Wymagania stawiane ochronie roślin w aspekcie ochrony środowiska

Wymagania stawiane ochronie roślin w aspekcie ochrony środowiska.
prof. zw. dr hab. inż. Magdalena Jaworska, ekspert krajowy ochrony środowiska w zakresie
ocen oddziaływania na środowisko
Kierownik Zakładu Ochrony Środowiska Rolniczego Akademii Rolniczej w Krakowie
e-mail: [email protected]
Podstawą produkcji rolniczej jest uprawa roślin. W korzystaniu z plonów konkurowała
z człowiekiem od zawsze duża rzesza organizmów zwanych fitofagami czyli roślinożercami.
Na nasz użytek wymyśliliśmy więc pojęcie „szkodnik”, który oznacza organizm konkurujący
i czyniący uprawom roślin szkody i straty w plonie. Najliczniejsza grupa to owady, gromada
stanowiąca ponad 75% wszystkich gatunków zwierząt i największa liczebnie – szacuje się, że
na każdego mieszkańca Ziemi przypada średnio 250 mln osobników owadzich. Nic więc
dziwnego, że angielskie „pest” oznacza nie tylko szkodnika, ale również owada i plagę.
Owady i szkodniki mogą być również plagą (np. szarańcza).
Globalnie, w skali światowej szkodniki niszczą od 30-50% plonów. Ochrona roślin to nie
tylko zwalczanie szkodników, ale także patogenów roślin i chwastów, których destrukcyjny
wpływ na rośliny jest często bardziej podstępny. Szacuje się, że choroby roślin np. wirusowe
powodują globalne straty plonach od 50 do 80%.
Rozwój nowoczesnej ochrony roślin datuje się mniej więcej od połowy ubiegłego
stulecia, kiedy to nastąpił szybki rozwój nauk przyrodniczych, a także odpowiednich
placówek badawczych oraz organizacji zajmujących się ochroną. Początek organizacji
ochrony roślin w krajach europejskich to 1899r. (Holandia), a w Polsce pierwsze lata
dwudziestego wieku (Olszak i in. 2000). Poznanie biologii i ekologii szkodników oraz
czynników chorobotwórczych pozwoliło na opracowanie i wdrożenie różnych metod ochrony
roślin. Jedną z pierwszych była metoda mechanicznego, czyli ręcznego niszczenia
szkodników i ich stadiów zimujących. Bardzo wcześnie zaczęto wykorzystywać również
proste metody biologiczne (Lipa 2000). W miarę powiększania się areałów upraw i tworzenia
monokultur, te proste metody stały się niewystarczające. Na przełomie XIX i XX w.
wyodrębniły się, poza metodą mechaniczną i biologiczną, metody fizyczne, agrotechniczne i
genetyczne. Od połowy lat trzydziestych nastąpił rozwój metod chemicznych, a otwarciem
„nowej ery”, w produkcji chemicznych pestycydów do ochrony roślin przed szkodnikami
owadzimi i innymi agrofagami, była synteza DDT. Sukcesy w uśmiercaniu komarów
malarycznych i innych owadów spopularyzowały tą metodę do tego stopnia, że zabiegi
chemiczne stały się powszechne, a w agrotechnice obowiązkowe i przeprowadzano je wg
terminarzy faz fenologicznych roślin bez względu na występowanie i zagrożenie ze strony
szkodników. Spowodowało to negatywne skutki dla środowiska. Wstrząsem dla opinii
publicznej była książka Rachel Carson „Silent Spring” (Milcząca wiosna) wydana w USA w
1962r. Cytowane w niej dane naukowe poszerzyły o ten aspekt świadomość społeczną. Te
negatywne skutki chemizacji to - wzrost ilości odpornych patogenów, owadów i chwastów,
zaburzenia równowagi ekosystemów wskutek zniszczenia organizmów pożytecznych,
zanieczyszczenie środowiska akumulującymi się truciznami. Ujawnienie tych faktów
doprowadziło do wprowadzenia urzędowego zakazu używania chlorowanych węglowodorów
oraz do powołania rządowych instytucji nadzorujących rejestrację i stosowanie pestycydów.
Opracowano koncepcje zwalczania nadzorowanego, wg której decyzję o zwalczaniu
agrofagów podejmowano na podstawie liczebności szkodników. Wymagało to opracowania
metod lustracji polowych oraz rozeznania wartości progowych, czyli liczebności szkodników
powodującej zagrożenie dla upraw i strat o znaczeniu gospodarczym (Lipa 1984). W ślad za
rozwojem rolniczych technologii produkcji roślinnej pojawiła się koncepcja integracji metod
zwalczania opracowana przez Sterna i wsp. w 1959r. (Lipa 1964), a uznana za naukowy
kierunek dopiero w 1976r. na Kongresie Entomologicznym w Tokio (Pruszyński 1997).
Definicja koncepcji integracji metod podaje, że jest to „zwalczanie szkodników i chorób przy
użyciu wszystkich metod zgodnie z wymaganiami ekonomicznymi, ekologicznymi, i
toksykologicznymi, dające pierwszeństwo naturalnym czynnikom ograniczającym i
ekonomicznym program zagrożenia”.
Jakkolwiek podstawą ochrony upraw jest integrowanie różnych metod zwalczania agrofagów
w jednym programie, to głównym celem wszystkich zabiegów pozostaje roślina uprawna, jej
właściwości genetyczne, jej reakcja na zasiedlające ją organizmy i powiązania między nią i
środowiskiem.
Programy integrowanej ochrony zostały wdrożone w uprawie roślin polowych (Häni i in.
1998) lecz realizowane są najpełniej w systemie upraw pod osłonami (Pruszyński 1994 a,b)
oraz w produkcji sadowniczej (Niemczyk 1980).
Programy integrowanej ochrony roślin w integrowanej obecnie całej produkcji roślinnej
uwzględniają nie tylko interesy rolnictwa, ale również wymogi ochrony środowiska i zdrowia
ludzi. W sukurs przychodzi rozwój biotechnologii (Lipa 2000). Biotechnologia wprowadza do
produkcji rolniczej rośliny transgeniczne odporne na niektóre szkodniki i choroby,
genetycznie zmodyfikowane pożyteczne owady i pajęczaki mogące być efektywnie
wykorzystane wraz z chemicznymi pestycydami itd. Zagadnienia te zostały przedstawione na
poprzedniej konferencji (Jaworska 2000) oraz w referatach popularno - naukowych (Jaworska
2002, 2003). Wysokie wymagania, które obecnie stawiamy ochronie roślin, wymusiły istotne
zmiany w asortymencie pestycydów (Czaplicki 1998, 2001; Maciaszek 2001). Naukowo
udowodnione fakty gromadzenia się pozostałości pestycydów w środowisku , roślinach i
organizmach zwierząt spowodowały wycofanie najbardziej niebezpiecznych (nitrowane
węglowodany, związki arsenowe, chlorowane węglowodany oraz niektóre związki
fosforoorganiczne). Niestety po okresie ochrony patentowej produkcja niektórych z nich
podejmowana jest ponownie jako tzw. ”generyki” (Czaplicki 2003). Prowadzone badania nad
syntezą związków pochodzenia naturalnego doprowadzają do wdrażania pestycydów „semi
naturalnych”. Przykładem mogą być insektycydy z grupy pyretroidów, które syntetyzowano
po badaniach nad naturalną pyretryną z koszyczków kwiatów roślin złożonych. Obok zalet
takich jak: repelentne oddziaływanie na niektóre gatunki szkodnika, niska toksyczność dla
ludzi i zwierząt stałocieplnych, wysoka skuteczność przy niskich dawkach substancji czynnej
na hektar, preparaty te wykazały toksyczne działanie na liczne stawonogi (również
pożyteczne owady - pszczoły, owady drapieżne i parazytoidy) oraz ryby, a co gorsza
wywoływały odporność krzyżową lub wieloraką u wielu gatunków owadów. Obecnie nie
zaleca się więc syntetycznych pyretroidów do programów integrowanych i dąży do ich
wycofania. Selektywność pestycydów w stosunku do organizmów pożytecznych jest bowiem
jednym z podstawowych wymagań w stosunku do środków ochrony roślin (Olszak, 1997).
Kontynuuje się jednak badania nad możliwością praktycznego wykorzystania w charakterze
pestycydów rozmaitych substancji roślinnych. Obecne zainteresowania dotyczą np.
azadirachtyny wykazującej silne działanie antyfidantne w stosunku do gąsienic molowatych
będących szkodnikami w spichrzach i magazynach. Sądzi się, że grupy związków nowej
generacji, wpływających na zaburzenia rozwoju (metamorfozy) owadów i ich zachowanie
(behavior), są dla środowiska i ludzi bezpieczniejsze. Należą do nich inhibitory biosyntezy
chityny, zakłócające metamorfozę. Są to preparaty acylomocznikowe oraz diflubenzuron, a
także kilkanaście innych, z których niektóre (teflubenzuron, lufenuron, heksaflumuron,
flufenoksuron) zarejestrowano również w naszym kraju (Zalecenia ochrony roślin 2003).
Nowa
grupa
związków
to
tzw.
MAC's
(Moulting
Acceleration
Compaund's),
uniemożliwiające prawidłowe zmiany wahań w poziomie hormonu linienia –ekdyzonu.
Antagoniści ekdyzonu udaremniaja procesy wzrostu larwalnego co prowadzi do śmierci
zwalczanych owadów. Inna grupa preparatów np. Spinosad, otrzymana z fermentacji
prowadzonej przez bakterie Saccharopolyspora spinosa, okazała się skuteczna w zwalczaniu
owocówek robaczywiących owoce w sadach (Olszak i in. 2000). Znaczenia nabierają
substancje chemiczne wpływające na zachowania owadów tzw. feromony, kairomony,
allomony czy antyfidanty (Olszak i in. 2003).
Coraz większe zastosowanie mają preparaty mikrobiologiczne, tzw. biopestycydy
zawierające żywe bakterie Bacillus thuringiensis lub inne gatunki bakterii albo owadobójcze
wirusy, grzyby czy nicienie. Zagadnienie to zostało przedstawione na poprzedniej konferencji
(Jaworska 2000) oraz w przeglądowych referatach popularnonaukowych (Jaworska 2002,
2003).
Negatywne strony chemicznej ochrony roślin są obecnie niwelowane przez zmianę
form użytkowych środków. Najbardziej „ruchliwe”, przemieszczające się na duże odległości
poza tereny objęte zabiegami, są formy pyliste, których mobilność zależna jest od wielu mało
przewidywalnych czynników klimatycznych. Najbezpieczniejsze dla środowiska jest
zaprawianie nasion i rozsady, a także granulowane i kapsulowane pestycydy, które skażają
glebę tylko wokół rośliny i poza zwalczanym szkodnikiem w niewielkim stopniu zagrażają
innym organizmom żywym. O działaniu środków ochrony roślin, produkowanych najczęściej
jako koncentraty do sporządzania emulsji lub zawiesin, decyduje też rozpuszczalnik. Obecnie
z uwagi na ochronę środowiska coraz częściej jako rozpuszczalnik wprowadza się wodę.
Zmniejszyć można zagrożenia środowiskowe poprzez efektywniejszą i lepszą technikę
zabiegów (Rogalski 1997). Od współczesnych opryskiwaczy wymaga się precyzyjnej
aplikacji na roślinie, mniejszego zużycia cieczy użytkowej i możliwości przemieszczenia się
pestycydu. Wymogi takie stawiają również uregulowania prawne. Rozwój nowoczesnej
techniki oraz wykorzystanie elektroniki będą temu również służyć. Przykładem mogą być
opryskiwacze tunelowe, reflektorowe czy sensorowe. Oczekiwania nasze może też spełniać
aparatura nanosząca na rośliny ciecz roboczą na zasadzie przyciągania różnoimiennych
ładunków elektrycznych (Hołownicki 1999).
W krajach wysoko rozwiniętych dąży się do komputerowego i punktowego
aplikowania środków chemicznych z wykorzystaniem globalnego systemu lokalizacji (GPS)
w precyzyjnej ochronie roślin (Lipa 1998). Ewolucja systemów ochrony roślin, a także
rozwój badań nad chemiczną komunikacją owadów zwiększyły możliwości monitorowania
zagrożeń, co umożliwi lepszą prognozę najważniejszych problemów na następny rok i lata.
Ochrona roślin jest nauką interdyscyplinarną i w rozwiązywaniu jej problemów
pomagają instytucje naukowe oraz organizacje państwowe i międzynarodowe, jak GCPP
(Global Crop Protection Federation ), ECPA (European Protection Association ), IOBC
(International Organisation for Biological Control), Forum Pestycydowe Organizacji
Ekonomicznej Współpracy i Rozwoju – OECD (Stobiecki, 1998).
Wymagania stawiane przez te organizacje prowadzą do zmian uregulowań prawnych
jak np. Nowa Ustawa o Ochronie Roślin zatwierdzona w Polsce 18.12.03r., która wejdzie w
życie 1.V.2004r. w związku z przystąpieniem do UE (konsultowałam ją pod kątem ochrony
środowiska na prośbę Ministerstwa Ochrony Środowiska). Wymagania ustawowe stawiane
producentom chemicznych środków ochrony roślin zarejestrowanych w Polsce w aspekcie
ochrony środowiska są coraz bardziej restrykcyjne (Maciaszek 2001) i obecnie przy
dokumentacji toksykologicznej, poza dotychczasowymi wynikami badań na roślinach i
zwierzętach, ich pozostałościami w uprawach następczych i żywności, wymagana jest
również ocena narażenia zawodowego na środki ochrony roślin (Wiatrowska 2003).
Zabezpieczenie środowiska naturalnego przed emisją chemicznych środków ochrony
roślin wymaga kilku podstawowych działań. Pierwsze z nich to racjonalizacja stosowania
środków ochrony roślin zarówno pod względem ich ilości jak i rodzaju z uwzględnieniem
lokalnych warunków agroklimatycznych i geologicznych. Drugie to maksymalnie szybkie
rozładowanie mogilników, odkażenie gleby wokół nich oraz likwidacja wszystkich miejsc
składowania odpadów pestycydowych. Trzecie, to zapobieganie zdarzeniom incydentalnym
poprzez odpowiednie szkolenia przewoźników środków ochrony roślin, handlowców i
użytkowników. Wszystkie te działania powinny ograniczyć do minimum zagrożenia dla
środowiska, jakie niesie z sobą stosowanie środków ochrony roślin i powstające odpady
pestycydowe (Siłowiecki 2001, Siłowiecki i in. 1994).
Niewątpliwie jednym z zasadniczych elementów ograniczających niebezpieczeństwa
związane z ochroną roślin jest przestrzeganie Zasad Dobrej Praktyki Ochrony Roślin.
Systemy kontroli, a przede wszystkim poszerzenie świadomości i odpowiedzialności
rolników o społeczne, środowiskowe i ekonomiczne aspekty ochrony roślin (Dąbrowski 2003,
Dąbrowski i in. 1996) są gwarancją bezpieczeństwa dla tego i przyszłego pokolenia.
Szczególnego znaczenia nabierają słowa Jana Pawła II (z wystąpienia Ojca Świętego
podczas spotkania z rektorami polskich szkół akademickich w Castel Gandolfo 30.08.2001r.):
„Wydaje się, że spełnienie postulatu długomyślności tzn. umiejętności przewidywania
skutków czynów ludzkich i poczucie odpowiedzialności za sytuacje człowieka nie tylko tu i
teraz, ale również w dalekim zakątku świata w nieokreślonej przyszłości, może okazać się
łatwiejsze, gdy zostanie podjęta ścisła współpraca i wymiana doświadczeń między
przedstawicielami nauk technicznych i humanistycznych z teologią włącznie”.
Podsumowanie
W miarę postępu badań nad rozeznaniem niekorzystnych skutków stosowania
chemicznej ochrony roślin podjęto następujące działania:
1. Opracowanie i wdrażanie Integrowanych Programów Ochrony Roślin w ślad za
Integrowaną Produkcję Roślinną.
Podstawą Integrowanych Programów Ochrony Roślin są następujące założenia:
a) w centrum zainteresowań jest roślina uprawna
b) optymalna dla rośliny agrotechnika stanowi też profilaktykę
c) wszystkie znane i dostępne metody ochrony łączy się w Program Integrowany
nadając metodom ranking w zależności od uprawy i aktualnych potrzeb
d) dla podjęcia decyzji o interwencji niezbędne są systematyczne lustracje polowe i
monitoring
ważniejszych
agrofagów
(szkodników,
chorób,
chwastów)
oraz
porównanie ich faktycznej liczebności z wartościami progowymi tzw. progami
ekonomicznej szkodliwości
2. Wprowadzenie do praktyki nowych selektywnych środków ochrony roślin.
3. Wprowadzenie nowych formulacji środków (zaprawy, granulaty, enkapsulacja)
trudniej przenoszonych poza rośliny uprawowe, trudniej przenikające do gleby i
atmosfery.
4. Doskonalenie technik aplikacji i systemów ochrony.
5. Wprowadzenie systemów kontrolnych celem wykrywania skażeń środowiska i
żywności oraz szkolenie operatorów i badania techniczne sprzętu a także rejestracja
zabiegów chemicznych środkami ochrony roślin.
6. Zmiana uregulowań prawnych. Nowa Ustawa Ochronie Roślin z dn. 18.12.03,
obowiązuje z dn. 1.V.2004.
7. Zwiększenie świadomości rolników oraz upowszechnienie zasad „Dobrej Praktyki
Ochrony Roślin” gwarantem ochrony środowiska rolniczego i zdrowia obecnych oraz
przyszłych pokoleń.
Kształtowanie poczucia odpowiedzialności jednostki za skutki czynów implikujące
sytuacje człowieka tu i teraz, a także w dalekim zakątku świata w nieokreślonej
przyszłości (Jan Paweł II z dn. 30.08.2001r.).
Literatura
1. Czaplicki E., Podgórska B. 1998. Dyrektywa 91/414 Unii Europejskiej dotycząca
wprowadzania do obrotu środków ochrony roślin a prawodawstwo polskie. Prog. Plant
Protection/ Post. Ochr. Roślin 38 (1): 292-297.
2. Czaplicki E. 2001. Rejestracja środków ochrony roślin w Polsce a dyrektywy Unii
Europejskiej. Mat. Konf. „Ochrona roślin a ochrona środowiska w Polsce i Unii
Europejskiej”.
3. Czaplicki E. 2003. Ponowna ocena „starych” substancji aktywnych w Unii
Europejskiej. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 43 (1): 69-77.
4. Dąbrowski J. i in. 1996. Obraz skażeń pozostałościami pestycydów upraw rolnych i
gleb w Polsce w latach 1991-1995. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 36 (1):
57-75.
5. Dąbrowski Z. T. 1999. Społeczne i ekonomiczne aspekty ochrony roślin. „Wieś jutra”
5: 18-22.
6. Dąbrowski Z. T. 2003. Systemy kontroli – integrowana uprawa i ochrona roślin
(IUIOR) a wymagania konsumentów. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 43
(1): 94-101.
7. Häni F., Popow G., Reinhard H. I in. 1998. Ochrona roślin rolniczych w uprawie
integrowanej. PWRiL, Warszawa.
8. Hołownicki R. 1999. Technika opryskiwania roślin- rolnicto i sadownictwo. Edycja
specjalna dla Dow AgroSciences, 173 ss.
9. Jaworska M.2000. Ochrona środowiska rolniczego a zdrowie ludzi. VI Ogólnopolska
Sesja Popularnonaukowa „Środowisko a zdrowie - 2000”, 183-190.
10. Jaworska M. 2002. Biologiczne metody ochrony roślin przed szkodnikami. Zeszyty
Nauk. Kom. „Człowiek i Środowisko” Warszawa, z.32:115-124.
11. Jaworska M. 2003. Owadożerne i pasożytnicze zwierzęta przeciw szkodnikom. AURA
6/03: 26-27.
12. Lipa J. J. 1964. Integracja chemicznego i biologicznego zwalczania w ochronie roślin.
Post. Nauk Roln., nr 1: 55-72.
13. Lipa J. J. 1984. Integrowanie metod zwalczania i sterowanie populacjami agrofagów
w nowoczesnych programach ochrony roślin. Materiały 24 Sesji Nauk. Inst. Ochr.
Roślin, cz. 1: 31-48.
14. Lipa J. J.. 1998. Precyzyjna ochrona roślin-nowe technologie metod i zabiegów. Prog.
Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 38 (1): 23-29.
15. Lipa J. J. 2000. Obecne i przyszłe miejsce biologicznej i innych niechemicznych
metod ochrony roślin. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 40 (1): 62-70.
16. Maciaszek D. 2001. Wymagania ustawowe stawiane producentom chemicznych
środków ochrony roślin zarejestrowanych w Polsce w aspekcie ochrony środowiska.
Mat. Konf. „Ochrona roślin a ochrona środowiska w Polsce i Unii Europejskiej”.
17. Niemczyk E. 1980. Integrowane metody w sadownictwie. Materiały 20. Sesji Ins.
Ochr. Roślin: 177-191.
18. Olszak R. 1997. Selektywność pestycydów – ważny element racjonalnej ochrony
roślin. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 37 (1): 144-150.
19. Olszak R., Pruszyński S., Lipa J.J., Dąbrowski Z. T. 2000. Rozwój koncepcji i
strategii wykorzystania metod oraz środków ochrony roślin. Prog. Plant Protection/
Post. Ochr. Roślin 40 (1): 40-50.
20. Olszak R., Pruszyński S., Nawrot J. 2003. Chemiczna ochrona roślin a ochrona
środowiska – stan obecny i przyszłość. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 43
(1): 304-310.
21. Pruszyński S. 1994. A.: Teoretyczne i praktyczne podstawy zastosowania metod
integrowanych w ochronie upraw szklarniowych przed szkodnikami. Prace Nauk. Inst.
Ochr. Roślin 26 (1): 15-68.
22. Pruszyński S. 1994.B.: Ochrona roślin w integrowanych technologiach produkcji.
Materiały 34. Sesji Nauk. Inst. Ochr. Roślin cz. 1: 71-78.
23. Pruszyński S. 1997. Znaczenie ochrony roślin w rozwoju rolniczych technologii
produkcji. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 37 (1): 19-26.
24. Pruszyński S., Nawrot J. 1998. Organizacje i towarzystwa naukowe oraz ich rola w
badaniach w zakresie ochrony roślin. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 38 (1):
320-325.
25. Rogalski L. 1997. Wybrane aspekty zagrożenia środowiska powodowane ochroną
roślin. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 37 (1): 238-242.
26. Siłowiecki A., Stobiecki S. 1994. Badania wpływu mogilników na środowisko. Mat.
Konf. – Odpady pestycydowe, Szczyrk, 101-112.
27. Siłowiecki S. 2001. Jak zabezpieczyć środowisko przed emisją chemicznych środków
ochrony roślin? Mat. Konf. „Ochrona roślin a ochrona środowiska w Polsce i Unii
Europejskiej”.
28. Stobiecki S. 1998. Współpraca krajów OECD w dziedzinie środków ochrony roślin
„Forum pestycydowe”. Prog. Plant Protection/ Post. Ochr. Roślin 38 (1): 316-319.
29. Wiadrowska B. 2001. Wymagania ustawowe stawiane producentom chemicznych
środków ochrony roślin zarejestrowanych w Polsce w aspekcie zagrożenia dla ludzi i
zwierząt. Mat. Konf. „Ochrona roślin a ochrona środowiska w Polsce i Unii
Europejskiej”.
30. Zalecenia ochrony roślin na lata 2004/2005 dotyczące zwalczania chorób, szkodników
oraz chwastów roślin uprawnych. IOR Poznań 2003.