Der Rückgang der Unkrautbekämpfung durch Glyphosat seit 25 Jahren

Es ist ein Vierteljahrhundert her, seit Mais und Sojabohnen so manipuliert wurden, dass sie den vernichtenden Nebeln des Herbizids Glyphosat standhalten. Ursprünglich als „Wunderwaffe“ für die Unkrautbekämpfung angepriesen, wurden die veränderten Nutzpflanzen und ihr Herbizid-Begleiter schnell und weithin in den Mais- und Sojaanbaugebieten Nordamerikas übernommen. In den darauffolgenden Jahren lösten jedoch Unkräuter, die gezielt ausgerottet werden sollten, in aller Stille eine Rebellion aus.

Ein neuer PNAS-Nexus Die von Wissenschaftlern des USDA Agricultural Research Service (USDA-ARS) und der University of Illinois Urbana-Champaign geleitete Studie wirft einen retrospektiven Blick auf die Wirksamkeit von Glyphosat nach der Kommerzialisierung der gentechnisch veränderten Pflanzen.

Die Forscher sammelten Daten aus jährlichen Herbizid-Bewertungsversuchen an Land-Grant-Universitäten in den USA und Kanada und zeigten einen signifikanten und schnellen Rückgang der Glyphosatbekämpfung bei allen sieben von ihnen untersuchten Hauptunkrautarten.

„Unsere Analyse stellt eine der größten kumulativen Messungen dar, wie sich Unkrautgemeinschaften an die vereinfachten Unkrautbekämpfungstaktiken angepasst haben, die in beispiellosem Ausmaß in ganz Nordamerika eingeführt wurden“, sagte Chris Landau, Postdoktorand für USDA-ARS und Erstautor des Papiers.

Obwohl Glyphosat in den ersten Jahren eine überlegene Unkrautbekämpfung ermöglichte, zeigten die meisten Unkräuter im Datensatz bereits nach zwei bis drei Jahren Anzeichen einer Anpassung an die Chemikalie. Innerhalb eines Jahrzehnts reagierten Unkräuter um bis zu 31,6 % weniger auf Glyphosat, mit einem weiteren linearen Rückgang im Laufe der Zeit.

„Die Natur hat genau das getan, was wir den Menschen vermeiden wollten: Sie hat sich angepasst“, sagte Co-Autor Aaron Hager, Professor und Fakultätserweiterungsspezialist am Department of Crop Sciences und Illinois Extension, Teil des College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) an der U. of I.

Zusätzlich zum Kontrollverlust wurde die Wirksamkeit von Glyphosat im Laufe der Zeit immer variabler.

„Als Glyphosat-tolerante Nutzpflanzen zum ersten Mal eingeführt wurden, war die Unkrautbekämpfung in jeder Umgebung hoch; die Leistung von Glyphosat wurde jedoch von Jahr zu Jahr weniger konstant“, sagte Co-Autor Marty Williams, Ökologe beim USDA-ARS und außerordentlicher Professor für Nutzpflanzenwissenschaften . „Zum Beispiel sorgte Glyphosat Mitte der 1990er-Jahre auf den meisten Parzellen für eine nahezu 100-prozentige Bekämpfung einer bestimmten Art. Doch im Laufe der Zeit wurde eine akzeptable Unkrautbekämpfung seltener und verschlechterte sich oft unter 50 %, 30 % und noch schlimmer.“

Diese Muster wurden aus jährlichen Herbizid-Bewertungsversuchen abgeleitet, die an Land-Grant-Universitäten durchgeführt wurden, normalerweise in Verbindung mit ihren jeweiligen Beratungsdiensten. In diesen sorgfältig durchgeführten Versuchen werden neue und bestehende Herbizide gegen zahlreiche häufig vorkommende und problematische Unkrautarten getestet. An den meisten Land-Grant-Universitäten werden jedes Jahr landesweit mehrere Herbizid-Bewertungsversuche durchgeführt, von denen einige seit den 1970er Jahren kontinuierlich durchgeführt werden.

Vor ein paar Jahren untersuchten Landau, Hager und Williams historische Daten aus Herbizidbewertungsversuchen der University of I., um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Unkrautbekämpfung auf Mais- und Sojabohnenfeldern in Illinois zu untersuchen. Als sie beschlossen, sich die Geschichte des am häufigsten verwendeten Herbizids des Landes anzusehen, wusste das Team, dass es leistungsfähiger sein würde, auf Daten außerhalb von Illinois zuzugreifen. In Zusammenarbeit mit 24 Institutionen in ganz Nordamerika hat Landau eine riesige Datenbank zusammengestellt, die fast 8 Millionen Beobachtungen von 1996 bis 2021 umfasst.

Für die aktuelle Studie hat Landau die Daten auf Felder reduziert, auf denen Glyphosat jährlich getestet wurde, allein oder in Kombination mit einem Herbizid vor dem Auflaufen. Außerdem grenzte er die Zielunkräuter auf sieben Hauptakteure ein: Einjähriges Ambrosia und Riesen-Ambrosia, Ackerkraut, Acker-Amaranth, Samtblatt und Wasserhanf. Am Ende repräsentierte der Datensatz Versuchsdaten von 11 Institutionen.

Nachdem Landau die Muster der Glyphosatkontrolle und die Variabilität im Laufe der Zeit dokumentiert hatte, führte er die Analyse für Parzellen erneut durch, in denen vor dem Auflaufen von Glyphosat ein Herbizid ausgebracht worden war. Die Ergebnisse waren auffallend unterschiedlich.

„Die Zugabe eines Herbizids vor dem Auflaufen, das gegen die Zielunkrautarten wirksam ist, verbesserte die Kontrolle erheblich und verringerte die Variabilität von Glyphosat im Laufe der Zeit“, sagte Landau. „Das Höchste, was wir bei allen Unkrautarten sahen, war ein Kontrollverlust von 4,4 % pro Jahrzehnt, verglichen mit 31,6 % Verlust bei Glyphosat allein.“

Hager ist nicht überrascht. Zusammen mit mehreren Kollegen der U. of I. warnt er seit 15 Jahren davor, sich auf eine einzelne Chemie zu verlassen. Sein Empfehlung 2008 Die Maßnahmen zur Vermeidung von Glyphosat-Resistenzen beinhalteten die Anleitung, ein Herbizid im Vorauflauf in vollem Umfang einzusetzen. Die Empfehlung war damals alles andere als üblich und wurde weitgehend ignoriert.

„Ich habe bereits einen Kontrollverlust bei ALS- und PPO-Hemmern gesehen [other classes of herbicides], kamen wir irgendwann an den Punkt, an dem wir es für notwendig hielten, einige sehr konkrete Empfehlungen für Glyphosat herauszugeben. Denn wenn wir es nicht täten, hätten wir eine ziemlich gute Vorstellung davon gehabt, wo das Ganze enden würde“, sagte Hager. „Und leider hatten wir recht.“

Der Datensatz für Glyphosat kann nur Muster aufzeigen, keine Erklärungen. Auch wenn die Herbizidresistenz dafür verantwortlich sein könnte – das Problem ist in den letzten Jahrzehnten zu einem großen Problem bei Unkräutern in der Landwirtschaft geworden –, ist dies nicht der einzige Grund, warum Glyphosat seinen Einfluss gelockert haben könnte.

Landau bemerkte, dass es bei zwei Arten, die er in der Analyse verfolgte – Samtblatt und Schafsviertel – noch nirgendwo auf der Welt einen bestätigten Fall von Glyphosatresistenz gab. Dennoch folgten beide den gleichen Trends wie die glyphosatresistenten Arten im Datensatz. Er sagte, der Herbiziddruck – oder gleichzeitige Klimaveränderungen – in den letzten 25 Jahren hätten möglicherweise zu einer größeren Blattfläche oder einem früheren Auflaufen geführt, was beides dazu beitragen könnte, dass Unkräuter Glyphosat überleben.

Unabhängig vom Mechanismus ist das Muster klar: Allheilmittel zur Unkrautbekämpfung gibt es nicht. Die Forscher fordern eine Diversifizierung in der Chemie, einschließlich Produkten für die Boden- und Blattapplikation; Fruchtfolgemuster; und mechanische Steuerungen.

Und wenn in Zukunft eine weitere Wunderwaffe auf den Markt kommt? Hager sagt, die Glyphosat-Story sollte als warnendes Beispiel dienen.

„Stellen wir uns vor, ein Unternehmen sagt, dass es die nächste Wunderwaffe hat. Es wird fast augenblicklich einen riesigen Marktanteil erobern. Aber es muss mit einem Stewardship-Plan einhergehen, um diese Chemie im Laufe der Zeit besser aufrechtzuerhalten“, sagte er. „Warum sollten wir glauben, dass sich die Natur anders verhalten würde? Das wird sie nicht.“