Växtskydd
i uthållig växtodling
– effekter på avkastningsnivå,
energiförbrukning och miljö
RAPPORT 5921 • APRIL 2009
i uthållig växtodling
– effekter på avkastningsnivå,
energiförbrukning och miljö
ISSN 0282-7298
Naturvårdsverket 106 48 Stockholm. Besöksadress: Stockholm – Valhallavägen 195, Östersund – Forskarens väg 5 hus Ub, Kiruna – Kaserngatan 14.
Tel: +46 8-698 10 00, fax: +46 8-20 29 25, e-post: registrator@naturvardsverket.se Internet: www.naturvardsverket.se Beställningar Ordertel: +46 8-505 933 40, orderfax: +46 8-505 933 99, e-post: natur@cm.se Postadress: CM Gruppen AB, Box 110 93, 161 11 Bromma. Internet: www.naturvardsverket.se/bokhandeln Hur världen ska kunna försörjas med livsmedel och
energi på ett hållbart sätt är idag en mycket aktuell fråga. Naturvårdsverket publicerade i december 2008 Rapport 5871, Kväveförsörjning i en uthållig växt odling.
I högproducerande växtodling är även växtskyddet en central fråga. Föreliggande rapport behandlar växt-skydd i ett uthållighetsperspektiv och i förhållande till de nationella miljömålen.
NATURVÅRDSVERKET
energiförbrukning och miljö
Internet: www.naturvardsverket.se/bokhandeln
Naturvårdsverket
Tel: 08-698 10 00, fax: 08-20 29 25 E-post: registrator@naturvardsverket.se Postadress: Naturvårdsverket, SE-106 48 Stockholm
Internet: www.naturvardsverket.se ISBN 978-91-620-5921-7.pdf
ISSN 0282-7298
© Naturvårdsverket 2009 Tryck: CM Gruppen AB, Bromma 2009
Omslagsfoto: Karl-Arne Hedene, Alf Djurberg, Kersti Linderholm Elektronisk publikation
Förord
Hur världen ska kunna försörjas med livsmedel och energi på ett hållbart sätt är idag en mycket aktuell fråga. Att landsbygden kunde/kan vara självförsörjande är ingen nyhet och har varit grundläggande historiskt.
Vid god tillgång på arbetskraft och mark krävs inte så stora insatser av externa produktionsmedel. I takt med att arbetskraften har försvunnit till staden har den ersatts med fossilt bränsle och maskiner. Då kraven har ökat att färre producenter ska försörja fler konsumenter så har marken utnyttjats effektivare genom att utnyttja mineralgödsel och växtskyddsmedel. För hundra år sedan producerade och förädlade en vuxen mat till sig själv och ytterligare en person. Idag försörjer en förvärvsarbetande inom jordbruk och industri cirka 20 andra med livsmedel. Kraven på effektivitet har alltså ökat markant. Bilden är dock mer komplicerad med import och export. Även om Sverige idag importerar en ansenlig del av livsmedel och energi så skulle landet kunna vara självförsörjande åtminstone på livsmedel enligt rapporten ”Ett fot-avtryck av svensk livsmedelskonsumtion”(NV 5367).
Naturvårdsverket har beställt tre rapporter för att belysa hållbarheten i dagens produktionsmetoder avseende mineralgödsel, kemiskt växtskydd och foderproduktion. Rapporterna har varit föremål för allmän diskussion bland annat vid ett öppet seminarium 7 februari 2008. Denna rapport behandlar frågan om kemiskt växtskydd har en plats hållbar växtodling.
Forskningsledare Christer Nilsson har skrivit denna rapport om växt-skydd och svarar ensam för rapportens innehåll. Kersti Linderholm och Ingrid Rydberg har för Naturvårdsverkets del beställt rapporten.
Stockholm, april 2009 Anna-Helena Lindahl
Författarens förord
Författandet av denna rapport har varit en resa för mig. Jag har arbetat i många år med konventionella och integrerade odlingssystem och dessas energi-användning inom tillämpad forskning och universitetsundervisning. När jag började skriva var min ambition att med så liten anknytning som möjligt till existerande odlingssystem, jämföra växtskyddsstrategier ur ett hållbarhets-perspektiv. Det finns redan en ibland ansträngande polarisering mellan idéer och företrädare för odlingssystem med olika grundläggande värderingar. Argumenten är inte alltid sakliga. Kommersiella och rent metafysiska aspekter lyser ibland igenom. Under arbetets gång har det dock mer och mer framgått av tillgängliga fakta att de viktiga, grundläggande valen för hur ett växtskydd kan utformas, är fullständigt knutet till hur odlingssystemet har utformats och valet av produktionsnivå.
Efterhand som arbetet framskridit har det i ökande grad framstått för mig att odlingssystem utan kemiskt växtskydd är bundet till något slags ekologisk odling och kemiskt växtskydd till ett högproducerande, konventionellt odlings system. Möjligheterna ligger snarare i hur detaljutformningen av odlingssystemen kan fås att harmonisera med produktions-, miljö- och resurshushållningsmål. Jag har därför i min framställning efterhand i ökande grad gjort den direkta jäm-förelsen mellan ett konventionellt, i framtiden integrerat, och ett ekologiskt odlingssystem, trots att det inte egentligen varit meningen.
Jag vill här också passa på att tacka Göran Gustafsson (Jordbruksverket) och Göte Bertilsson (Greengard AB) för värdefull diskussion och hjälp med kunskapsunderlaget. Likaså vill jag tacka Lars Törner Odling i Balans, Kersti Linderholm, Ingrid Rydberg och Emma Colleen, Naturvårdsverket, för kon-struktiva synpunkter på manuskript och innehåll.
Dalby, februari 2008 Christer Nilsson
Innehåll
Förord 3 FörFattareNs Förord 4 sammaNFattNiNg 7 summary 8 iNledNiNg 9 Uthållighet 9eNergi och övriga uthållighetsBegräNsaNde Faktorer 11
Instrument för analys av uthållighet 12
växtskydd och växtskyddsmedel 13
Växtskydd – behövs det? 13
Odlingssystem och växtskydd 14
växtskydd, skördar och kvävetillgåNg 15
Skördeförluster 18
Skördeförlustmätningar i svenska försök 20
Användningen av kemiska växtskyddsmedel i svenskt jordbruk 22
Alternativ till kemiskt växtskydd 26
Mekanisk bekämpning av ogräs 26
Bekämpning av insekter med växtextrakt 27
Växtskydd och de nationella miljömålen 29
Klimatpåverkan av tillverkningen av växtskyddsmedel 31
Ekologiska effekter 31
Miljöeffekter av växtskyddsmedel 35
växtskyddsmetoders eNergiBehov 37
Energitäthet i syntetiska växtskyddsmedel 37
Formulering, paketering och försäljning 38
Energibehov för mekaniska växtskyddsmetoder 39
Energianvändning i form av maskiner 39
Skalningseffekter 39
Mekanisk ogräsbekämpning och herbicidsprutning 40
Växtskydd i ett ekologiskt och ett konventionellt odlingssystem 41
ett uthålligt odliNgssystem? 46
Arealen som produktionsmedel 46
Odlingssystemet 47
Användningen av växtskyddsmedel i Vägvinnar-/målbildsscenariot 48
Bilagor 57
BILAGA A. Naturvårdsverkets framtidsstudie över svenskt jordbruk ”Det framtida jordbruket. Slutrapport från systemstudien för ett
miljöanpassat och uthålligt jordbruk 2021”. 57
BILAGA B. Höstveteskördar på Alnarps egendom 1887 till 2007 59
BILAGA C. Ekologisk odling av höstvete, som exempel på areal användning
och möjligheter för bioenergiproduktion. 60
BILAGA D. Energianvändning för framställning av pyretriner – ett försök till
Sammanfattning
Växtskyddsproblemen och därav betingade skördeförluster är dåligt kartlagda i lågintensiva odlingssystem som inte använder kemiska växtskyddsmedel. Bekämpningsbehovet förefaller dock vara lägre än i mer högproducerande system.
Högproducerande odlingssystem, s k konventionellt jordbruk, har stora bekämpningsbehov och kommer att drabbas av stora skördeförluster om kemisk bekämpning inte kan tillämpas, även om tillgängliga icke kemiska metoder används.
Icke-kemiska metoder är mindre effektiva än kemiska metoder, låser växt-följden till viss del, låser jordbearbetningssystemet, ställer större krav på arbets-kraft och är starkt beroende av läglighetsfaktorer såsom lämplig väderlek.
Användningen av mekaniska bekämpningsmetoder mot ogräs i en hel växtföljd eller användningen av växtextrakt mot insektsangrepp i en enskild gröda kostar i storleksordningen lika mycket energi som motsvarande använd-ning av kemiska växtskyddsmedel.
Kemisk bekämpning har stor effektivitet och medger samtidigt stor flexi-bilitet i produktionssystemet, tillåter stora produktionsenheter med få arbets-timmar per hektar och ger en större frihet i valet av jordbearbetningssystem och växtföljd. Friska växter kan bättre utnyttja tillgänglig växtnäring, vilket ökar möjligheterna att begränsa växtnäringsförlusterna vid samma skörde resultat.
Användningen av kemiskt växtskydd kan minska och de miljöeffekter som vi ser idag kan minskas och möjligen undvikas. Kemisk bekämpning kan inte tillåtas påverka omgivande ekosystem, vatten eller luft. Detta kan inte nås med begränsning av användningen generellt, däremot med begränsning av vilka egenskaper hos växtskyddsmedlen som skall få tillåtas och andra begränsningar som användningstidpunkt och dos, under förutsättning att bestämmelserna följs.
Lågintensiva odlingssystems skördenivåer kompenserar lägre skördar med större arealanvändning. Skördenivåerna i de största grödorna i dessa system, förefaller ligga runt halva skörden jämfört med högproduktiva system. Såväl brist på växtnäring som angrepp av växtskadegörare kan vara orsaken till skördenivåer som är lägre än vad som kunde förväntas.
Under förutsättning att ett uthålligt odlingssystem måste producera sin egen insatsenergi, och också bidra till samhällets, eller åtminstone livsmedels-sektorns behov av energi, kan detta bara åstadkommas i ett högproduktivt odlingssystem som har tillgång till bra växtskyddsmedel och tillförs extra kväve, exempelvis mineralgödselkväve. I detta avseende är ett odlingssystem som använder arealen som ett medel att uppfylla nationella produktionsmål inte uthålligt.
Summary
Plant protection problems and associated crop-yield losses are poorly mapped in low-input arable farming systems that do not use plant protection agro-chemicals. It appears, however, that there is less need for plant protection in these systems than in more intensive plant production systems.
An intensive arable farming system, so-called conventional farming, requires a high level of control and will yield much less if agrochemicals cannot be used, even if available non-chemical methods are utilised.
Non-chemical methods are less effective than chemical methods; they place constraints on crop rotation as well as on the soil tillage system, are more labour-intensive and highly dependent upon timeliness, such as suitable weather.
Plant protection chemicals consume as much energy as the equivalent use of mechanical methods of controlling weeds in an entire rotation of crops, or using a plant extract as an insecticide for a specific crop.
Chemicals are highly effective while allowing a great deal of flexibility in the production system; they enable the use of large production units and are less labour-intensive per hectare, and allow greater freedom in the choice of soil tillage and crop rotation systems. Healthy plants can make better use of available nutrients, which increases the possibilities to limit the loss of plant nutrients at a given production level.
The use of chemical plant protection agents can be reduced and the environ-mental impact that we see today can be reduced and possibly avoided. Chemical control cannot be allowed to affect the surrounding ecosystem, water or atmosphere. This cannot be achieved by generally limiting the use only, but also by limiting the characteristics of the plant protectors that are allowed and by limiting other factors such as the timing of the application and the dose, assuming compliance with rules and regulations.
Low-input farming systems compensate lower yields by using more land area. The average crop yields from these systems appear to be about half of those from highly productive systems. Lack of nutrients as well as plant damage caused by different pests and diseases can be the reason that yields are lower than what could be expected.
If it is assumed that a sustainable farming system must produce its own input energy and also possibly contribute to that of society, or at least to the energy needs of the food industry; this can only be achieved by intensive pro-duction systems that have access to high quality plant protection agents and are supplied with some extra nitrogen, such as mineral fertilizer nitrogen. In this respect a farming system that compensates lower input with higher acre-age as a means to fulfil national production goals is not sustainable.
Inledning
Effekterna av vår livsstil, vår konsumtion och vårt sätt att hantera kollektiva nyttigheter manifesteras i miljö- och klimatpåverkan, hälsa, livslängd osv, vilket har blivit uppenbart även för gemene man under de senaste årtiondena. Ett samhälle som är uthålligt, med liten miljöpåverkan, har blivit ett tydligt mål för många människor. Den mat vi äter kommer oss mycket nära i vär-deringar och känslor och det är antagligen därför som miljöfrågor och med dessa associerade etiska frågor ofta tar sats i livsmedelsproduktionen och blir särskilt intensiva där, trots att jordbruket bara är en av många sektorer i vårt samhälle som har en negativ miljöpåverkan. Denna exponering är något som livsmedelssektorn måste acceptera och som gör det viktigt att arbeta med miljö och uthållighetsfrågor, även om det för många inom sektorn kan tyckas orättvist.
Också på ett rent ekonomiskt plan kommer nu resurshushållnings- och uthållighetsfrågorna att bli mycket viktiga för lantbruket. Priset på råolja har stigit kraftigt under senare år och även om det tillfälligt kan gå ned igen, är det mycket troligt att det stiger ytterligare. Alla verksamheter som är starkt beroende av fossil energi, som t ex det moderna jordbruket, konventionellt eller ekologiskt, kommer att få anpassa sig till detta. Uthållighetsfrågorna kommer automatiskt på dagordningen vare sig vi vill eller inte. En dryg tredje-del av den energi som en konventionellt driven växtodlingsgård använder i produktionen ligger i mineralgödselkväve, en dryg tredjedel ytterligare i till-verkning, underhåll och framdrivning av jordbruksmaskiner. Detta är schablo-ner, men ger en uppfattning om beroendet av fossil energi. Den ekologiska odlingen använder ingen mineralgödsel, men lägger mer energi på jordbear-betning. Båda odlingssystemen binder solenergi motsvarande normalt mellan 5 och 10 gånger denna insatsenergi, ibland mer.
Uthållighet
Uthållighet hos agrikulturella produktionssystem har definierats på många sätt. Till en del beror skillnaderna på vilka aspekter på produktionen man avser. Skall såväl ekologisk, ekonomisk som social uthållighet omfattas? Om man ser på t ex ekonomisk eller social uthållighet kommer frågor som lands-bygdsutveckling och överproduktion eller underproduktion, internationella transportsystem osv in i bilden. En så omfattande betraktelse ligger utanför denna genomgång. Här kommer endast uthålligheten i gårdens produktions-processer, ”till gårdsgrind” att diskuteras och i någon mån också vad detta innebär för arealfördelningen mellan olika konkurrerande produktionsmöjlig-heter på nationell nivå.
De enklaste definitionerna av ekologisk uthållighet berör endast använd-ningen av icke förnyelsebara naturresurser. Den mest kända definitionen är dock den som presenterats av Word Commission on Environment and
Development: ”to meet the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs” (WCED 1987), också känd genom Bruntland-rapporten. Denna definition sätter inte gränser för vad och hur mycket vi kan producera, endast gränser för vårt resursutnyttjande och vår miljöpåverkan.
Uthållighet hos ett odlingssystem kan ses som en viljeinriktning och ideo-logi eller som en mätbar storhet med vilken alla system kan jämföras, givet vissa avgränsningar. Om man eftersträvar det senare försöker man definiera ett odlingssystem i kvantifierade uthållighetstermer och kan då också föreslå förändringar, medan det däremot är svårt att göra förutsägelser om olika sys-tems uthållighet i framtiden, eftersom det omfattar inverkan av många externa faktorer. Den samhälleliga och politiska debatten kring uthållighet är dock ofta i alltför hög grad ideologisk och filosofisk för att gagna ett snabbt fram-åtskridande. Vissa företeelser, som t ex ekologisk odling, förutsätts vara det mest uthålliga alternativet (McRoberts et al 2000). Alla odlingssystem har för- och nackdelar som måste vägas mot varandra, utan alltför mycket subjektiva värderingar.
LCA (livscykelanalyser) av livsmedel belyser svårigheterna hos ett globalt betraktelsesätt, som sträcker sig långt utanför produktionsenheten. Utgångs-punkten är här en enhet av en produkt, t ex 1 kg potatis eller 1 liter mjölk i detaljhandelsledet. De olika kedjor av händelser som leder fram till produkten kan vara ömsom positiva ur ett uthållighetsperspektiv och ömsom negativa, vilket lätt ger ett förvirrande intryck. LCA har andra förtjänster, men kan inte användas till alla typer av analyser (Mattsson 1999). Beräkningar baserade på produktenheter döljer också betydelsen av skillnader i produktionsintensitet och därmed arealanvändningen som produktions medel. En låg användning per kg är inte liktydigt med den totala användningen per ha eller den totala användningen på produktionsytan.
Uthålligheten hos jordbruksekosystemen beror av två viktiga krafter: (1) produktionsprocessernas utformning och tillgången på produktionsmedel, samt (2) pris och efterfrågan från samhället på produkter som förväntas bli producerade. I en studie över kväveflödena i Norge har Bleken & Bakke 1997 visat att åtgärder som genomförs på produktionsnivå, t ex återcirkulering av tätortsavfall eller en halvering av kväveavdunstningen från kreatursgödsel, har mindre betydelse än konsumtionsmönster för att avgöra inflödet av kväve till åkrarna. Ett uthålligt jordbruk måste baseras på ett uthålligt samhälle. Dit kommer vi inte enkelt. Ett första steg är att arbeta med uthålligheten i jord-bruksföretagens produktionsprocesser.
Energi och övriga
uthållighetsbegränsande faktorer
Uthålligheten hos jordbrukets växtodlingsteknik inrymmer många aspekter. Det kan vara praktiskt att särskilja fyra delområden, som var och en rymmer fler områden: • Produktionsstruktur (växtföljd, jordbearbetning, växtnärings tillförsel osv). • Kapital (dränering, bördighet, mullhalt, växtnäring i marken, odlingslandskap, osv). • Användning av icke förnyelsebara tillgångar (fossila bränslen, fosfor, metaller m m). • Effekter på omgivande ekosystem (emissioner m m).
Växtskyddsarbete och val av strategier för detta, påverkas av och påverkar åtminstone produktionsstruktur, användningen av icke förnyelsebara resurser (fossil energi) och orsakar emissioner av olika slag. Växtskyddsmedlens påver-kan på fältets bördighet har diskuterats mycket, dock utan att frågan kunnat belysas på ett vetenskapligt övertygande sätt. Hypoteser om möjliga nega-tiva effekter på den marklevande floran och faunan är det som målats upp. Jordekosystemen är komplexa och dynamiska och effekter som kan mätas i laboratorium kan lätt kompenseras eller maskeras i fält. Det finns idag inget som säkerställer att den hittillsvarande användningen av växtskydds medel skulle ha gett några bestående effekter., men det finns få långvariga försök som belyser detta. I England har 6 olika herbicider, insekticider eller fungicider tillförts försöksrutor i olika kombinationer under 20 år (Nicholson & Hirsch 1998, Bomilow et al 1997) Som mest tillfördes 5 preparat till samma ruta årligen. Inga effekter på mikrobiella processer i jorden med undantag för ett förhöjt substartutnyttjande hos mikroorganismerna i vissa av de behandlade rutorna. Vårkorn som odlades i rutorna indikerade ingen sänkning av mar-kens produktionsförmåga. Få av de använda växtskyddsmedlen är moderna och det är svårt att avgöra hur allmängiltiga resultaten är. Skördestatistiken i Sverige för de senaste 50 åren indikerar dock absolut ingen nedgång i produk-tionsförmågan hos våra jordar (Bilaga B).
För att öka hållbarheten under många av dessa punkter har olika projekt påbörjats och i många fall också pågått under många år. Det allt över skuggande för uthålligheten är dock användningen av fossil energi. Hela det nuvarande odlingssättet, oavsett produktionsteknik, är fullständigt beroende av fossil energi. Innan vi har ersatt användningen av fossil energi med förnyelsebar energi kan vi inte säga att vi har uppnått någon uthållighet. Vi måste med det snaraste åtminstone starta omställningen av vårt jordbruk mot att inte enbart bli självförsörjande på produktionsenergi, utan också kunna bidra med energi till samhället i övrigt.
Instrument för analys av uthållighet
I en värld där uthållighet har hög prioritet kommer produkter och produk-tionsmedel att värderas på ett annat sätt än idag. Ekonomiska jämförelser mellan olika odlingssystem har fördelen att vara någorlunda universella, även om inte alla aspekter enkelt kan värderas. Ekonomiska analyser har däremot nackdelen att priserna bildas genom marknadskrafter och är därmed konstant föränderliga. En analys av ett odlingssystems energiflöden har samma globala fördelar som en ekonomisk analys, utan att ha den ekonomiska analysens för-änderlighet.
Den vanligaste metoden brukar kallas processanalys, där målet är att spåra och kvantifiera de fysiska energiflöden som förekommer i produktionen. Energianalysen kan göras efter samma principer som den ekonomiska täck-ningsbidragsberäkningen och kompletteras med indikatorer som t ex totalt energibehov och energibalans (producerad energi/konsumerad energi, netto-energiproduktion m fl). Energianalysen kan användas för att jämföra system i olika länder, under olika produktionsförutsättningar och för att se på odlings-systems utveckling över tiden.
För att beskriva odlingssystemets miljöeffekter behöver en energianalys kompletteras med indikatorer som beskriver emissioner, (t ex kvävebalanser), växtskyddsmedlens miljöeffekter osv För att beskriva hur odlingssystemet för-valtar sitt ”kapital” kan pH, mullhalt och andra sedan länge använda mätare användas. Jordbrukslandskapet kan beskrivas med index för biotopmångfald och landskapsbild, bara för att nämna några av de nyckeltal som kan användas.
Målet med föreliggande studie är att betrakta olika växtskyddsstrategier i ett uthållighetsperspektiv. Utgångspunkten är en växtodling så som den bedrivs i dagens svenska jordbruk. Inom husdjurssektorn, inom grovfoder-produktion, på beten osv, är användningen av växtskyddsmedel mycket begränsad och dessa grödor lämnas utanför denna översikt. Detsamma gäller trädgårdsodlingen som är arealmässigt begränsad och delvis sker inomhus. Även om användningen av kemiska växtskyddsmedel här är hög både per areal och per producerad enhet, så är den stora yta som det konventionella jordbruket berör och påverkar viktigare.
Kan kemisk bekämpning försvaras i ett uthålligt odlingssystem eller måste andra lösningar sökas? Hur energikrävande är olika växtskyddsstrategier?
Växtskydd och växtskyddsmedel
Växtskydd – behövs det?
Grödor kallar vi människor de starkt styrda ekosystem som vi använder för att binda energi för våra olika behov, vare sig detta gäller produktion av livsmedel, drivmedel eller råvaror för olika sorters industriprodukter. Växtskadegörare är alla organismer som på olika sätt hämmar produktiviteten hos grödorna.
Lantbruk är konsten att optimera växters behov för att på detta sätt maxi-mera nettoprimärproduktionen per ytenhet (NPP – fotosyntetiskt bunden energi minus den del som konsumeras av växterna själva). Växterna behöver plats (radavstånd, utsädesmängd), en tillräckligt djup jordbädd (jordbear-betning), växtnäring (gödsel), vatten (bevattning), koldioxid och solljus. Processernas hastighet styrs också starkt av temperaturen. Skillnaden i foto-synteshastighet mellan olika arter (per cm2 bladyta) är som regel liten. Under
optimala förhållande kan ett åker-ekosystem ha en NPP i samma storleksord-ning som t ex en tropisk regnskog. Endast vissa akvatiska miljöer har en högre maximal produktivitet (Begon et al 1996). Med undantag för ståndortsfakto-rer som dagslängd, instrålning och temperatur kan odlaren styra och optimera flertalet andra faktorer. Skillnader i produktionsförmåga mellan olika bestånd beror ofta på skillnader i aktiv bladyta. Växtskadegörare kan visserligen påverka växternas metabolik och genom toxiner som hos virussjukdomar och vissa svampsjukdomar, men den vanligaste inverkan är dock genom skuggning (ogräs) eller begränsning av bladytan (svampsjukdomar och insekter). Detta är ett viktigt konstaterande, eftersom det visar oss orsaker till olika skördeutfall.
Man har uppskattat att antalet organismer som ”angriper” odlade grödor i världen är över 65 000, varav 8 000 ogräsarter, 9 000 insekts- och kvalster-arter och resten sjukdomar (Pimentel 1993).
Växtskadegörarna konkurrerar alltså med oss om energi. Konsumtionen av NPP i olika ekosystem är mycket olika. I en tropisk regnskog, ett moget ekosystem, konsumeras i stort sett all energi som produceras av växterna under ett år. Ett område som klätts av all växtlighet, exempelvis ett skogs-brandfält, koloniseras först av växtarter som har en snabb årstillväxt och en stor, lättspridd fröproduktion. Här byggs biomassan upp över ett antal år, dvs den i systemet bundna energin ökar, i stigande grad som död, vedartad vävnad. Efter pionjärväxterna kommer växtätare med samma egenskaper: snabb förökningsfömåga och effektiv spridning. Sådana insekter som t ex bladlöss, utnyttjar växtmaterialet tills det inte längre kan föda arten (r-strate-ger) och flyttar sedan vidare till en ny plats. I ekosystem som utvecklats längre stannar växtätarna kvar mellan åren och har därför en lägre förökningstakt och en mindre utvecklad migrationsförmåga. De utnyttjar alltså växterna utan att förstöra dem och samma egenskaper har deras naturliga fiender. Ett sådant ekosystem med arter som bildar stabila relationer till varandra är i sig själv mer stabilt och uppvisar mindre antalsvariationer för individer av varje art, mindre svängningar i NPP och står lättare emot yttre påverkan inom vissa gränser. Ett organismsamhälle med högre biologisk mångfald uppvisar därför också en hög omsättning av energi.
På åkern vill vi att den energi som växterna binder skall kunna skördas och utnyttjas av oss. Det ligger alltså i vårt intresse att motarbeta en ökande bio-diversitet eftersom den oftast leder till konsumtion av energi. Vi förstör sys-temet varje år genom jordbearbetning, t ex plöjning och motverkar därmed systemets utveckling mot större komplexicitet. Vi dödar selektivt alla andra växtarter än de som gagnar oss och säkerställer att konsumenter av grön växtyta blir så få som möjligt. Vi skulle kunna kalla växtskydd ”ett medel för ekosystemstyrning”. Alla odlingssystem har alltså ett växtskyddsbehov – det är bara metoderna som skiftar.
Odlingssystem och växtskydd
Inom ekologisk odling används inga syntetiska, s k kemiska, växtskydds-medel. Växtskyddet är istället en integrerad och mycket viktig del av växt-följden och kompletteras med främst mekanisk bekämpning, sortval och i sällsynta fall besprutning, med t ex svavel eller växtextrakt som pyretriner (ej godkänt av KRAV).
Den viktigaste skillnaden mellan ekologisk odling och konventionell odling är dock synen på arealen som produktionsmedel. I konventionell odling är arealen given och är det som sätter gränser för den nationella produktions-förmågan. Målsättningen är att inom givna ekonomiska ramar producera så mycket som möjligt på denna areal, för att därmed kunna konkurrera med priset på produkterna på en ekonomiskt styrd marknad. Den ekologiska odlingen tar produktionsnivån som given utifrån ekologiska och biologiska förutsättningar, arbetar på en marknad som är beredd att betala ett högre pris för produkterna och där nationella produktionsmål nås genom att använda en större areal. Om det därför uppstår en konkurrenssituation där odlingsbar mark är en bristvara, t ex därför att mark behövs för att producera bioenergi och att nyodling inte är möjlig då mer extensivt brukade ängs- och hagmarker fortsatt behövs för att värna den biologiska mångfalden, så kan det vara svårt att nå försörjningsmål för livsmedel utan att producera så intensivt som möj-ligt på den tillgängliga arealen. Denna avvägning mellan olika produktions-intensiteter och olika markutnyttjande är den viktigaste problemställningen för en uthållig jordbruksproduktion och detta kommer att diskuteras mer detaljerat nedan.
tabell 1. schematisk sammanfattning av växtskyddsstrategierna i två kontrasterande odlings system: konventionell och ekologisk odling.
Konventionell odling Ekologisk odling
Kemiska växtskyddsmedel Växtföljd
Lägre produktionsintensitet
Växtföljd (delvis) Stubbearbetning, harvning, hackning, avslagning, putsning Stubbearbetning Sprutning med naturligt förekommande substanser, fångst,
Växtskydd, skördar och kvävetillgång
Produktionsfunktioner som skördeutfallet vid ökande kvävegivor är väl etable-rade genom fältförsök under lång tid inom konventionell odling. Av naturliga skäl finns inte sådana försök för ekologisk odling. Markkvävetillgången är sällan känd inom ekologisk odling. Vi har ingen grund för att anta att produktions-funktionerna inom ekologisk odling uppvisar en väsentligt annorlunda form än inom konventionell odling. I Figur 1 visas några exempel på sådana kurvor och hur de påverkas av växtskadegörare (i konventionell odling). Materialet är hämtat från ett odlingssystemförsök på Alnarp i Skåne. Utnyttjandet av kväve påverkas av en rad faktorer, inte minst skadegörare. Den stora skillnaden mellan de båda växtföljder som visas i Figur 1 beror av ett mycket kraftigt angrepp av marklevande svampsjukdomar i den sämre växtföljden.
0 25 50 75 100 125 0 50 100 150 200 250 300 350 kgN/ha Bra växtföljd 2005 Dålig växtföljd 2005 Växtskydd 2000
Ej svamp & insektsbek 2000
Sk ör d, d t/h a
Figur 1. Skördar av höstvete vid olika kvävenivåer och olika växtskyddsinsatser.
Det är svårt att uppskatta hur mycket kväve som tillförs t ex en höstvetegröda i ekologisk odling, eftersom kvävet i den ekologiska odlingen inte tillförs som mineralgödsel, utan uppstår som ett resultat av en miljöstyrd nedbrytning av kompost, stallgödsel eller tidigare odlade kvävefixerande växter. En analys som bygger på totala mätningar av kväveflödena i olika odlingssystem har nyligen redovisats (Bergström et al 2006). Mindre än hälften av det tillgäng-liga kvävet i marken kunde återfinnas i skörden. För det bästa konventionella systemet var värdena de dubbla. För att kunna förklara den ekologiska odlingens skörderesultat måste man anta att det tillgängliga kvävet i marken inte kan utnyttjas i samma grad som i konventionell odling. Inverkan av svampsjukdomar, skadeinsekter och ogräs är här säkerligen en mycket viktig orsak. En del av det tillgängliga kvävet binds ju också i ogräset. Resultatet blir ett lägre resursutnyttjande, ökat kväveläckage och möjligen också en högre produktion av klimataktiva gaser, t ex lustgas, från det outnyttjade kvävet i marken, jämfört med odlingssystem med ett bättre växtskydd. Det vetenskap-liga underlaget för en mer uttömmande orsaksanalys är dock ännu för litet.
Skördeförluster
Den litteratur som behandlar skördeförluster orsakade av olika skadegörare i olika kulturer är mycket omfattande, den täcker allt från internationella publi-kationer till årsrapporter över fältförsök. Sammanställningar som försöker ge en samlad bild av skördeförlusterna är däremot sällsynta. Nedan presenteras några exempel på sådana sammanställningar.
I Danmark har det skett en omfattande förändring av det regelverk som bestämmer lantbrukarnas användning av växtskyddsmedel. Regleringen har förts ner på gårdsnivå, till skillnad från i Sverige där regleringen enbart sker på nationell nivå. I samband med dessa förändringar i regelverket gjordes en större utredning kring frågan om konsekvenserna av att totalt förbjuda kemiska växtskyddsmedel, utan att göra andra ingrepp i produktionsförut-sättningarna, men med hänsyn till de möjligheter som fanns att använda icke-kemiska metoder t ex mekanisk ogräsbekämpning. Denna del av arbetet har redovisats av Jørgensen et al (1999). Kompetensen hos utvärderingsgruppen är mycket hög, den främsta i Danmark och innefattar växtpatolog, ogrässpeci-alist, rådgivare, ansvarig för ekologiska försök, systemanalytiker och ekonom. En liknande genomgång har så vitt känt aldrig gjorts tidigare.
tabell 2. medel och maximalförluster uppskattade för danskt lantbruk om all kemisk bekämpning skulle ersättas med andra metoder. efter Jørgensen et al (1999).
Gröda Medel-skördeförlust, % Medel-maximalförlust, %
Höstvete 30 50 Höstråg 10 30 Vårkorn 20 30 Havre 15 25 Ärt 20 25 Höstraps 5 25 Sockerbetor 15 20 Potatis 40 100
Tabell 2 visar exempel på uppskattningar av de samlade förlusterna genom skadegörare för olika grödor. Hänsyn har tagits till att det som förloras av en skadegörare inte kan förloras av ytterligare en, vilket annars är ett vanligt fel i beräkningar av det här slaget. Förlusterna innefattar också en värdering av senarelagd sådd och andra odlingstekniska åtgärder, skador på grödan av mekanisk ogräsbekämpning, effekter av ett ökande ogrästryck, odlingsområde och jordart. Förlustestimaten för t ex ogräs grundas bl a på ogräsförsök inom ekologisk odling.
Skördeförlustuppskattningar av ovan genomförda slag är inte lätta att genom-föra på nationell nivå, inte ens på fältnivå och redovisade värden får alltså ses som en bra skattning. Värdena är säkerligen rimliga även för Sydsverige, men måste kanske reduceras något för Mellansverige och för skogsbygderna med hänsyn till andra växtföljder och ett annat klimat. En mycket generell sammanfattning av skördeförluster ger 25 % i höstsäd, 15 % i vårsådda grödor, 5 % i höstraps och 40 % i potatis, om kemisk bekämpning inte längre skulle vara möjlig.
Korn kan angripas av en svamp som ger upphov till skador på bladen. Breder svampangreppen ut sig för mycket på bladen så minskar ytan som kan göra om solljuset till energi i spannmålskärnan.
Obehandlat korn som gav en skörd på 5 500 kg per hektar. Copyright: Växtskyddscentralerna, SJV - Foto: Peder Waern
Korn som behandlats mot bladfläcksjuka i sen stråskjutning. Skörden blev 6 400 kg per hektar. Kostnaden för behandlingen vilket inkluderar arbete, preparat och körskada var ca 400 kronor/ha. Copyright: Växtskyddscentralerna, SJV - Foto: Peder Waern
Ogräs i grödan minskar skörden och ökar behoven av rensning och torkning av spannmålen. En tät gröda kan konkurrera bra mot ogräsen, men är ogräsplantorna för många kan bekämpning behövas. Foto: Kersti Linderholm
Sockerbetor där en ruta inte har bekämpats mot ogräs. Foto: Christer Nilsson
Även ärtor kan angripas av svamp. Bilden visar gråmögel på ärtor. Copyright: Växtskyddscentralerna, SJV - Foto: Karl-Arne Hedene
Snömögel är en svamp som angriper bland annat höstveteplantor. Vissa vintrar kan merparten plan-tor dödas av svampen. Bilderna visar att många planplan-tor (till vänster) överlevde vintern då kemisk bekämpning mot snömögel utfördes i november. Den obehandlade ytan (till höger) har nästan inga plantor kvar. En åker där merparten av plantorna dör måste sås om med en ny gröda.
För ett helt växtföljdsförlopp skulle detta innebära förluster på 10 till 25 % bero-ende på växtföljd och odlingsplats. Enskilda år kan förlusterna bli mycket stora och omöjliga att förebygga. Eftersom förlusterna är baserade på fältförsök kan dessa för främst svampsjukdomar bli både större och mindre beroende på epide-miologiska effekter när ett helt odlingslandskap berörs.
En mer detaljerad bild av sjukdoms- och skadedjursproblemen finns bl a i den inventering som ungefär samtidigt gjorts i Danmark, där grödor på eko-logiska gårdar i 18 rådgivningsdistrikt avlästs under 3 år. Materialet visar att svampsjukdomar som bladmögel i potatis, Septoria och mjöldagg i strå-säd samt bladlöss är dominerande (Holm et al 1999). Bilden skiljer sig alltså inte från den som vi kan se i konventionella fält. Vissa bladsvampsjukdomar förekommer ofta i lägre frekvenser i ekologiska odlingar vilket tillskrivs de lägre kvävenivåerna (Jørgensen & Secher 1998). För mjöldagg är detta tyd-ligt. Liknande effekter har observerats också i försök på Alnarp. Ogrästrycket och fröbanken verkar alltid öka vid övergång till ekologisk produktion, olika beroende på vilka strategier som används för ogräsbekämpning (Reimens et al 2007). Även en lägre användning av kemiska växtskyddsmedel medför en ökning av fröbanken. Normaldos under 2 av 3 år eller halv dos varje år är den lägsta intensitet som inte gradvis ökar fröbanken (Jordbruksverket & Naturvårdsverket 2007, från Jensen 1990) Utsädesburna sjukdomar har inte inkluderats i värderingen, men här finns effektiva preparat baserade på mikroorganismer eller alternativ i form av värmebehandling av fröet som redan fungerar i storskalig användning för ett antal sjukdomar (Lagerholm & Forsberg 2005).
Jordbruksföretagens specialiseringsgrad kommer att i hög grad avgöra förlusternas storlek om kemiska växtskyddsmedel inte längre får användas. Nötkreatursgårdar kommer att klara sig bättre än växtodlingsgårdar. En del av förlusterna kan mötas med växtföljdsjusteringar och bättre utnyttjande av resistenta sorter, men en betydande del av förlusterna kommer att kvarstå. Förlusterna är här beräknade i procent vilket betyder att de blir ekonomiskt olika viktiga vid olika skördenivåer.
Inverkan på produkternas kvalitet t ex bakningsegenskaper eller förekom-sten av mykotoxinhalter har inte beaktats, men kan åtminstone vissa år vara mycket stor. Dessa kvalitetsförluster är ofta väderstyrda och blir därför lätt ett regionalt eller nationellt problem.
Skördeförlustmätningar i svenska försök
På Alnarp har vi drivit ett odlingssystemförsök under 14 år där de främsta målsättningarna har varit att spara energi och i den mån detta varit möjligt också minska användningen av växtskyddsmedel (Nilsson 2000a, 2000b & 2005). Ett konventionellt led har jämförts med ett integrerat, där reducerad jordbearbetning använts (mullsådd). Kvävenivåerna har varit optimala för konventionell odling. Växtföljden har varit 6-årig och konstruerad så att bl a växtskyddsproblemen skulle bli så små som möjligt. I varje gröda har det
fun-nits en fastliggande kvävestege och ett fastliggande växtskyddsförsök med bl a helt obehandlade rutor och plansprutade sådana (tre upprepningar). I Tabell 3 visas medelskördeskillnader mot de plansprutade rutorna. Förluster orsakade av ogräs är i genomsnitt mellan 5 och 30 % i de olika grödorna. Förlusterna orsakade av svampsjukdomar och insekter har varit betydligt lägre och
bekämpning har måst ske hälften av åren med två undantag: Bladlöss i ärt har alltid uppnått bekämpningströsklarna och sprutning mot svampsjukdomar och ibland bladlöss i höstvete har skett nästan alla år.
tabell 3. resultat av randomiserade växtskyddsförsök i två odlingssystem med och utan vändande jordbearbetning på alnarp från 1993 och framåt. skördeförlust i obehandlade rutor i procent av plansprutade parceller (behandlade mot ogräs). medeltal för mellan 9 och 14 försöksår.
Höstvete
Socker-betor Korn Höstraps Rågvete Ärt
Ogräs 24 31 6 33 13 13
Insekter och
svampsjukdomar 10 a) 6 3 10 7
Frekvens, bekämpning 0,91 0,45 0,42 0,38 0,70 1,00 Fröet betat med insekticid med lång verkningstid.
Ekonomin i användning av växtskyddsmedel mot svampsjukdomar och bladlöss i nuvarande odling (genomsnitt för landet) har sammanställts av Djurberg & Gustafsson (2007). Ett exempel visas för höstvete i Figur 2. Rekommenderade doser för fungiciden Amistar låg, när dessa försök gjordes, mellan 0,75 och 1 L ha-1. För Pirimor som är en nästan helt selektiv insekticid mot bladlöss,
är rekommenderad dos 0,25–0,3 kg ha-1. Beräkningen för svampsjukdomar
bygger på mer än 100 fältförsök och för bladlöss på 15 försök. Beräkningen omräknar preparatpris, körskada och maskinkostnader till kg kärna per ha som jämförs med i försöken registrerade merskördar jämfört med obehandlat. Bekämpningen av svampsjukdomar är lönsam på en stor del av arealen redan vid ett mycket lågt vetepris och redan i doser långt under de rekommenderade. Eftersom alla bekämpningsrekommendationer och beslutsstöd är en prognos över främst den kommande väderutvecklingen och därför innebär ett ganska stort risktagande, är det inte så märkvärdigt att bekämpningen sker mer eller mindre rutinmässigt i slättbygdsområdena. När det gäller bladlöss är det inte självklart att rutinmässiga sprutningar är lönsamma.
Det finns bekämpningströsklar eller prognosmodeller för alla viktiga och frekvent uppträdande skadedjur. Dessa tillämpas också i stor utsträckning även om det i vissa grödor med frekventa bekämpningar mot t ex svamp-sjukdomar, förekommer att lantbrukarna lägger med också en dos insekticid.
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Avsalupris kärna, kr/kg % försök med vins t Slättgård 0,5 l/ha Amistar Slättgård 0,75 l/ha Amistar Slättgård 0,25 g/ha Pirimor Skogsgård 0,5 l/ha Amistar Skogsgård 0,75 l/ha Amistar Skogsgård 0,25 g/ha Pirimor
Figur 2. Fältförsök med svamp- och insektsmedel. Andelen försök som uppvisar skördeförluster som är större än kostnaden för behandlingen, vid olika vetepriser (Djurberg & Gustafsson 2007).
Sammanfattningsvis kan man alltså konstatera följande vad gäller använd-ningen av kemiska växtskyddsmedel i Sverige:
o Lönsamheten för olika växtskyddsåtgärder är ofta hög och minskar därtill starkt årsvariationen i skördarna.
o Rutinmässig behandling med kemiska växtskyddsmedel mot ogräs rekommenderas av den officiella rådgivningen och tillämpas också i ganska stor omfattning.
o Rutinmässig behandling mot svampsjukdomar är regel i vissa grödor, medan försök till behovsprövning sker i andra genom prognos och övervakningssystem. Preparaten är i första hand förebyggande och måste sättas in tidigt för att vara effektiva.
o Insekter behandlas till övervägande delen efter bekämpningströsklar (skördevinsten minst lika med bekämpningskostnaden).
o Övriga växtskadegörare (nematoder, virus, bakterier) behandlas inte med kemiska växtskyddsmedel.
Användningen av kemiska växtskyddsmedel
i svenskt jordbruk
De olika leverantörerna av växtskyddsmedel rapporterar försålda volymer årligen till Kemikalieinspektionen. Kemikalieinspektionen och Statistiska Centralbyrån (SCB) sammanställer värdena i en årsrapport över den svenska växtskyddsmedelsanvändningen baserad på i preparaten ingående aktiva sub-stanser och dessas målorganismer. Försäljningen av aktiv substans är inget bra mått på användningen av främst ogräsmedel, eftersom vissa preparat används i halv- och hellitersdoser, medan andra i 5- och 10-gramsdoser. De doser som jordbruksrådgivningen rekommenderar har därför använts för att omvandla
försålda mängder till ha-doser (såld mängd av varje preparat dividerat med den officiellt rekommenderade dosen av detta preparat). Reducerade doser, avpassade till bekämpningssituationen, tillämpas på många gårdar, vilket gör att även ha-doser är ett trubbigt mått på förbrukningen av växtskyddsmedel, dock betydligt bättre än försåld mängd aktiv substans. Som ett komplement till försäljningsstatistiken gör Statistiska Centralbyrån regelbundet intervju-undersökningar med lantbrukare. Den senaste undersökningen gjordes 2006 (SCB 2007b). I Tabell 4 har några data sammanställts som belyser hur växt-skyddsmedel används och i vilka grödor.
tabell 4. Förbrukningen av kemiska växtskyddsmedel sverige baserad på försäljningsstatistik från kemikalieinspektionen och scB:s intervjuundersökning med 3 300 växtodlingsgårdar 2006. ”areal” anger hur stor del (%) av arealen som behandlas och ”prep” hur stor mängd (%) av pre paratgruppens totala försäljningsvolym som används i de olika grödorna. stråförkortningsmedel, glyfosatpreparat och blastdödningsmedel är inte inräknade. ca 50 % av de använda ogräsmedlen i stråsäd är s k lågdosmedel. antal sprutningar anger max och minvärden för de olika gröd medeltal som ingår i studien (scB 2007a & scB 2007b).
Ogräsbekämpning Svampbekämpning Insektsbekämpning Antal sprutningar areal prep areal prep areal prep
Spannmål 79 60 85 41 60 34 1,2–2,2 Potatis 3 3 2 41 1 2 7,2–7,5 Sockerbetor 4 17 1 0 1 4 3,1 Oljeväxter 1 6 1 1 2 30 1,9–2,2 Övr grödor 13 14 10 16 36 28 Totalt ton preparat 644 a 169 22 Antal hektar-doser 2005 2 280 1 540 529
a) Tillkommer en ungefär lika stor kvantitet glyfosatpreparat.
Användningen av växtskyddsmedel i Sverige har i det närmaste legat på samma nivå de senaste 10 åren, speciellt om man tar hänsyn till de areal förändringar som skett (SCB 2007a). Möjligen kan man se en tendens till ökning av använd-ningen av svampmedel, troligen därför att en ny generation preparat ger större bekämpningseffekter än tidigare och lönsamheten därför har förbättrats.
Totalt såldes 2005 1 569 ton aktiv substans i form av 4,3 milj. ha-doser. Användningen är dock mycket ojämnt fördelad över landet. I Norrland behandlas 10 % av åkerarealen, främst med ogräsmedel, medan 93 % av spannmålsarealen behandlas med ogräsmedel i Skåne. Detta landskap står ensamt för knappt hälften av landets hela förbrukning av kemiska växt-skyddsmedel.
Potatisbladmögel är en mycket besvärlig sjukdom som angriper potatisblasten. Vissa år kan blasten vissna ned mycket fort. När blasten är död så avstannar tillväxten under jord och potatisarna blir små. Bilden visar ett fält med potatis där en yta har lämnats obehandlad och svampen har fått utvecklats fritt, dvs helt tagit död på blasten.
Copyright: Växtskyddscentralerna, SJV - Foto: Alf Djurberg Potatisbladmögel börjar breda ut sig på ett blad.
Potatisbladmögel dödar inte bara blasten utan gör även att potatisen får brunröta. Stora angrepp av bladmögel och brunröta var orsaken bakom hungersnöden på Irland under en följd av år under mitten av 1800-talet. Resultatet var att flera hundra tusen personer emigrerade till Amerika, för att kunna försörja sina barn med mat.
Foto: Björn Andersson
Bilden visar en korg med potatis som har brunröta och en korg med frisk potatis. Foto: Björn Andersson
Alternativ till kemiskt växtskydd
mekanisk bekämpning av ogräsIcke kemisk ogräsbekämpning kan göras med: o Stubbearbetning och plöjning mot kvickrot.
o Senarelagd sådd gör att en del av ogräset gror och förstörs genom sådden.
o Relativt hög utsädesmängd ökar konkurrensen med ogräsplantorna. o Blindharvning. En lätt harvning strax före grödans uppkomst. Måste
kompletteras med andra åtgärder.
o Tidig harvning. I bästa fall kan godtagbara resultat uppnås med 1–2 harvningar i vårstråsäd och ärt. Harvning i höstsådda grödor på hös-ten eller våren ger ofta mycket varierande resultat.
o Selektiv harvning med långfingerharvar fungerar bra i höstsäd och kan ge nästan fullständig ogräskontroll. Blir mer effektiv (mindre skador på grödan) om radavståndet ökas något och utsädesmängden hålls relativt hög. Harvningarna har som regel ingen avgörande effekt på rotogräsarter.
o Radodling och radhackning av t ex oljeväxter och åkerböna. o Avslagning i gröngödslingsgrödor och vallar mot tistel och andra
perenna ogräs.
o Växtföljdens uppbyggnad.
I en sammanställning av försöksresultat av Mattsson & Sandström (1994) redovisas effekter av olika metoder. En blindharvning ger i medeltal 65 % effekt, kompletterat med en tidig harvning fås 75 % effekt och med också en selektiv harvning en total effekt på 85 %, dvs i nivå med många kemiska bekämpningar. Effekterna är starkt beroende av väderlek och ståndorts faktorer och det är därför svårt att vara generell vad gäller de effekter som man uppnår. En tumregel är att en harvning ger 30 % effekt i höstsäd och 50 % effekt i vårsäd. Angivna effekter avser små ogräsplantor, eftersom verkan som regel sker genom jordtäckning. Bekämpningseffekten avtar snabbt när ogräsen blir större, vilket ytterligare understryker läglighetsaspekterna. Inom ekologisk odling, där mekanisk ogräsbekämpning är regel, tillämpas rutinmässigt ett par harvningar i vårsäd och en i höstsäd på våren (Pedersen 2008).
Effekten mot kvickrot av 2–3 stubbearbetningar med en tung harv och efterföljande höstplöjning anges till 50–60 % och 80–90 % för en glyfosat-behandling. En stubbearbetning anges förbruka 15–20 L diesel ha-1.
Arbetsbehovet är 5–8 gånger större än för sprutning (Olofsson & Nilsson 1999). Detta ställer stora krav på maskinkapacitet och tillgång på arbetstid under de två mest arbetskraftsintensiva månaderna på året. Därtill kommer att mekanisk bearbetning under felaktiga markfuktighets- och väderleks-betingelser skapar långsiktiga skador på markstrukturen som är lika allvarliga som skörde förlusterna av kvickrot. Ett ökat kväveläckage genom ökad höst-bearbetning utan mellangröda kan också befaras. Dessa samlade effekter på ekonomisk bärkraft och kväveurlakning skall ställas mot att glyfosat binds
till lerpartiklar och därför, åtminstone på tyngre jordar, kan röra sig med regn vatten i markprofilen och längs markytan och förorena omgivande mil-jöer. Valet av rajgräs som stödobjekt medför att man på myndighetsnivå tagit ställning för ökad glyfosatanvändning med större läckagerisk och mot större kväve läckage (Jordbruksverket & Kemikalieinspektionen 2002).
Bekämpning av insekter med växtextrakt
Precis som inom medicinen kan man säga att de kemiska växtskyddsmedlen hade föregångare i substanser som kan extraheras från växter (Tabell 5).
tabell 5. Några vanliga insekticider från växtriket.
Grupp Aktiv substans Registrering Syntetisk motsvarighet
Pyretriner Pyretrin I & II från
Chrysanthemum – arter Många preparat registrerade i Sverige, dock ej för
jordbruks-grödor.
pyretroider
Nem Azadiraktin från
Azadirachta indica 5 preparat. Mot mygg, fäs-tingar på hästar, mot
skade-djur på prydnadsväxter.
Nikotin Nikotin från tobak Inga Neonikotinider
Ett preparat som fortfarande används i relativt stor omfattning är pyretrum som ofta används tillsammans med piperonylbutoxid (PBO). De syntetiska analogerna, i form av pyretroider, är våra idag mest använda insekticider. Detta gör en jämförelse intressant.
PyRETRUM, PyRETRINER OCH PyRETROIDER
Pyretrum utvinns ur krysantemumväxter av släktet Chrysanthemum,
(Tanacetum) i första hand C. cinerariaefolium. Växten liknar vår vanliga
prästkrage och har vita blommor. Den måste ha en period med temperatu-rer lägre än 15 oC (ca 2 veckor) för att gå i blom. Temperaturer över 24 oC
under våren hämmar blombildningen. Växten trivs bra i ett fuktigt klimat, gärna med ganska hög nederbörd. Svampsjukdomar kan vara ett stort pro-blem, liksom en viss känslighet för låga vintertemperaturer. Odlingsområdet idag är Kenya (högt över havet) med 70 % och södra Australien (Tasmanien, 3 000 ha) med 30 % av världsproduktionen. Ursprungligen kom pyretrum från Kroatien (Dalmatiskt insektspuder). Mellan första och andra världskriget var Japan den största producenten. Pyretrum kan alltså odlas inom stora delar av jordens tempererade områden, även i Sverige om så skulle vara nödvändigt. Blommorna innehåller ca 2 % av de insekticida oljorna, pyretrinerna.
Traditionellt har odlingen av pyretrum varit arbetskrävande.
Markberedning och sådd gjordes manuellt. Den högsta halten oljor finns i den nästan avblommade blommorna som handplockades. Blommorna sol-torkades. Så arbetar man fortfarande på många gårdar i Kenya, dvs man praktiserar ekologisk odling av pyretrum. Skördarna i Kenya är hälften av de tasmanska.
På Tasmanien har man en teknologiskt mer avancerad produktion, som liknar annan konventionell odlingsteknik. Fältet plöjs och såbäddbereds, NPK gödsel-medel myllas med ungefär 100 kgN/ha. Efter uppkomst tunnas beståndet ut till 100 000 plantor/ha. Varje planta ger i detta odlingssystem ungefär 200 blom-mor, eller 2,5–3 ton/ha och 40–50 kg pyretriner/ha. Första skörden kan ske efter ca 1 ½ år och skördar kan tas under 7–8 år. Normalt kör odlarna upp grö-dorna efter drygt 4 år (Fulton et al 2001). Blommorna strängläggs och tröskas med en specialbyggd skördetröska. Plantorna angrips av flera svampsjukdomar och växtvirus. De allvarligaste, Phoma ligulicola och Sclerotinia sclerotiorum, kräver upprepade fungicidbehandlingar. Skördeökningar på 80 % har registre-rats i fältförsök med bekämpning av Phoma (Pethybridge et al 2007).
I fabriken pulveriseras blommorna i en kvarn och därefter extraheras oljan med hexan. När lösningsmedlet har avdunstat (och i stort sett återvunnits) har man en olja med 20–25 % pyretriner. I en raffineringsprocess avskiljs en del av föroreningarna och den formuleringsbara produkten innehåller nu 70 % pyretriner (Mocatta 2002). Ett annat sätt att dra ut oljan ur växtmaterialet är genom superkritisk CO2-extraktion, med högre utbyte. Produkten är liksom vid hexanextraktion en blandning av oljor, pigment, pyretriner och vaxer, som måste raffineras innan den kan användas (Kiriamiti et al 2003).
Den utvunna oljans insekticida egenskaper finns i 6 substanser: pyretrin I & II, cinerin I & II samt jasmolin I & II. De två första anses ha den starkaste bekämpningseffekten. De preparat som är registrerade på den svenska mark-naden innehåller pyretriner. Det finns 9 preparat mot insekter på prydnads-växter som innehåller enbart pyretriner och 17 som också har en större eller mindre mängd piperonylbutoxid avsedda för ohyra på husdjur, bostadsohyra, getingar, förrådsskadedjur, flugor i djurstallar, bisvärmar och myror.
Pyretrinerna har låg giftighet för högre djur. En översikt publicerad av WHO/FAO (Solecki 1999) sammanfattar de toxikologiska undersökningarna. Man konstaterar att levercancer främst uppkom vid hög tillförsel av pyretri-ner i en 18 månaders studie med råttor och möss. Lungtumörer observerades även hos möss och en ökning av godartade tumörer hos råtta. Man tolkade detta som en effekt av högre aktivitet hos vissa enzymsystem. Utvärderingen drog dock den slutsatsen att dessa effekter hade en tröskel och att riskerna inte hade relevans för de små mängder som människor normalt exponeras för. Sensibilisering kan dock förekomma med astma och liknande symtom som följd. Substansen har mycket lågt ångtryck och är olöslig i vatten. Trots detta transporteras den inte i näringskedjor. Den binds hårt till jordpartiklar och har en relativt kort nedbrytningstid (Extoxnet 1994). Halter på 0,1 ppm har dock uppmätts i jord 4 dagar efter sprutning (Antonious et al 1997).
Pyretrinerna bryts snabbt ner vid temperaturer över ca 60 oC, av UV-ljus
och genom oxidation. Nedbrytningen av pyretriner i insekterna kan minska genom att också tillföra piperonylbutoxid som blockerar insekternas avgift-ningssystem, vilket ökar effekten av pyretrinerna. Ett annat sätt är att addera halogener till molekylen (t ex klor, brom och fluor), vilket starkt minskar ned-brytningshastigheten och man får då pyretroider. Pyretrinernas och pyretroi-dernas effekt på insekterna är densamma som den hos DDT: Jonkanalerna i nerverna blockeras så att de står öppna och härigenom kan nervsignalen inte
transporteras längs nervtråden. Det är därför likheter i rymdkonfigurationen snarare än de direkt kemiska likheterna som avgör toxiciteten.
Pyretroidernas högre stabilitet gör deras negativa egenskaper mer påtag-liga främst ur miljösynpunkt. Den höga giftigheten för t ex vattenlevande organismer är ett påtagligt problem om substanserna hamnar i denna miljö genom slarv eller bundet till markpartiklar vid erosion. Pyretroiderna trans-porteras dock inte i näringskedjor. Under senare år har studier antytt att pyretroiderna kan ha en svag carcinogen effekt, möjligen genom påverkan på endokrina system. I princip är den största skillnaden mellan pyretroider och pyretriner skillnaden i nedbrytningshastighet.
Innan de syntetiska växtskyddsmedlen blev allmänt använda var pyretrum, med eller utan PBO (Eichler 1954), en vanlig insekticid. Bladloppor, blad-löss, fjärilslarver, trips m fl skadeinsekter nämns i rådgivningslitteraturen från denna tid (Ong 1948). Den insekticida effekten är bredare för pyretriner än för många kemiska insektsmedel.
PIPERONyLBUTOxID (PBO)
PBO är en synergist och används i olika blandningar med växtskyddsmedel för att förstärka effekten genom att hämma de enzymsystem som bryter ner pyretriner. Härigenom kan ett svagt växtskyddsmedel som pyretrum ges en betydligt starkare effekt. Dessa enzymsystem finns inte bara hos insekter utan även hos t ex högre djur. Toxiska effekter av piperonylbutoxid kan därför ses på sköldkörtel, hypofys och adrenalinproducerande körtlar. Risk finns för carcinogena effekter och negativa effekter på immunsystemet. Därtill är sub-stansen ytterst giftig för daggmask och mycket giftig för vattenlevande djur. Så låga doser som 1 ppm reducerar äggkläckning och tidig yngeltillväxt hos fisk (Cox 2002). Halveringstiden varierar mellan olika källor, men tycks vara tillräckligt låg för att orsaka miljöproblem om en mer omfattande användning skulle tillåtas. Det finns alltså goda skäl till att registreringen av denna syner-gist är mycket begränsad i Sverige.
Växtskydd och de nationella miljömålen
Av de 16 nationella miljömålen är det framförallt Giftfri miljö som berörs av växtskyddsåtgärder inom jordbruket. Detta behandlas nedan. Ett rikt växt-
och djurliv samt Ett rikt odlingslandskap behandlas under ”Ekologiska
effek-ter”. Hållbar utveckling är central för denna rapport.
Flertalet produktionsmedel inom svenskt konventionellt lantbruk är idag baserade på petroleumprodukter, i första hand naturgas och dieselolja och tillverkningen av växtskyddsmedel är inget undantag, vilket innebär att en mer eller mindre stark inverkan på Begränsad klimatpåverkan sker (avsnitt ”Klimatpåverkan av tillverkningen av växtskyddsmedel”).
Praktiskt taget all applicering sker genom sprutning (SCB 2007b), vilket leder till avdrift av växtskyddsmedel under sprutningen och till avdunst-ning av växtskyddsmedel från bladverk och mark under en tid efteråt. Detta berör miljömålet Frisk luft. Avdriftsproblematiken har behandlats utförligt
i Naturvårdsverkets föreskrifter om spridning av kemiska växtskyddsmedel (SNFS 1997:2; Naturvårdsverkets författningssamling 2000), medan däremot avdunstningen nästan aldrig berörs. Avdunstningen bestäms inte i huvudsak av ångtrycket, utan mer av storleken på övergångsenergin mellan fast/vätske-fas och gasfast/vätske-fas (en funktion av Henrys konstant, ångtryck och partitionerings-koefficienter). Sammanställer man avdunstningsenergin för de svenska växtskyddsmedlen så hamnar man för nästan alla preparat under den gräns för vilken avdunstning kan tänkas vara ett problem. Ofta är substanserna så hårt bundna till mullämnen att avdunstning inte är möjlig (formler och data finns i databasen PETE som kan laddas ner från Rothamsteds hemsida och innehåller 900 växtskyddsmedel). I Danmark har man genomfört mätningar av avdunstningen efter sprutning. Mätning av avdunstningen, meteorologiska förhållanden och växtskyddsmedlets fysiokemiska egenskaper har använts för att validera en avdunstningsmodell (Andersen et al 2006). Resultaten visar att avdunstning och sekundär deposition är faktorer som måste beaktas när växt-skyddsmedlens miljöegenskaper undersöks.
Läckage av växtskyddsmedel till grund- och ytvatten faller under och berör miljömålen Grundvatten av god kvalitet och Levande sjöar och
vatten-drag. Övervakning av förekomsten av växtskyddsmedel i vatten har skett
under många år, men har nackdelen att inte kunna visa vilka processer som skapar föroreningarna. Krueger & Nilsson (2001) har visat att emissioner bundna till sättet att använda växtskyddsmedel (lagring, påfyllning, rengöring av sprutan osv) står för en mycket stor del av de halter som kan uppmätas i ett undersökt avvattningsområdes vattendrag. I Danmark har man, genom ett särskilt riksdagsbeslut, skapat provningsstationer som mäter olika växt-skyddsmedels förmåga att nå grund- och dräneringsvatten på olika jordar (Kjaer et al 2007). Något motsvarande finns inte ännu i Sverige. Markens lerinnehåll bestämmer bl a vilka substanser som transporteras i markprofilen. Tyvärr saknar Danmark större områden med mycket styva leror. Anläggningar av samma typ på styva Mellansvenska lerjordar skulle avsevärt öka våra sam-lade kunskaper inom detta område. Markvatten fångas upp på olika djup och med olika metoder och halterna av olika substanser mäts. ytorna är mellan 1 och 3 ha och ligger på fem platser i olika delar av Danmark. På ytorna odlas grödor med normala jordbruksmetoder och sprutas vid normala tidpunkter med de pesticider som skall undersökas. Hittills har 31 olika växtskyddsmedel undersökts från starten i maj 1999. Sex av dessa förekom aldrig i dränerings- eller markvatten medan 14 återfanns någon gång i halter över 0,1 µg L-1. Elva
växtskyddsmedel eller deras nedbrytningsprodukter uppvisade högre värden på en meters djup, men bara i något fall (metribuzin) i djupare lager.
Indirekt berörs också miljömålet Ingen övergödning. I odlingssystem som drivs intensivt, ligger kvävetillförseln nära systemets mättnadspunkt. Kvävegödsel tillförs motsvarande en förväntad skörd. Normalt uppstår inget läckage av kväve när växterna befinner sig i aktiv tillväxt. Om starka angrepp av svampsjukdomar eller skadedjur får utvecklas ohämmat kan växternas produktionsförmåga hämmas i större eller mindre grad. Kväveläckage kan då uppstå även under odlingssäsongen. Detta gäller även under vissa förhållan-den för ekologisk odling.
klimatpåverkan av tillverkningen av växtskyddsmedel
Tillverkningsprocesserna för syntetiska växtskyddsmedel är inget som res-pektive företag vill diskutera. Det är därför omöjligt att göra en bedömning av vilka emissioner som kan uppstå under tillverkningen. Kväve är ingen ovanlig ingrediens i de aktiva substanserna, men med största sannolikhet är tillverkningsprocesserna slutna, inte minst av säkerhetsskäl, varför emissio-ner av kväve föreningar inte är att förvänta. Audsley et al (1997) konstaterar att uppmätta utsläpp av aktiv substans från tillverkningen av olika kemiska växtskyddsmedel är negligerbara. Stora energimängder i form av petroleum-produkter används däremot. Energin består dels av det som är bundet i prepa-ratet och dels det som används för tillverkning och transport. Endast det senare genererar koldioxid. Audsley et al (1997) anger för respektive insekts-, svamp- och ogräsmedel 30 % av preparatens totala energiinnehåll som processenergi baserad på oljeprodukter och 16 % baserat på elektricitet. Beräkningar av den totala koldioxidemissionen vid tillverkningen kan därmed skattas. Värdena på gårdsnivå blir små, i storleksordningen ett halvt kilo per ha.
ekologiska effekter
BIOLOGISK MÅNGFALD I ODLINGSLANDSKAPET
Biologisk mångfald är ett mycket omfattande men lite vagt begrepp. I prin-cip betyder det antalet arter inom ett visst område, däremot inte hur många individer som förekommer av de olika arterna. Vanligen finns det dock ett samband mellan artrikedom och individtäthet. Ett fåtal arter är vanliga och det finns många arter som är mer eller mindre ovanliga. Hur många arter som finns och hur många av dessa som är sällsynta bestäms givetvis av klimat och väderlek, jordart och andra grundläggande faktorer, men också i hög grad av vilka resurser i fråga om föda och skydd som erbjuds arterna. Antalet växt-arter bestämmer förekomsten av växtätare och rovdjur, som också påverkas starkt av hur heterogen miljön är; möjligheten att gömma sig, att finna skydd för en ogynnsam väderlek, att finna platser för fortplantning osv Bördigheten hos en plats, t ex en hög tillgång på växtnäring leder ofta till ett växtsamhälle med färre arter, som vi t ex ser i olika naturbetesmarker. Detta är en förenklad bild av varför artrikedomen på en plats skiljer sig från en annan, men rymmer ändå de viktigaste dragen.
Under senare år har ett antal studier genomförts som visar att landskapets sammansättning av olika biotoper är viktigare än om odlingssystemen i detta landskap är ekologiska och växtskyddsmedelsfria. I Frankrike studerades 100 fågelarters förekomst med hjälp av individuell märkning. Man konstaterade att den viktigaste faktorn för att bestämma förekomst och stabiliteten hos fågelpopulationerna var förekomsten av andra biotoper än odlade marker (Devictor & Jiguet 2007). En dansk undersökning har visat att den större biologiska mångfald som tidigare uppmätts på gårdar med ekologisk odling till större delen var ett provtagningsfel. Ekologiska odlingar låg inom mindre bördiga områden som redan på förhand genom landskapets struktur hade en större biologisk mångfald (Levin 2007). I Sverige har Weibull och Östman (2002) visat samma sak: det är biotopmångformigheten som bestämmer den biologiska mångfalden, i högre grad än odlingssystemets egenskaper. I en
översikt över de undersökningar där ekologisk och konventionell odling jäm-förts konstaterar Trewavas (2004) att det inte finns några belägg för större biodiversitet på ekologiska gårdar.
Ett antal studier visar att artrikedomen är större i ekologiska odlingar. Som dock Hole et al (2005) påpekat i en omfattande genomgång av ett stort antal vetenskapliga undersökningar har många av dessa studier en svag vetenskaplig metodik, är taxonomiskt begränsade och är genomförda på någon enstaka plats. Det är därför omöjligt att ange orsakerna till observe-rade skillnader. Fuller et al (2005) har i en studie av 89 par av ekologiska och konventionella gårdar försökt eliminera dessa metodfel. Praktiskt taget alla ekologiska odlingar med höstvete och vårstråsäd i Storbritannien omfattades av undersökningen. Som väntat var antalet ogräsarter större på de ekologiska gårdarna. I övrigt förekom inga säkra skillnader i artantal, däremot i individ-täthet, vilket ju är just målet för den konventionella odlingen.
Både i England och Sverige har ett antal fågelarter i odlingslandskapet minskat starkt, åtminstone i antal, under de senaste årtiondena. Wretenberg et al (2006, 2007) analyserade förekomsten av 21 arter knutna till jord bruket (t ex sånglärka) under det senaste kvartsseklet. Man kunde inte se några sam-band med intensifieringen av jordbruket (handelsgödsel och pesticider) men däremot med ökningen av tätbevuxen åkermark t ex höststråsädes arealen, långliggande vall och träda. Extensifiering i områden som redan har en stor areal extensiv produktion, liksom ökad intensifiering i slättbygd leder till sämre livsvillkor för vissa fågelarter, fjärilar och humlor därför att landskapet blir mer homogent (Rundlöf och Smith 2006, Rundlöf et al 2008a & 2008b, Wretenberg et al 2007, 2007).
Konventionen för biologisk mångfald har följande definition (CBD 1992)
” ’Biological diversity’ means ….. diversity within species, between species
and of ecosystems”, dvs tre nivåer: genetisk mångfald, artmångfald och eko-systemmångfald. Man kan därför säga att det i jordbrukslandskapet, oavsett odlingssystem, finns brister i ekosystemmångfalden som leder till brister i de
båda andra mångfaldsnivåerna. En ökning av den biologiska mångfalden
inom jordbruksföretaget sker alltså effektivast genom att skapa andra habi-tat än de som används för produktion. Att omgärda fälten med buskridåer, enstaka träd och en kantzon där inga växtskyddsmedel används tjänar ett sådant syfte. Helst skall dessa kantzonsbiotoper också hänga samman, så att det skapas en ekologisk infrastruktur. De båda bilderna nedan får illustrera detta. Den övre bilden (Figur 3a) visar en ekologisk driven gård i södra Sverige som den ser ut för några år sedan och den nedre (Figur 3b) som den skulle ha sett ut med en större mängd olika och sammanhängande habitat. Den biologiska mångfalden skulle öka utan att påverka åkerns produktions-förmåga. Dessa miljöer skulle också kunna ha ekonomisk betydelse genom att utgöra skyddszoner för vissa naturliga fiender och inte minst pollinatörer.
BIOLOGISK MÅNGFALD I GRÖDORNA
Åkern är ett primitivt ekosystem med hög produktivitet som skapats för att gynna kulturväxter. Heterogenitet motverkas genom plöjning, jordbearbet-ning, sådd av en och samma art över en stor yta och genom användning
av växtskyddsmedel. Vi kan öka odlingssystemets komplexicitet genom att minska våra krav på nyttig produktionsförmåga och t ex tillåta mer ogräs eller låta bli att bekämpa skadeinsekter. De biologiska mångfaldsfrågorna är alltså också knutna till odlingsintensiteten.
Figur 3 a och b. Skapandet av miljöer för att öka den biologiska mångfalden på en gård utan att störa möjligheterna att producera livsmedel. Ett hypotetiskt exempel.
