Tröskelbaserade hanteringsmetoder kan minska användningen av bekämpningsmedel med 44 % utan att kompromissa med skadedjurs- och sjukdomsbekämpning eller grödor.

     Skadedjurs- och sjukdomshanteringär avgörande för jordbruksproduktionen och skyddar grödor från skadliga skadedjur och sjukdomar. Tröskelbaserade kontrollprogram, där bekämpningsmedel endast appliceras när skadedjurs- och sjukdomstätheten överstiger ett förutbestämt tröskelvärde, kan minska användningen av bekämpningsmedel. Effekten av dessa program är dock oklar och varierar mellan olika miljöer. För att bedöma den bredare effekten av tröskelbaserade bekämpningsprogram för bekämpning av leddjur inom jordbruket genomförde vi en metaanalys av 126 studier som rapporterade 466 försök över 34 grödor, där vi jämförde tröskelbaserade program med kalenderbaserade.bekämpningsmedelskontrollprogram (dvs. veckovisa eller icke-artspecifika) och/eller obehandlade kontrollytor. Jämfört med kalenderbaserade program minskade tröskelbaserade program bekämpningsmedelsanvändningen med 44 % och de tillhörande kostnaderna med 40 % utan att påverka skadedjurs- och sjukdomsbekämpningens effektivitet eller den totala avkastningen. Tröskelbaserade program ökade också populationerna av nyttiga insekter och uppnådde liknande kontroll av leddjursburna sjukdomar som kalenderbaserade program. Med tanke på omfattningen och hållbarheten av dessa fördelar behövs ökat politiskt och ekonomiskt stöd för att uppmuntra införandet av denna bekämpningsmetod inom jordbruket.

För att utvärdera det utbredda införandet av tröskelbaserade bekämpningsmedelsappliceringsprotokoll inom jordbruket sökte vi systematiskt efter relevanta studier som utvärderar tröskelanvändning i odlingssystem. Med hjälp av flera sökmotorer analyserade vi slutligen 126 studier för att fastställa effekten av tröskelbaserade bekämpningsmedelsappliceringsprotokoll på bekämpning av leddjur, jordbruksproduktivitet och täthet av nyttiga leddjur. Vi antar att tröskelbaserade bekämpningsmedelsappliceringsprotokoll kan minska bekämpningsmedelsanvändningen utan att påverka grödorna. Jämfört med kalenderbaserade bekämpningsmedelsappliceringsprotokoll är tröskelbaserade protokoll dessutom mer effektiva för att kontrollera leddjursburna sjukdomar samtidigt som de stöder överlevnaden hos nyttiga insekter.
Vi genomförde en litteraturöversikt för att fastställa effekten av tröskelbaserade bekämpningsmedelshanteringsprogram inom jordbruket. Publicerad litteratur hämtades från Web of Science och Google Scholar (Figur 1). Vi använde också en hybridmetod där vi använde kompletterande strategier för att förbättra databasens representativitet och fullständighet. Vi inkluderade också studier baserade på forskarnas personliga kunskap om tidigare forskning, relevanta datalager och en snöbollsbaserad urvalsstrategi (dvs. att välja artiklar från relevanta referenser). Vi granskade den initiala datamängden i maj 2023 för att säkerställa dess fullständighet för viktiga jordbruksfaktorer, inklusive grödtyp, leddjursart och studieland. Luckor i databasen åtgärdades genom efterföljande nyckelordssökningar. Hela sökningen efter studier som uppfyllde inklusionskriterierna varade från februari 2021 till juni 2023.
Studier identifierades genom sökningar i databaser och andra källor, relevans granskades, behörighet bedömdes och slutligen begränsades antalet till 126 studier som inkluderades i den slutliga kvantitativa metaanalysen.
För studier med kända standardavvikelser används följande formler 1 och 25 för att uppskatta logaritmiska förhållandet och motsvarande standardavvikelse.
För studier med okända standardavvikelser används följande formler 3 och 4 för att uppskatta logaritmisk förhållande och motsvarande standardavvikelse 25.
Baserat på Gearys (1930) normalitetstest26 exkluderades studier med värden under 3 (enligt formel 5 från Nakagawa et al. 2023).
För mer information om studiens metodik, se sammanfattningen av Nature Portfolio Report som är länkad i den här artikeln.
Skadedjur utgör ett betydande hot mot många grödor och står för mer än²⁰% av globala avkastningsförluster.²⁸Även om tröskelbaserade skadedjursbekämpningsprogram är hörnstenen i integrerat skadedjursbekämpning (IPM), är deras övergripande inverkan på jordbruket fortfarande oklar. Flera oberoende studier har dock identifierat positiva effekter av dessa program, inklusive effektiv skadedjursbekämpning, höga avkastningar och gynnsamma indirekta effekter i vissa fall (t.ex. ökad pollinering eller biologisk bekämpning). Vi antar att dessa positiva effekter är utbredda inom jordbruket. Resultaten av en metaanalys stöder till stor del denna hypotes. Även om skadedjurstätheterna var signifikant högre i tröskelbaserade program än i kalenderbaserade program, visade skadedjursskadeindex liknande bekämpningseffektivitet för båda bekämpningsmedelsprogrammen. Tröskelbaserade och kalenderbaserade bekämpningsmedelsprogram visade också liknande hämning av leddjursburna växtsjukdomar. Tröskelbaserade program visade ett högre antal nyttiga leddjur jämfört med vanliga bekämpningsmedelsprogram. Dessa resultat kan delvis förklaras av den totala minskningen på 44 % av bekämpningsmedelsanvändningen i tröskelbaserade program jämfört med kalenderbaserade program. Även om tröskel- och kalenderbaserade bekämpningsmetoder inte visade signifikanta skillnader i avkastning, fann vi att tröskelmetoden minskade avkastningskvaliteten något. Dessutom kan grödtyp (specialgrödor kontra konventionella grödor) avsevärt påverka effektiviteten hos tröskelkontrollmetoden. Sammantaget stöder våra resultat den länge hållna uppfattningen att tröskelbaserade skadedjursbekämpningsprogram kan ge betydande fördelar vid hantering av skadedjur och sjukdomar i jordbrukssystem.
Ekonomiska tröskelvärden är en central del av konceptet integrerat växtskydd (IPM), och forskare har länge rapporterat om de positiva fördelarna med tröskelbaserade bekämpningsprogram. Vår studie visade att bekämpning av leddjur är avgörande i de flesta system, eftersom 94 % av studierna indikerar en minskning av skördarna utan bekämpningsmedelsanvändning. En försiktig bekämpningsmedelsanvändning är dock avgörande för att säkerställa en långsiktig hållbar jordbruksutveckling. Vi fann att tröskelanvändning effektivt kontrollerar skador på leddjur utan att minska skördarna jämfört med kalenderbaserade bekämpningsmedelsanvändningsprogram. Dessutom kan tröskelanvändning minska bekämpningsmedelsanvändningen med mer än 40 %.^AndraStorskaliga bedömningar av bekämpningsmedelsanvändningsmönster på fransk jordbruksmark och försök med bekämpning av växtsjukdomar har också visat att bekämpningsmedelsanvändningen kan minskas genom^40-50% utan att påverka avkastningen. Dessa resultat belyser behovet av att fortsätta utveckla nya tröskelvärden för skadedjursbekämpning och tillhandahålla resurser för att uppmuntra deras utbredda användning. I takt med att jordbruksmarkanvändningen ökar kommer bekämpningsmedelsanvändningen att fortsätta hota naturliga system, inklusive särskilt känsliga och värdefulla^livsmiljöerEmellertid kan ett bredare införande och genomförande av program baserade på tröskelvärden för bekämpningsmedel mildra dessa effekter och därigenom förbättra jordbrukets hållbarhet och miljövänlighet.
Uppgifterna presenteras i manuskriptet eller en kompletterande informationsfil, och är även offentligt tillgängliga på författarens GitHub-konto på https://github.com/alach379/Thresholdsreduce.