Herbicide impacts on bee pollination and yield interactions in sunflower production

Abstract

This study aimed to quantify and compare the effects of soil-applied and post-emergence herbicide programmes on bee visitation and seed yield of sunflower hybrids under contrasting seasonal conditions in the Eastern Steppe of Ukraine. Field experiments were conducted during 2022–2024 in Vasylivka (Dnipropetrovsk region), using three hybrids (Biloba CLP, NK Neoma, Suvex), a hand-weeded control, two soil-applied programmes (Primextra TZ Gold + Yastryb; Eclipse + Filder) and several post-emergence options (Helianthex, Stels, Challenge, Pulsar Flex, Granstar) applied according to label instructions. Managed colonies were stocked at 5 hives ha-1 with standardised flight distance. Pollinator activity during anthesis was monitored using 24 GoPro cameras (10:00–12:00; four days; three replicates) and expressed as visits head-1 10 min-1, while yield (t ha-1 at 7% moisture) was assessed post-harvest. Weather conditions varied markedly, including severe drought in 2024. The control treatment recorded the highest bee visitation (mean 6.11 visits head-1 10 min-1). Soil-applied programmes reduced visitation by 29–56%, with the smallest decrease under Primextra TZ Gold + Yastryb (-29%) and the largest under Eclipse + Filder (-56%). Post-emergence treatments reduced visitation by 33–86%; Challenge (0.4 L ha-1) had the least impact (-33%), whereas Helianthex (45 g ha-1) showed the greatest reduction (-82%). Visitation was strongly influenced by year (≈4.5–5.0 in 2022–2023 vs 1.28 in 2024). Yield responses partially diverged: among soil-applied options, Eclipse + Filder showed the smallest mean reduction (-0.31 t ha-1; -8%), followed by Primextra TZ Gold + Yastryb (-0.35 t ha-1; -9%); among post-emergence options, Stels performed best (-0.58 t ha-1; -15%), outperforming Challenge (-0.76 t ha-1; -20%) and Helianthex (-27%). Overall, soil-applied herbicides were associated with lower risk to pollinator activity and yield compared with post-emergence ALS/imidazolinone chemistries, while drought exerted a dominant limiting effect on both processes. Integrating pollinator-sensitive herbicide selection with seasonal risk management may help sustain ecosystem services and productivity.

Метою дослідження було кількісно оцінено та порівняно вплив ґрунтових і післясходових гербіцидних програм на відвідуваність соняшника бджолами та урожайність різних гібридів за контрастних сезонних умов у Східному Степу України. Польові експерименти проводилися у 2022–2024 рр. в селі Василівка (Дніпропетровська область) із використанням трьох гібридів (Biloba CLP, NK Neoma, Suvex), ручного прополювання як контролю, двох ґрунтових програм (Primextra TZ Gold + Yastryb; Eclipse + Filder) та кількох післясходових варіантів (Helianthex, Stels, Challenge, Pulsar Flex, Granstar), застосованих згідно з етикетковими нормами. Кількість бджолосімей становила 5 вуликів на гектар з вирівнюванням дистанції льоту. Активність бджіл у період цвітіння фіксувалася за допомогою 24 камер GoPro (10:00–12:00; чотири дні; три повторення) та виражалася як кількість візитів на кошик-1 за 10 хв-1, тоді як урожайність (т га-1 при 7 % вологості) визначалась після збирання. Погодні умови істотно різнилися, зокрема 2024 рік характеризувався вираженою посухою. У контролі зафіксовано найвищу відвідуваність бджолами (у середньому 6,11 візитів кошик-1 за 10 хв-1). Ґрунтові програми знижували відвідуваність на 29–56 %, причому найменше зниження спостерігалося за Primextra TZ Gold + Yastryb (-29 %), а найбільше – за Eclipse + Filder (-56 %). Післясходові програми зумовили зниження на 33–86 %: Challenge (0,4 л га-1) спричинив найменший вплив (-33 %), тоді як Helianthex (45 г га-1) – найбільший (-82 %). Відвідуваність бджолами була виражено залежною від року проведення експерименту (≈4,5-5,0 у 2022–2023 рр. проти 1,28 у 2024 р.). Урожайність демонструвала часткове розходження з динамікою візитів: серед ґрунтових варіантів найменше зниження зафіксовано для Eclipse + Filder (-0,31 т га-1; -8 %), за ним слідував Primextra TZ Gold + Yastryb (-0,35 т га-1; -9 %); серед післясходових програм найкраще проявив себе Stels (-0,58 т га-1; -15 %), перевищивши Challenge (-0,76 т га-1; -20 %) та Helianthex (-27 %). Загалом ґрунтові гербіциди продемонстрували нижчий ризик для активності запилювачів та урожайності порівняно з післясходовими ALS/імідазоліноновими сполуками, тоді як посуха залишалася домінуючим обмежувальним чинником обох процесів. Інтеграція гербіцидного вибору з урахуванням запилювачів та сезонних ризиків розглядається як шлях до підтримання екосистемних послуг і продуктивності агроценозу.