Įvadas
Pasauliniame žemės ūkio teatre kiekvieną dieną vyksta nenumaldomas ir tylus karas. Skirtingai nuo vabzdžių protrūkių ar grybelinių epidemijų, kurios gali labai svyruoti priklausomai nuo sezoninių orų, piktžolių spaudimas yra matematinis tikrumas. Nuo tada, kai pasėlis pasėlis, jis turi konkuruoti su labai agresyviomis, giliai įsišaknijusiomis ir greitai -augančiomis piktžolių rūšimis dėl ribotų išteklių: saulės šviesos, dirvožemio drėgmės, erdvės ir gyvybiškai svarbių makro{3}} maistinių medžiagų. Nevaldomi piktžolių užkrėtimai greitai įsivyrauja lauke, užgniauždami grynuosius pasėlius, užkliūdami derliaus nuėmimo techniką, sumažindami derlių iki nulio, o nuimtus grūdus užteršdami toksiškomis ar nepageidaujamomis piktžolių sėklomis.
Siekiant išvengti šios vegetacinės konkurencijos, šiuolaikinis ūkininkavimas labai priklauso nuo herbicidų{0}}cheminių junginių, specialiai sukurtų sutrikdyti augalų augimą ir sukelti augalų mirtį. Šie įrankiai sukėlė revoliuciją maisto gamyboje, drastiškai sumažindami rankinio darbo poreikį ir leido plačiai taikyti tausojančius žemės dirbimo būdus, apsaugančius dirvožemio struktūras nuo erozijos.
Tačiau laikas, kai buvo remiamasi vienu cheminiu junginiu, norint lengvai išvalyti lauką, baigėsi. Piktžolės yra neįtikėtinai prisitaikantys organizmai, o jų gebėjimas išvystyti atsparumą cheminėms medžiagoms pavertė šiuolaikinį piktžolių valdymą labai sudėtinga biochemijos mokslo šaka. Ūkininkams, agronomams ir mažmeninės prekybos pasėlių patarėjams sėkmingas piktžolių naikinimas nebepriklauso tik nuo to, ar pasirenkamas produktas, kuris teigiamai naikina piktžoles. Vietoj to reikia giliai išmanyti herbicidų veikimo būdus. Tiksliai žinoti, kaip šios cheminės medžiagos sąveikauja su augalų biologija, yra pagrindinė sąlyga kuriant veiksmingas purškimo programas, apsaugoti pasėlių saugą ir išsaugoti šias neįkainojamas chemines priemones ateičiai.
Terminų apibrėžimas: veiksmo būdas ir veiksmo vieta
Norint naršyti sudėtingame piktžolių mokslo pasaulyje, pirmiausia reikia įvaldyti pagrindinę terminiją, naudojamą klasifikuojant šias chemines priemones. Pramonės literatūroje terminai „veikimo būdas“ ir „veikimo vieta“ dažnai vartojami pakaitomis, tačiau jie apibūdina visiškai skirtingus biologinius įvykius tiksliniame augale.
Veiksmo būdas prieš veiksmo vietą
Veikimo būdas reiškia visą įvykių, vykstančių augale, seką nuo pradinės cheminės medžiagos įsisavinimo iki galutinio organizmo mirties. Jis apima platų makro{1}lygio mechanizmą, kuriuo herbicidas sutrikdo augalų metabolizmą arba augimą. Pavyzdžiui, veikimo būdas gali būti plačiai apibūdinamas kaip „augimo reguliavimas“ arba „aminorūgščių sintezės slopinimas“.
Ir atvirkščiai, veikimo vieta (arba veikimo mechanizmas) yra labai specifinė. Jis tiksliai nustato biocheminę vietą, dažniausiai specifinį fermentą, baltymą ar receptorių molekulę metabolizmo kelyje, prie kurios herbicido molekulė jungiasi ir kurią deaktyvuoja. Pavyzdžiui, nors glifosato platus veikimo būdas yra aminorūgščių sintezės slopinimas, specifinė jo veikimo vieta yra EPSP sintazės fermentas. Labai svarbu suprasti tikslią veiksmų vietą, nes ji sudaro tarptautinių klasifikavimo sistemų, tokių kaip Amerikos piktžolių mokslo draugijos (WSSA) ir Atsparumo herbicidams veiksmų komiteto (HRAC) numeravimo kodų, pagrindą.
Mobilumas: kontaktiniai ir sisteminiai keliai
Fizinis herbicidų judėjimas augalo audinyje labai veikia jų veikimo greitį ir tai, kaip kruopščiai juos reikia naudoti.
Kontaktinės cheminės medžiagos pažeidžia tik konkretų augalo audinį, kurį jos fiziškai liečia. Jie nejuda visoje augalo kraujagyslių sistemoje. Jei kontaktinis purškimo lašelis nukrenta ant lapo, jis tą lapą sudegins, bet neturės jokios įtakos šaknims ar šalia esantiems lapams. Dėl šios priežasties kontaktiniams produktams reikalingas išskirtinis purškimo padengimas ir jie yra veiksmingiausi nuo mažų, vienmečių piktžolių.
Sisteminius herbicidus, priešingai, absorbuoja šaknys arba lapai ir perkelia į augalo kraujagyslių tinklą (ksilemą ir floemą). Jie keliauja iš taikymo vietos tiesiai į aktyvius augimo taškus-viršūnines meristemas-ir ūgliuose, ir šaknyse. Dėl šio mobilumo sisteminiai produktai gali naikinti dideles piktžoles ir tvirtas, daugiametes rūšis su giliomis, žiemojančiomis šaknų sistemomis.
Selektyvumas: tikslinis naikinimas
Kitas svarbus skirtumas yra cheminis selektyvumas. Atrankiniai herbicidai išnaudoja augalų rūšių fiziologijos, anatomijos ar medžiagų apykaitos skirtumus. Tai leidžia jiems sunaikinti tam tikras piktžolių rūšis, nedarant žalos toje pačioje eilėje augantiems pasėliams. Klasikinis pavyzdys yra selektyvus plačialapis herbicidas, kurį galima purkšti tiesiai ant žolių, tokių kaip kukurūzai ar kviečiai, laukas, naikinantis piktžoles, pavyzdžiui, aksomo lapus, o pasėlis išliks visiškai sveikas.
Kita vertus, ne{0}}selektyvūs produktai yra plataus-spektro žudikai. Jie turi veikimo būdą, kuris nukreiptas į biologinius procesus, kurie yra pagrindiniai beveik visos žaliosios augmenijos. Todėl jie sužeis arba sunaikins visus augalus, su kuriais jie liečiasi, todėl jie idealiai tinka prieš-sodinimą sudeginimo-operacijoms arba tiksliniam pramoniniam pašalinimui.
Pirminiai herbicidų veikimo būdai ir jų vizualiniai simptomai
Norėdami diagnozuoti lauko problemas, atpažinti cheminį dreifą arba įvertinti, ar purškimas buvo sėkmingas, žemės ūkio specialistai turi susipažinti su pagrindinėmis cheminių medžiagų klasėmis ir unikaliais vizualiniais simptomais, kuriuos jie sukelia tiksliniuose augaluose.
Amino rūgščių sintezės inhibitoriai
Augalai turi susintetinti savo nepakeičiamas aminorūgštis, kad susidarytų baltymai ir palaikytų gyvybę. Keletas pagrindinių herbicidų šeimų veikia selektyviai išjungdamos fermentus, atsakingus už šiuos kelius.
Acetolaktato sintazės (ALS) inhibitoriai (WSSA 2 grupė) ir EPSP sintazės inhibitoriai (WSSA 9 grupė, kuri apima glifosatą) yra klasikiniai pavyzdžiai. Kai piktžolė apdorojama aminorūgščių inhibitoriumi, naujų baltymų gamyba iš karto sustoja. Kadangi augalas turi išnaudoti turimas baltymų atsargas prieš įvykstant struktūriniam kolapsui, regos simptomai vystosi labai lėtai, dažnai užtrunka nuo vienos iki trijų savaičių.
Pradinis simptomas yra išskirtinis jauniausių lapų pageltimas, žinomas kaip chlorozė, o vyresni lapai laikinai išlieka žali. Kadangi augimo taškas badauja, augimas visiškai sustoja, lapų gyslos gali pasidaryti tamsiai raudonos arba violetinės spalvos, o augalas pamažu patiria visišką nekrozę ir miršta.
Fotosintezės ir ląstelių membranos ardikliai
Kai kurios cheminių medžiagų klasės duoda daug greitesnį ir stipresnį smūgį augalų biologijai, nukreipdamos į saulės šviesos varomus ląstelių mechanizmus.
Fotosistemos II (PSII) inhibitoriai (WSSA 5 grupė, pvz., atrazinas) jungiasi prie specifinių baltymų chloroplastuose, blokuodami elektronų transportavimo grandinę, reikalingą fotosintezei. Dėl šio blokavimo pavojingai kaupiasi didelės-energijos molekulės, kurios ardo ląstelių membranas.
Protoporfirinogenoksidazės (PPO) inhibitoriai (WSSA 14 grupė) sutrikdo svarbų chlorofilo sintezės fermentą, todėl katastrofiškai kaupiasi junginiai, kurie, veikiami šviesos, plyšta ląstelių sienelės.
Šių membraną ardančių medžiagų vizualiniai simptomai yra greiti ir neabejotini. Per kelias valandas po saulės spindulių apdoroti lapai įgauna vandeniu{1}}įmirkę, tamsią išvaizdą. Audinys greitai paruduoja, išdžiūsta ir sudega iki traškumo. Kadangi šie gaminiai dažnai turi kontaktinį arba ribotą sisteminį mobilumą, jie palieka ryškias, lokalizuotas nudegimo vietas visur, kur susiliečia purškimo lašelis.
Augimo reguliatoriai ir auksino mimikos
Sintetiniai auksinai (WSSA 4 grupė, įskaitant 2,4-D ir dikambą) yra vieni seniausių ir plačiausiai istorijoje naudojamų selektyvių herbicidų. Šie junginiai imituoja natūralius augalų augimo hormonus, tačiau jie sukurti taip, kad būtų labai stabilūs, todėl augalas negali jų lengvai suskaidyti.
Kai plačialapė piktžolė sugeria auksino mimiką, jos vidinis augimo signalas tampa visiškai nekoordinuotas. Ląstelės stiebuose ir lapų gyslose pradeda sparčiai ir netolygiai ilgėti, o kiti ląstelės procesai stringa.
Dėl to atsirandantys regėjimo simptomai yra dramatiški ir vadinami epinastija. Stiebai susisuka į kamščiatraukio formas, lapai susisuka aukštyn arba žemyn, o visas augalas deformuojasi į iškreiptas mutacijas. Per kelias dienas šis chaotiškas, nekontroliuojamas augimas sugriauna augalo kraujagyslių sistemą, neleidžiant vandeniui transportuoti ir sukelti mirtį.
Daigų augimo ir lipidų sintezės inhibitoriai
Tam tikri produktai kovoja su piktžolėmis dar prieš tai, kai jos gali išbristi iš dirvos paviršiaus. Mitozės inhibitoriai (WSSA 3 grupė) ir labai ilgos -grandinės riebalų rūgščių (VLCFA) inhibitoriai (WSSA 15 grupė) yra skirti dygstančioms piktžolių sėkloms. Jie sutrikdo ląstelių dalijimąsi arba blokuoja lipidų, būtinų kuriant naujas ląstelių odeles ir membranas besiformuojančiuose ūgliuose ir šaknyse, sintezę.
Piktžolės, paveiktos šių prieš{0}}išdygusių produktų, dažnai miršta po žeme ir niekada nepatenka į paviršių. Jei jiems pavyksta pažeisti dirvožemį, jie smarkiai sustingsta. Žolės gali neišsivynioti iš sraigės ir įgauna svogūnų -vaizdą, o plačialapių sodinukų lapai susiraukšlėję ir labai sutrumpinta, šaknų sistema, panaši į klubą.
Maksimalus veiksmingumo padidinimas taikant strateginį taikymą
Tobulo veikimo būdo molekulės pasirinkimas yra tik struktūrinis planas; Norint pasiekti išskirtinę piktžolių kontrolę lauke, reikia suderinti šią chemiją su tiksliomis naudojimo strategijomis ir palankiomis aplinkos sąlygomis.
Laikas prieš-prieš atsiradimą ir po-atsiradimo
Esminis strateginis sprendimas yra tai, ar purkšti dirvožemyje-prieš išdygimą
Prieš dygimą{0}}apdorojama tiesiai ant plikos dirvos prieš pasėliams ir piktžolėms sudygstant. Šiosherbicidaisėdi viršutiniame dirvožemio matricos sluoksnyje, sudarydamas cheminį barjerą. Kadangi piktžolių sėklos sugeria dirvožemio drėgmę, kad sudygtų, jos tuo pat metu pasisavina cheminę medžiagą, kuri jas žudo dar nespėjus išdygti ir konkuruoti su pasėliu. Kad preparatai veiktų prieš -dygimą, netrukus po uždėjimo juos reikia suaktyvinti kritulių arba drėkinti, kad cheminė medžiaga tolygiai patektų į viršutinius kelis colius dirvožemio, kuriame yra piktžolių sėklos.
Aplikacijos po-dygimo atliekamos, kai iš žemės išdygo ir pasėlis, ir piktžolės. Ši strategija leidžia augintojui nustatyti tikslias piktžolių rūšis ir pasirinkti tikslinį cheminį receptą. Tačiau po-atsiradimo sėkmė mažėja eksponentiškai, kai piktžolės auga. Cheminė medžiaga, užtikrinanti 99 % naikinimo dviejų- colių piktžolių, gali padėti sunaikinti mažiau nei 50 % 6- colių piktžolių, nes didesni augalai turi didesnių medžiagų apykaitos atsargų, kad suskaidytų toksiną.
Aplinkos dinamika
Oro sąlygos labai nulemia, kaip efektyviai augalas sugeria ir metabolizuoja herbicidą. Augalai yra labai dinamiški organizmai; kai oro sąlygos šiltos, saulėtos, o dirvoje gausu drėgmės, augalai aktyviai dera ir auga. Esant tokioms optimalioms sąlygoms, piktžolės greitai sugeria lapų purškalus ir greitai perkelia sisteminius produktus į šaknis, padidindamos veiksmingumą.
Ir atvirkščiai, kai piktžolės patiria didelį aplinkos stresą{0}}, pvz., užsitęsusią sausrą, didelį karštį ar nesezoniškai žemą temperatūrą-, jos pereina į gynybinį, išgyvenimo režimą. Kad sutaupytų drėgmę, jie uždaro stomatus ir sutirština lapų vaškinį odelių sluoksnį. Be to, jų kraujagyslių perkėlimas sulėtėja iki šliaužio. Jei per sausrą bus naudojamas sisteminis herbicidas po-atsiradimo, cheminė medžiaga sunkiai prasiskverbs į sustorėjusį lapų paviršių, o tai, kas mažai patenka, kabės sustingusi, o ne pasieks augimo vietas, todėl bus blogai kontroliuojama.
Vandens kokybė ir adjuvantai
Purškimo bake esantis vanduo sudaro daugiau nei 99 % galutinio purškimo tirpalo, todėl vandens kokybė yra labai svarbus kintamasis. Kietame vandenyje yra didelė magnio ir kalcio katijonų koncentracija. Šie teigiamai įkrauti jonai glaudžiai jungiasi su neigiamą krūvį turinčiomis herbicidų molekulėmis (tokiomis kaip glifosatas ar gliufozinatas), neutralizuodami jas prieš jiems paliekant purškimo antgalį. Norėdami su tuo kovoti, augintojai turi pridėti vandens kondicionierių, tokių kaip amonio sulfatas (AMS), kad surištų kietojo vandens mineralus prieš maišydami cheminę medžiagą.
Be to, kadangi daugelis piktžolių lapų yra padengti labai hidrofobine, vaškine odele, skirta vandeniui atstumti, dėl specialių pagalbinių medžiagų pridėjimo-nederėtų. Paviršinio aktyvumo medžiagos sumažina vandens lašelio paviršiaus įtempimą, todėl jis išsilygina ir padengia lapą, o ne nurieda. Augalų aliejaus koncentratai (COC) ir metilinti sėklų aliejai (MSO) žengia dar vieną žingsnį toliau, aktyviai minkštindami ir prasiskverbdami į vaškinę odelę, kad aktyvios herbicido molekulės būtų perkeltos tiesiai į augalų ląsteles.
Atsparumo valdymas ir tvari piktžolių kontrolė
Greita ir plačiai paplitusi atsparumo herbicidams raida, be abejo, yra didžiausias dvidešimt pirmojo amžiaus agronominis iššūkis. Kai ūkininkai kiekvienais metais pasikliauja tik viena veiklos vieta, jie daro lauką intensyvų evoliucinį spaudimą. Iš milijardų piktžolių populiacijos nedidelė dalis turės natūralią genetinę mutaciją, leidžiančią išgyventi tą specifinę cheminę medžiagą. Jei ta pati cheminė medžiaga naudojama pakartotinai, jautrios piktžolės išnaikinamos, o išlikusios mutavusios gali kirsti-apdulkinti, daugintis ir visiškai užvaldyti kraštovaizdį.
Kodo iššifravimas: cheminio sukimosi galia
Siekdami užkirsti kelią šių „superpiktžolių“ plitimui, augintojai turi atsisakyti produktų vertinimo pagal savo komercinius prekės ženklus ir griežtai susitelkti į skirtingų veiksmų vietų kaitą. Siekdamos supaprastinti šį procesą, tarptautinės reguliavimo institucijos įpareigoja ant visų komercinių pakuočių priekinėje etiketėje aiškiai nurodyti WSSA grupės numerį arba HRAC grupės raidę.
Tikra cheminė sėjomaina reiškia, kad reikia užtikrinti, kad iš eilės per visą pasėlių ciklą{0}}ir per sėjomainos metus-paimtų visiškai skirtingus grupių skaičius. Jei ALS inhibitorius (2 grupė) naudojamas pavasarį, tolesniam naudojimui- turi būti naudojamas kitas mechanizmas, pvz., PPO inhibitorius (14 grupė) arba gliufozinato produktas (10 grupė).
Be to, kelių{0}} tankų mišinių naudojimas yra išskirtinė gynybos strategija. Naudojant purškimo tirpalą, kuriame vienu metu sujungiami du ar daugiau skirtingų grupių numerių, nukreiptų į skirtingus fermentus, bet koks piktžolių variantas, kuris yra natūraliai atsparus A grupei, greitai pašalinamas B grupės, neleidžiant atspariam genui perduoti kitai kartai.
Integruotas piktžolių valdymas (IWM)
Cheminės medžiagos niekada neturėtų būti vienintelė gynybos linija nuo piktžolių įsiskverbimo. Didžiausia šiuolaikinės pasėlių apsaugos raida yra integruotas piktžolių valdymas (IWM)-visiška sistema, sujungianti cheminį tikslumą su kultūrine, mechanine ir biologine taktika, siekiant sumažinti bendrą priklausomybę nuo sintetinių medžiagų.
Dengiamieji augalai: sodinkite tankius rudeninius dengiamuosius augalus, pvz., javų rugius, kad fiziškai padengtumėte dirvą, neleidžiant saulės spinduliams pasiekti piktžolių sėklų ir slopiname ankstyvą -pavasarinį dygimą.
Siauras atstumas tarp eilučių: sėjamųjų konfigūracijų pritaikymas siauresnėms eilėms leidžia greitai užsidaryti grynųjų pasėlių stogeliu, uždengia piktžoles ir neleidžia jiems patekti į saulės šviesą.
Mechaninis kultivavimas: naudojant tikslius, GPS{0}}valdomus tarpueilių kultivatorius-, kurie fiziškai suardo šaknų sistemas tarp pasėlių eilių, nepažeidžiant dirvožemio sveikatos, esančios tiesiai po grynaisiais derliais.
Sėklų naikintuvai: naudojami šiuolaikiniai derliaus nuėmimo{0}}sėklų malūnai, kurie susmulkina piktžolių sėklas, kai jos praeina per kombainą, neleidžiant joms grįžti į dirvos sėklų banką.
Taikydami įvairias ne-chemines taktikas, augintojai sumažina bendrą piktžolių sėklų banko tankį ir sumažina cheminių intervencijų dažnumą ir intensyvumą. Šis subalansuotas požiūris sumažina evoliucinės atrankos spaudimą, daromą mūsų esamoms cheminėms medžiagoms, užtikrinant jų gyvybingumą ateities kartoms.
Išvada
Šiuolaikinei žemės ūkio pramonei keliamas didžiulis tikslas: maitinti sparčiai besiplečiančią pasaulio populiaciją, kartu aktyviai mažinant jos pėdsaką aplinkai ir išlaikant ekonominį gyvybingumą. Pagal šią subtilią lygtį herbicidai išlieka pagrindiniu aprūpinimo maistu ramsčiu ir yra nepakeičiama apsauga nuo žalingo, derlių{1}}plėšančio piktžolių konkurencijos potencialo.
Tačiau nesudėtingos, plataus spektro{0}}cheminės piktžolių kontrolės laikai jau praeityje. Norint pasiekti nuoseklų, ekonomišką-ir saugų piktžolių valdymą, reikia pereiti nuo pagrindinio naudojimo prie pažangaus biocheminio valdymo. Reikalaujama, kad žemės ūkio specialistai gerai suprastų subtilius veikimo būdų ir veikimo vietų niuansus, atpažintų skirtingų cheminių medžiagų grupių vizualinius požymius ir kruopščiai atsižvelgtų į naudojimo laiką, vandens kondicionavimą ir aplinkos įtempimo kintamuosius.
Galiausiai tvarios piktžolių kontrolės ateitis slypi chemijos išsaugojime keičiant. Aktyviai kaitaliojant WSSA/HRAC grupių numerius, kuriant kelių{1}}svetainių rezervuarų mišinius ir naudojant šias chemines programas tvirtoje, daugialypėje integruoto piktžolių valdymo sistemoje, pasaulinė žemės ūkio bendruomenė gali sėkmingai įveikti atsparumo grėsmę. Šis subalansuotas, moksliškai pagrįstas požiūris užtikrina, kad mūsų laukai išliktų švarūs, maisto atsargos išliktų gausios, o žemės ūkio ekosistemos išliks atsparios ateinančius dešimtmečius.
