ПРОЧЬ, СОРНЯК!

На сегодняшний момент гербициды – одна из основных составляющих системы защиты растений. Без их применения, наверное, не обходится ни одна технология возделывания сельскохозяйственных культур.

Чистое от сорняков поле – это уже половина хороших урожаев высокого качества. Основным оружием в этой борьбе уже давно стал химический метод защиты растений, основанный на применении гербицидов.Однако чтобы быть уверенным в успехе, необходимо знать различия этих препаратов и умело чередовать их, беря за основу механизм действия гербицидов.

В зависимости от характера и степени поглощения, движения препаратов по растительному организму и отдельно взятых органов и активности самого действующего вещества все гербициды делятся на контактные и системные. При этом в зависимости от механизма действия гербицида напрямую будет зависеть протекание физиолого-биохимических процессов в растении. Чаще всего активный агент препарата связывается с каким-либо белковым соединением, блокируя тем самым метаболические процессы в растении. В большинстве случаев атаке подвергаются ферменты, регулирующие протекание биохимических реакций. Вместе с этим одновременно могут подавляться метаболические процессы, связанные с биосинтезом и транспортом продуктов.

В зависимости от того, на какие метаболические процессы воздействуют гербициды, они подразделяются на следующие группы: ингибиторы фотосинтеза, ингибиторы синтеза аминокислот, ингибиторы синтеза пигментов, ингибиторы синтеза жирных кислот, а также ингибиторы клеточного деления.

Чаще всего мишенью действующего вещества является фотосинтез, относящийся к важнейшим метаболическим процессам. Гербициды воздействуют на обе фотосинтетические системы. При этом в фотосистеме II ингибиторы нарушают процесс транспорта электронов, а в фотосистеме I ингибируют образование радикалов. Независимо от поражаемой системы клетки сорняка теряют способность накапливать солнечную энергию.

Помимо этого гербициды могут опосредованно воздействовать на обе эти системы, нарушая синтез важных для них соединений – пигментов, в первую очередь хлорофилла, каротиноидов и цитохрома. Гербицидный ассортимент включает такие образцы, которые подавляют синтез аминокислот, нарушая тем самым биосинтез белка и в первую очередь разнообразных ферментов, таких как глютаминсинтетаза и ацетолактатсинтетаза.

Под действием гербицидов ингибиторов жирных кислот нарушается процесс формирования клеточных мембран сорняков. Нарушение данного процесса приводит к изменениям в кутикуле, она становится более тонкой, что в свою очередь изменяет процесс поглощения воды. У некоторых гербицидов проявляется сходное с растительными гормонами действие. Такие препараты называются ауксиновые и вызывают неконтролируемый рост клеток сорняков. Клеточное деление имеет принципиальное значение в действии целого ряда гербицидов. Некоторые из них изменяют систему микротрубочек, непосредственно регулирующую деление клеток. В результате такого патологического воздействия в растительном организме начинают формироваться клетки с несколькими ядрами или повышенным количеством хлоропластов.

Конечно, классификация гербицидов более разнообразна. Гербициды могут быть листовые (послевсходовые), почвенные и комплексные.

Листовые гербициды бывают как контактного, так и системного действия. Контактные гербициды проникают в растения преимущественно через листья, при этом далеко вглубь организма они не распространяются, оставаясь преимущественно в близлежащих от места проникновения тканях. Концентрация веществ в этих участках достаточно низкая, благодаря чему такие препараты поражают сорняки непосредственно в месте попадания раствора или недалеко от него. За счет подробных ограничений контактные гербициды наиболее активны в отношении однолетней сорной растительности.

В свою очередь гербициды системного действия проникают в растения через листовые пластинки, после чего препарат интенсивно перераспределяется внутри растительного организма. Самый яркий пример подобного распределения – регуляторы роста ауксины, провоцирующие дисбаланс гормонов, тормозящий рост растений.

Перераспределение листовых гербицидов внутри растения идет с транспирационным током, проходящим через сосудистые пучки. Подобный механизм главным образом зависит от протекания фотосинтетических процессов. Все дело в ассимилятах (органических соединениях), образующихся в листьях в качестве конечного продукта. Однако лист не так просто с ними расстается, это становится возможным только в том случае, если этих соединений продуцируется больше требуемой нормы. Наиболее охотно ассимилянты отдают полностью развитие и активно фотосинтезирующие листья. Но только при оптимальных условиях внешней среды, таких как, например, температура воздуха в день обработки. Не стоит пренебрегать этим фактором, поскольку именно от него напрямую зависит активность препарата. Оптимальным является диапазон от 10 °C до 25°C. Причем при температуре ниже 10°C гербицидная активность заметно снижается, а вот в жарких условиях она, наоборот, усиливается, и это может привести к целому ряду негативных последствий. Например, ожогу листьев культурных растений или ослаблению активности гербицида в отношении своих главных объектов противоборства – сорняков. Особую группу гербицидов оставляют почвенные представители химических средств защиты растений. Активные вещества этой группы препаратов поглощаются из почвенного раствора развитой корневой системой сорняка, а затем распространяются внутри всего растительного организма. Чаще всего такое перераспределение заканчивается в листьях, реже в других надземных частях, где и нарушаются процессы дыхания и фотосинтеза. Гербициды, попадая в почву и растворяясь в почвенном растворе, остаются в ней на протяжении определенного времени. Поэтому для продления этого эффекта почвенные гербициды вносятся строго во влажную почву, поскольку отсутствие в ней запасов влаги не просто снижает гербицидную активность, но и может полностью свести ее на нет. Чаще всего такие гербициды применяются для борьбы с однолетними и двудольными сорняками в предпосевной и довсходовой обработках. В некоторых случаях данный вид гербицидов используют и при обработке полей в ранний послевсходовый период.

Современная наука не стоит на месте, и вот уже к ассортименту гербицидов присоединились препараты комбинированного действия. Представители данной группы способны влиять на сорняки как через их листья, так и через корневую систему.

Как уже говорилось, особняком в ряду средств защиты растений стоят такие вспомогательные вещества, как антидоты. Это не гербициды, но без их присутствия работу современных препаратов представить очень трудно. Эти компоненты, входящие в состав гербицидов, играют очень важную роль для безопасности самих культурных растений – они ускоряют распад действующего вещества в их тканях.

Помимо этого гербициды могут быть как сплошного, так и избирательного (селективного) действия. Гербициды сплошного действия призваны воздействовать на всю без исключения растительность, находящуюся на обрабатываемом почвенном участке. В большинстве своем данная гербицидная группа применяется для подавления роста многолетних сорняков в послеуборочный период, для предпосевной обработки полей, а также в качестве десиканта перед уборкой. Помимо этого «сплошники» с успехом применяются для ранней послепосевной обработки, при соблюдении сроков ее проведения – до появления первых всходов.

Неселективные гербициды также могут использоваться и для уничтожения нежелательной растительности на несельскохозяйственных землях.

В свою очередь селективные гербициды используются только на определенных культурах. Все дело в их механизме действия, предусматривающем «невидимость» сельскохозяйственных культур и активное подавление сорной растительности. Избирательность гербицидов основывается на ряде особенностей растительного организма. Это морфологические различия между сорняками и культурными растениями, заключающиеся в отличиях их внешнего вида и строения. Все эти особенности в той или иной степени защищают культуру от проникновения препаратов. Например, листья пшеницы или кукурузы в фазу кущения располагаются почти вертикально и покрыты слоем растительного воска. Поэтому капли рабочего раствора стекают с них, не причиняя вреда. Немаловажную роль играют и биохимические различия, предполагающие наличие у культурных растений способности буквально расщеплять гербицид до нетоксичных для себя соединений. Самым ярким примером таких суперспособностей служит кукуруза, которая легко нейтрализует в своих побегах почвенные гербициды.

Выделяют еще и топографическую избирательность гербицидов, основанную на фиксации препарата только в верхнем слое почвы. При этом он не экспортируется вниз по почвенному горизонту, а значит, не достигает корней возделываемой культуры.

В последние годы вопрос гербицидов у всех на слуху. Кажется, совсем недавно горячо обсуждался вопрос запрета на использование глифосата в сельском хозяйстве. А ведь это один из самых широко используемых в мире гербицидов. В марте 2015 года ВОЗ (Всемирной организацией здравоохранения) был опубликован доклад, в котором глифосат был назван «потенциально канцерогенным» соединением для людей. История глифосата началась в 1970 году, когда он был получен Джоном Францем, сотрудником компании Monsanto. За свое открытие в 1987 году он получил национальную медаль за технологию. Глифосат – неселективный системный гербицид, блокирующий рост клеток в растении. Вещество применяется по всему миру, однако больше всего оно известен под своим торговым названием раундап, или «круговая оборона», данное в честь круга из фургонов, из-за которого американские переселенцы отстреливались от индейцев. Глифосат – одно из самых применяемых средств в мире. В 2000-м, когда заговорили о возникновении у сорняков устойчивости к гербициду, на рынок были выпущены семена культурных растений, генетически устойчивые к раундапу. Таким продуктам гербицид не страшен, а значит, для эффективной борьбы с сорняками можно было просто повысить дозировку препарата. В первую очередь такие изменения коснулись сои, кукурузы и хлопка.

Тем не менее в человеческой истории есть еще один гербицид, прославившийся не только своими сельскохозяйственными успехами. Это системный гербицид–2,4 дихлорфеноксиуксусная кислота, известный аграриям по всему миру в большей степени как 2,4-Д.

Началось все в середине прошлого столетия, когда исследования в области биохимии и физиологии растений позволили выявить роль определенных фитогормонов и изучить их строение. Одним из первых ученым поддался ауксин, который с успехом был выделен из человеческой мочи еще в далеком 1931 году. Немногим позже, буквально через год, он был обнаружен и в растительном материале. Правда несговорчивость 3-индолилуксусной кислоты, которой и является ауксин с химической точки зрения, не позволили ему занять главенствующие позиции в разработках тех времен.

Умывшие руки химики буквально предали эстафету изучения ботаникам, не упустившим такой возможности. Незадолго до начала Второй мировой войны ботаник из Чикагского университета Эзра Крау обнаружил у ауксинов «антиростовые» качества. Он же и предложил Пентагону идею использования этих веществ в качестве оружия. Начались интенсивные изучения, итогом которых стало выдвижение на первый план военных разработок 2,4-Д. Одновременно зашла речь и о применении ауксинов в растениеводстве. Здесь им отводилось сразу несколько ролей: как регуляторов роста и развития культурных растений и как борцам с сорной растительностью. Для 2,4-Д наиболее перспективным оказался второй путь развития. Выяснилось, что в микроскопических концентрациях соли вещества стимулируют рост растения, но в более высоких они вызывают их гибель, особенно представителей класса двудольных.

Коммерческое производство гербицида на основе 2,4-Д началось в 1946 году. Препарат носил не в меру амбициозное название «Убийца сорняков». Что касается его военной карьеры, то она также сложилась ничуть не хуже сельскохозяйственной. Первыми, на ком американцы хотели испытать этот гербицид, должны были стать японцы, но от этой идеи отказались в пользу ядерного оружия. Параллельно с американцами разработки по внедрению 2,4-Д в военную и сельскохозяйственную отрасль вели и британцы, в принципе не делающие тайны из исследований препарата. Так, в 1953–1954 годах британское правительство во время Малайского инцидента, не прячась, распыляло 2,4-Д над джунглями и рисовыми полями. Через десять лет успешный опыт британцев по выкуриванию партизан из их убежищ переняли и американцы во Вьетнамской войне. Эта операция носила название «Фермерская помощь».

Никто не принял во внимание, что при синтезе вещества в готовом продукте образовывалось значительное количество высокотоксичного диоксина, способного не только на корню уничтожить джунгли и загрязнить почву и воду, но и нанести непоправимый вред человеческому здоровью. По самым скромным подсчетам, во Вьетнаме было вылито до 500 кг диоксина, эквивалентных 1 млн смертельных доз вещества.Однако, несмотря на побочные для экологии явления и слегка подмоченную репутацию, 2,4-Д в виде натриевых и аминных солей, а также бутилового эфира до начала 90-х годов оставался основным видом гербицидной защиты озимых и яровых зерновых культур, включая кукурузу и сорго. Механизм действия 2,4-Д достаточно интересен. Все дело в том, что его соли и эфиры являются системными препаратами. В то же время гербицидный эффект состоит из двух противоположных явлений: ауксинового и антиауксинового действия.

Как синтетический фитогормон 2,4-Д, попадая в сорняк, стимулирует ненормальный ускоренный рост клеток в меристеме? Для этого он заставляет растение перенаправлять большое количество питательных веществ к зоне роста. При этом искусственно созданный ауксин не разрушается в растительном организме (в отличие от натурального), поэтому процесс роста не останавливается, а продолжается и продолжается. В завершение всего этого у растения попросту заканчиваются запасы питательных веществ, начинается гидролитический распад крахмала, инулина и белков. Организм ест сам себя. Постепенно поражаются ткани флоэмы и внешние покровы растений. Вот тут-то и проявляется основной симптом поражения сорняков 2,4-Д – скручивание.

Кроме того вещество в высоких концентрациях действует и как ингибитор сразу нескольких реакций растительного организма. У растений в первое время после обработки усиливается интенсивность дыхания, постепенно сменяющаяся замедлением процесса фотосинтеза. Прекращается работа корневой системы, резко ограничивается поступление основных питательных веществ. Нарушается водный обмен, снижается тургор, и растение просто увядает.

Первые видимые признаки повреждения сорняков после обработки проявляются на 2–3 день. При этом полная гибель растений наступает через 1,5–2 недели. Скорость гибели сорной растительности зависит сразу от нескольких факторов и может значительно колебаться. Скорость проникновения и продвижения препарата в растениях напрямую зависит от вида сорняка, фазы его развития, состояния, погодных условий обработки, нормы внесения рабочего раствора, а также препаративной формы.

Однако для большинства гербицидов, какими бы выдающимися качествами они не обладали, рано или поздно в сельском хозяйстве наступают «трудные времена», когда у сорняков развивается к ним устойчивость. Для предотвращения таких негативных последствий аграриям стоит придерживаться нехитрых правил. И в первую очередь уметь чередовать используемые препараты, не задерживаясь долго на каком-то одном, пусть и очень эффективном в хозяйстве гербициде.

Итак, все рекомендации о том, как правильно выбрать гербицид, сводятся к следующему. Разрабатывая стратегию борьбы с сорной растительностью, необходимо учитывать природно-климатические условия хозяйства в общем и обрабатываемых полей в частности. Нужно соблюдать ротацию гербицидов, ведь именно от их чередования во многом будет зависеть выбор приемов обработки почвы, позволяющих механически снизить засоренность посевов, тем самым повысив конкурентоспособность сельскохозяйственных культур.

Перед тем как сделать выбор в пользу того или иного препарата, следует изучить сорный ассортимент, выяснить, какие сорняки уже присутствуют, а какие могут появиться на поле в ближайшее время. Также рекомендуется установить текущую и ожидаемую плотность засорения. Именно на основе видового состава сорной растительности и экономических порогов вредоносности и определяют наиболее оптимальный для данных условий препарат.

Усложняет ситуацию и тенденция к сокращению севооборотов в хозяйствах. Ограничиваясь одной или двумя культурами и используя при этом гербициды со сходным механизмом действия, мы сами собственными руками усложняем борьбу. Немного основ биологии. Любые изменения в популяции начинаются с появления отдельных устойчивых к гербицидам особей. Это нормальная реакция защиты, повсеместно встречаемая в природе, ведь, чтобы выжить, все живое должно приспосабливаться. При многократном применении гербицидов со сходным механизмом действия в игру вступает механизм отбора, способствующий распространению именно устойчивых объектов. В конце концов устойчивые растения могут распространиться настолько, что станут преобладающими в агроценозе, и контролировать их численность попросту станет невозможно.

Чтобы этого не допустить, рекомендуется еще на этапе разработки севооборота и технологии выращивания запланированных культур исключить применение однотипных препаратов. На правильно спланированной гербицидной защите можно достичь поистине отменных результатов. Главное, не бросаться в «омут с головой» и с толком подойти к вопросу выбора, ведь среди огромного множества предлагаемых вариантов действительно можно потеряться.

Анастасия ВЕДЕНКИНА

Источник: «agrarnik.ru»