Химический метод борьбы с сорняками

 

Разнообразие приемов и способов борьбы с сорняками в посевах кукурузы является результатом многовекового развития этой древней культуры. Современная интенсивная технология располагает комплексом средств, унаследованных от предшествующих систем: ручной (междурядные обработки), конно-ручной и механизированной (боронование посевов и, наконец, индустриальной (почвенные и листовые гербициды). Обоснование системы защиты кукурузы от сорняков предполагает решение вопроса о соотношении этих приемов, а в широком смысле - о роли агротехнического и химического методов борьбы с сорной растительностью.

Попытки ограничить борьбу с сорняками в рамках агротехнических мер, обосновываемые рядом авторов (Н.В. Барнаков, Н.Л. Шуханов, 1988; А.С. Азаренкова, 1990; А.П. Карпенко, 1991), сталкиваются со следующими трудностями: волновая динамика прорастания сорняков, реверсия засоренности при резком снижении ее плотности (Н.И.Кашеваров, 1986;В.П.Ливочка, Г.Н.Петров, 1989; В.С.Циков, Л.А.Матюха, 1989), слабая конкурентноспособность кукурузы, особенно при сравнительно ранних сроках посева (И.Н.Цымбаленко и др., 1998), низкая производительность метода, сильная зависимость от погодных условий и т.д. Возможности химических средств подавления сорняков также ограничены спектром их действия, опосредованностью влияния на сорные растения, например, через почву.

Таким образом, конструктивное решение должно опираться на обоснование оптимальных сочетаний различных приемов в зависимости от масштабов засоренности, состава и динамики прорастания сорняков, ресурсных возможностей производителя.

Наиболее эффективное подавление сорняков достигается при взаимодействии гербицидов с минимальным набором агротехнических операций, применяемых в процессе ухода за растениями. Таким образом, применение гербицидов в современных технологиях возделывания кукурузы является базовым методом борьбы с сорняками, на фоне которого при необходимости применяются дополнительные (страховые) приемы, подавляющие остаточную засоренность.

В посевах кукурузы применяются гербициды следующих групп.

1. Амиды карбоновых кислот.

Соединения данной группы повреждают прорастающие семена, но на вегетирующие сорняки действуют слабее. Они блокируют ферменты с сульфгидрильными группами, подавляя процесс окислительного фосфорилирования, нарушают азотный обмен, подавляют активность нитратредуктазы. Наиболее характерной является способность подавлять синтез белков и нуклеиновых кислот. Многие специалисты считают, что синтез белков прекращается вследствие вытеснения этими гербицидами аминокислот, связанных с т-РНК, например, они могут связываться с аминогруппой амино-ацил-т-РНК и встраиваться вместо аминокислоты в белковую цепь. В результате образуются белки, не обладающие ферментной активностью. Установлено, что в семенах с высоким содержанием крахмала соединения данной группы подавляет действие гиббереловой кислоты, активизирующей a-амилазу, и тем самым задерживают прорастание семян. Избирательность действия зависит от способности зародыша поглощать действующее вещество.

Наиболее характерные симптомы действия этих соединений - замедление митоза, подавление процессов растяжения клеток и роста корня, ослабленное поступление калия в растение. Прекращается транспорт аминокислот и ауксинов в колеоптиль. Вследствие суммарного воздействия многих неблагоприятных факторов падает осмотическое давление, и зародыш растения погибает.

Наибольшее значение в посевах кукурузы имеют следующие гербициды этой группы:

Ацетохлор - N-(2`-этил-6`-метилфенил)-N-этоксиметил-2-хлорацетамид. Растворимость в воде при 20оС - 398 мг/л. В сухую погоду эффективность этого гербицида может быть повышен путём неглубокой заделки его в почву. Препаративные формы - аценит, ацетал, харнес, трофи - выпускаются в форме концентратов эмульсий. Данный гербицид очень эффективен против однолетних сорняков, уничтожает и многие двудольные сорные растения.

Метолахлор - N-(2`-этил-6`-метилфенил)-N-(метокси-1-метилэтил). Растворимость в воде при 20оС - 530 мг/л. Высокоэффективен против куриного проса, щетинника и росички. В более высоких дозах, если осадков достаточно для проникновения действующего вещества в зону прорастания семян, хорошо подавляет спорыш, чистец, звёздчатку. Препаративная форма - дуал, 96% к.э.

2. Тиокарбаматы.

Механизм действия: прежде всего соединения данной группы подавляют митоз. Наиболее характерный симптом их действия – подавление роста проростков и деформация верхушек побегов. Известно, что при формировании митотического аппарата нити веретена образуются из белкового компонента, в функционировании которого участвуют SH-группы. В метафазе хромосомы связываются с этими нитями и определенным образом ориентируются. При участии глутатиона SH-группы окисляются, образуя мостики -S-S. При связывании глутатиона действующим веществом гербицидов белки, содержащие SH-группы, утрачивают защиту, и веретено деления не образуется. Кроме того, тиокарбаматы нарушают синтез белков и нуклеиновых кислот, в том числе систему РНК в процессе митоза.

Для нейтрализации воздействия тиокарбаматов на культурные растения в состав препаратов вводят антидоты. Например: антидот, входящий в состав эрадикана, повышает содержание глутатиона в растениях кукурузы и усиливает активность глутатион-S-трансферазы. Этот фермент компенсирует действие гербицида. В однодольных сорняках такая защита не действует, и они погибают.

Все тиокарбаматы - летучие гербициды, поэтому после опрыскивания их следует немедленно заделать в почву.

Наиболее распространен гербицид эптам (препаративная форма - эрадикан 6Е). В спектр действия эптама входит прежде всего малолетние злаковые сорняки, но довольно успешно подавляются многолетние двудольные.

3. Производные мочевины.

Гербицидная активность обусловлена характером отдельных структурных элементов молекул, в большинстве случаев представленных метильными, алкильными, изоалкильными, циклоалкильными и нередко метокси-группами.

В основе механизма действия этих соединений лежит способность подавлять процессы фотосинтеза. Все они ингибируют перенос электронов, в результате чего прекращаются процессы фотосинтеза. Все они ингибируют перенос электронов, в результате чего прекращаются процессы восстановления НАДФ-Н и АТФ, первое проявление гербицидного эффекта связано с прекращением потребления углекислоты и фотосинтетического продуцирования кислорода. Гербициды рассматриваемой группы, нарушающие ещё и процесс переноса электронов в митохондриях, являются ингибиторами окислительного фосфорилирования.

В посевах кукурузы применяется хлорбромурон в комбинации с метолахлором в препаративной форме малоран специаль 50% к.э., в норме 5 - 6 л/га до посева или до всходов кукурузы.

4.Арилоксиалканкарбоновые кислоты.

По механизму действия соединения данной группы даже в очень незначительных концентрациях аналогичны природным ауксинам, т.е. это регуляторы роста. Их действие реализуется на уровне механизмов обмена нуклеиновых кислот, синтеза белков, различных ферментов.

В нормативных процессах обмена природные регуляторы роста (ауксины, гибберелины, цитокинины и др.), действуя совместно и строго согласованно, регулируют деление, рост, и дифференциацию клеток. Первичное действие этих фитогормонов состоит в том, что они являются "эффекторами", т.е. способны активировать блокированные гены и ферменты, содержащие сульфгидрильную группу. Например, они активируют молекулу ДНК, в результате синтезируются молекулы мРНК и создаются условия для синтеза белка и протекания других процессов, связанных с ростом (репликация ДНК, клеточное деление и др.).

Гибберелины регулируют содержащие индолилуксусной кислоты; например, гиббереловая кислота может снижать активность ауксинооксидазы, способствуя тем самым увеличению количество ауксина. Тем не менее содержание индолилуксусной кислоты, не может выйти за пределы допустимого, поскольку этот регуляторный механизм действуют только в определенном интервале концентраций.

Растения способны нейтрализовать удивительно большое количество индолилуксусной кислоты, но синтетические ауксины, например арилоксиалканкарбоновые кислоты, в присутствии которых дезорганизуется процесс деления клеток, не теряют активности. Чрезмерная интенсивность деления и дыхательных процессов (в которых АТФ не продуцируется), а также ослабленное поступление питательных веществ и истощение их запасов, приводят к гибели растения.

Гербициды дают характерные симптомы: изгибание черешков листьев или стебля, скручивание листьев, утолщение узлов, подавление роста корней. Они действуют не только через листья, но и через почву, поэтому весьма эффективны против прорастающих сорняков. Двудольные растения к ним гораздо чувствительнее, чем однодольные.

Наиболее распространены:

1. Феноксиуксусная кислота (препарат 2.4 Д);

2. Феноксимасляная кислота (2М4ХМ);

3. Феноксипропионовая кислота (2М4ХП).

Производные этих кислот применяют в посевах кукурузы в качестве листовых гербицидов против комплекса малолетних и многолетних двудольных сорняков. К особенностям их применения на кукурузе относится резкое повышение чувствительности культуры после появления шестого листа. Поэтому срок применения гербицидов ограничивается фазами 3-5 листьев. Гербициды обладают малой стойкость во внешней среде и не оказывают существенного влияния на почвенную биоту.

5. 1,3,5 - триазины (симм-триазины).

Гербицидной активностью обладают соединения типа хлорамина-стриазинов, метоксиамино-с-триазинов и алкилмеркаптоамино-с-триазинов. Гербициды данной группы ингибируют процесс переноса электронов в фотосинтетической системе.

Симм-триазины поступают в растение главным образом через корни и передвигаются по сосудам ксилемы, при этом их передвижение зависит от транспирации. При снижении транспирации в корнях может накапливаться большое количество триазинов. Скорость поступления гербицидов в растения зависит от температуры: чем она выше, тем выше эффективность гербицида (Н.И.Протасов, 1988).

Триазины являются высокоактивными гербицидами. Они подавляют фотосинтез, дыхание растений, изменяют активность ферментов, вследствие чего рост растений замедляется, они теряют тургор, увядают и засыхают. Избирательность симм-триазинов объясняется их разложением в устойчивых к ним растениях под воздействием ферментов, слабой растворимостью и слабым передвижением в почве.

Препаративные формы - симазин, атразин, прометрин - выпускаются в модификации 50 % СП. Производные симм-триазина – первые почвенные гербициды, синтезированные для борьбы с сорняками в посевах кукурузы. Они применяются в основном как почвенные препараты, обладают фитотоксичностью, прежде всего по отношению к малолетнем сорнякам. Противозлаковая активность невысока. К отрицательным свойствам, помимо узкого спектра действия, следует отнести высокую стойкость в почве.

6. Производные сульфонилмочевины.

Сульфонилмочевины относятся к группе малотоксичных для теплокровных животных пестицидов. Выпускаются в виде смачивающихся порошков, диспергируемых гранул или сухой текучей рецептуры, содержащей до 75% д. в.

В полевых условиях сульфонимочевины разлагаются с той же скоростью, а иногда и быстрее, чем стандартные гербициды. Длительная остаточная активность связана в первую очередь с высокой чувствительностью культур севооборота, а не скоростью исчезновения гербицидов.

К сульфонилмочевинам относят следующие препараты: Глин, Телар, Хармони, Гранстар, Классик, Амбер.

Сульфанилмочевины высокоэффективны против широкого спектра двудольных сорняков и подавляют некоторые однодольные виды. Поглощаются кА сорняками, так и листьями, однако рузличаются по скорости исчезновения из почвы, а следовательно по уровню остаточной токсичности. При обработке листев в благоприятных условиях растения могут абсорбировать 75-98% гербицида, однако эта величина бывает значительно ниже (20-40%). Наиболее интенсивное поглощение происходит в первые часы после обработки и в основном заканчивается через сутки.

Подвижность сульфонилмочевин в растениях может колебаться в довольно широких пределах в зависимости от способа обработки, вида растений и внешних условий. Сульфонилмочевины, поглощенные корнями, перемещаются в надземные органы растения, при этом их подвижность выше, чем при обработке листьев.

Селективность гербицидов может быть обусловлена разными причинами: различным удерживанием раствора на поверхности растений. неодинаковой скоростью проникновения и передвижения вещества, различной интенсивностью метаболизма.

Исследования показали, что решающую роль в устойчивости растений к сульфонилмочевинам играет детоксикация гербицида растительными тканями.

Первым и наиболее характерным симптомом повреждения растений при обработке сульфонилмочевинами является сильное подавление роста. Ингибирование роста происходит очень быстро,обычно через несколько часов после обработки, однако растения погибают только через 1-3 недель. Подавление роста сопровождается различными изменениями пигментации: чаще всего наблюдаются хлорозы, но у некоторых видов может развиваться красная, оранжевая, пурпурная или темно-зеленая окраска. Со временем хлорозы усиливаются, происходит обесцвечивание жилок, развиваются некрозы, отмирают верхушечные почки и в итоге растения погибают.

При довсходовом применении сульфонилмочевины не ингибируют прорастания семян, однако последующий рост корней и проростков подавляют настолько быстро, что растения погибают до появления всходов.

7. 2,4-Д

При обработке солями или сложными эфирами 2,4-Д-дихлорфеноксиуксусной кислоты, молекулы гербицида проникают в растения через надземные органы. Поэтому 2,4-Д используют на посевах зерновых культур для послепосевной обработки в фазе полного кущения, когда на основном стебле имеется 4-5 листьев. Именно в этот период гербицид практически не вызывает снижения урожая злаковой культуры и его действие в основном направлено на сорную растительность.

Основная часть попавшей на листья 2,4-Д проникает в растения в течение нескольких часов.

На скорость проникновения оказывает влияние множество факторов: вид растения, температурв и влажность воздуха, освещенность,препаративная форма 2,4-Д, наличие на поверхности активных веществ.

Перемещение в пределах растения 2,4-Д завершает в зонах активного роста, в интенсивно растущих и делящихся клетках. Здесь он как ингибитор подавляет процессы окислительного фосфорилирования, синтеза нуклеиновых кислот, вызывает уменьшение эндогенных ауксинов. Все это вызывает образование деформированных листьев, поврежденных репродуктивных органов и отмирание апикальных частей растений.

Проявление ауксиновых свойств 2,4-Д приводитк повреждению тканей флоэмы, истощению листьев, нарушению целостности внешних покровов. Таким образом, гербицидный эффект 2,4-Д складывается из его ауксиновой и антиауксиновой активности.

Одно из важных преимуществ 2,4-Д перед другими хлорорганическими соединениями, используемыми в сельском хозяйстве в качестве пестицидов, заключается в относительно быстрой трансформации в растениях в нетоксичные производные.(Соровский образовательный журнал том 7, 2001).