Feromony v ochraně ovocných sadů – od monitoringu k přímé ochraně

Feromony jsou látky, které dá se říci geniálním způsobem řeší jeden z velkých problémů hmyzího života – jak efektivně a spolehlivě kontaktovat na velkou vzdálenost partnery připravené k páření. Tento kontakt musí navíc fungovat i v ekosystémech jako jsou tropické deštné pralesy, kde se na jednom hektaru lesa ve stejné době mohou vyskytovat i desetitisíce relativně příbuzných druhů hmyzu. A to vše velmi efektivně, při použití minima energie a neviditelnosti pro predátory.

Na základě syntézy a pozvolného odpařování pouze několika nanogramů směsi přesně definovaných, druhově specifických feromonů samičkou motýla jsou samci téhož druhu vybavení extrémně citlivými čichovými sensilami na tykadlech schopni reagovat i na jednotlivé molekuly pachu. Díky tomu jsou pak schopni takto „vonící“ samici najít na velké vzdálenosti. Samci mnoha druhů např. martináčů a bekyní jsou schopni v řádu desítek minut vyhledat samici připravenou k páření až na vzdálenost několika kilometrů.
Analogie tohoto principu je již několik desetiletí úspěšně využívána v ochraně rostlin k monitorování výskytu mnoha druhů škůdců feromonovými lapáky. Dnes si již efektivní ochranu rostlin bez takového monitoringu nedokážeme vůbec představit.

Princip metody
Více jak 30 let je však na mnoha pracovištích ve světě rozvíjena i další, u nás doposud téměř neznámá metoda. Jde o metodu tzv. Mating disruption, v překladu znamená Přerušení páření nebo, jak se častěji používá - Matení samců.

Podstatou metody „mating disruption“ (dále MD) je „provonění“ celého chráněného porostu takovým množstvím samičích feromonů, že samec vonící samici nenajde. U řady druhů nejsou samci v důsledku „zahlcení“ nervového systému signály z tykadel schopni vůbec vzlétnout. Samice tak zůstávají neoplozeny a sad zůstává nenapaden škodlivými housenkami. K tomuto umělému provonění sadu stačí na plochu 1 ha po dobu celé sezóny v závislosti na druhu škůdce řádově 100 až 200 gramů feromonu. Část feromonů se navíc navazuje na voskové vrstvy na povrchu zelených částí rostlin, které pak fungují jako jakési „sekundární odparníky“, takže nakonec feromony jsou cítit z povrchu veškeré zelené hmoty rostlin.
Jak vidíte, princip je to geniálně jednoduchý. Jak už tomu ale v životě bývá, realita je poněkud komplikovanější. Feromonový oblak odnáší z ošetřených sadů vítr, v nočních váncích „tečou“ feromony po svazích mimo sady, když je obalečů příliš mnoho, najde občas nějaký samec svou vyvolenou na krátkou vzdálenost i zrakem atd. I tato metoda potřebovala pro dovedení k dokonalosti dalších 25 let vývoje.

Zde je nutno poznamenat, že feromony mnoha druhů, a to nejen motýlů, využité ve feromonových lapácích k monitoringu výskytu škůdců budou hrát v budoucnu pravděpodobně ještě větší roli, než je tomu doposud. S omezením aplikace insekticidů se budou do sadů vracet nejen mnohé druhy užitečného hmyzu, ale i „staré“ druhy škůdců, které se ve škodlivé míře vyskytovaly v sadech před padesáti lety. Naštěstí tyto většinou listožravé druhy, jsou poměrně snadno kontrolovatelné selektivními insekticidy.

Vývoj metody

Se zkoušením technologie MD začala zhruba před třiceti lety řada vědeckých pracovišť. U nás to byl Ústav organické chemie a biochemie a Entomologický ústav ČSAV. Skutečně ale uspělo jen jedno pracovistě – výzkumný tým japonské firmy Shin Etsu pod vedením neúnavného doktora Kynio Ogawy. Tato firma v současnosti vyrábí přes 90 tun motýlích feromonů ročně a jejich feromony se celosvětově ošetřují zhruba tři čtvrtě miliónu hektarů lesů, sadů, vinic a polí.
Po syntéze čistého feromonu, resp. několika feromonů, které spolu v přesně definovaném poměru dávají funkční směs, což už je samo o sobě alchymie na úrovni výroby kamene mudrců, nastupuje problém optimálního odparníku. Tým Dr. Ogawy vyvinul odparníky ve tvaru tzv. „špaget“. Jde o trubičky ze speciálního porézního plastu se složitě tvarovanou dutinou naplněnou feromonem. Tyto odparníky odpařují stejné množství feromonu i když ho uvnitř odparníku zbývá jen 20 %, rychlost odparu se dramaticky nemění ani při výrazně různých teplotách, rychlostech větru atd.
Experimentálně byly rovněž zjištěny kritické úrovně populačních hustot škůdců, při kterých je nutné při zavádění metody použít spolu s feromony ke snížení populační hustoty cílového škůdce i selektivní insekticidy.
Během několika návštěv Dr. Ogawy a jeho spolupracovníků v pokusných sadech a vinicích na jihu Moravy a v Maďarsku v letech 2005 a 2006 jsme byli velmi přesně seznámeni s mnoha detaily ovlivňujícími spolehlivou účinnost této metody s různými strategiemi použití feromonů atd. Mimo jiné i díky těmto informacím dnes mají i naši ovocnáři a vinaři vlastní pozitivní zkušenost s touto mimořádně zajímavou a vysoce účinnou metodou ochrany rostlin.

Výsledky aplikací feromonů metodou MD v ČR

Zkoušení feromonů metodou MD zahájil v ČR, kromě již zmíněného pokusu, který provedl tým Doc. I. Hrdého v 70. letech, docent F. Kocourek z VÚRV v Praze Ruzyni. V roce 2004 byl v experimentálním sadu VÚRV v Praze – Ruzyni dosažen na ploše 1 ha jabloní povzbudivý výsledek, který vedl firmu Biocont Laboratory ve spolupráci s několika výzkumnými ústavy v roce 2005 k založení asi dvou desítek pokusů na jabloních, slivoních, broskvoních, meruňkách, ale i ve vinicích a v ochraně lesů.
Pokusy byly založeny v ČR, na Slovensku a v Maďarsku. Protože pokusy byly opět velmi úspěšné, bylo po dosažení evidence feromonů v roce 2006 přikročeno k prvním komerčním aplikacím. V ČR byly feromony aplikovány v jabloních proti obaleči jablečnému, případně skupině tzv. slupkových a pupenových obalečů na celkové ploše asi 353 ha sadů v celkem 18 podnicích.
Na ploše 263 ha, tj. přibližně 75 % celkové feromony ošetřené plochy bylo po 2. generaci obaleče jablečného, to znamená v září před sklizní, zjištěno nulové napadení plodů. Na 86 ha, tj. asi 24 % ošetřené plochy bylo zjištěno napadení do 1 % plodů a pouze v jediném 3,5 ha velkém sadu (cca 1 % plochy) bylo zjištěno napadení plodů obalečem jablečným na úrovni 2,7 %. Tolik statistika.
Detailnější analýzou několika modelových případů je možné získat alespoň orientační představu, jak asi systém MD funguje.

Komplex zhruba 90 ha jabloňových sadů ve Velkých Bílovicích.

Zde je především z důvodu roztříštěné držby pozemků jejich vlastníky a nezájmu části uživatelů o jakoukoli ochranu jabloní extrémně komplikovaná situace.
V roce 2005, kdy se zde ověřovala metoda MD feromony na ploše 2 + 2 ha (což je mimochodem pro metodu MD v těchto podmínkách extrémně malá plocha) bylo na standardně ošetřovaných plochách po 9 aplikacích insekticidů před sklizní napadeno zhruba 5 – 10 % plodů. Na kontrolní, neošetřované ploše pak bylo zjištěno napadení 58 % plodů. Navíc z výše uvedených důvodů, které indukovaly extrémně intenzivní insekticidní ochranu, zde byla prokázána rezistence obaleče jablečného ke 4 skupinám insekticidů. Tím byla ochrana proti tomuto škůdci ještě podstatně zkomplikována.
Po extrémně vysokém výchozím napadení byla v roce 2006 použita plná dávka feromonového přípravku Isonet C plus, tj. 1000 odparníků na 1 ha a po každé významné letové vlně v 1. a částečně i ve 2. generaci obaleče jablečného byl ještě proveden postřik selektivním insekticidem. Celkem bylo takto insekticidy ošetřováno 5 x za sezónu. Výsledkem tohoto systému ochrany bylo nulové napadení plodů před sklizní na většině hodnocených ploch a redukce populační hustoty obaleče v místech nejvyššího napadení, jako jsou např. okrajové řady jabloní kolem chladírny a skládek beden na cca 10 % úrovně zjištěné v roce 2005.
Vyjádřeno ekonomicky – devět ošetření insekticidy proti obaleči jablečnému v roce 2005 ve srovnání s pěti insekticidními zásahy a aplikací feromonového přípravku Isonet C plus v roce 2006 znamenalo zhruba srovnatelné náklady na ochranu proti tomuto škůdci. Významný rozdíl však byl ve snížení podílu napadených plodů z úrovně asi 7 % v roce 2005 na úroveň blízkou nule v roce 2006. Při kalkulaci, kdy uvažujeme s cenou jen 5 Kč/kg jablek a výnosu 35 t/ha je profit metody ochrany použité v roce 2006 ve srovnání se situací roku 2005 zvýšení hodnoty zdravé produkce zhruba o 12 250 Kč/ha. (7 % z 35 tun je 2,45 tuny x 5 Kč/kg = 12 250 Kč/ha). A navíc se výrazně lišil obsah reziduí insekticidů v plodech sklízených v roce 2005 a 2006.
Přitom je rovněž velmi důležité, že situace dosažená na konci sezóny 2006 dovoluje pro rok 2007 reálně předpokládat další snížení množství insekticidních zásahů a poté v následujících letech postupné snižování aplikační dávky feromonů až na hodnotu přibližně 40 % základní dávky feromonového přípravku, což znamená, že celkové náklady na ochranu proti obaleči by měly klesnout zhruba na třetinu hodnoty roku 2005.

Sady Tuchoraz – 135 ha jabloní ošetřených metodou MD

V těchto sadech bylo ve srovnání s předchozí situací ve Velkých Bílovicích podstatně nižší iniciální napadení. Na konvenčně insekticidy ošetřovaných plochách se napadení pohybovalo na úrovni blízké nule, v neošetřené kontrole pokusu provedeného v roce 2005 pak bylo napadení plodů při sklizni asi 8 %.
Za této situace nebyl během sezóny 2006 aplikován kromě feromonů ani jeden dodatečný zásah insekticidem proti obaleči jablečnému. Při kontrole napadení plodů bylo uvnitř všech hodnocených ploch zjištěno nulové napadení. Pouze v okrajových částech několika sadů v blízkosti zahrádek a problematicky ošetřovaných ploch jabloní v sousedství bylo zjišťováno napadení na úrovni několika desetin procenta. Tato situace umožňuje v příštím roce snížit základní dávku aplikovaných feromonů o přibližně 15 %, aniž by měl být použit dodatečný zásah insekticidem.

V sadech dalších patnácti podniků bylo dosaženo podobných výsledků, to znamená buď nulového napadení, nebo napadení na úrovni několika desetin procenta. Pouze v jednom podniku bylo na výměře zhruba 3,5 ha zjištěno napadení 2,7 % plodů obalečem jablečným a další 2,5 % plodů byla napadeno – jak se později při determinaci švýcarskými kolegy ukázalo, obalečem Grapholita lobarzewskii. Tento obaleč byl vzácně zjištěn ještě v jednom sadu na jihu Moravy. Tento druh byl z ČR zatím znám jen jako poměrně vzácný, faunisticky zajímavý druh žijící ve volné přírodě. V Maďarsku se občas vyskytuje ve škodlivých množstvích a jak se ukazuje i v jižních oblastech našeho území bude nutno jeho přítomnost v jabloňových sadech monitorovat. V jižní Evropě počínaje Maďarskem se proti tomuto druhu a dalšímu příbuznému druhu Grapholita janthinana používá směsných feromonů Isonet C/OFM, které chrání sady jak před obalečem jablečným, tak před uvedenými druhy rodu Grapholita. Takže problém je řešitelný, jen je potřeba o něm vědět.

Další ověřované možnosti použití feromonů metodou MD v sadech

V roce 2006 byl poprvé v ČR založen pokus s dezorientací samců nesytky jabloňové, jejíž škodlivost se dlouhodobě zvyšuje a v mnoha sadech dnes působí výrazné škody. V době zpracovávání tohoto příspěvku nebyl ještě pokus úplně vyhodnocen, ale předběžné výsledky jsou velmi slibné.
Podobně je v Polsku pracovníky Biocont Polska s velmi dobrými výsledky ověřována účinnost feromonů na nesytku rybízovou, která je významným škůdcem rybízu i u nás.
Díky tomu, že nesytky jsou na feromony extrémně citlivé, je základní dávka používaná proti těmto škůdcům j250 až 300 odparníků/ha, což se příznivě odráží i v ceně.

Ochrana peckovin

Druhy rodu Grapholita, kam patří oba ekonomicky významné druhy obalečů napadající u nás peckoviny, tzn. obaleč švestkový – Grapholita funebrana a obaleč východní – Grapholita molesta reagují na použití feromonů metodou matení samců velmi citlivě. Důvodem je pravděpodobně fakt, že samice těchto druhů vylučují ve srovnání se samičkami obaleče jablečného asi dvacetinásobně méně feromonu. Proto se při aplikaci základní dávky 500 odparníků preparátu Isomate OFM rosso účinnost již v prvním roce použití blíží 100 % a to bez jakékoli dodatečné ochrany insekticidem. V ČR nebyla v registračních pokusech na dvou několikahektarových pokusných plochách slivoní ošetřených tímto preparátem v roce 2006 nikde zjištěna ani jedna housenka uvedených druhů. V Maďarsku jsme v silně napadeném sadu, kde bylo po 4 insekticidních zásazích v chemicky ošetřované variantě zjištěno napadení plodů na úrovni 6 %. Na feromonem ošetřené ploše bylo napadení na úrovni zhruba 0,02 % plodů.
Podobných výsledků je v Maďarsku dosahováno i v ochraně peckovin před makadlovkou broskvoňovou – Anarsia lineatella napadající letorosty a plody peckovin, především broskvoní a obalečem meruňkovým - Enarmonia formosana, který působí citelné škody v lýku meruněk. Poslední dva jmenované druhy se však v našich sadech ve škodlivých množstvích vyskytují podstatně vzácněji.

Perspektiva uplatnění feromonů v ochraně ovocných sadů

Feromony používané metodou Mating disruption mají ve srovnání se současnými technologiemi využívajícími insekticidy řadu výrazných předností.
- dlouhodobou spolehlivou účinnost nezávislou na počasí – feromony působí od aplikace až do konce sezóny, aniž by jejich fungování bylo po zavedení nějak závislé na lidském faktoru či počasí. To je výhodou především u několikageneračních druhů (některé druhy obalečů) a druhů s rozvleklou dobou letu (např. nesytky)
- jednoduchá aplikace – aplikace odparníků je velmi jednoduchá a ve srovnání s opakovanými postřiky insekticidy jak časově, tak energeticky i finančně podstatně méně náročná.
- příznivý poměr nákladů k profitu – s výjimkou prvních dvou let při zavádění tohoto způsobu ochrany jsou náklady srovnatelné s klasickou insekticidní ochranou. V extrémně komplikovaných případech – viz příklad z Velkých Bílovic jsou náklady i na počátku práce s feromony srovnatelné s insekticidní ochranou. Později náklady klesají až na jednu polovinu až čtvrtinu původní hodnoty, přičemž napadení ošetřovaných kultur bývá blízké nule a v mnoha případech – izolované velké plochy je skutečně nulové.
- jsou vhodné i při ochraně jinak těžko zasažitelných endofágních druhů žijících jinak velmi skrytě – typickými příklady jsou drvopleni, nesytky, některé druhy obalečů, makadlovek, podkopníčků apod.
- zatím není celosvětově znám jediný případ rezistence cílového druhu škůdce vůči feromonům
- vysoká selektivita – feromony již ze své podstaty fungují téměř naprosto selektivně a jejich využívání tak významně napomáhá ke znovuobnovení role antagonistů škůdců v agroekosystémech. Navíc feromony nepoškozují populace jiných druhů hmyzu a živočichů mimo cílové plochy.
- dokonale řeší problém reziduí pesticidů v potravinách - feromony fungují ve stopových množstvích a navíc jsou neustále rychle degradovány, takže jejich stopy se neobjevují v potravinách ani při detekci nejcitlivějšími přístroji.
- umožňují kombinovat feromony více druhů v jednom odparníku. Například v preparátu Isomate CLR je směs feromonů jak obaleče jablečného, tak obaleče zimolezového a obaleče ovocného. Podobně v preparátu Isomate OFM rosso je směs feromonů obaleče švestkového a obaleče východního. IsomateC/OFM obsahuje směs feromonů obaleče jablečného a již zmíněných druhů Grapholita lobarzewski a janthinana. Isonet Z obsahuje feromon nesytky rybízové a drvopleně hrušňového. Ve vinohradnictví jsou používány odparníky feromonů obaleče jednopásého a mramorovaného a to dokonce v různých poměrech, což umožňuje dále optimalizovat jejich použití. Použití směsí feromonů ve svém důsledku celou metodu výrazně zlevňuje.

Samozřejmě, jako každá jiná metoda, mají i feromony využité tímto způsobem svá omezení. Existují například druhy motýlů, jako je například můra bavlníková, komunikující velkými, to znamená dlouhými a těžkými molekulami feromonu, které jsou jen obtížně a tedy i draze syntetizovatelné. Tyto molekuly se navíc šíří pomaleji a na kratší vzdálenosti, přičemž se poměrně velmi rychle rozkládají. Výsledkem této kombinace vlastností je extrémně vysoká cena a ne zcela uspokojivá účinnost, což využití těchto feromonů metodou MD problematizuje.
Druhým příkladem zatím nevyřešeného problému je zavíječ kukuřičný. Tento druh má několik, vzájemně křížitelných biotypů, které komunikují několika feromony o různých poměrech a zatím žádný z výrobců feromonů nevyvinul ani dobře fungující feromonové lapáky. Rovněž všechny dosavadní pokusy o využití různých směsí feromonů metodou MD proti zavíječi kukuřičnému zatím selhávají.
Problémem je rovněž ošetřování příliš malých, silně napadených ploch, jako jsou skupiny stromů na zahrádkách. Zde je řešením pouze společná aplikace feromonů na větší ploše a současné potlačení populace škůdce selektivními insekticidy.

Pokud uvažujeme o budoucnosti využití feromonů metodou MD, pak je na místě alespoň zmínit další směry vývoje této metody.
Velmi intenzivně je vyvíjena postřiková formulace feromonů, která by umožňovala rychlé, levné a dlouhodobě účinné ošetření velkých ploch, například lesů, polí, ale i sadů, plantáží čaje, bavlníku atd. U nás jsme takto ve spolupráci s výrobcem, firmou Shin Etsu Chemicals a VÚLHM Zbraslav v letech 2005 a 2006 ověřovali účinnost různých dávek a strategií ochrany lesů před bekyní velkohlavou.
Dalším směrem vývoje je ochrana před jinými skupinami škůdců, než je řád motýlů. Příkladem mohou být štítenky, brouci, ploštice a blanokřídlý hmyz.
V neposlední řadě vývoj směřuje k biodegradabilním odparníkům feromonů. Ty dnes již existují, ale problémem je zatím jejich doba účinnosti, omezená jen na 90 dnů.

Rozsah současného uplatnění metody mating disruption v Evropě a ve světě

Kromě asi 300 až 500 tisíc ha lesních porostů, které se ročně ošetřují v USA před bekyní velkohlavou, je v současnosti nejrozšířenější využití této metody právě v ochraně jabloňových sadů před obalečem jablečným a dalšími druhy obalečů poškozujících plody.
V roce 2006 byla jen v Evropě využita tato metoda proti obaleči jablečnému na přibližně 50 tisíc ha. V USA a Kanadě to bylo asi 70 tisíc ha, v jižní Americe 16 tisíc ha, v jižní Africe 19 tisíc ha, v Austrálii asi 5 tisíc ha a v Asii (Japonsko) to bylo proti blízce příbuznému druhu obaleče asi 6 tisíc ha. Mimochodem, naše stará dobrá Evropa byla posledním obydleným kontinentem, kam se tato metoda zhruba před 17 lety dostala.
Podobně jsou feromony využívány v ochraně sadů před obalečem východním. V Evropě byla v roce 2006 ošetřena před tímto škůdcem plocha 13 tisíc ha, v severní Americe asi 17 tisíc ha a v ostatních světadílech asi 11 tisíc ha.
Ve vinicích se dnes tato metoda celosvětově uplatňuje na ploše asi 150 tisíc ha.
Celkový rozsah aplikací feromonů metodou MD v zemědělství je dnes více než 400 tisíc ha a poměrně rychle roste.

Perspektiva uplatnění metody MD v našem ovocnářství

Jak z uvedených výsledků, tak z bilance předností a problémů této metody, ale i z rozsahu současného rozšíření a dynamiky rozšiřování metody MD ve světě i u nás je zřejmé, že mating disruption se během několika let stane standardní metodou ochrany ovocných sadů před výše uvedenými druhy škodlivých motýlů i v ČR. Již dnes je tomu tak ve špičkových ovocnářských oblastech, jako jsou například Jižní Tyroly.
Jestliže loni byla jedním z hlavních důvodů ovocnářů k vyzkoušení metody MD v sadech snaha o bezproblémovou produkci ovoce určeného pro speciálně kontrolovanou dětskou výživu, bude během několika příštích let asi jen těžko zdůvodnitelné, proč by – při existenci těchto technologií, měla dospělá populace konzumovat ovoce kontaminované rezidui insekticidů. Již dnes řada obchodních řetězců ve vyspělých státech, jako například Migros ve Švýcarsku či Kaufland v Rakousku garantují spotřebitelům ovoce bez reziduí právě ze sadů ošetřovaných touto metodou. Jinými slovy, obsah reziduí pesticidů v potravinách se stává za situace dostupnosti metod jako je MD otázkou konkurence a konkurenceschopnosti.
Dalším faktorem se možná v budoucnu stane, tak jako je tomu dnes v USA i zodpovědnost a vyšší míra informovanosti ve vztahu ke zdraví pracovníků v zemědělství. V USA došlo k podstatnému rozšíření používání MD poté, co byly federálním zákonem uzákoněny povinné testy aktivity acetylcholinesterázy u zaměstnanců v zemědělství. Tento enzym podílející se v našem těle na přenos nervových signálů z nervů na svaly je poškozován organofosfáty, přičemž uvedené poškození je poměrně dlouhodobé.

Máme naději, že i státní správa ČR se pozitivně svým podílem zapojí do ekologizace a modernizace našeho zemědělství v této oblasti. Je pravděpodobné, že zavádění této metody by mělo být podpořeno úhradou části nákladů vynaložených v prvních dvou letech na MD z dotací na inovace a zvýšení konkurenceschopnosti zemědělských podniků. Tím by skutečně došlo ke zvýšení konkurenceschopnosti našeho ovoce na trhu a zároveň i k drobné stabilizaci ekonomické situace našich ovocnářů, protože právě velké plochy sadů typické pro naše podniky jsou pro levné fungování tohoto způsobu ochrany téměř předurčeny.