H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) 347 Resistens mot herbicid Haldor Fykse / haldor.fykse@ipm.nlh.no Institutt for plante- og miljøvitenskap, NLH / Planteforsk Plantevernet Samandrag Hos kulturplantene er resistens viktig for at vi skal kunna bruka herbicid selektivt mot ugras, medan resistens hos ugraset skaper problem. At ulike ugras viser forskjellig styrke mot eit herbicid, er ikkje nytt. Nyare, men heller ikkje nytt, er det at biotypar av ei elles ømtålig art kjem fram som mykje sterkare enn arta generelt sett er. Denne type resistens har på verdsbasis utvikla seg med aukande tempo frå ca 197, då resistens mot triazinar først vart påvist. Seinare har resistens oppstått mot ei lang rekkje herbicid. Sulfonylurea er den gruppa som i dag har utvikla flest resistente biotypar. I Noreg er resistens påvist mot både triazinar og sulfonylurea, men tilfella er heller få. Av tiltak som kan motverka resistensutvikling, er skifte mellom herbicid med ulike verkemåtar, og veksling mellom kjemisk og mekanisk/termisk bekjemping rekna som effektive. Sprøyting etter behov, dvs. berre sprøyta areal som det er økonomisk lønsamt å sprøyta, vil fjerna alt seleksjonstrykk frå dei areala som ikkje blir sprøyta, og kan dermed ha ein positiv effekt. Bruk av låge dosar fjernar derimot ikkje seleksjonstrykket, og er difor til ingen nytte i denne samanhengen. Innleiing Uttrykket resistens kan gi assosiasjonar av både positiv og negativ art. Det er også tilfelle når vi snakkar om resistens i samband med ugras. I dei fleste tilfelle bruker vi ugrasmiddelet selektivt, d.v.s. slik at midlet fjernar ugraset, men lar kulturplantene stå mest mogeleg friske og uskadde tilbake. Denne seleksjonen kan skje på ulike vis alt frå mekanisk avskjerming, t.d. sprøyting før kulturen spirer opp, til fysiologisk motstand eller resistens hos kulturplantene mot vedkomande middel. Dette er i høg grad ei positiv form for resistens. Vi gjer oss nytte av den i alle situasjonar der vi sprøyter på ein slik måte at midlet blir tatt opp i plantene, anten i blad, stenglar eller røter.
348 H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) Ved selektiv ugrasbekjemping er resistens hos kulturplanta såleis ein viktig føresetnad for at ugrasmidla i det heile skal kunna brukast og er dermed ein nyttig eigenskap. Er resistensen derimot knytt til ugrasplantene, blir situasjonen ein annan. Helst ville vi at alle ugrasplanter skulle vera ømtålige - svært ømtålige - så vi kunne greia oss med små herbicidmengder. Så enkelt er det likevel ikkje, og det har det heller aldri vore. Resistens knytt til ulike ugrasartar Alt tidleg i dei moderne herbicida si historie viste det seg at ulike ugrasartar hadde forskjellig styrke til å tola eit herbicid. Dette har vore ei sterk drivkraft for å leita etter nye herbicid med andre eigenskapar. Det er dessutan viktigaste grunnen til at det er nødvendig å justera dosen etter ugrasfloraen, jf. figur 1. Av den går det fram at innanfor doseområdet som figuren omfattar, spelar dosen for eit par av artane inga rolle. Dei er like ømtålige, uavhengig av dosen, medan andre artar er veike for dei høgare dosane og sterkare mot den lågaste, og ein art (åkerstemorsblom) er sterk mot både den midtre og den lågaste dosen. 5 Prosent overlevande ugras 4 3 2 1 65 (.2) 95 (.3) 13 Gram v.s. pr. daa (Liter preparat pr. daa) Åkerstemorsblom Då-arter Klengjemaure Vassarve Meldestokk Sum ugras Figur 1. Styrke hos nokre ugras mot ulike dosar av ioksynil + diklorprop + MCPA (Actril 3D) Resistens av den typen som er vist her, blir ofte omtala som ulik toleranse. Utan omsyn til kva ord som blir brukt om fenomenet, kan det skapa store problem om det ikkje bli tatt på alvor. Tabell 1 illustrerer forskjellar i effekt som vi kan oppleva mot ømtålige og resistente/tolerante ugras. Blir same middel brukt over fleire år, vil tendensen som vi ser i tabellen, bli forsterka.
H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) 349 Tabell 1. Effekt av klorsulfuron mot ei ømtålig art (vassarve) og eit sterk art (åkerstemorsblom). Gjennomsnittsresultat frå fleire feltforsøk Dose, g.v.s. pr. daa,,5 1, 2, Planter/m 2 Prosent overlevande ugras. Usprøyta = 1 Art: Vassarve 62 26 12 6 Åkerstemorsblom 51 199 296 326 Resistens innanfor ei ømtålig art Spørsmålet om ømtålige artar kunne utvikla seg til å bli resistente, eller om det innanfor den ømtålige arten kunne finnast individ som tålte meir av herbicidet enn arten generelt sett tålte, er heller ikkje nytt. Særleg utviklinga på insektfronten gjorde spørsmålet aktuelt, og alt i 1954 tilrådde Abel ein rotasjon i herbicidvalet for å motverka den auka resistensen som han hadde observert ved bruk av same middel over fleire år. Seinare vart det påvist at ulike liner innan fleire artar, bl. a. kveke mot dalapon (Bucholtz 1958), åkertistel mot bl.a. 2,4-D (Hodgson 1964), raudt hønsegras mot diklorprop (Hammerton 1966) og floghavre mot bl.a. triallat (Jacobsohn & Andersen 1968), for berre å nemna nokre, var sterkare enn arten generelt sett. I alle desse tilfella dreia det seg om 2 3 gongers auke i motstandsevna. Den forskjellen i resistens som det her er tale om mellom ulike liner av ein art, liknar i styrke såleis mykje på den som vi finn mellom artar, og som er nemnt framanfor. I 197 publiserte Ryan resultata frå ei undersøking i USA der skilnaden mellom sterke og veike individ var mykje større. Arten var åkersvineblom og dei resistente individa stamma frå ein planteskole som gjennom ein tiårsperiode var blitt behandla 1-2 gonger pr. år med triazinar (simazin og atrazin). Jamvel ein dose som var 8 gonger større enn dosen som normalt tok 1% av plantene, hadde her ingen verknad. Styrken i denne resistensen skilde seg såleis markert frå den som var kjent inntil då. Fram gjennom åra har det kome stadig nye rapportar om resistens mot ugrasmiddel innanfor arter som i utgangspunktet er ømtålige. Dette har vorte ein vekkjar for industrien som produserer plantevernmiddel, og industrien har av den grunn oppretta ein særskilt, internasjonal komité: The Herbicide Resistance Action Committee (HRAC). Komiteen er ein sterk bidragsytar til ei verdsomspennande kartlegging av resistensutviklinga. Resultatet pr. i dag av denne kartlegginga er at 284 biotypar er registrert som resistente mot eitt eller anna herbicid. Biotypane kjem frå 171 ulike artar 12 tofrøblada og 69 einfrøblada og frå 27. lokalitetar (http: //www.weedscience.org/in.asp). Triazinane som det heile starta med, figurerer høgt på lista over middelgruppene som har framkalla resistens, men er i den seinare
35 H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) tid blitt forbigått av sulfonylurea. Det er i den samanhengen verdt å merkja seg at medan triazinane har vore i bruk i 5 år, er den praktiske bruken av sulfonylurea berre 2 år gamal. Resistens mot ugrasmiddel har vi oppdaga også her i landet. Dei første funna var typisk nok knytt til triazinar (simazin og metribuzin) og ureaderivat (linuron). I 23 kom også sulfonylurea på lista. Ein bonde i Østfold var misnøgd med effekten av tribenuron-metyl (Express) på vassarve og vende seg til forsøksringen, som så tok kontakt med Planteforsk Plantevernet. Ei samanlikning av vassarven frå denne bonden, med vassarve som voks i Planteforsk Plantevernet sine åkrar, viste at vassarven frå Østfold tolte mykje større mengde Express enn vår, jf. figur 2. For samanlikninga si skuld vart også metsulfuron-metyl (Ally) og fluroksypyr + klopyralid + MCPA (Ariane S) tatt med. Av figuren går det fram at mot vassarven frå Østfold verka ikkje Ally det slag betre enn Express, medan forskjellen mellom biotypane overfor Ariane S var langt mindre, jamvel om ein liten tendens til større styrke hos Østfold-typen kunne sporast også der. Figur 2. Resistens i vassarve. Verknad av Express, Ally og Ariane S mot to biotypar av vassarve I eit nytt forsøk der Ally og Ariane S var skifta ut med to andre middel som begge er sulfonylurea, jodsulfuron (Hussar) og mesosulfuron-metyl + jodsulfuron (Atlantis), vart resultatet det same: Østfold-vassarven var mykje sterkare enn vassarven frå Ås. Dette illustrerer eit heilt vanleg fenomen i samband med herbicidresistens. Biotypar som er resistente mot eitt middel innanfor ei herbicidgruppe, er også resistente mot
H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) 351 dei andre midla i same gruppe (middel med same verkemåte). Fenomenet kallast kryssresistens, og gjer at konsekvensen av resistens blir større di fleire av midla som vi bruker, som høyrer til same middelgruppe. Tiltak for å unngå resistens Veksla mellom ulike herbicid Denne framgangsmåten vart som nemnt, tilrådd av Abel alt så tidleg som i 1954, og er utan tvil svært effektiv, rett og slett for di ugraset då blir angripe frå fleire kantar og ikkje får høve til å tilpassa seg middel med ein spesiell verkemåte. Skifte av kultur fører gjerne til skifte av herbicid også, men gjeld ikkje i same grad i dag som før. Sulfonylurea-midla blir t.d. brukt i stadig fleire kulturar og spelar ei framtredande rolle i korn og potet, som er dei største åkerkulturane våre, og dessutan i grasmark. Konsekvensen er at ugraset i større grad enn tidlegare blir utsett for meir eller mindre same påkjenning uavhengig av kulturen. Alternative middel finst, og jamvel om dei diverre ikkje er like brukarvennlege som sulfonyl-urea-midla, ville det vera ei enkel forsikring mot rask utvikling av resistens, å bruka dei av og til. Blanda herbicid som verkar forskjellig Fleire av dei gamle handelspreparata er blandingar og verkar bl.a. av den grunn på fleire ulike fysiologiske prosessar i plantene. Dette utvidar både spekteret av ugras som preparatet verkar på, og motverkar resistens. I dag ser vi at tilverkarar av sulfonylurea-herbicid ønskjer å setja til middel med andre verkemåtar, for på den måten å bryta ei eventuell resistensutvikling. Dersom tilleggsmidlet verkar mot den arta resistensen oppstår i, kan dette vera ein bra strategi, men er det nokon som veit kva for ei art det vil bli? Dersom tilleggsmidlet har ein supplerande effekt på hovudmidlet ved å verka mot dei same artane som det, men på ein annan måte, kan dette likevel vera fornuftig. Verkar derimot hovudmiddel og tilsetjingsmiddel på kvar sine artar, vil blandinga rett nok ta mange ugras, noko som under normale forhold er bra, men er til lita hjelp den dagen resistens mot hovudmidlet måtte oppstå. Skifte av kulturvekst Dette kan vera eit godt tiltak, dersom skiftet medfører at ugraset i den andre kulturen blir bekjempa med herbicid som verkar annleis, eller med andre former for tiltak (sjå seinare). Skifte av kultur, men bruk av herbicid med same verkemåte som før, hjelper derimot ikkje.
352 H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) Låg dose? Reint generelt skal ein ikkje bruka høgare dose enn det som er nødvendig for å bekjempa ugraset i åkeren på ein tilfredsstillande måte. Spørsmålet her er om bruk av låg dose er ein god strategi for å hindra utvikling av resistens? Både figur 1 og figur 2 viser at arter som er ømtålige for det midlet vi har valt, blir bekjempa også med heller små dosar. Tålerante artar (figur 1) eller resistente liner innan ei ømtålig art (figur 2) overlever derimot godt, og utveljingsprosessen går sin gang. Bruk av låg dose er m.a.o. ingen god strategi mot utvikling av resistens, heller ikkje om totaldosen blir fordelt på fleire mindre same året. Veksla mellom ulike typar tiltak (mekaniske/kjemiske) På same måte som skifte mellom herbicid med ulik verkemåte, vil skifte mellom ulike typar tiltak kunna motverka utvikling av resistens. No finst det pr. i dag ingen tiltak som verkar like godt mot alle artar. Jamvel mekaniske tiltak, som ein kanskje skulle tru gjorde liten skilnad på ugrasartane, ser ut til å verka forskjellig, jf. figur 3 (Fykse & Wærnhus 23). Den viser at det var ikkje berre det kjemiske midlet som verka best mot meldestokk. Harvinga gjorde også det. Mot jordrøyk og åkerstemorsblom verka derimot harvinga dårleg. 15 Gjennomsnitt for 5 år % overlevande ugras 1 5 Jordrøyk Meldestokk Åkerstemorsblom Ubehandla Harva 1 gg. Korn inntil 1 blad Harva 1 gg. Korn 3-4 blad Harva 2 gg. Korn 1 & 3-4 blad Sprøyta 1/3 dose. Korn 3-4 blad Sprøyta 2/3 dose. Korn 3-4 blad Sprøyta 3/3 dose. Korn 3-4 blad Figur 3. Effekt av harving og sprøyting på meldestokk, jordrøyk og åkerstemorsblom, uttrykt som prosent overlevande ugras. Ubehandla=1 prosent. Etter Fykse & Wærnhus (23) På den andre sida verkar mekaniske tiltak, det være seg harving eller radreinsing, annleis på ugraset enn kjemiske tiltak, og dermed blir seleksjonstrykket også eit anna. No kan det sjølvsagt henda at artar som er sterke mot eit herbicid, også er
H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) 353 sterke mot mekaniske tiltak, jf. figur 1 og figur 3, der åkerstemorsblom peikar seg ut som sterk både mot det aktuelle herbicidet (figur 1) og mot harvinga (figur 3). Dette understrekar berre kor viktig det er ikkje å vera bunden til fastlåste førestillingar, men å vera open for alternative framgangsmåtar. Alltid sprøyta kornåkeren? Ei slik fastlåst førestilling er at kornåkeren må sprøytast kvart år. Er det verkeleg alltid nødvendig? Ein ting er i alle fall sikkert: Dersom sprøytinga vart kutta ut på større eller mindre delar av åkeren eit år, ville alt som heiter seleksjonspress frå ugrasmidla si side, vera fråverande der det året. Mange argument, som eg ikkje skal gå nærare inn på her, blir likevel ført i marka for å forsvara den innarbeidde praksisen. Eg vil berre dra fram eitt: Dersom vi ikkje sprøyter kvart år, vil det føra til store ugrasproblem, om ikkje i år så i alle fall seinare. Kor reell er denne påstanden? 1 Sum "Alle ugras" 9 8 Planter pr. kv. m 7 6 5 4 3 2 1 1976 1978 198 1982 1984 1986 1988 199 1992 1994 1996 Figur 4. Mengde ugras på ubehandla ruter gjennom 22 år i felt Figur 4 viser utviklinga av frøugras gjennom 22 år i ein kornåker utan at herbicid er brukt eit einaste år. Det som karakteriserer utviklinga gjennon denne lange perioden, er at ugrasmengde svingar sterk frå det eine året til neste, men det er ingen tendens, heller ikkje over tid, til at ugrasmengda skal stiga til dei store høgder. Korn er ein konkurransesterk kultur, og det er grenser for kor mykje ugras det er plass til i ein frodig åker.
354 H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) Planter pr.kv. m 1 8 6 4 2 1976 1978 198 1982 1984 1986 1988 199 1992 1994 1996 Usprøyta Sprøytet kvart 2. år Sprøyta kvart 3. år Sprøyta årleg Figur 5. Mengde ugras avhengig av sprøyteintensiteten gjennom 22 år Figur 5 gir eit inntrykk av kor store dei framtidige problema vil bli, om vi sløyfer sprøytinga år om anna. Dersom vi sprøyte kvart år, blir ugrasmengda sjølvsagt alltid låg, men figuren viser også at der det er sprøyta berre annankvart, eller til og med berre tredjekvart år, er ugrasmengda i sprøyteåret like lita som der det har vorte sprøyta kvart år. Slik er faktisk situasjonen også i slutten av perioden, og understrekar at med det arsenalet av herbicid som vi har i dag, er det ingen grunn til å frykta at ugrassituasjonen skal koma ut av kontroll og skapa problem i seinare år, om sprøytinga blir sløyfa av og til. I dag er det også slik at heile åkeren blir sprøyta utan nærare vurdering av behovet - og er for så vidt ein parallell til frykta for uheldige utslag av ikkje å sprøyta kvart år. Det er likevel eit spørsmål om ugraset er så jamt fordelt at dette verkeleg er nødvendig, m.a.o. er behovet for sprøyting like stort i alle delar av åkeren, eller finst det også her eit potensiale for å redusera kostnader, miljøpåverknader og seleksjonstrykk?
H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) 355 Tal planter pr. kvm 5 4 3 2 1 Felt 1: Sum ugras 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Meter Tal planter pr. kvm 5 4 3 2 1 Felt 2: Sum ugras 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Meter Tal planter pr. kvm 5 4 3 2 1 Felt 3: Sum ugras 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Meter Figur 6. Variasjon i ugrasmengda langs eit sprøytespor gjennom fire ulike åkrar, glidande gjennomsnitt over 5 bilde i kvart målepunkt Tal planter pr. kvm 5 4 3 2 1 Felt 4: Sum ugras 5 1 15 Meter Figur 6 viser eksempel på korleis ugrasmengda kan variera langs sprøytespora i åkeren. Mengda varierer som vi ser, sterkt frå nær 5 ugrasplanter pr. m 2 og ned til berre nokre få. Like fullt blir behandlinga den same. Dette fører til både unødvendig herbicidbruk og unødvendig seleksjonstrykk. Oppsummering Resistens i ugras mot herbicid er ikkje noko nytt, men det vi no oppdagar meir og meir, er at det i artar som i utgangspunktet var ømtålige, oppstår individ som er resistente. Resistensen er dessutan svært sterk. I denne samanhengen melder det seg to sentrale spørsmål: 1) Kor farleg er resistensen? og 2) Kva slag strategi bør den møtast med? Kor farleg? Når det gjeld det første spørsmålet, er det viktig å vera klar over at resistensen først og fremst er lokalisert til den åkeren eller det jordet der den oppstod. Litt spreiing av frø eller vegetative formeiringsorgan med maskinar og reiskap kan ein nok frykta, og med tida skal ein truleg ikkje sjå bort frå spreiing gjennom kryssing heller. Resistensen spreier seg likevel ikkje med ver og vind som pesten. Dette reduserer faren for omfattande skade. På den andre sida er resistensen knytt til herbicid som blir mykje brukt i fleire kulturar og på store areal. Risikoen for at resistente
356 H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) biotypar skal kunna dukka opp, er difor relativt stor. Det paradoksale er at det nett er sprøytinga som gjer at desse biotypane oppstår og kan bli brysame ugras. Mange herbicid har vist seg å kunna føra til resistente ugras, men pr. i dag er det herbicid innan gruppa sulfonylurea som på verdsbasis har den høgste frekvensen av nye, resistente biotypar. Hos oss er omfanget av kjend resistens både mot enkeltmiddel og totalt, lite. Kva slags strategi? Strategien for å motverka utvikling av resistens må ha som mål på den eine sida å hindra, eller i det minste, redusera omfanget av situasjonar som fremjar resistensutvikling, og på den andre, stimulera til bruk av alternative rådgjerder. Sentralt i denne strategien blir å skifta herbicid eller nytta mekaniske/ termiske rådgjerder år om anna for på den måten å letta seleksjonstrykket. Om vi tek utgangspunkt i sulfonylurea-midla, er det diverre slik at dei midla som effektivitetsmessig er likeverdige, ofte fell dyrare og er ikkje like lettvinte å bruka. På litt sikt, når teknologien blir utvikla, vil sprøyting etter behov, der sprøytinga blir avgrensa til dei areala som treng det, kunna bli eit godt alternativ. Seleksjonstrykket vil bli heilt borte dei åra eit areal ikkje blir sprøyta. Sprøyting kvart år, jamvel med reduserte dosar, fjernar ikkje seleksjonstrykket. Det er vanskeleg å sjå at innblanding av spesielle resistensbrytarar i dei ordinære preparata kan vera til særleg nytte, med mindre dei har eit breitt verkeområde og er særleg effektive nett mot dei artane som hovudmidlet også er bra på. Det er nemleg der resistensen oppstår, om den kjem. Med den teknologi og sprøytepraksis som er rådande i dag, er det særleg viktig å følgja med på utviklinga i åkeren leggja merke til om effekten av sprøytinga er like god over alt. Grøne, friske flekkar med ugras kan vera eit varsel om at resistens er på gang, men treng ikkje vera det. Derimot kan det vera fornuftig å undersøkja saka nærare, slik at tiltak om nødvendig kan setjast i gang. Som nemnt tidlegare, har vi få tilfelle av resistens, og måten som den oppstår på, gjer at den først og fremst er eit lokalt problem med relativt liten fare for spreiing, i alle fall i første omgang. Det er difor ingen grunn til panikk, men derimot god grunn til kvart år å halda auga med åkeren i tida etter sprøyting.
H. Fykse / Grønn kunnskap 8 (2) 357 Referansar Abel, A. L. 1954. The rotation of weed killers. Proc. Brit. Weed Contr. Conf. 2:249-255. Bucholtz, K. P. 1958. Variation in the sensitivity of quackgrass to dalapon. Proc. No. Centr. Weed Contr. Conf. 15:18-19. Fykse, H. & K. Wærnhus 23. Mekanisk og kjemisk bekjemping av frøugras i vårkorn. Resultat av eit femårig feltforsøk. Grønn kunnskap, 7(2):32-48. Hammerton, J. L. 1966. Studies on weed species of the genus Polygonum L. III Variation in susceptibility to 2-(2,4-dichlorophenoxy)propionic acid within P. lapathifolium. Weed Res. 6:132-141. Hodgson, J. M. 1964. Variations in ecotypes of Canada thistle. Weeds 12:167-171. International Survey of Herbicide Resistant Weeds. http:/www. weedscience.org/in.asp. Jacobsohn, R. and R. N. Andersen 1968. Differential response of wild oat lines to diallate, triallate, and barban. Weed Sci. 16:491-494. Ryan, G. F. 197. Resistance of common groundsel to simazine and atrazine. Weed Science 18:614-616.