Каква би могла да бъде екологичната алтернатива на синтетичните пестициди?

В градинарството значителни резултати са постигнати в борбата срещу скритите вредители чрез използването на нематоди

Приблизително 99% от всички синтетични химикали – включително пестицидите, се извличат от изкопаеми горива. Но пестицидите получават много по-малко внимание от азотните торове – друг ключов селскостопански химикал, който създава опасни нива на емисии на парникови газове. Изследванията показват, че производството на 1 кг пестицид изисква средно около 10 пъти повече енергия от 1 кг азотен тор. Търсенето и прилагането на техни алтернативи е начин да допринесем за изпълнението на целите за климата. Такава алтернатива в земеделието са ентомопатогенните нематоди. Устойчивостта на много съвременни пестициди и липсата на патогенен ефект върху растенията, земните червеи и гръбначните животни позволява използването на тези паразити в програми за борба с вредителите от насекоми. С еднократно приложение на нематоди, растенията са защитени от вредители през вегетационния период.

Изменението на климата подобрява условията на живот на повечето насекоми вредители – положителните ефекти от затоплянето за тях далеч надхвърлят стресовите. Учените стигнаха до това заключение, като анализираха реакцията на популациите на често срещаните видове вредители към повишаването на температурите. Резултатите от изследването са публикувани във Frontiers in Ecology and the Environment.

Хората по света губят 18% от годишните си реколти заради селскостопански вредители, повечето от които са насекоми. 

Много насекоми вредители се пренасят от хората на нови континенти, като се превръщат във въведени видове и причиняват катастрофални щети на природните и земеделските екосистеми. За да се борят с последствията от подобни действия, хората харчат милиарди долари всяка година, но нито пестицидите, нито биологичните методи за контрол все още са довели фермерите до окончателната победа.

Производството и използването на пестициди пряко допринася за нарастване емисиите от парникови газове. Много малко проучвания се занимават с изчисляване емисиите на парникови газове от употребата на пестициди през целия жизнен цикъл (производство, съхранение, транспортиране, приложение, разграждане) на химикалите, което вероятно води до подценяване на истинското им негативно въздействие. 

Днес изкопаемите горива са основна суровина при производството на синтетичните пестициди. Но вниманието което се обръща към тях е значително по-малко от това към азотните торове, масово използвани в модерното селско стопанство. Те също са причина за емисии от различни парникови газове. Доказано е, че при производството на един килограм синтетични пестициди се отделя до десет пъти повече енергия, от колкото при производството на килограм азотен тор.

^{Фигура 1: Вземане на проба за пестициди. Източник.}

Пестицидите могат също така да отделят емисии на парникови газове след прилагането им, като е показано, че фумиганти значително увеличават производството на азотен оксид в почвите. Много пестициди водят до производството на приземен озон, парников газ, вреден както за хората, така и за растенията.

При решаването на ключовия проблем за постигане на фитосанитарна безопасност на агроекосистемите важно място заема рационалното съотношение на химическа и биологична защита на растенията. В момента в световната практика се разработват системи от мерки, при които основните методи за намаляване на броя на вредителите ще бъдат екологични методи, които насърчават размножаването и повишават активността на естествените врагове на вредителите. 

В борбата с насекомите вредители се отделя важно място на използването на техните естествени врагове – паразити, хищници, патогени. 

В тази връзка през последните две десетилетия се засили интересът към ентомопатогенните нематоди (EPN) от семействата Steinernematidae и Heterorhabditidae (клас Nematoda).

Тези нематоди са микроскопични червеи, способни да заразят повече от хиляда вида насекоми от различни разреди, засягайки всички фази на развитие, с изключение на яйцето. Те са добре адаптирани към различни условия на влажност, температура, механичен и химичен състав на различни видове почви, поради което EPN се срещат на всички континенти с изключение на Антарктида и в почти всички географски ширини и височини над морското равнище. Ларвите на тези паразити са адаптирани за продължително съществуване в почвата без храна, съвместими с редица продукти за растителна защита, могат да се прилагат върху почвата и растенията с всякакъв вид пръскачки. Устойчивостта на много съвременни пестициди и безопасността за хората, топлокръвните животни и растенията позволява използването на ентомопатогенни нематоди като средство за борба с насекомите вредители.

^{Фигура 2: Ентомопатогенни нематоди Steinernema carpocapsae. Източник.}

Към днешна дата са постигнати практически значителни резултати в градинарството в борбата срещу скритите вредители по стволовете и плодовете чрез използването на ентомопатогенни нематоди. През последните години тези биологични агенти се използват успешно в практиката за защита на културите в много страни по света: САЩ, Австрия, Германия, Япония, Италия, Китай и др. Най-подходящи за използване в биологичния контрол са няколко вида нематоди – Steinernema и Heterorhabditis.

Ентомопатогенните нематоди се размножават интензивно в насекоми и върху изкуствени хранителни среди, могат да се прилагат по конвенционални методи, оставайки в почвата, те могат да съществуват дълго време (повече от 2 г.) без храна в отсъствието на гостоприемник от насекоми. 

Важно е да се подчертаят някои особености в патогенезата на насекомите нематоди: активно проникване на инвазивни ларви в тялото на насекомите, освобождаване в хемолимфата на силно токсични симбиотични бактерии за насекомото, чието бързо разделяне насърчава развитието и размножаването на нематоди в тялото на насекомите. Устойчивостта на много съвременни пестициди и липсата на патогенен ефект върху растенията, земните червеи и гръбначните животни позволява използването на тези паразити в програми за борба с вредителите от насекоми.

В Калифорния, в ябълкови и крушови овощни градини, ентомопатогенният нематод Steirnema feltiae се използва в борбата срещу ябълковия плодов червей, която ефективно заразява гъсениците и какавидите на вредителя. За тази цел защитни пояси, монтирани върху стволовете и клоните на дърветата, се третират с водна суспензия от нематоди. Установено е, че е най-ефективно (смъртта на гъсениците и какавидите е 95 – 98%) да се използва препарат от ентомопатогенни нематоди във влажно време. Препоръчва се използването на S. feltiae както през лятото, през периода, когато всяко поколение гъсеници тръгват за какавидиране, така и през есента за потискане на презимуващите запаси на неприятеля.

Изпитвания на ентомопатогенния нематод S. feltiae, извършени в Канада, Австралия и Холандия, показат висока ефективност (смъртта на вредителя е 80 – 98%), използвайки този биологичен агент.

През последните години САЩ, Франция, Холандия и други страни успешно изпробваха биологичен метод за борба с помощта на ентомонематода Panagrolaimus spp., която паразитира в гъсеници на ябълкови, сливови и други молци. Според резултатите от дългогодишни изследвания, биологичната ефективност на нематодните препарати се оказа доста висока върху икономически значими видове насекоми – вредители на селското стопанство: 

^{Фигура 3: Сравнителна ефективност на ентомопатогенните нематоди спрямо различни видове вредители по селскостопанските култури. Източник: Lawrence A. Lacey, and Ramon Georgis, Entomopathogenic Nematodes for Control of Insect Pests Above and Below Ground with Comments on Commercial Production, J Nematol. 2012 Jun; 44(2): 218–225.)}

С еднократно приложение на нематоди, растенията са защитени от вредители през вегетационния период.

Използването на средства за биологична растителна защита, каквито са и ентомопатогенните нематоди, във фермата или градината е средство щадящо местната полезна ентомофауна и дивите пчели. Като алтернатива на синтетични пестициди те пряко съдействат и за изпълнение на целите свързани с ограничаване последствията от климатичните промени.

Отглеждане на ентомопатогенни нематоди

По същия начин, по който ентомопатогенните нематоди атакуват своите почвени гостоприемници, те могат да се отглеждат във фермата върху ларви на восъчен молец (Galleria mellonella) или ларви на брашнен червей (Tenebrio molitor). Отглеждането им сами може да ви спести пари и да предотврати повторни поръчки, защото цената на биоагентите все още е твърде висока.

Какво ще ви трябва:

• 2 и 3,5-инчови петриеви блюда
• Филтърна хартия
• Ларви на восъчен молец или брашнен червей от най-близкия риболовен магазин или такъв за домашни любимци
• Дейонизирана вода или преварена чешмяна вода
• Микроскоп
• Изходна култура с нематоди от доставчик на средства за биологична растителна защита

Множество видове ентомопатогенни нематоди могат да се отглеждат върху восъчен молец или брашнен червей, включително Heterorhabditis bacteriophora, Steinernema carpocapsae, Steinernema feltiae и Steinernema riobrave. Първо поставете 5 живи ларви в петриево блюдо с приблизително 100 живи нематоди или 20 нематоди на  гостоприемник, с няколко капки (0,5 ml) дейонизирана или преварена чешмяна вода. Младите нематоди ще навлязат и ще заразят насекомите през техните естествени отвори. Ендосимбиотичните бактерии, пренасяни в нематодите, се освобождават, след като проникнат в своите гостоприемници. Токсините, произведени от бактериите, причиняват отравяне на кръвта на насекомите, което обикновено води до тяхната смърт в рамките на 72 часа. Нематодите консумират бактериите и завършват 1 – 3 поколения, преди да излязат от мъртвите насекоми, търсейки други гостоприемници.

Съхранявайте петриевите блюда в продължение на шест дни на тъмно място при стайна температура, след което проверете ларвите за инфекция. Труповете на успешно заразените восъчни червеи ще изглеждат бежови до тъмночервени в зависимост от вида нематода, използвана за инфекцията.

При успешно заразяване поставете петриевото блюдо, съдържащо нематоди, червеи и филтърна хартия, в друго по-голямо петриево блюдо. Напълнете външното петриево блюдо наполовина с дейонизирана или преварена чешмяна вода и покрийте с непрозрачен капак за 3 седмици. Инфекциозните млади нематоди ще излязат от гостоприемника и ще плуват във водата в рамките на една до три седмици. Уверете се, че нематодите са все още живи – мърдат и плуват – под дисекционен микроскоп. Мъртвите нематоди ще бъдат прави и неподвижни.

Нематодите могат да се съхраняват на тъмно в контейнер, който осигурява достатъчно въздух за нематодите, като се използват плитки контейнери. 

Препоръчително е да се прилагат минимум половин милион нематоди (от една ларва се получават между 100 000 и 150 000 нематоди) на 1 м² в оранжерията. В разсадника или полето концентрациите трябва да бъдат поне два пъти по-високи от тези в оранжерията.

В публикацията са използвани материали от:

1. R. Gaugler, Entomopathogenic nematology, 2002 CABI, ISBN : 978-0-85199-567-0
2. S. Sivaramakrishnan , M. Razia, Entomopathogenic Nematodes and Their Symbiotic Bacteria , 2021, ISBN: 978-1-0716-1445-7
3. Lawrence A. Lacey, and Ramon Georgis, Entomopathogenic Nematodes for Control of Insect Pests Above and Below Ground with Comments on Commercial Production, J Nematol. 2012 Jun; 44(2): 218–225.
4. Albrecht M. Koppenhöfer, David I. Shapiro-Ilan2 and Ivan Hiltpold, Entomopathogenic Nematodes in Sustainable Food Production, Front. Sustain. Food Syst., 20 August 2020 Sec. Crop Biology and Sustainability Volume 4 – 2020 | https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.00125

Източник: Каква би могла да бъде екологичната алтернатива на синтетичните пестициди?, Климатека

Роман Рачков е част от авторския екип на Климатека, той е агроном, специалист по тропично и субтропично земеделие, дългогодишен експерт по интегрирана и биологична растителна защита. Председател е на Българската асоциация по биологична растителна защита, има интереси в областта на инвазивните видове насекоми в Европа.

Още по темата

27/06/2023

Животът

Влияе ли се лавандулата от климатичните промени?

09/08/2023

Животът

Какво не знаем за микроводораслите и къде е тяхната сила?

19/05/2023

Животът

Дивите пчели са много по-добри градински опрашители от медоносните пчели

20/04/2023

Земята

Защо бъдещето е в пренебрегваните култури и силата им да се адаптират?