Гербициды и их применение в сельском хозяйстве

Устойчивость растений к триазинам, вероятно, связана с различиями в протекании физиологических процессов в растениях. Избирательность действия триазинов объясняется интенсивностью их передвижения и поглощения. Те растения, которые поглощают препарат в большем количестве, и его передвижение в них происходит относительно быстрее, более чувствительны к гербицидам, и, наоборот, чем медленнее эти процессы происходят, тем устойчивее будет растение

Под влиянием триазиновых гербицидов у чувствительных сорных растений прекращается рост, бледнеют листья, что свидетельствует о подавлении фотосинтеза [3]. В последующем растения теряют тургор, увядают и засыхают [6].

Триазины активно подавляют однолетние двудольные и злаковые сорняки, в том числе мелколепестник канадский, дурнишник, марь белую, редьку дикую, горчицу полевую, щирицу, паслен черный, амброзию, метлицу, пупавку, просо куриное, галинсогу, овсюг [10].

Триазиновые препараты проявляют свои токсические свойства в большей степени в период появления проростков сорняков. Это и определяет сроки применения гербицидов: перед посевом, во время посева или сразу же после посева [10].

3.7. Сульфонилмочевины

Сульфонилмочевины – класс системных гербицидов широкого спектра действия. Эти препараты обладают высокой биологической активностью, высокой избирательностью, системным продолжительным действием и стойкостью в биологических средах, что обуславливает их широкую распространенность.

Сульфонилмочевины относятся к селективным наземным гербицидам гормонального типа, подавляют образование аминокислот изолейцина и валина, нарушая митоз и получение веществ, которые необходимы для биосинтеза ДНК. Это тормозит деление клеток и подавляет рост сорняков. Они быстро и легко проникают через листья, а также частично через корни растений. Если рабочий раствор высох на листьях, то при последующем выпадении осадков действующие вещества не вымываются. Сорняки погибают спустя 2-3 недели после опрыскивания [1].

Чувствительные растения останавливаются в росте уже через несколько часов после опрыскивания, полная гибель наступает через 1-2 недели. При этом наблюдается хлороз, иногда возникает темно-зеленая, оранжевая, красная или пурпурная окраска листьев. Позже заметны некрозы, верхушечная почка отмирает, и растение погибает [7].

Высокая гербицидная активность замещенных сульфонилмочевин и выраженная селективность позволяют применять эти препараты для прополки посевов зерновых культур (ячмень, пшеница), а также риса, кукурузы, рапса, сахарной свеклы и сои. Сульфонилмочевинные препараты используют против большинства многолетних широколистных сорняков, укоренившихся в дернине (луга, пастбища, газоны), и для сплошного уничтожения растительности на невозделываемых землях: дорожные насыпи, аэродромы и прочие [6].

3.8. Хлорацетанилиды (амиды, хлорацетамиды)

Хлорацетанилиды (амиды, хлорацетамиды) – селективные почвенные гербициды, применяются до посева или всходов культур. Токсичны для злаковых и двудольных сорняков.

Амиды эффективны в основном против однодольных сорных растений, злаковых сорняков, сытей и осок. Из этого класса соединений получили распространение следующие вещества: диметенамид-Р, С-метолахлор, ацетохлор и метазахлор.

 Хлорацетанилиды действуют продолжительное время (10-12 недель) на проростки до тех пор, пока не сомкнутся культурные растения. Повреждают прорастающие семена, на вегетирующие растения оказывают слабое действие.Для проявления гербицидных свойств почва должна быть достаточно влажной. В засушливый период рекомендована мелкая заделка в почву [9].

Симптомы повреждения. Общие симптомы повреждения растений веществами, ингибирующими меристему побегов (динитроанилины, хлорацетанилиды), включают в себя: непрорастание семян, уродство и задержку в развитии побегов [4]. Препараты используются для борьбы со злаковыми и двудольными однолетними сорняками [11].

4 Способы проникновения и механизм действия гербицидов

Контактные препараты отличаются низкой подвижностью в растениях, поэтому внутрь практически не проникают. Поглощение системных гербицидов происходит либо через листья, либо через корни, что зависит, в основном, от способа несения действующего вещества [7].

Попав на поверхность листа, средство может:

-остаться на поверхности (сульфат железа);

-раствориться в воске кутикулы (ароматические масла);

-проникнуть в водную фазу эпидермальных клеток (бромоксинил);

-проникнуть во флоэму через симпласт (2,4-Д).

При корневом внесении системные гербициды адсорбируются корневыми волосками и затем переходят к месту действия с акропетальным током жидкости.

Большинство современных гербицидов действуют на растения через ферментные системы [7].

В зависимости от механизма действия, средства:

-разрушают мембраны клеток;

-подавляют образование аминокислот;

-проявляют гормоноподобное действие;

-угнетают синтез жиров;

-угнетают фотосинтез;

-ингибируют образование пигментов;

-ингибируют меристематический митоз.

Другие, более малочисленные препараты, имеют иные механизмы действия: нарушают транспорт ауксинов, подавляют образование целлюлозы или имеют не выясненные закономерности воздействия на растения [7].

Разрушение клеточных мембран:

Бипиридилы, триазолиноны, дифенилэфиры.

После абсорбции тканями листьев образуют свободные радикалы, оказывающие повреждающее действие на мембраны клеток. Активные формы кислорода вступают с остатками жирных кислот во взаимодействие, и запускается реакция перекисного окисления липидов. Мембраны повреждаются, содержимое клеток переходит в межклеточное пространство. На солнце этот процесс происходит быстрее. Вначале происходит размокание, а затем некроз и иссушение тканей. Симптомы повреждения этими гербицидами развиваются быстро, в течение нескольких часов [7].

Подавление образования аминокислот:

Имидазолиноны, сульфонилмочевины, производные фосфоновой кислоты.

 Препараты в растении перемещаются в места максимальной активности метаболизма – в меристему, поступая в нее через корни и листья и двигаясь по флоэме и ксилеме. Сульфонилмочевины и имидазолиноны прекращают выработку некоторых аминокислот (лейцин, изолейцин, валин) в хлоропластах, блокируя фермент ацетолактат-синтазу.

Производное фосфоновой кислоты глифосат подавляет 5 – енолпирувилшикимат- 3- фосфат синтазу, регулирующую биосинтез тирозина, триптофана и фенилаланина. Другие гербициды данной группы прекращают образование L-глутамина, однако в нашей стране средства с таким действием не используются [7].

Угнетение образования аминокислот приводит к тому, что в растениях возникает недостаток структурных белков, из-за чего подавляются процессы роста и развития. Гербициды, ингибирующие синтез аминокислот, действуют относительно медленно, эффект развивается за несколько дней [7].

Гормоноподобные препараты:

Феноксиуксусные, хинолинкарбоновые, бензойные, пиридинкарбоновые кислоты. Заменяют естественные гормоны растений, эффективнее всего проявляют свое действие в двудольных сорняках, растущих в посевах зерновых, потому что в зерновых они слабо передвигаются. Применение наиболее оправдано в начальные фазы роста сорняков.

После всасывания через корни и листья гормоноподобные гербициды оказывают токсическое действие на растения. Особенности этого действия известны не для всех гербицидов. В ряде случаев под влиянием препаратов инициируется процесс образования этилена, который вызывает угнетение роста в длину побегов или корней. При этом, клетки растений увеличиваются в своих размерах, не успевая запасать питательные вещества. Это приводит к постепенному истощению сорняка и вызывает гибель [7].

Угнетение образования жиров:

Циклогександионы, бензофураны, арилоксифеноксипропионаты.

Подавляют образование жирных кислот, обладают высокой степенью избирательности в отношении одно- и многолетних злаков. Ими обрабатываются вегетирующие части растений. Перемещаются с флоэмным током по симпласту в места активного роста. Как правило, подавляют ацетил-коэнзим-А карбоксилазу, отвечающую за начальные стадии образования молекул жирных кислот. Из-за нарушения их синтеза вторично угнетается формирование клеточных мембран. В итоге рост растений приостанавливается почти сразу, а в дальнейшем появляются и другие симптомы повреждения; гибель сорняков происходит через 10-14 дней [7].

Подавление фотосинтеза:

Триазины, пиридазиноны, карбаматы, триазиноны (системные), нитрилы, тиадиазины (контактные).

Блокируют процесс превращения солнечной энергии в химическую. Как правило, наиболее токсичны для двудольных, иногда – для злаков. Системные ингибиторы фотосинтеза проникают в растение через корни с ксилемным током и переходят внутрь хлоропластов, где нарушают работу белка электронтранспортной сети, вступая с ним в химическую реакцию. Контактные препараты ограниченно движутся по симпласту в побегах. Они также способны блокировать электронтранспортную цепь, к тому же, они могут разобщать процесс фосфорилирования во время фотосинтеза, что приводит к прекращению запасания клетками энергии в виде АТФ [7].

Подавление образования пигментов:

Изоксазолидиноны, циклогександионы, некоторые фторсодержащие гербициды (флурохлоридон).

Передвигаются больше по ксилеме, так что лучше проявляют свой эффект при внесении в почву. После проникновения в растение перемещаются в ламеллы хлоропластов, где подавляют образование хлорофиллов и каротиноидов, необходимых для осуществления процесса фотосинтеза. Каротиноиды переносят световую энергию к хлорофиллу и защищают его от фотоокисления, поэтому при нарушении их образования происходит обесцвечивание хлорофилла и потеря им основных свойств. Подавление синтеза каротиноидов может осуществляться разными путями. Например, флурохлоридон осуществляет это путем ингибирования фермента фитоеновой десатуразы, а бензоилциклогександионы угнетают образование пигментов в растении, подавляя энзим 4 – гидроксифенилпируватдиоксигеназу.

Изоксазолидинон кломазон вредит сорнякам угнетением образования ди- и тетратерпенов (предшественников гиббереллинов, отвечающих за развитие и рост растений). Дитерпены входят в состав молекул хлорофилла, так что ингибирование их образования также приводит к уменьшению образования последнего [7].

Ингибирование митоза:

Препараты данного класса (хлорацетамиды, динитроанилины) подавляют деление клеток в меристеме, угнетая рост проростков. При этом, первая группа препаратов подавляет меристему побегов, а вторая – корней. Поглощаются ингибиторы митоза, соответственно, и побегами, и корнями.

Динитроанилины угнетают поздние стадии процесса митоза, прекращая образование белка тубулина, из которого состоят микротрубочки, участвующие в процессе расхождения хромосом при клеточном делении. Рост корней в результате задерживается, питание растений нарушается, сорняки гибнут. Хлорацетамиды, судя по всему, блокируют образование длинноцепочечных жирных кислот, нарушая формирование новых клеток при делении [7].

Избирательность действия гербицидов и устойчивость растений к этим препаратам

В сравнении с другими пестицидами, гербициды отличаются более высокой фитотоксичностью, которая оказывается тем больше, чем менее избирательным действием обладают препараты, и чем менее устойчиво растение к тому или иному средству.Иногда вещества с широким спектром влияния уничтожают не только сорняки, но и полезные культуры, находящиеся в родстве с объектами основного действия (одно семейство и др.). К примеру, в посевах свеклы из-за определенных препаратов может гибнуть и сорняк марь белая, и сама свекла. Аналогичным образом, при действии гербицидов на однодольные сорные злаки способна пострадать основная зерновая культура. По этой причине в ряду гербицидов выбираются вещества, к которым среди полезных растений существует устойчивость, или которые имеют наиболее избирательное действие [5].

Избирательность, или селективность препаратов этой группы бывает [5]:

-биохимической;

-топографической

Топографическая (анатомо-морфологическая) селективность обусловлена отличиями в строении разных растений. Те растения, которые имеют толстую кутикулу, покрыты воском или отличаются густым опушением листьев, оказываются механически более устойчивыми к препаратам, потому что покровы не дают веществу подействовать на уязвимые ткани, а воск и листья, направленные вертикально, не удерживают на своей поверхности частицы препарата, которые скатываются вниз. Аналогичным образом, сорняки с мощными и глубоко проникающими в почву корнями намного устойчивее тех растений, корневая система которых располагается поверхностно. Наряду с недостатками гербицидов, обладающих топографической селективностью, у них есть и преимущества. Так, средства, действующие на сорные травы и потенциально способные повлиять на древесно-кустарниковую растительность, не влияют на нее из-за ее развитой корневой системы.