Nowoczesne pestycydy zwiększyły wydajność i plony w rolnictwie, zmniejszając nakład pracy przy jednoczesnej kontroli szkodników. Jednak presja regulacyjna i nieunikniona odporność szkodników podkreślają potrzebę zintegrowanego zarządzania szkodnikami i nowych technologii.

Ijeśli dostrzegasz użyteczność odcinania górnej stopy i pół trzonka motyki ogrodowej, istnieje duże prawdopodobieństwo, że byłeś dzieckiem plantatora buraków cukrowych przed 2008 r. i wprowadzeniem odporności na glifosat do tej uprawy. Sam zaliczam się do tej grupy dzieci zajmujących się motyką buraczaną i wątpię, czy jest ktoś bardziej wdzięczny za cud nowoczesnej ochrony upraw.

Nowoczesne pestycydy umożliwiły wydajność obecnych systemów rolniczych i drastycznie zwiększyły plony na całym świecie. Wykorzystanie pestycydów doprowadziło do znacznej redukcji siły roboczej. Wiele niszczycielskich chorób upraw i szkodników owadzich można całkowicie złagodzić dzięki odpowiednio zaplanowanemu fungicydowi dolistnemu lub insektycydowemu zaprawianiu nasion. Te pestycydy są nie tylko skuteczne, ale także zapewniają ochronę w wydłużających się oknach czasowych i przy zmniejszających się dawkach składników aktywnych. Wiele patogenów przenoszonych przez glebę można skutecznie kontrolować za pomocą jednego fungicydu do bruzd. Nawet najbardziej agresywne patogeny dolistne (np. zaraza ziemniaka) można kontrolować za pomocą 10-dniowego programu oprysków (Rysunek 1).

Wbrew powszechnemu przekonaniu, tradycyjni rolnicy nie oblepiają swoich upraw pestycydami; większość środków ochrony roślin na bazie chemicznej zapewnia dobrą kontrolę przy minimalnych ilościach. Niektóre nowoczesne pestycydy o niskim stopniu wykorzystania są w stanie skutecznie chronić obszar wielkości boiska piłkarskiego przy użyciu zaledwie 2 łyżeczek. Pomimo niezaprzeczalnego sukcesu pestycydów jako narzędzia rolniczego, ich rola w nowoczesnym rolnictwie nie jest czymś, na czym możemy polegać w nieskończoność.

Wyzwania i innowacje w rozwoju pestycydów

Aby zrozumieć przyszły spadek pestycydów rolniczych, warto wiedzieć coś o ich przeszłości i rozwoju. Rozwój nowoczesnych pestycydów opierał się w znacznie większym stopniu na odkryciach niż na kreatywności. Wiele pestycydów stosowanych obecnie pochodziło z podobnej cząsteczki występującej w naturze lub było nią inspirowane. Klasa insektycydów pyretroidowych została opracowana po zbadaniu źródła dobrze znanych właściwości owadobójczych pyretrum (sproszkowanych płatków chryzantemy). Klasa fungicydów strobilurynowych ogólnie, a azoksystrobina w szczególności, jest niewątpliwie najszerzej stosowanym i najskuteczniejszym fungicydem o pojedynczym trybie działania. Azoksystrobina została zaprojektowana tak, aby wzorować się na cząsteczce zwanej strobiluryną A, którą odkryto w grzybie kolonizującym szyszki sosnowe o nazwie Strobilurus tenacellus. Nawet powszechnie stosowane herbicydy naśladujące auksynę – takie jak 2,4-D i dikamba – zostały zaprojektowane tak, aby „naśladować” naturalny hormon roślinny auksynę. Żadna inna metoda opracowywania pestycydów nie doprowadziła do tak nowatorskich sposobów działania jak odkrycie bioaktywnych cząsteczek w naturze.

Trendy w odkrywaniu fungicydów wskazują, że obecna dekada może być ostatnią, w której pojawił się nowy sposób działania (rysunek 2), a herbicydy i insektycydy podążają tuż za nimi. Zwiększona presja regulacyjna całkowicie wyeliminowała pewne substancje chemiczne z produkcji i wykluczyła inne substancje chemiczne z rozwoju. Koszt wprowadzania nowych pestycydów na rynek dramatycznie wzrósł w odpowiednich ramach czasowych (rysunek 3).

Obecne przepisy sprzyjają rozwojowi pestycydów, które są ukierunkowane na konkretny cel, z jednomiejscowymi trybami działania zamiast szerokospektralnych, wielomiejscowych trybów działania. Te chemikalia jednomiejscowego trybu działania są szczególnie narażone na dezaktualizację z powodu rosnącej częstości występowania szkodników odpornych na pestycydy.

Niewątpliwie jedną z najbardziej kultowych kwestii z klasycznego filmu Jurassic Park z 1993 r. wypowiada dr Ian Malcom (w tej roli Jeff Goldblum): „Życie, uh, znajduje sposób”. Nasze silne uzależnienie od pestycydów w rolnictwie wywiera presję selekcyjną na rozwój odporności. Popularne powiedzenie „używaj albo strać” jest całkowicie błędne w odniesieniu do stosowania pestycydów. Za każdym razem, gdy stosujemy pestycyd, wybieramy odporność w docelowej populacji szkodników i zbliżamy się do utraty skuteczności.

Strategie zintegrowanego zarządzania szkodnikami (IPM) wdrażają wiele podejść do ograniczania szkodników w systemach rolniczych, w tym odporność żywiciela (np. sadzenie roślin odpornych na choroby); kontrola kulturowa (np. płodozmian); kontrola biologiczna (np. uwalnianie drapieżników owadów); a także metody kontroli chemicznej (np. pestycydy) (Rysunek 4). Te strategie IPM pozwalają nam zmniejszyć stosowanie pestycydów i przedłużyć ich przydatność. Inne praktyki, które przedłużają skuteczność pestycydów, obejmują mieszanie w zbiornikach o różnych trybach działania i rotację trybów działania stosowanych w trakcie i pomiędzy sezonami wegetacyjnymi. Jednak nawet wdrażając wszystkie te praktyki, jedynie opóźniamy odporność na pestycydy, a nie zapobiegamy jej. Nasze docelowe szkodniki ostatecznie rozwiną odporność, ponieważ „życie, uh, znajduje sposób”.

Jeśli rozwój oporności na pestycydy jest nieunikniony, po co zawracać sobie głowę wdrażaniem IPM? Czas. Czas jest potrzebny, aby opracować i wdrożyć nowe technologie i praktyki, które zmniejszą nasze uzależnienie od konwencjonalnych pestycydów, jednocześnie wydłużając ich żywotność. Jako branża rolnicza mamy obowiązek być zarządcami nowoczesnych pestycydów, których używamy, i zachować wszystko, co możemy, tak długo, jak to możliwe. Ostatecznie jestem optymistą, ponieważ powiedzenie „Życie, uh, znajduje sposób” odnosi się również do nas. Rolnicy są innowacyjni i szybko dostosowują się do nowych wyzwań i przyjmują nowe rozwiązania.

Niektóre rozwiązania na horyzoncie, mające na celu dalszą integrację zwalczania szkodników, to technologia fizyczna i postęp w biotechnologii. Większość ludzi myśli o zimnej stali jako o technologii fizycznej; jednak w nowoczesnym rolnictwie lasery, światło ultrafioletowe i pola elektryczne będą stosowane do zwalczania chwastów, chorób i owadów. Postęp w biotechnologii sprawia, że ​​metody biokontroli są skuteczniejsze i wykonalne jako alternatywa dla konwencjonalnych pestycydów. Wykorzystywane są wirusy zaprojektowane do infekowania bakterii wywołujących choroby roślin, zwane fagami. Poprzez metodę zwaną „wyciszaniem genów wywołanym rozpylaniem”, nici cząsteczek RNA są projektowane, syntetyzowane i rozpylane jak konwencjonalny pestycyd, co umożliwia wysoce ukierunkowaną i skuteczną kontrolę szkodników roślin.

Technologie te i inne dają mi nadzieję na kontynuację naszych niezwykle wydajnych i produktywnych systemów agronomicznych, ale jeśli wszystko inne zawiedzie, zawsze możemy ściąć górną część motyki i dać ją naszym wnukom.

Shane Hansen jest starszym doradcą ds. sprzedaży produktów agronomicznych w firmie Simplot Grower Solutions.

Wersja tego artykułu została pierwotnie opublikowana w Ag Proud Idaho i jest ponownie opublikowana tutaj za zgodą. Wszelkie ponowne publikacje powinny zawierać zarówno GLP, jak i oryginalny artykuł. Znajdź Shane’a Hansena na LinkedIn tutaj.