Αξιολόγηση βιοτύπων του ζιζανίου Lolium spp. ως προς την ανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα glyphosate και glufosinate, οικολογική προσαρμογή και εναλλακτικές μέθοδοι διαχείρισης

Το glyphosate αποτελεί το πιο διαδεδομένο ζιζανιοκτόνο για τη διαχείριση των ζιζανίων σε ετήσιες και πολυετείς καλλιέργειες, αλλά και σε ακαλλιέργητες εκτάσεις. Ωστόσο, τα ανθεκτικά στο glyphosate ζιζάνια αποτελούν μία διαχρονική πρόκληση για τα γεωργικά συστήματα σε παγκόσμιο επίπεδο, οδηγώντας σε επιπρόσθετο κόστος διαχείρισης και απώλειες στην απόδοση των καλλιεργούμενων φυτών. Επιπρόσθετα, η χρήση του glufosinate, ενός ζιζανιοκτόνου που εφαρμοζόταν για τη διαχείριση ανθεκτικών βιότυπων στο glyphosate, έχει πλέον ανακληθεί στην Ευρωπαϊκή Ένωση, ενώ και για το ίδιο υπήρχαν αναφορές ανθεκτικών βιότυπων ζιζανίων. Ένα είδος ζιζανίου για το οποίο υπάρχουν αρκετές αναφορές ανθεκτικότητας παγκοσμίως είναι η ήρα (Lolium spp.). Η συνεχής αύξηση των ανθεκτικών βιότυπων ήρας δυσχεραίνει ακόμα περισσότερο τη ζιζανιοκτονία σε ένα περιβάλλον συνεχούς ανάκλησης συνθετικών ζιζανιοκτόνων. Η έγκαιρη ανίχνευση των ανθεκτικών βιότυπων στα ζιζανιοκτόνα είναι κρίσιμη για την έγκαιρη και αποτελεσματική διαχείριση της ανθεκτικότητας. Στην παρούσα διατριβή αξιολογήθηκαν 54 και 39 βιότυποι Lolium rigidum για πιθανή ανάπτυξη ανθεκτικότητας στα ζιζανιοκτόνα glyphosate και glufosinate, αντίστοιχα. H αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε μέσω πειραμάτων δόσης-απόκρισης και για το glyphosate επιβεβαιώθηκε και μέσω της βιοχημικής μεθόδου του σικιμικού οξέος. Για τα πειράματα δόσης-απόκρισης στα ζιζανιοκτόνα glyphosate και glufosinate χρησιμοποιήθηκε το εξής εύρος δόσεων: 0, x/8, x/4, x/2, x, 2x, 4x και 8x, όπου x η συνιστώμενη δόση του κάθε ζιζανιοκτόνου, δηλαδή 720 g δ.ο. ha-1 και 750 g δ.ο. ha-1, αντίστοιχα. Επιπλέον, για την ταχεία επιβεβαίωση της ανθεκτικότητας στις δύο δραστικές ουσίες αξιολογήθηκε και η λήψη μετρήσεων του δείκτη βλάστησης κανονικοποιημένης διαφοράς (NDVI). Ακόμη, διερευνήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας στην ευαισθησία των ανθεκτικών βιότυπων λεπτής ήρας στο ζιζανιοκτόνο glyphosate σε πειράματα φυτοδοχείων υπό ελεγχόμενες συνθήκες ανάπτυξης. Ανθεκτικοί βιότυποι L. rigidum μελετήθηκαν και ως προς το πιθανό κόστος προσαρμοστικότητάς τους λόγω ανθεκτικότητας στο glyphosate. Συγκεκριμένα, η ανταγωνιστική ικανότητα δύο επιβεβαιωμένων ανθεκτικών βιότυπων λεπτής ήρας στο glyphosate και του ενός ευαίσθητου βιότυπου αναφοράς εξετάστηκε σε δύο πειράματα θερμοκηπίου, όπου τα φυτά αναπτύχθηκαν σε φυτοδοχεία τόσο σε μονοκαλλιέργεια όσο και σε μείγματα με διαφορετικές αναλογίες (100:0, 75:25, 50:50, 25:75 και 0:100) και σταθερή πυκνότητα σποράς (578 φυτά m-2). Το πειραματικό σχέδιο της Σειράς Αντικατάστασης χρησιμοποιήθηκε και για τα δύο πειράματα κόστους προσαρμοστικότητας. Τέλος, στο πλαίσιο της διερεύνησης πρακτικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ολοκληρωμένη διαχείριση των ζιζανίων, αξιολογήθηκαν μείγματα glyphosate με ζιζανιοκτόνα διαφορετικού τρόπου δράσης και εναλλακτικές μη χημικές μέθοδοι ως προς την αποτελεσματικότητα διαχείρισης των ανθεκτικών πληθυσμών του L. rigidum σε επίπεδο αγρού. Η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των εφαρμογών του glyphosate, του συνδυασμού του με στελεχοκοπή και μειγμάτων του με άλλα ζιζανιοκτόνα (pendimethalin, cycloxydim, flazasulfuron, chlorotoluron & diflufenican και fluazifop-p-butyl) πραγματοποιήθηκε σε τέσσερεις δενδροκομικές καλλιέργειες, όπου υπήρχε υψηλή πυκνότητα πληθυσμών L. rigidum και πραγματοποιούνταν συχνές εφαρμογές glyphosate. Για τα συνθετικά ζιζανιοκτόνα χρησιμοποιήθηκαν οι ακόλουθες δόσεις : glyphosate – 720 g δ.ο. ha-1, 1440 g δ.ο. ha-1, pendimethalin – 1365 g δ.ο. ha-1, cycloxydim – 200 g δ.ο. ha-1, flazasulfuron – 200 g δ.ο. ha-1, chlorotoluron – 1500 g δ.ο. ha-1 & diflufenican – 100 g δ.ο. ha-1 και fluazifop-p-buty – 150 g δ.ο. ha-1. Η αξιολόγηση εναλλακτικών μη χημικών μεθόδων σε σύγκριση με εφαρμογές glyphosate (720 g δ.ο. ha-1 και 1440 g δ.ο. ha-1) πραγματοποιήθηκε σε ελαιώνα επιβεβαιωμένου ανθεκτικού πληθυσμού L. rigidum. Για τις μη χημικές μεθόδους χρησιμοποιήθηκαν καλλιέργειες κάλυψης (κτηνοτροφικό μπιζέλι, κτηνοτροφικό μπιζέλι & βρώμη), εδαφοκάλυψη με σανό μηδικής και στελεχοκοπή. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων δόσης-απόκρισης επιβεβαίωσαν την ύπαρξη ανθεκτικότητας της λεπτής ήρας στα ζιζανιοκτόνα glyphosate και glufosinate. Αρχικά, επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη και προσδιορίστηκε το επίπεδο της ανθεκτικότητας της λεπτής ήρας στο ζιζανιοκτόνο glyphosate σε 6 ελληνικούς βιότυπους λεπτής ήρας από ελαιώνες, αμπελώνες και δενδρώνες εσπεριδοειδών στους νομούς Αιτωλοακαρνανίας, Βοιωτίας και Φθιώτιδας, αντίστοιχα. Συγκεκριμένα, οι δύο βιότυποι αναφοράς από την Αυστραλία και την Ισπανία (AUS.1 και SPN.2, αντίστοιχα) ήταν 14 έως 19 φορές πιο ανθεκτικοί, οι δύο από του τέσσερις ελληνικούς βιότυπους (ΑΙΤ.1 και ΒΟΙ.1) ήταν 7 έως 9 φορές και οι υπόλοιποι δύο (ΦΘΙ.3 και ΑΙΤ.15) ήταν 2 έως 3 φορές πιο ανθεκτικοί στο glyphosate σε σύγκριση με τον ευαίσθητο βιότυπο αναφοράς (ATT.S1). Παρομοίως, επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη και προσδιορίστηκε το επίπεδο της ανθεκτικότητας της λεπτής ήρας στο ζιζανιοκτόνο glufosinate σε 4 ελληνικούς βιότυπους λεπτής ήρας σε καλλιέργειες ροδιάς, μηλοειδών, εσπεριδοειδών και αμπελιού στις περιοχές της Στερεάς Ελλάδας και της Πελοποννήσου. Οι τιμές LD50 για τους επιβεβαιωμένους ανθεκτικούς βιότυπους ήρας AΙΤ.7 και ΦΘΙ.1 υπέδειξαν ανθεκτικότητα 15 και 13 φορές υψηλότερη σε σύγκριση με τον ευαίσθητο βιότυπο αναφοράς (ATT.S1). Αντίστοιχα ο δείκτης ανθεκτικότητας, βάσει LD50 τιμών, για τους βιότυπους ΒΟΙ.1 και ΚΟΡ.2 ήταν 5 και 2,5, αντίστοιχα.Τα αποτελέσματα της βιοχημικής μεθόδου του σικιμικού οξέος επιβεβαίωσαν τα αποτελέσματα των πειραμάτων δόσης απόκρισης του ζιζανιοκτόνου glyphosate, ως προς το επίπεδο ανθεκτικότητας. Συγκεκριμένα, οι βιότυποι ΑUS.1 και SPN.2 εμφάνισαν σημαντικά μικρότερες συγκεντρώσεις σικιμικού οξέος στις διαφορετικές συγκεντρώσεις glyphosate (0, 1, 10, 50, 500 και 1000 μΜ) σε σύγκριση με τον ευαίσθητο βιότυπο ATT.S1. Αντίθετα, οι ελληνικοί βιότυποι ΑΙΤ.1, ΒΟΙ.1, ΦΘΙ.3 και ΑΙΤ.15 ενώ είχαν πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις σικιμικού οξέος στις μικρότερες συγκεντρώσεις glyphosate (0,1 και 10 μΜ), φάνηκε να μειώνουν σημαντικά τη διαφορά αυτή στις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις glyphosate (100, 500 και 1000 μΜ). Από τις μετρήσεις του δείκτη NDVI προέκυψε διαφοροποίηση των σχετικών τιμών μόνο στην περίπτωση που υπήρχε μεγάλη διαφορά στην ευαισθησία των βιότυπων και για τα δύο ζιζανιοκτόνα. Στην πειραματική δοκιμή που διεξήχθη σε δύο διαφορετικά επίπεδα θερμοκρασίας, 10/4°C και 16/10°C ημέρα/νύχτα, αντίστοιχα, οι επιβεβαιωμένοι ως ανθεκτικοί στο glyphosate βιότυποι δεν παρουσίασαν οποιαδήποτε συμπτώματα (π.χ. χλώρωση) 4 εβδομάδες μετά την εφαρμογή του ζιζανιοκτόνου στις υψηλότερες θερμοκρασίες, ενώ τα φυτά που διατηρήθηκαν σε χαμηλότερες θερμοκρασίας άρχισαν να εμφανίζουν συμπτώματα 2 εβδομάδες μετά την εφαρμογή. Σε αντίθεση με τον ευαίσθητο βιότυπο ATT.S1, οι ανθεκτικοί βιότυποι AUS.1, SPN.2, AIT.1, BOI.1 και ΦΘΙ.3 παρουσίασαν στατιστικά σημαντική μείωση του νωπού βάρους των φυτών ήρας μετά από εφαρμογή glyphosate και στις 3 δόσεις glyphosate όταν αναπτύχθηκαν σε χαμηλές θερμοκρασίας ημέρας/νύχτας. Εξαίρεση αποτέλεσε ο ανθεκτικός βιότυπος ΑΙΤ.15.Στα πειράματα διερεύνησης πιθανού κόστους προσαρμοστικότητας, οι ανθεκτικοί στο ζιζανιοκτόνο glyphosate βιότυποι ήρας παρουσίασαν χαμηλότερη ανταγωνιστική ικανότητα σε σύγκριση με τον ευαίσθητο βιότυπο. Ωστόσο, προφανές κόστος προσαρμοστικότητας που να σχετίζεται με ανθεκτικότητα στο glyphosate δεν προέκυψε και για τους δύο ανθεκτικούς βιότυπους που εξετάστηκαν. Επίσης, αντικρουόμενα ήταν τα αποτελέσματα και ως προς την ανταγωνιστικότητα των βιότυπων ήρας προς το σιτάρι. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του πρώτου πειράματος, οι βιότυποι ήρας εμφάνισαν υψηλότερο ανταγωνισμό προς το σιτάρι, ενώ στο δεύτερο πείραμα το σιτάρι παρουσίασε μεγαλύτερη ανταγωνιστική ικανότητα σε σύγκριση με τον ανθεκτικό και τον ευαίσθητο βιότυπο λεπτής ήρας. Τέλος, όσον αφορά το βάρος χιλίων σπόρων που μετρήθηκε στο δεύτερο πείραμα σειράς αντικατάστασης, στατιστικά σημαντική διαφορά καταγράφηκε μόνο στην αναλογία 75:25 του ευαίσθητου και ανθεκτικού βιότυπου, αντίστοιχα. Στις υπόλοιπες περιπτώσεις το μέσο βάρος χιλίων σπόρων που καταγράφηκε για τον ανθεκτικό πληθυσμό ήταν χαμηλότερο, χωρίς ωστόσο να παρατηρούνται στατιστικά σημαντικές διαφορές. Στις πειραματικές δοκιμές με εφαρμογές glyphosate χωρίς ή σε συνδυασμό με στελεχοκοπή και μειγμάτων του με άλλα ζιζανιοκτόνα, η εφαρμογή στελεχοκοπής παρουσίασε πολύ χαμηλό έλεγχο του Lolium rigidum. Η αποτελεσματικότητα αυξήθηκε όπου την εφαρμογή στελεχοκοπής ακολούθησε εφαρμογή glyphosate. Οι εφαρμογές της χαμηλότερης δόσης του glyphosate σε συνδυασμό με στελεχοκοπή, παρουσίασαν χαμηλή έως μέτρια αποτελεσματικότητα στους τρεις από τους τέσσερις αγρούς, αλλά σε συνδυασμό με την υψηλότερη δόση οδήγησαν σε πολύ υψηλά ποσοστά ελέγχου. Όσον αφορά τις επεμβάσεις του συνδυασμού του glyphosate με άλλα ζιζανιοκτόνα, η υψηλότερη αποτελεσματικότητα (100%) παρατηρήθηκε στην περίπτωση μείγματος glyphosate και cycloxydim. Εξαιρετικά υψηλός έλεγχος, όμως, επιτεύχθη και με τους συνδυασμούς glyphosate με τις δραστικές ουσίες flazasulfuron και fluazifop-p-butyl. Για τους συνδυασμούς με τα ζιζανιοκτόνα pendimethalin και chlorotoluron & diflufenican, στατιστικά υψηλότερη αποτελεσματικότητα υπήρξε μόνο στον έλεγχο των ανθεκτικότερων στο glyphosate πληθυσμών.Στην πειραματική δοκιμή σε ελαιώνα που αποσκοπούσε στην αξιολόγηση μη χημικών μεθόδων στο πλαίσιο διαχείρισης ενός ανθεκτικού στο glyphosate πληθυσμού ήρας, το τελικό ποσοστό ελέγχου από την εφαρμογή glyphosate σε δύο δόσεις (720 g δ.ο. ha-1 και 1440 g δ.ο. ha-1) δεν ξεπέρασε το 27%, επιβεβαιώνοντας την πολύ χαμηλή ευαισθησία του πληθυσμού στο glyphosate. Η επέμβαση της εδαφοκάλυψης περιόρισε αποτελεσματικά την εξάπλωση του ζιζανίου τις πρώτες 8 εβδομάδες, αλλά η υψηλή αποτελεσματικότητα δεν διατηρήθηκε έως τις 16 εβδομάδες λόγω φυσικής φθοράς του υλικού επίστρωσης. Η αποτελεσματικότητα των εφαρμογών της στελεχοκοπής ήταν χαμηλή σε όλες τις αξιολογήσεις που πραγματοποιήθηκαν, καθώς επαναλαμβανόμενες εφαρμογές στελεχοκοπής φάνηκε να είναι απαραίτητες.