Zavíječ a ekonomika ochrany rostlin

Škodlivost zavíječe kukuřičného na území České republiky se zvýšila před více než deseti lety a přes prováděná opatření nějak významně neklesá. Proč tomu tak je? Na rozšíření zavíječe do nových regionů a na zvýšení jeho hospodářského významu se podílí řada faktorů, mezi které patří: nárůst podílu plochy kukuřice na zrno, vysoký podíl kukuřice v osevních postupech, minimalizace zpracování půdy, změny v průběhu počasí v posledních deseti letech a nové ranější hybridy kukuřice, často výkonnější, ale s nižší polní odolností vůči zavíječi.

V tomto příspěvku navážeme na předchozí sdělení o škodlivosti zavíječe a metodách ochrany vůči němu a budeme informace aktualizovat na základě nových poznatků výzkumu v ČR (Kocourek a Stará, 2012) a poznatků světového výzkumu, například publikovaného v časopise Science (2010). V předchozím období jsme v řadě příspěvků, například v měsíčníku Úroda číslo 12 (2011) a číslo 1 (2012) doporučovali provádění ochranných opatření proti zavíječi.
Na základě výsledků víceletých poloprovozních pokusů jsme uváděli, že při vysokém výskytu zavíječe všechny tři přímé metody ochrany, chemická ochrana, biologická ochrana a genetická ochrana, jsou vysoce účinné pro snížení nebo zabránění ztrát na kukuřici a že všechny mají své opodstatnění v systému integrované ochrany kukuřice.
To nové, co předkládáme zemědělské praxi, je metoda odhadu výnosových ztrát působených zavíječem na výnosu zrna a hodnocení ekonomické efektivnosti použitých ochranných opatření.

Proč se škodlivost zavíječe nesnižuje

Přes prudký nárůst ploch kukuřice ošetřovaných insekticidy v ČR od roku 2005 se do současnosti škodlivost zavíječe významně nesnížila.
Od roku 2008 se plocha kukuřice ošetřovaná insekticidy pohybuje od 50 do 80 tis. ha, což představuje 50 až 80 % z plochy kukuřice pěstované na zrno. Přestože v současnosti již v ochraně proti zavíječi převažují selektivní insekticidy, jejichž účinnost proti zavíječi je velmi dobrá (okolo 80 až 90 %), škodlivost zavíječe neklesá.
Po aplikaci insekticidů je většinou významným škodám na výnosu zrna zabráněno, ale populace zavíječe v podniku nebo regionu se tím nesnižuje. Jednou nastoupená orientace na chemickou ochranu obvykle vyžaduje každoroční opakování chemické ochrany, aby se výnosové ztráty nezvyšovaly. Znamená to, že pěstování kukuřice na zrno je u nás stále více závislé na aplikaci syntetických pesticidů.
 Alternativou k chemickému ošetření proti zavíječi je ve světě i u nás genetická ochrana založená na pěstování Bt-kukuřice. Jak jsme popsali například v měsíčníku Úroda číslo 1 (2012), je tato metoda v našich podmínkách 100% účinná proti zavíječi a nejvíce efektivní z možných metod ochrany pro zabránění ztrát na výnosu zrna kukuřice.
Bt-kukuřice MON 810 rezistentní k zavíječi se v ČR pěstuje od roku 2005. Po počátečním nárůstu plochy Bt kukuřice na 8 tis. ha její plocha v posledních letech poklesla a stagnuje v rozsahu okolo 5 tis. ha.
Důvody stagnace pěstování Bt-kukuřice v ČR jsou zejména administrativní bariéry spojené s jejím pěstováním a zejména obtížnost prodeje zrna v ČR i v rámci EU. Paradoxní je, že tato strategie ochrany kukuřice má nejvyšší ekonomickou efektivnost oproti ostatním metodám ochrany, a jak uvedeme dále při plošném víceletém pěstování, vede k plošnému snížení populací zavíječe a plošnému snížení jeho škodlivosti v regionu.
Další alternativou k chemickému ošetření je biologická ochrana, založená na aplikaci parazitické vosičky z rodu Trichogramma.
Rozsah této metody ochrany se pohybuje v ČR do 4 tis. ha s maximem ošetřené plochy v roce 2005 7 tis. ha. Je to metoda využitelná zejména při pěstování kukuřice v režimu ekologického zemědělství.
Relativně nízká biologická účinnost této metody ochrany vůči zavíječi je předmětem dohadů o účelnosti použití této metody v praxi. Na základě víceletých maloparcelkových pokusů jsme získali data, která umožňují hodnotit ekonomickou efektivnost i této metody ochrany.

Výsledky poloprovozních pokusů

 Dále uváděné poznatky byly získány z poloprovozních pokusů prováděných v rámci řešení výzkumného projektu MZe ČR č. 1B53043.
Pokusy probíhaly v letech 2002 až 2008 na stanicích VÚRV, v. v. i., v Ivanovicích na Hané, Čáslavi a Praze-Ruzyni.
Cílem výzkumu bylo mimo jiné zhodnotit biologickou účinnost tří různých strategií ochrany kukuřice proti zavíječi kukuřičnému: (1) Bt-kukuřice MON 810, (2) biologické ochrany pomocí parazitické vosičky z rodu Trichogramma, (3) ochrany selektivními insekticidy, ve srovnání s (4) kontrolou, kterou byla odrůda kukuřice označovaná jako izolinie k MON 810 bez ošetření.
Z dílčích cílů výzkumu uvádíme dále výsledky hodnocení vlivu stupně poškození rostlin housenkami zavíječe na výnos zrna a hodnocení ekonomické efektivnosti ochrany. Na základě těchto výsledků byla stanovena křivka škodlivosti a ekonomická hladina škodlivosti pro zavíječe kukuřičného.

Výnosy zrna v pokusech z let 2002 až 2008

Výnosy zrna Bt-kukuřice (t/ha) ve srovnání s výnosem zrna neošetřené izolinie pro tři pokusné lokality jsou uvedeny v grafu 1a.
Výnosy kolísaly v širokém rozmezí od necelých 6 t/ha na lokalitě Čáslav v roce 2005 do více než 13 t/ha na lokalitě Ivanovice na Hané v roce 2006. V 7 z 12 případů přesáhl výnos 10 t/ha. Ve všech letech a na všech lokalitách byl výnos zrna Bt-kukuřice vyšší než na neošetřované izolinii.
Procento zvýšení výnosů zrna Bt-kukuřice oproti výnosu izolinie bez ošetření je znázorněno v grafu 1b.
Zvýšení výnosu zrna bylo na Bt-kukuřici v průměru o 14,8 % (v rozmezí 5 až 30 %), zvýšení výnosu na izolinii ošetřené přípravkem na bázi Trichogramma bylo v průměru 10,8 % (v rozmezí 0–23,6 %) a po ošetření selektivními insekticidy (Steward a Integro), které bylo sledováno jen v některých letech, bylo zvýšení výnosu v průměru 7,3 % (v rozmezí 2,8–10,5 %).
Průměrná biologická účinnost, hodnocená jako procento snížení počtu poškozených rostlin na dané variantě oproti počtu poškozených rostlin na neošetřované izolinii, byla za sledované období pro Bt-kukuřici 100 %, pro selektivní insekticidy 85 % a pro přípravek na bázi Trichogramma 50 %.
S ohledem na rozdílné účinnosti metod ochrany proti zavíječi je možné podle dále uvedeného modelu stanovit ekonomickou hladinu škodlivosti.

Co je křivka škodlivosti a jak byla stanovena pro zavíječe

Stanovení křivky škodlivosti a její matematické vyjádření je prvním, zcela nezbytným krokem pro stanovení ekonomického prahu škodlivosti pro konkrétní druh škodlivého organismu na konkrétní plodině. Pro praktické účely lze křivku škodlivosti definovat jako závislost mezi stupněm napadení rostlin a výnosovou ztrátou vyjádřenou jako procento snížení výnosu k výnosu porostu bez napadení. Pro zavíječe kukuřičného byla použita jako kontrola bez napadaní Bt-kukuřice.
Pro zavíječe kukuřičného na kukuřici na zrno byla experimentálně stanovena křivka škodlivosti v publikaci Kocourka a Staré (2012, v tisku), kde je také uveden podrobný popis experimentu.
Křivka škodlivosti, která je znázorněna na obr. 2a, je vyjádřena rovnicí: R = 1,653 + 0,063 . H (kde R – snížení výnosu zrna v %, H – průměrný počet tunelů na rostlinu před sklizní). Pro praktické využití lze křivku škodlivosti zjednodušit do tvaru R = 0,063 . H.
Dále byla pro zavíječe kvantifikována závislost mezi procentem napadených rostlin a stupněm poškození rostlin před sklizní, který odpovídá populační hustotě škůdce, jenž na porostu dokončil vývoj (viz graf 2b).
Tuto závislost lze vyjádřit rovnicí: H = 17,407 . e0,026 . Hp (kde H – průměrný počet tunelů na rostlinu před sklizní, Hp – % poškozených rostlin housenkami zavíječe kukuřičného před sklizní). Pro praktické výpočty má tato funkce pro přepočty limit, kdy hodnotě 17 a méně tunelů na 100 rostlin odpovídá hodnota 10 % poškozených rostlin v porostu.
Podle uvedených rovnic lze vypočítat (nebo odhadovat podle grafů 2a a 2b) procento výnosových ztrát na zrně kukuřice podle znalosti stupně napadení (jak ve vyjádření podle počtu tunelů, tak podle % poškozených rostlin). 
Při výskytu 50 % poškozených rostlin bude podle výpočtů z uvedených rovnic odpovídat napadení 63,9 tunelu na 100 rostlin, čemuž bude odpovídat průměrná ztráta na výnose zrna 3,2 %. Při výskytu 100 % poškozených rostlin již musíme pro odhad ztrát znát počet tunelů na 100 rostlin. Například při výskytu 250 tunelů na rostlinu, tj. v průměru 2,5 housenky na jednu rostlinu, což je vysoký, ale ne neobvyklý stupeň napadení, bude odpovídající ztráta na výnose zrna 15,8 %.
Nebo lze použít opačného postupu a pro zvolenou výnosovou ztrátu v procentech odhadovat odpovídající stupeň napadení. Například dosadíme-li R = 3 %, pak ztrátě na výnosu zrna o 3 % odpovídá napadení 47,6 tunelu na 100 rostlin, což odpovídá 38,7 % poškozených rostlin. Dosadíme-li R = 6 %, pak ztrátě na výnosu zrna o 6 % odpovídá napadení 95,2 tunelu na 100 rostlin, což odpovídá 65,3 % poškozených rostlin.

Co je ekonomická hladina škodlivosti
 
Proto, abychom mohli hodnotit ekonomickou efektivnost ochranných opatření, musíme stanovenou rovnici křivky škodlivosti zabudovat do modelu ekonomického prahu škodlivosti. Nejprve definujme ekonomický práh škodlivosti (EPŠ).
EPŠ vyjadřuje populační hustotu škodlivého organismu, nebo stupeň napadení rostlin, při kterém se doporučuje provést ochranná opatření, aby se zabránilo ekonomicky významné škodě. EPŠ odpovídá takovému stupni výskytu škodlivého organismu, který by způsobil takové ztráty, kdy zisk ze zachráněné části výnosu uhradí náklady na ochranná opatření. Ekonomická hladina škodlivosti (EHŠ) vyjadřuje populační hustotu škodlivého organismu nebo stupeň napadení rostlin, které způsobí poškození odpovídající ekonomicky významné škodě.
Pro zavíječe kukuřičné je obtížně a značně nespolehlivé stanovit hodnotu EPŠ, ale lze stanovit hodnoty EHŠ na základě obecného modelu EHŠ. Mnohorozměrný EPŠ, analogicky EHŠ jsou funkcemi jednotlivých komponent a jejich funkčních závislostí.
Takový model EHŠ umožňuje vyhodnocovat bilanci nákladů na ochranné zásahy a očekávaných ekonomických přínosů ze zabráněných škod. Model současně umožňuje zhodnotit všechny významné parametry ekonomické, ale i agronomické a některé ekologické a jejich vzájemné interakce, které ovlivňují ekonomickou efektivnost ochranných opatření. Model EHŠ vychází z modelu popsaného Pedigem et al. (1986) a dopracovaném v rámci řešení projektu TA ČR č. TD010056.
Model lze vyjádřit ve tvaru:
EHŠ = 100 . N . u . e . (r) / R(H) . V . C
kde EHŠ – odpovídá populační hustotě škodlivého organismu (H) z této rovnice,
N – náklady na ochranný zásah vyjádřené na jednotku produkce (obvykle vyjádřené v Kč/ha), jsou součtem aktuální ceny prostředků ochrany na 1 ha a aktuální ceny za aplikaci na 1 ha,
e – parametr biologické účinnosti prostředku nebo metody ochrany, kde u = 100/účinnost vyjádřená v %, e – parametr environmentální zátěže použitého prostředku nebo metody ochrany (stanoven arbitrálně v rozsahu hodnot 1 až 3, neuvažujeme-li zátěž e = 1,
(r) – parametr rentability, kde % rentability = r . 100, lze použít jako alternativu výpočtu EHŠ, kdy předem zadáme průměrné % návratnosti prostředků vložených do ochrany vůči navýšení zisků ze zachráněné produkce, bez takového kalkulu r = 1,
R(H) – analytické vyjádření křivky škodlivosti pro daný druh škodlivého organismu a určitou plodinu (případně odrůdu, nebo skupinu odrůd),
R – škoda vyjádřená jako % snížení výnosu ve srovnání s porostem bez poškození,
H – populační hustota škodlivého organismu (nebo stupně výskytu) obvykle vyjádřená počtem jedinců na rostlinu (nebo její části) nebo počtem jedinců na jednotku plochy (pole) nebo objemu (půdy),
V – výše výnosu porostu bez poškození (nebo porostu po účinném ochranném zásahu), obvykle vyjadřovaná v t/ha (mohou být použity i hodnoty očekávané výše výnosů, například podle odhadů průměrných výnosů v daném podniku nebo regionu v předchozích letech, nebo podle odhadů na základě aktuálního vývoje porostu a jeho výnosového potenciálu),
C – výkupní cena produktu na jednotku množství obvykle vyjadřovaná v Kč/t, (T = V . C, kde T – hodnota tržní produkce na jednotku produkce, obvykle vyjadřovaná v Kč/ha).
Pro dále uvedené výpočty a simulace EHŠ jsme pro zjednodušení nevyužívali možnost hodnocení rentability ochrany parametr (r = 1) a neuvažovali jsme, že všechny tři hodnocené strategie ochrany nemají významnou environmetální zátěž (e = 1).

Simulace ekonomické hladiny škodlivosti pro zavíječe kukuřičného

Na příkladech uvedených dále ukážeme, že podle výše uvedeného modelu lze ekonomickou hladinu škodlivosti pro zavíječe kukuřičného stanovit pro konkrétní porost podle stupně napadení porostu před sklizní, orientačně již na základě odhadu procenta poškozených rostlin.
Současně lze model využít pro zhodnocení ekonomické efektivnosti různých metod a prostředků ochrany proti zavíječi a rozhodovat o potřebě ochrany proti zavíječi v dalším roce, případně zvolit ekonomicky nejvýhodnější způsob ochrany kukuřice pro dané podmínky. Zařazením analytického vyjádření křivky škodlivosti, tj. funkce R(H) vyjádřené ve tvaru R = 0,063 . H do modelu uvedeného výše lze po dosazení ostatních parametrů vypočítat EHŠ pro konkrétní ekonomické a agronomické podmínky nebo pro různé strategie ochrany.
Pro parametr účinnosti u jsme pro 100% účinnost Bt-kukuřice použili u = 1, pro 85% účinnost selektivních insekticidů u = 1,176 a 50% účinnost přípravku na bázi Trichogramma u = 2. Výpočty byly provedeny v eurech, ale lze je podle současného kurzu převést na Kč, nebo výpočty provádět přímo v Kč.
Pro dále uvedené výpočty a simulace uvedené v grafech 3a a 3b jsme zvolili pro náklady (EUR/ha), N = 35 (vícenáklady za osivo Bt-kukuřice na 1 ha), N = 40 (náklady na aplikaci insekticidů na 1 ha), N= 50 (náklady na aplikaci Trichogramma na 1 ha). Pro výkupní cenu produktů na jednotku množství jsme zvolili rozsah C = 100, 150 a 200 eur/t (cena zrna) a pro výši výnosu zrna V = 5, 8 a 12 t/ha. Pro simulace EHŠ uvedené v grafech 3a a 3b jsou použité parametry uvedeny v hlavičce obrázků.
Na základě dat z výpočtů podle modelu EHŠ lze odpovídat na prakticky významné otázky kladené pro konkrétní podmínky pěstování.
Uveďme některé příklady a odpovědi na ně.

Při jakém stupni poškození rostlin zavíječem před sklizní se vyplatí provádět v následujícím roce ochranná opatření? Jaká bude ekonomická efektivnost použité nebo uvažované strategie?
Při průměrných výnosech (5 až 8 t/ha) a průměrných výkupních cenách zrna kukuřice (100 až 150 eur/t) je ekonomicky efektivní pěstovat Bt-kukuřici při výskytech 21 až 65 % poškozených rostlin (30–95 tunelů na 100 rostlin), nebo provádět chemickou ochranu proti zavíječi při výskytech 38 až 78 % poškozených rostlin (46–133 tunelů na 100 rostlin), nebo provádět ochranu přípravkem na bázi Trichogramma proti zavíječi při výskytech 73 až 100 % poškozených rostlin (116 až 300 tunelů na 100 rostlin).
Při zvýšení cen zrna a při zvýšení výnosů hodnoty EHŠ klesají. Při výskytech 30 a více % poškozených rostlin se ochrana proti zavíječi stává ekonomicky efektivní.
V případech, že bude poškozeno 100 % rostlin, což je častý případ v teplých lokalitách ČR, budou všechny metody ochrany ekonomicky efektivní. Přesnější výpočty je možné pro konkrétní podmínky provádět podle uvedeného modelu EHŠ.

Jaké by bylo poškození rostlin před sklizní při různé účinnosti ochranných opatření a jaké by byly výnosové ztráty, pokud bychom ochranná opatření neprovedli?
Například, když zjistíme na porostu, který byl ošetřen selektivními insekticidy, před sklizní 15 tunelů na 100 rostlin (což je poměrně běžný stav), bylo by při neprovedení ošetření a při průměrné účinností 85 % napadení 100 tunelů na 100 rostlin, čemuž by odpovídala ztráta na výnosu zrna 6,3 %.
Podle výpočtu z křivky škodlivosti byla skutečná ztráta na výnosu zrna pouze 1 %. Ošetření insekticidem tak vedlo k navýšení výnosu o 5,3 %. V případě pěstování Bt-kukuřice by při 100% účinnosti bylo při stejném výskytu škůdce navýšení výnosu o 6,3 % a v případě biologické ochrany přípravkem na bázi Trichogramma by při 50% účinnosti bylo při stejném výskytu škůdce navýšení výnosu o 3,2 %.
Anebo jiný příklad, když zjistíme na porostu 15% poškození rostlin zavíječem před sklizní, bylo by při neprovedení ošetření insekticidem poškozeno přibližně 100 % rostlin.
Uvedené výpočty EHŠ potvrzuje grafické znázornění simulací EHŠ uvedené v grafech 3a a 3b. Z hodnocených tří strategií ochrany má nejvyšší ekonomickou efektivnost pěstování Bt-kukuřice.
Obecně platí, že ekonomická efektivnost použité metody ochrany vzrůstá s účinností metody a s poklesem nákladů na ochranu. Hodnoty EHŠ pro zavíječe kukuřičného klesají s poklesem nákladů na ochranná opatření a s růstem tržní hodnoty zrna z jednotky plochy.
To znamená, že čím nižší náklady se vynaloží na ochranu, tím menší poškození kukuřice zavíječem lze tolerovat. Přitom na hodnoty EHŠ mají větší vliv změny v cenách zrna kukuřice než změny ve výši výnosů.
Zachráněný výnos zrna zaplatí vícenáklady na osivo Bt-kukuřice při nejnižším stupni poškození rostlin ve srovnání s ostatními metodami ochrany. Vzhledem k vyšším nákladům na ochranu insekticidy a jejich nižší biologické účinnosti se chemická ochrana vyplatí při poněkud vyšším stupni poškození porostu.
Ještě vyšší stupeň poškození je nutný pro ekonomickou návratnost nákladů na biologickou ochranu pomocí Trichogramma. Při vysoké výkupní ceně zrna a současně vysokých dosahovaných výnosech vzrůstá ekonomická efektivnost prováděných ochranných opatření a vyplatí se provádět ochranu při nižších hodnotách ekonomické hladiny škodlivosti.
 Vzhledem k tomu, že výpočty ekonomické hladiny škodlivosti podle výše uvedeného modelu nejsou zcela triviální a praktickému pěstiteli obvykle nejsou k dispozici aktuální ekonomické parametry, připravujeme jako jeden z výsledků řešení projektu TA ČR č. TD010056 expertní systém pro polní plodiny k hodnocení ekonomiky ochrany rostlin. Softwarová aplikace tohoto systému umožní provádět potřebné výpočty ekonomických prahů škodlivosti analogické výpočtům podle výše uvedeného modelu a současně bude nabízet databázové soubory s aktuálními ekonomickými daty.
Ověřování funkce expertního sytému bude probíhat ve vybraných podnicích v roce 2013 a od roku 2014 bude expertní systém v nabídce pro využití pro pěstitele za komerčních podmínek v rámci poradenských služeb.

Ekonomická efektivnost pěstování Bt-kukuřice

Jak jsme dokladovali výše, má pěstování Bt-kukuřice při hospodářsky významném výskytu zavíječe kukuřičného nejvyšší ekonomickou efektivnost v současné době z používaných metod ochrany.
Při plošném rozšíření pěstování Bt-kukuřice v podniku nebo v regionu však ekonomický efekt pro pěstitele může být ještě vyšší. Příčinou je „halo efekt“ (Tabashnik, 2010).
Princip tohoto efektu spočívá v tom, že samice zavíječe neumí rozpoznat Bt-kukuřici a ne-Bt-kukuřici a kladou na ně vajíčka bez rozdílu. Následně na Bt-kukuřici všechny vylíhlé housenky hynou a lokální populace v regionu se snižuje. Při rozšíření pěstování Bt-kukuřice na 50 % a více ploch v regionu je populace po několika letech plošně redukována a škody se významně snižují i na plochách ne Bt-kukuřice.
Jak uvádějí Hutchinson a kol. v časopise Science (2010), za 14 let pěstování Bt-kukuřice byl v USA benefit pro farmáře pouze ve státech Illinois, Minnesota a Wisconsin odhadnut na celkem 5,6 mil. dolarů, z toho přímý benefit vlivem pěstování Bt-kukuřice ve výši 3,2 milionu dolarů a nepřímý vlivem „halo efektu“ 2,4 milionu dolarů.
Vysoké ekonomické přínosy z pěstování Bt-kukuřice v USA mohou mít jak farmáři, kteří tento typ kukuřice pěstují, tak farmáři ve stejném regionu, kteří Bt-kukuřici nepěstují. Z uvedeného je možné odvodit doporučení pro pěstitele v Evropě.
Když již pěstujete kukuřici MON 810, pěstujte ji v podílu vyšším než 60 %. Snížíte tak ztráty na výnosu působené zavíječem i na zbývajících 40 % a možná přispějete ke snížení ztrát na výnosech i sousedovi. Ekonomický přínos z „halo efektu“ se zvýší tím více, čím více sousedů pěstujících kukuřici se dokáže dohodnout na společné strategii ochrany.

Citovaná literatura je k dispozici u autorů příspěvku.
V článku jsou uvedeny výsledky řešení výzkumného projektu TA ČR č. TD010056.
Grafy najdete v tištěné verzi Zemědělce

Klíčové informace

– Pro hodnocení ekonomické efektivnosti ochranných opatření proti škůdcům je třeba znát hodnotu ekonomického prahu škodlivosti (EPŠ).
– Podle hodnot EPŠ se rozhoduje, kdy zahájit ochranná opatření.
– Hodnoty ekonomické hladiny škodlivosti (EHŠ) odpovídají na otázku, jak velká populace škodlivého organismu způsobuje škody a jak jsou tyto škody významné.

Prof. RNDr. ing. František Kocourek, CSc.
Ing. Jitka Stará, Ph.D.
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., Praha
Oddělení entomologie