metabolit). Tyto látky se vyskytují ve více než 58 % vzorků, ale průměrný obsah je výrazně menší než u nejvíce se vyskytujících fungicidů (od 0,0014 do 0,0094 mg/kg). Chloridazon se používal mnoho let jako herbicid v řepě a jeho registrace skončila v roce 2020. Terbuthylazine se používá ještě v současnosti jako součást herbicidů do kukuřice. Vysoký obsah byl nalezen i u účinné látky pendimethalin, která je aplikována do mnoha plodin jako preemergentní herbicid. Byl nalezen ve 49 % vzorcích, ale v relativně nízké hladině 0,0047 mg/kg.

Výskyt metabolitu chloridazonu je důkazem toho, jak dlouho přetrvává tato látka po svém zákazu v roce 2024 v přírodě v mírně pozměněné formě. Terbuthylazine a pendimethalin mají dlouhé reziduální účinky a včely se mohou kontaminovat z kvetoucích plevelů na ošetřovaných plochách, protože tyto herbicidy nejsou na některé druhy plevelů účinné. Další možností je úlet těchto herbicidů do okolí na kvetoucí vytrvalé byliny, keře nebo stromy. Na těchto vzrostlých rostlinách se nemusí projevit viditelný herbicidní efekt, ale včely mohou být snadno kontaminované.

Ve vzorcích se často objevovaly účinné látky herbicidů aplikovaných proti jednoděložným plevelům (graminicidy). Tyto látky se vyskytovaly jak ve vzorcích pylu, tak medu. Graminicidy jsou aplikovány na vzrostlé porosty rostlin, protože mají být přijímány velkou listovou plochou cílových trav. Traviny postupně odumřou, ale dvouděložné rostliny jsou prakticky nepoškozené. V tomto období v porostu může kvést již řada planých nebo plevelných dvouděložných rostlin, které jsou zdrojem kontaminace včel.

Ostatní účinné látky herbicidů se vyskytují v pylu pouze na nízkých hladinách. Pro vaší představu, jestliže najdeme v pylu 0,005 mg/kg nějaké látky, představte si to, že je to stejné, jako když rozptýlíte kostku cukru do 1 t  sypké látky (písek, uhlí apod.) Nalezené koncentrace herbicidních účinných látek většinou odpovídají asi 1 kostce cukru rozptýlené do 10 tun sypkého materiálu.

Celkem bylo nalezeno 22 herbicidních látek (tab. 1, graf 1).

Tab. 1: Průměrný obsah herbicidních účinných látek v letech 2021–2023

Graf 1: Množství herbicidních účinných látek v pylu v průměru let 2021–23

Časová analýza výskytu herbicidů ve vzorcích pylu

U dvou nejčastěji zjištěných herbicidních látek chloridazonu a pendimethalinu jsme v roce 2023 udělali analýzu, v kterém období se do úlu nejčastěji dostávají.

Chloridazon

Chloridazon je herbicidní látka, která se používala hojně při pěstování řepy. Její použití skončilo v roce 2020. V pylu se vyskytla v relativně velkém množství v polovině května a ve velkém množství po celý červenec a její obsah postupně stoupal (graf 2). V kontaminovaných vzorcích byla nalezena pylová zrna nějakého máku, slunečnice a růže. Slunečnice byla pěstována asi ve vzdálenosti 4 km od úlů. Vliv nelegální aplikace ve jmenovaných plodinách či v jiných plodinách není jasný.

Graf 2: Obsah úč. látky chloridazon v pylu

Pendimethalin

Tato herbicidní látka se používá jako půdní herbicid v preemergentních aplikacích v mnoha polních plodinách i v zelenině. Aplikace je většinou časně postemergentní, protože působí pouze proti klíčícím rostlinkám plevelů. V pylu byl její vysoký výskyt zaznamenán koncem května. Původ je neznámý. Během června a července se vůbec nevykytovala v pylu a objevila se až na přelomu července a srpna přibližně ve stejném množství jako v květnu. Její výskyt téměř jistě souvisí s ošetřováním výsevů nebo výsadeb zeleniny pro letní nebo pozdní podzimní sklizně (graf 3).

Graf 3: Obsah úč. látky pendimethalin v pylu

Změny v obsahu účinných látek herbicidů v květu po aplikaci

V letech 2022 a 2023 byly založeny na dvou lokalitách Trutnov a Šumperk cílené aplikace herbicidů na kvetoucí rostliny. Pokus byl založen v kulturních kvetoucích plodinách svazenka, pohanka, ale také na kvetoucí louce s lučními bylinami.

Aplikace byla provedena v období květu přípravky, které se v tomto období běžně používají (tab. 2).

Na ošetřených plochách byly označeny rostliny a na těchto rostlinách byly odebírány průběžně rozkvétající květy, které jsou postupně navštěvovány včelami. Je důležité si uvědomit, že některé odebírané květy v pozdějších termínech odběru byly v období postřiku jako malá poupata. Vzorky byly odebírány před postřikem, 1., 2., 3., 4., 5., 7. den po postřiku. Velikost vzorku byla 3–4 g přírodního materiálu, který byl ihned po odběru zmražen na -18 °C.

Tab. 2: Aplikace herbicidních látek do vybraných kvetoucích plodin

Charakteristika látek použitých v pokusech

Účinná látka MCPA 500 g - kyselina 4-chloro-o-tolyloxyoctová v přípravku Agritox M 500 - herbicid proti dvouděložným plevelům v obilninách, travních porostech a na loukách. Včely se mohou kontaminovat návštěvou kvetoucích plevelných rostlin v období po postřiku do období projevení silného účinku na rostliny. Aplikace je povolena pouze v období, kdy kulturní rostliny nekvetou nebo na počátku vegetace. Z hlediska aplikace není žádné omezení pro ochranu včel.

Účinná látka propaquiazofop v přípravku Garland Forte - graminicid proti trávovitým plevelům v mnoha kulturních rostlinách. Aplikace povolena pouze v období, kdy kulturní rostliny nekvetou nebo na počátku vegetace. Kontaminace včel pochází od kvetoucích dvouděložných plevelů, ke kterým jsou graminicidy selektivní. Z hlediska aplikace nemá žádné omezení pro ochranu včel.

Účinná látka clopyralid v přípravku Lontrel 600 - herbicid proti dvouděložným plevelům v porostech řepky, obilnin, kukuřice, cukrovky, luk a dalších kultur. Aplikace je povolena pouze v období, kdy kulturní rostliny nekvetou. Včely se mohou kontaminovat návštěvou kvetoucích plevelných rostlin v období po postřiku do období projevení silného účinku na rostliny. Z hlediska aplikace žádné omezení pro ochranu včel.

Účinná látka fluazifop-P-butyl 150 g v přípravku Fusilade Forte 150 EC - graminicid proti trávovitým plevelům v mnoha kulturních rostlinách. Aplikace je povolena pouze v období, kdy kulturní rostliny nekvetou. Kontaminace včel pochází od kvetoucích dvouděložných plevelů, ke kterým jsou graminicidy selektivní. Z hlediska aplikace nemá žádné omezení pro ochranu včel.

Aplikace na kvetoucí porost svazenky

Svazenka je v době květu hojně navštěvována včelami a obvykle se pesticidně neošetřuje. Je však možné v ní hubit trávovité plevele, zejména pýr. Tyto selektivní přípravky neovlivňují růst a kvetení svazenky, ale jsou obsaženy v květech a včely s nimi přichází do kontaktu.

Účinní látka propaqizafop se vyskytuje v květech svazenky ve výrazně nižším množství než látka s podobným graminicidním účinkem fluazifop- P-butyl. Rychle se odbourává, 3. den je již pod 10 % původního množství v den postřiku (graf 4).

Herbicidní účinná látka fluazifop- P-butyl je v počátku v květech výrazně ve větším zastoupení než propaqizafop. Odbourává se také podobně rychle, 3. den je již pod 10 % původního množství. Toto množství je však vyšší než u propaqizafopu (graf 5).

Graf 4: Obsah úč. látky propaqizafop ve svazence

Graf 5: Obsah úč. látky fluazifop-P-butyl ve svazence

Kvetoucí svazenka

Aplikace na kvetoucí porost pohanky

U pohanky je stejná situace jako u předešlé svazenky. V době květu je hojně navštěvovaná včelami. Pesticidní ošetření je pravděpodobné pouze herbicidy proti trávovitým plevelům, zejména pýru. Aplikovaný propaqizafop se odbourává trochu déle než ve svazence. Pod 10 % původního množství se dostává až 7 dní po aplikaci (graf 6).

Druhá graminicidní látka fluazifop-P-butyl je podobně jako ve svazence opět v květech pohanky ve výrazně vyšším množství. Odbourává se také pomaleji v pohance než ve svazence. Pod 10 % původního množství se během našeho týdenního pozorování vůbec nedostala (graf 7).

Graf 6: Obsah úč. látky propaqizafop v pohance

Graf 7: Obsah úč. látky fluazifop-P-butyl v pohance

Kvetoucí pohanka

Aplikace na kvetoucí louku

Na louky se mohou aplikovat především herbicidy proti dvouděložným plevelům. Kvetoucí dvouděložné rostliny jsou hojně navštěvovány včelami a dalšími opylovači. Po aplikaci herbicidů sice odumírají, ale obvykle po 7 i více dnech. Několik dní po aplikaci je běžně navštěvují opylovači a mohou se stát zdrojem kontaminace prostředí v úlu.

Účinná látka clopyralid byla v roce 2023 velmi stabilní a odbourávala se velmi pomalu. Ještě 7 dní po postřiku bylo zjištěno 50 % původního množství. V roce 2022 se odbourávala mnohem rychleji. Z těchto rozdílných výsledků je patrné, že louka je značně heterogenní prostředí, s mnoha druhy rostlin a každoročně je velmi proměnlivé. Výsledky z monokultur si byly v jednotlivých letech velmi podobné (graf 8).

Účinná herbicidní látka proti dvouděložným plevelům MCPA byla zjištěna v květech na louce po postřiku ve velkém množství. Její odbourávání je rychlé, ale i po 7 dnech zůstává v rostlinách poměrně vysoké a stabilní množství této látky (graf 9).

Při aplikaci tank-mix látek clopyralid a MCPA se nejrychleji zpočátku odbourává MCPA, ale obě látky jsou perzistentní a zůstávají po celou dobu našeho sledování 7 dní stabilně v poměrně vysokém množství. Zejména clopyralid je v přítomnosti MPCA stabilnější než při samotné aplikaci (graf 10).

Graf 8: Obsah úč. látky clopyralid v kvetoucí louce

Graf 9: Obsah úč. látky MCPA v kvetoucí louce

Graf 10: Obsah úč. látek clopyralid a MCPA v pohance

Závěr

V úlech se vyskytuje v pylu pravidelně několik desítek účinných látek insekticidů, herbicidů, fungicidů i některých dalších látek. Četnost jejich výskytu a jejich množství se výrazně liší u jednotlivých účinných látek. Samozřejmě to závisí na množství jejich aplikací na atraktivní plodiny pro opylovače během jejich pěstování.

Je však nutné upozornit, že významným zdrojem pesticidů v úlech mohou být i kvetoucí plevelné a okrasné rostliny, které jsou kontaminovány úletem pesticidů při ošetřování hlavních plodin.

Nebezpečí pro opylovače lze omezit několika způsoby - aplikovat přípravky repelentní pro včely nebo aplikovat přípravky, které při registrované dávce zanechávají v květech nízké dávky nebo se rychle z květů odbourávají.

Článek vznikl za podpory projektu TAČR s identifikačním číslem SS03010178-V1, v rámci programu aplikovaného výzkumu, experimentálního vývoje a inovací v oblasti životního prostředí - Prostředí pro život.

Doc. Ing. Jan Kazda, CSc.¹, Ing. Aneta Bokšová¹, Ing. Taťána Halešová², Jaroslava Vospělová^1
1Česká zemědělská univerzita v Praze; ²ALS Czech Republic