เทคนิคการจัดการแบบกำหนดเกณฑ์สามารถลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชได้ถึง 44% โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการควบคุมศัตรูพืชและโรค หรือผลผลิตทางการเกษตร

การจัดการศัตรูพืชและโรคพืชมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตทางการเกษตร เนื่องจากช่วยปกป้องพืชผลจากศัตรูพืชและโรคพืชที่เป็นอันตรายศัตรูพืชและโรคโปรแกรมควบคุมศัตรูพืชและโรคพืชแบบกำหนดเกณฑ์ ซึ่งใช้สารกำจัดศัตรูพืชเฉพาะเมื่อความหนาแน่นของประชากรศัตรูพืชและโรคพืชเกินเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า สามารถลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชได้ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของโปรแกรมเหล่านี้ยังไม่ชัดเจนและแตกต่างกันอย่างมาก เพื่อประเมินผลกระทบในวงกว้างของโปรแกรมควบคุมแบบกำหนดเกณฑ์ต่อศัตรูพืชกลุ่มแมลงในภาคเกษตรกรรม เราจึงทำการวิเคราะห์ข้อมูลจากงานวิจัย 126 ชิ้น ซึ่งรวมถึงการทดลอง 466 ครั้งในพืช 34 ชนิด โดยเปรียบเทียบโปรแกรมแบบกำหนดเกณฑ์กับโปรแกรมแบบกำหนดตามปฏิทินการควบคุมศัตรูพืชโปรแกรมควบคุมศัตรูพืชและ/หรือกลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษา เมื่อเปรียบเทียบกับโปรแกรมตามปฏิทิน โปรแกรมควบคุมศัตรูพืชตามเกณฑ์ที่กำหนดช่วยลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชลง 44% และค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องลง 40% โดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการควบคุมศัตรูพืชและโรค หรือผลผลิตพืชโดยรวม โปรแกรมควบคุมศัตรูพืชตามเกณฑ์ที่กำหนด ยังช่วยเพิ่มจำนวนประชากรแมลงที่เป็นประโยชน์ และสามารถควบคุมโรคที่เกิดจากแมลงเป็นพาหะได้ในระดับใกล้เคียงกับโปรแกรมตามปฏิทิน ด้วยความกว้างขวางและความสม่ำเสมอของประโยชน์เหล่านี้ จึงจำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนทางการเมืองและการเงินเพิ่มขึ้น เพื่อส่งเสริมการนำวิธีการควบคุมนี้มาใช้ในภาคเกษตรกรรม
มีการระบุบันทึกผ่านฐานข้อมูลและการค้นหาจากแหล่งข้อมูลอื่น ๆ คัดกรองความเกี่ยวข้อง ประเมินคุณสมบัติ และสุดท้ายคัดเลือกเหลือ 126 การศึกษา ซึ่งถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์เมตาเชิงปริมาณขั้นสุดท้าย

ไม่ใช่ทุกงานวิจัยที่รายงานค่าเฉลี่ยและค่าความแปรปรวน ดังนั้นเราจึงคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ความแปรผันเฉลี่ยเพื่อประมาณค่าความแปรปรวนของค่าลอการิทึม^{อัตราส่วน 0.25}สำหรับงานวิจัยที่ไม่ทราบค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน เราใช้สมการที่ 4 ในการประมาณอัตราส่วนลอการิทึม และสมการที่ 5 ในการประมาณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่สอดคล้องกัน ข้อดีของวิธีนี้คือ แม้ว่าค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่ประมาณได้ของ lnRR จะหายไป ก็ยังสามารถนำไปรวมในการวิเคราะห์เมตาได้โดยการคำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่หายไปโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์ความแปรปรวนเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักจากงานวิจัยที่รายงานค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานไว้
สำหรับการศึกษาที่ทราบค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานแล้ว จะใช้สูตร 1 และ 2 ต่อไปนี้ในการประมาณอัตราส่วนลอการิทึมและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่สอดคล้องกัน
สำหรับการศึกษาที่ไม่ทราบค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน จะใช้สูตร 3 และ 4 ต่อไปนี้ในการประมาณอัตราส่วนลอการิทึมและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานที่สอดคล้องกัน
ตารางที่ 1 แสดงค่าประมาณจุดของอัตราส่วน ค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน ช่วงความเชื่อมั่น และค่า p สำหรับแต่ละมาตรวัดและการเปรียบเทียบ มีการสร้างแผนภูมิรูปกรวยเพื่อตรวจสอบการมีอยู่ของความไม่สมมาตรสำหรับมาตรวัดที่เกี่ยวข้อง (ภาพประกอบเพิ่มเติมที่ 1) ภาพประกอบเพิ่มเติมที่ 2–7 แสดงค่าประมาณสำหรับมาตรวัดที่เกี่ยวข้องในแต่ละการศึกษา
รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบการศึกษา สามารถดูได้จากบทสรุปรายงาน Nature Portfolio ที่เชื่อมโยงจากบทความนี้
ที่น่าสนใจคือ เราพบว่าแทบไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในประสิทธิภาพของการใช้สารกำจัดศัตรูพืชตามเกณฑ์ที่กำหนดระหว่างพืชเฉพาะทางและพืชทั่วไปสำหรับตัวชี้วัดสำคัญ เช่น การควบคุมศัตรูพืชและโรค ผลผลิต ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ และผลกระทบต่อแมลงที่เป็นประโยชน์ ผลลัพธ์นี้ไม่น่าแปลกใจ เนื่องจากจากมุมมองทางชีววิทยาแล้ว โปรแกรมการใช้สารกำจัดศัตรูพืชตามเกณฑ์ที่กำหนดไม่ได้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างพืชทั้งสองประเภทนี้ ความแตกต่างระหว่างพืชทั่วไปและพืชเฉพาะทางส่วนใหญ่เกิดจากปัจจัยทางเศรษฐกิจและ/หรือกฎระเบียบ มากกว่าปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ความแตกต่างระหว่างประเภทของพืชเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะส่งผลต่อแนวทางการจัดการศัตรูพืชและโรคมากกว่าผลกระทบทางชีววิทยาของการใช้สารกำจัดศัตรูพืชตามเกณฑ์ที่กำหนด ตัวอย่างเช่น พืชเฉพาะทางมักมีต้นทุนต่อเฮกตาร์สูงกว่า ดังนั้นจึงต้องการมาตรฐานคุณภาพที่เข้มงวดกว่า ซึ่งอาจกระตุ้นให้เกษตรกรใช้สารกำจัดศัตรูพืชเพื่อป้องกันล่วงหน้าเนื่องจากกังวลเกี่ยวกับศัตรูพืชและโรคที่พบได้น้อย ในทางกลับกัน พื้นที่เพาะปลูกขนาดใหญ่ของพืชทั่วไปทำให้การตรวจสอบศัตรูพืชและโรคต้องใช้แรงงานมากขึ้น ซึ่งจำกัดความเป็นไปได้ในการนำโปรแกรมการใช้สารกำจัดศัตรูพืชตามเกณฑ์ที่กำหนดมาใช้ ดังนั้น ระบบทั้งสองจึงเผชิญกับแรงกดดันเฉพาะตัวที่อาจส่งเสริมหรือขัดขวางการดำเนินการตามโปรแกรมการใช้สารกำจัดศัตรูพืชแบบกำหนดเกณฑ์ เนื่องจากงานวิจัยเกือบทั้งหมดในการวิเคราะห์เชิงอภิมานของเราดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่ยกเลิกข้อจำกัดด้านสารกำจัดศัตรูพืชแล้ว จึงไม่น่าแปลกใจที่เราสังเกตเห็นค่าเกณฑ์ที่คงที่ในพืชผลประเภทต่างๆ

การวิเคราะห์ของเราแสดงให้เห็นว่า โปรแกรมการจัดการสารกำจัดศัตรูพืชแบบกำหนดเกณฑ์สามารถลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชและต้นทุนที่เกี่ยวข้องได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังไม่ชัดเจนว่าผู้ผลิตทางการเกษตรจะได้รับประโยชน์จากโปรแกรมเหล่านี้จริงหรือไม่ งานวิจัยที่รวมอยู่ในงานวิเคราะห์เชิงเมตาของเรามีความแตกต่างกันอย่างมากในคำจำกัดความของโปรแกรมการจัดการสารกำจัดศัตรูพืช "มาตรฐาน" โดยมีตั้งแต่แนวปฏิบัติระดับภูมิภาคไปจนถึงโปรแกรมตามปฏิทินแบบง่ายๆ ดังนั้น ผลลัพธ์เชิงบวกที่เราได้รายงานไว้ในที่นี้อาจไม่ได้สะท้อนถึงประสบการณ์จริงของผู้ผลิตอย่างเต็มที่ ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าเราจะบันทึกการประหยัดต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืช แต่งานวิจัยเบื้องต้นโดยทั่วไปไม่ได้พิจารณาต้นทุนการตรวจสอบภาคสนาม ดังนั้น ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจโดยรวมของโปรแกรมการจัดการแบบกำหนดเกณฑ์อาจต่ำกว่าผลการวิเคราะห์ของเราเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม งานวิจัยทั้งหมดที่รายงานต้นทุนการตรวจสอบภาคสนามได้บันทึกต้นทุนการผลิตที่ลดลงเนื่องจากต้นทุนสารกำจัดศัตรูพืชที่ลดลง การตรวจสอบและติดตามผลเป็นประจำอาจเป็นเรื่องท้าทายสำหรับผู้ผลิตและผู้จัดการฟาร์มที่ยุ่งอยู่เสมอ (สำนักงานสถิติแรงงานแห่งสหรัฐอเมริกา, 2004)
เกณฑ์ทางเศรษฐกิจมีบทบาทสำคัญในแนวคิดการจัดการศัตรูพืชแบบบูรณาการ (IPM) และนักวิจัยได้รายงานถึงประโยชน์เชิงบวกของโปรแกรมการใช้สารกำจัดศัตรูพืชโดยอิงตามเกณฑ์มานานแล้ว งานวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าการควบคุมศัตรูพืชจำพวกแมลงเป็นสิ่งจำเป็นในระบบส่วนใหญ่ เนื่องจาก 94% ของการศึกษาชี้ให้เห็นว่าผลผลิตพืชลดลงหากไม่มีการใช้สารกำจัดศัตรูพืช อย่างไรก็ตาม การใช้สารกำจัดศัตรูพืชอย่างรอบคอบมีความสำคัญต่อการส่งเสริมการพัฒนาการเกษตรที่ยั่งยืนในระยะยาว เราพบว่าการใช้สารกำจัดศัตรูพืชโดยอิงตามเกณฑ์สามารถควบคุมความเสียหายจากแมลงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้ผลผลิตพืชลดลง เมื่อเทียบกับโปรแกรมการใช้สารกำจัดศัตรูพืชตามปฏิทิน นอกจากนี้ การใช้สารกำจัดศัตรูพืชโดยอิงตามเกณฑ์ยังสามารถลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชได้มากกว่า 40%^อื่นการประเมินรูปแบบการใช้สารกำจัดศัตรูพืชในพื้นที่เพาะปลูกขนาดใหญ่ของฝรั่งเศสและการทดลองควบคุมโรคพืชแสดงให้เห็นว่าสามารถลดการใช้สารกำจัดศัตรูพืชได้โดย^40-50% โดยไม่ส่งผลกระทบต่อผลผลิต ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการพัฒนาเกณฑ์ใหม่สำหรับการจัดการศัตรูพืชและการจัดหาทรัพยากรเพื่อส่งเสริมการใช้งานอย่างแพร่หลาย เมื่อความเข้มข้นของการใช้ที่ดินเพื่อการเกษตรเพิ่มขึ้น การใช้สารกำจัดศัตรูพืชจะยังคงคุกคามระบบนิเวศทางธรรมชาติ รวมถึงระบบนิเวศที่มีความอ่อนไหวและมีคุณค่าสูง^{แหล่งที่อยู่อาศัย}อย่างไรก็ตาม การนำโปรแกรมกำหนดปริมาณสารกำจัดศัตรูพืชที่ใช้ได้อย่างเหมาะสมมาใช้และดำเนินการในวงกว้างขึ้น จะช่วยลดผลกระทบเหล่านี้ได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความยั่งยืนและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของภาคเกษตรกรรม