|
Ukrudtsstriglingens effekter på dyr, planter og ressourceforbrug 2 Baggrund
2.1 Ukrudtsstrigling som alternativ til herbiciderBichel-udvalgets arbejde behandlede mulighederne for en hel eller delvis afvikling af pesticidanvendelsen i Danmark og de ulemper og fordele der vil være forbundet hermed (Bichel-udvalget 1998). Siden da er der foregået en omfattede forskning og et sideløbende forsøgs- og udviklingsarbejde. Generelt er resultatet heraf, at der er mulighed for at ukrudtsstrigling kan indgå som alternativ til herbicider i særlige afgrøder (fx markært), og i særlige områder hvor pesticidanvendelse måtte ønskes begrænset af hensyn til miljø og natur. Ligeledes er effektiv ukrudtsstrigling en vigtig faktor for rentabel økologisk planteavl. Igennem de seneste to årtier har der været udført en betydelig forskningsmæssig indsats med fokus på pesticidernes direkte og indirekte effekter på agerlandets vilde flora og fauna (Braae et al. 1988, Hald & Reddersen 1990). Det er veldokumenteret, at pesticidanvendelse har været en af de væsentligste grunde til flere agerlandfugles markante tilbagegang i de fleste vesteuropæiske lande (Fuller et al. 1995, Chamberlain et al. 2000). Pesticidernes negative indvirkning har primært været indirekte gennem en reduktion af vilde planter, insekter og andre hvirvelløse dyr (Potts 1986, Odderskær et al. 1997, Morris et al. 2005). Blandt de mest udbredte metoder for ukrudtsbekæmpelse i økologisk dyrkede kornafgrøder er anvendelsen af ukrudtsstriglinger. Denne alternative form for ukrudtsbekæmpelse anvendes stort set ikke i konventionel dyrkning, selvom der har været en vis forsøgsmæssig interesse for at kombinere strigling og herbicidanvendelse i bestræbelse på at reducere pesticidforbruget. Effekterne på ukrudtsbiomasse og plantetæthed er variable og i en del tilfælde utilfredsstillende, og afhænger af blandt andet af ukrudtsflora, behandlingstidspunkter og vejrforhold (Rasmussen 1996, Rasmussen & Ascard 1995). Der foreligger kun få eksperimentelle undersøgelser, der belyser de direkte og indirekte effekter af mekanisk ukrudtsbehandling på fugle og hvirvelløse dyr i dyrkede marker (Thorbek & Bilde 2004; Esbjerg et al. 2006). 2.2 Hvorfor undersøge effekter på fugle, hvirvelløse dyr, den vilde flora, og landbrugets ressourceforbrug?Effekten af mekanisk ukrudtbekæmpelse målt i forhold til anvendelse af herbicider kan måles på mange forskellige indikatorer. I dette projekt undersøges effekten af ukrudtsstrigling på forekomsten af vilde planter og udvalgte dyrearter/grupper, der muliggør undersøgelser af effekter på mange trofiske niveauer og funktionelle grupper af vilde dyr og planter. Undersøgelserne omfatter sanglærke, en udvalgt art af løbebiller (Bembidion lampros), en udvalgt art af edderkopper (tæppespinderen Erigone atra), mikroleddyr (springhaler og mider), regnorme og ukrudtsflora. Effekter på sanglærkens reproduktionssucces er vigtige at opgøre fordi ukrudtsstrigling foregår i den første halvdel af fuglenes yngleperiode. Sanglærken er den fugleart i agerlandet, der er mest eksponeret for denne form for ukrudtsbekæmpelse, da reden etableres på jorden og den overvejende del af bestanden yngler i kornmarker. Biller og edderkopper er vigtige prædatorer på forskellige mikroleddyr (herunder springhaler og mider) samt bladlus og andre skadedyr, og tjener derudover som vigtige byttedyr for andre dyr på højere trofiske niveauer (herunder sanglærken og andre agerlandsfugle), og bidrager dermed til at oprette en høj biodiversitet i landbrugssystemet. De udvalgte arter er hyppigt forekommende arter i dyrkede kornmarker, og er begge arter tilpasset et omskifteligt miljø. Jordens mikroleddyr og regnorme har vigtige funktioner som fremmere af den biologiske omsætning af plantenæringsstoffer i jorden. De forøger jordens egnethed som dyrkningsmedium for afgrøder. De tjener som vigtige byttedyr for andre dyr på højere trofiske niveauer. Den naturlige flora (ukrudt) undersøges fordi den er en vigtig dyrkningsmæssig faktor samt forventes at spille en rolle for de indirekte effekter knyttet til ukrudtsstriglinger. Høstudbyttet registreres i striglede og ustriglede markhalvdele samt i de udlagte blokforsøg med henblik på at kunne fastlægge den optimale striglingsintensitet under de givne forsøgsbetingelser. I de følgende afsnit uddybes begrundelsen for undersøgelsen. 2.2.1 Effekter på højere dyrKun få marktilknyttede arter af pattedyr og fugle er i perioder af deres liv potentielt udsatte for en risiko gennem mekanisk ukrudtsbehandling af afgrøder (sanglærke, vibe, bomlærke, hare, agerhøne, fasan). Blandt disse, er sanglærken den potentielt mest udsatte, idet hovedparten af alle reder placeres i markerne, direkte på jorden. Der foreligger kun sparsomme oplysninger om effekter af mekanisk behandling på højere dyr. For sanglærken foreligger der igennem pilotundersøgelser oplysninger, der - selvom det foreliggende datamateriale er spinkelt - tyder på, at reder med æg der udsættes for strigling påføres en dødelighed på mellem 40-60 % (Odderskær, 2002). Derudover undersøges striglingens effekter på sanglærke og leddyr knyttet til jordoverfladen i et igangværende projekt (’Flora og fauna i marker: Betydningen af mekanisk ukrudtsbekæmpelse – og værdisætning af skånsom plantebeskyttelse’) under Miljøstyrelsens pesticidforskningsmidler. De negative følgevirkninger for sanglærken og andre jordrugende arter afhænger af tidspunktet for behandling(er), samt frekvens af og interval mellem disse, og størrelsen af evt. følgevirkninger vil således afhænge af de enkelte arters adfærd og biologi. For sanglærkens vedkommende er der behov for på et mere solidt grundlag at kvantificere den direkte effekt af mekanisk behandling på denne karakterarts samlede reproduktion. 2.2.2 Effekter på hvirvelløse dyrDer foreligger kun få eksperimentelle undersøgelser, der belyser de direkte og indirekte effekter af mekanisk ukrudtsbehandling på hvirvelløse dyr i dyrkede marker. Nye danske undersøgelser har vist, at de direkte effekter af strigling i kornafgrøder på nogle af de hyppigst forekommende insektgrupper (løbebiller og rovbiller) og edderkopper (tæppespindere) i dyrkede marker kan svinge fra 25 – 60 % dødelighed for hhv. billernes og edderkoppernes vedkommende (Thorbek & Bilde, 2004). Effekten på den samlede biomasse af marklevende hvirvelløse dyr kendes øjensynligt ikke. Tæppespindere (edderkopper af familien Linyphiidae) og løbebiller er valgt som studiearter, fordi de både er mest talrige og mest effektive nyttedyr blandt leddyr i dyrkede marker. De er af økonomisk betydning, fordi store populationer af disse generalist-prædatorer kan forhindre udbrud af skadedyr. Derudover er disse dyr vigtige som føderessource for andre arter herunder fugle som sanglærken. Jordens mikroleddyr (primært springhaler og mider) og regnorme er velegnede som indikatorer for jordøkosystemets struktur og funktion. Mikroleddyr optræder ofte i høje tætheder i landbrugssystemer (Petersen & Luxton 1982; Axelsen & Kristensen 2000) og er lette at kvantificere præcist. Artsdiversiteten af mikroleddyr er stor i landbrugssystemer, hvilket giver mulighed for at kvantificere forskelle i biodiversitet mellem forskellige dyrkningssystemer (Krogh 1991; Krogh et al. 1996). Mikroleddyr har en effekt på funktionen af jordøkosystemet idet de lever af bakterier og svampehyfer i jorden. Denne græsning er medvirkende til at holde disse primære nedbryderorganismer i en eksponentiel vækstfase og dermed maksimere mineraliseringen af dødt organisk stof og frigivelsen af plantenæringsstoffer. Mikroleddyr er sandsynligvis også medvirkende til spredning af svampesporer, således at tilført dødt plantemateriale hurtigere bliver koloniseret af svampe (Petersen 2002). Mikroleddyr er vigtige fødeemner for generalist insektprædatorer i landbrugsøkosystemer (Toft & Wise 1999; Marcussen et al. 1999; Bilde et al. 2000). I den tidlige vækstsæson udgør springhaler hovedparten af føden for mange insektprædatorer, f.eks. edderkopper og løbebiller. Dette betyder, at populationen af insektprædatorer er høj på det tidspunkt hvor angreb af skadelige insekter som bladlus bliver af betydning senere i vækstsæsonen. En høj forekomst af springhaler er derfor med til at fremme bestanden af skadevolderes naturlige fjender, som potentielt kan være til gavn for landbrugsproduktionen. Det er derfor vigtigt at undersøge effekten af den mekaniske ukrudtsbekæmpelse på mikroleddyrene. Regnormenes effekter på jordstruktur, udluftning og dræning er velkendt fra mange studier. Artsdiversiteten af regnorme er ikke stor i landbrugssystemer, men deres biomasse og graveaktivitet er så stor, at de har stor betydning for plantevækst (Edwards & Bohlen 1996). Desuden er regnorme en vigtig fødekilde for mange højerestående dyr. Anvendelsen af mikroleddyr og regnorme som indikatorer for naturindhold er derfor relateret til både struktur og funktion af jordøkosystemet. Herbiciders effekt på jordlevende dyr er forholdsvis godt undersøgt. Almindelig brug af herbicider har sandsynligvis ingen eller kun ringe effekt på regnorme (Edwards & Bohlen 1992). Mange i Danmark brugte herbicider har ligeledes ringe effekt ved markdosis, hvis nogen, på jordlevende leddyr (Scott-Fordsmand et al. 2000; Cortet & Poinsot-Balaguer 2000). Effekten på jordlevende dyr af ukrudtsstrigling, som den anvendes i moderne landbrug, er ikke undersøgt. I og med at mekanisk bekæmpelse i mange tilfælde medfører en mere eller mindre kraftig forstyrrelse af jorden (f.eks. radrensning eller strigling), er det dog sandsynligt, at der vil være en vis negativ effekt på regnorme og mikroleddyr. Dette skyldes dels at dyrene i overfladen kan blive dræbt af jordbehandlingen, men jordløsningen kan også betyde en øget udtørring af jorden. Jordens fugtighedsforhold er en særdeles vigtig faktor for bestanden af jordlevende dyr (Rapoport & Tschapek 1967; Edwards & Bohlen 1996). Det er derfor sandsynligt, at mekanisk bekæmpelse vil have nogen effekt, måske endda en kraftig effekt på jordens organismer. Der mangler i høj grad videnskabelige undersøgelser til at belyse effekterne af ukrudtsstrigling på jordbundsfaunaens artsdiversitet og biomasse. 2.2.3 Effekter på ukrudtDet er ikke projektets formål at dokumentere ukrudtsstriglingens potentiale som alternativ bekæmpelsesforanstaltning, da dette spørgsmål er belyst i talrige forsøg gennem de sidste 10-15 år (Rasmussen et al., 1997). I forsøg hvor ukrudtsstrigling indgår, er det imidlertid vigtigt at registrere ukrudtsstriglingens effekter på ukrudt og udbytte, for at få en meningsfyldt beskrivelse af striglingens aggressivitet. I modsætning til herbicidbehandlinger, hvor angivelse af herbicidnavn og dosering giver en meningsgivende beskrivelse af behandlingen, giver det kun ringe mening at angive striglingens aggressivitet gennem en beskrivelse af den anvendte strigle og dens aktuelle anvendelse. At der eksempelvis har været kørt 8 km/t med et givet striglefabrikat, siger intet om striglingens aggressivitet (Rasmussen, 1992). Det er først når effekterne på ukrudt og afgrøde er kendte, at det er muligt at vurdere om striglingens aggressivitet i forhold til almindelig landbrugsmæssig praksis (Rasmussen, 1992). For at kunne vurdere om aggressiviteten af de i forsøgene gennemførte striglinger er stor, middel eller lille i forhold til almindelig landbrugsmæssig praksis, er det således nødvendigt at gennemføre responsmålinger på ukrudt og afgrøde. 2.2.4 Effekter på landbrugets ressourceforbrugDen direkte og indirekte effekt af ukrudtsstrigling på landbrugets ressourceforbrug og økologiske bæredygtighed kan med fordel opgøres ved en systemanalyse af energiforbrug og – produktion. Energibalancen integrerer en lang række af de ressourceforbrug i form af pesticider, næringsstoffer, maskiner etc., der påvirker den økologiske bæredygtighed af landbrugsproduktionssystemer (Fluck 1992; Dalgaard 2001). En anden fordel er, at for at opgøre energiforbruget og produktionen må hele produktionssystemet beskrives, og denne systembeskrivelse kan anvendes til beregning af produktions- og miljøøkonomiske forhold og sammenligning af de forskellige produktionssystemer med og uden anvendelse af herbicider. Desuden har energiforbruget relation til udledningen af drivhusgassen kuldioxid. I nærværende projekt opgøres energiforbruget som summen af direkte energi forbrugt som olie, el, kul etc. og indirekte energi til fremstilling af gødning, pesticider, maskiner etc. I Danmark er der udviklet modeller til opgørelse af såvel det direkte som det indirekte energiforbrug i landbruget (Dalgaard et al. 2001), såvel som den afledte effekt på udledning af drivhusgasser (Olesen 2005, Dalgaard et al. 2002). Generelt gælder der, at ukrudtsstrigling påvirker energiforbruget, idet specielt dieselforbruget stiger (Dalgaard et al., 2003 a). Men sammenhængen mellem plantebeskyttelsesstrategi og den samlede energibalance samt drivhusgasudledning i landbruget er ikke simpel, idet såvel energiinput som -output påvirkes, og idet energiindholdet i indsatsfaktorer såsom gødning, pesticider og maskiner, der påvirkes af dyrkningssystemet, også bør medregnes (Dalgaard 1998). 2.2.5 Modellering på landskabsniveauDet har tidligere i praksis været umuligt at kvantificere effekterne af forskellige dyrkningsmæssige tiltag på dyrepopulationer set på landskabsskala, dels på grund af problemer både med at definere landskaber med tilstrækkelig kompleksitet og inkorporering af rumlige og tidsmæssige interaktioner. Den seneste udvikling indenfor terrestrisk populationsmodellering har imidlertid givet mulighed for at løse disse problemer gennem konceptet landskabsøkotoxikologi og landskabsskala modelsimulering (Topping et al., 2003; Topping & Odderskær, 2004). I denne type af modellering er dyrenes individuelle adfærd og økologi opskaleret til et landskabsniveau. Integrationen af dyreøkologi og påvirkninger fra f.eks. pesticidanvendelse/ukrudtsstriglinger sker via en integration med en detaljeret dynamisk landskabssimulering af dyrkningspraksis og den konkrete anvendelse af pesticider/strigling. DMU har opbygget et modelsimuleringredskab, ALMaSS, som er i stand til i praksis at håndtere ovenstående problemstilling. ALMaSS modelsystemet består af individbaserede modeller for en række dyrearter og en landskabsmodel (en række konkrete landskaber er digitaliseret). Den enkelte bedriftsstyring foregår igennem en ”farm manager”, og derudover tager modelsystemet imod inputdata i form af f.eks. vejrlig, pesticidbrug, ukrudtsstrigling, behandlingshyppigheder, arealstørrelser for de enkelte behandlinger mm. (se endvidere Bilag A for en nærmere beskrivelse). Fordelen ved at anvende ALMaSS i nærværende projekt kan opsummeres som følger:
Anvendelsen af modelsystemet ALMaSS i nærværende projekt ses som det bedste middel for under samme landskabsmæssige betingelser at foretage sammenlignende undersøgelser af indvirkningen af mekanisk og kemisk ukrudtsbekæmpelse på udvalgte indikator arter af dyr.
|