Гербициды могут проникать в растения через наземные или подземные органы. Их вносят в почву или разбрызгивают по листьям.
Первый этап их действия - способность химических средств проникать в растения в местах контакта. Второй этап - перемещение внутри растения, а затем накопление в определённых органах и тканях. Третий этап - накопление в определённых органах или разрушение до нетоксических соединений.
По внешним признакам действия на растения и способам применения все гербициды подразделяются на три подгруппы: 1) контактного действия; 2) системного действия; 3) действия на корневую систему растений или прорастающие семена.
К гербицидам контактного действия относят вещества, поражающие листья и стебли растений при их непосредственном контакте с препаратом. В этом случае происходит нарушение нормальных процессов жизнедеятельности растения, и оно гибнет. Однако при использовании контактных гербицидов нередко наблюдается последующее отрастание новых побегов [22].
К гербицидам системного действия относят вещества, способные передвигаться по сосудистой системе растений. Попав на листья и корни растения, они быстро распространяются по всему растению, приводя его к гибели. Применение препаратов системного действия особенно ценно в борьбе с сорными растениями с мощной корневой системой и многолетними сорными растениями.
Третью группу гербицидов вносят в почву для уничтожения семян, прорастающих семян и корней сорных растений. В зависимости от характера действия препарат вносят для борьбы с нежелательной растительностью в следующие периоды: до посева культуры, до всходов сорных растений, до всходов культурных растений, после всходов культурных растений, в различные периоды вегетации [23].
Контактные гербициды (ДНОК, пропанид, грамоксон, пентахлорфенолят натрия), попав на растение, вызывают местное отравление участков ткани, которые быстро увядают, буреют и засыхают.
Системные гербициды (2,4-Д, 2М-4Х, симазин, атразин, монурон) способны передвигаться по сосудистой системе растений вместе с питательными веществами и продуктами обмена веществ, вызывая общее отравление (деформацию стебля и листьев растений, постепенное угнетение роста, хлоротичность, хрупкость листьев и стеблей, стерильность), что особенно ценно для борьбы с многолетними и имеющими мощную корневую систему сорняками
При обработке растений молекулы гербицида проникают в растения через надземные органы. Поэтому их используют на посевах зерновых культур для послевсходовой 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 гербицидов, попавших на листья, проникает в растения в течение нескольких часов. Отметим попутно, что норма внесения гербицида составляет обычно в среднем 1 кг/га в расчете на активное начало, а на сорную растительность попадает не более 5% от этого количества.
Хотя высокую избирательность действия обычно приписывают гербициду, однако это скорее заслуга самого культурного растения. Это оно не пускает в свои важные жизненные органы молекулы гербицида, переводит их в неактивную форму. Осуществляется всё это использованием набора защитных средств, прежде всего, благодаря анатомоморфологическим особенностям злаковых растений раствор гербицида слабо удерживается на поверхности листьев. Это обусловлено тем, что их листья содержат больше восков, менее опушены и в фазе кущения расположены почти вертикально. Следующее очевидное различие между культурными и сорными растениями по отношению к гербицидам заключается в степени проникновения в листья [23].
Глифосат. Является N-фосфонометильным производным аминокислоты глицина, что отражено в его тривиальном названии. Впервые гербицидные свойства этих веществ были обнаружены американским исследователем компании Monsanto Джоном Францем (1970). Торговое название глифосата - раундап (Roundup - круговая оборона, в честь круга из фургонов, из-за которого американские переселенцы отстреливались от индейцев). Раундап - гербицид «сплошного действия» [24].
Механизм действия глифосата обусловлено тем, что этот гербицид ингибирует фермент растений 5-еноилпирувилшикимат-3-фосфат-синтазу, который является компонентом ферментной системы шикиматного пути биосинтеза бензоидных ароматических соединений (содержащих бензольные кольца). Он занимает в активном центре фермента место фосфоенолпирувата и блокирует его активность. Поэтому при его внедрении в растение он проникает в клетки, блокирует синтез ряда необходимых соединений и растение погибает.
Исследования, проведённые Венским медицинским университетом, которые являются одними из первых, показали, что использование гербицида в низких концентрациях всё равно опасно. Наиболее чувствительными к цитотоксическим эффектам глифосата и повреждению ДНК оказались клетки эпителия. Учёные обнаружили генотоксичность при коротком контакте с концентрациями 450-кратного разведения, которое используется в сельском хозяйстве. Даже вдыхание паров раундапа при опрыскивании может вызвать разрушение ДНК клеток. Другими словами, глифосат токсичен для человека, а адъювант (полиоксиэтиленамин) усиливает проникновение гербицида внутрь, что значительно усиливает общий эффект. При этом возникают неходжкинские лимфомы, гормональные нарушения у детей, повреждения ДНК, снижение уровня тестостерона, рак печени, менингит, бесплодие, рак кожи и почек. Кроме того, раундап является экологической угрозой для воздуха и воды, а особенно грунтовых вод [24].
Десиканты - пестициды, применяемые в предуборочный период для высушивания надземных частей растений с целью ускорения созревания и облегчения уборки с.-х. культур: подсолнечника, картофеля, клещевины, хлопчатника, капусты, льна и др. В качестве десикантов используют обычно быстродействующие гербициды контактного действия, такие как реглон (дикват-дибромид) и Mg(ClO3)2*6H2O. В советский период (1986-1990) разрешены также NaCNS (дебос), Са(СlO3)2 в смеси с СаСl2, метоксурон (пуривел) и буминафос. Кроме того, мировой ассортимент входят: паракват-дихлорид, ДНОК, диносеб, пентахлорфенол натрия, пентахлорфенолят натрия, H3AsO4*5Н2О, аметрин, эндотал, глифосаты [25].
Наиболее распространённый способ применения - авиаопрыскивание водными растворами или дисперсиями десикантов. В настоящий период широко применяются следующие препараты.
Баста, ВР (150 г/л) - десикант, применяемый на подсолнечнике, клещевине, рапсе, льне-долгунце, клевере (семенные посевы). Способствует равномерному созреванию и улучшению качества семян, предотвращает осыпание семян; позволяет проводить прямое комбайнирование; сохраняет прочность стебля, что не вызывает проблемы полегания. Препаративная форма: водный раствор, содержащий 150 г/л глюфосината аммония.
Механизм действия: действующее вещество препарата - глюфосинат аммония - модификация существующего в природе продукта метаболизма почвенного гриба Streptomyces spp. По химической структуре он близок к аминокислоте глютамин. Этот препарат блокирует фермент глютаминсинтетазу вследствие чего в растительных клетках повышается содержание аммиака, что приводит к гибели клеток и остановке фотосинтеза. Скорость воздействия: симптомы действия видимы через 4-7 дней [26].
Реглон Супер, ВР - контактный десикант, предназначен для предуборочной десикации подсолнечника и гороха, а также семенников овощных, кормовых и технических культур. Действующее вещество - дикват-дибромид. Ускоряет процесс высушивания, особенно при неравномерном созревании растений, облегчает уборку. Препарат совместим в баковых смесях с мочевиной и/или аммиачной селитрой.
Механизм действия: действующее вещество препарата (дикват) адсорбируется живыми клетками растения, включается в процессы метаболизма растения и образует соединения, которые разрушают мембраны клеток растения. В результате этого клетки погибают, что приводит к подсушиванию растения [27].
Ураган Форте 500 SL, в. г. к. действующее вещество - глифосат в форме кислоты 500 г/л (производные глицина). Эффективный неселективный системный гербицид широкого спектра действия, уничтожает самые злостные сорняки (осот, пырей, свинорой, вьюнок и др.) и древесно-кустарниковую растительность; обработанные этим гербицидом сорняки не отрастают вновь, высокоэффективен для предуборочной десикации зерновых культур. Механизм действия препарата: блокирует синтез ароматических аминокислот и влияет на проницаемость клеточных мембран, что ведет к изменению осмотического давления и, в конечном итоге, к разрушению клеточных структур [28].
Дефолианты - вещество, вызывающее опадение листьев растений. В качестве дефолиантов применяют цианамид кальция, хлорат магния и так далее. Дефолианты отличаются от гербицидов тем, вызывают лишь опадение листьев, а не уничтожают растения и не останавливают их рост.
Число дефолиантов, используемых на практике, невелико. В советский период (1986-1990) были разрешены Mg(ClO3)2*6H2O, Са(СlO3)2 в смеси с СаСl2, гидрел. В мировой ассортимент входят также фолекс (C4H9S)3P, бутифос (C4H9S)3PO, 2-хлорэтилфосфоновая к-та (этефон) СlСН2СН2Р(О)(ОН)2, хлорат и бораты Na, какодиловая к-та (CH3)2As(O)OH, CaCN2, диметипин или харвейд, паракват-дихлорид и эндотал [29].
Ретарданты подавляют растягивание клеток стеблей во время их роста, усиливая их деление в поперечном направлении, блокируют в организме растения синтез гиббереллиновой кислоты, стимулирующей вытягивание стеблей, не причиняя ущерба другим физиологическим процессам. У растений укорачиваются междоузлия, а стебли становятся более жесткими и прочными, предотвращая культуру от полегания. Окраска листьев становится более сочной, насыщенной, темно-зеленой. Некоторые синтетические ингибиторы повышают устойчивость растений к засухе, холоду и загрязнению воздуха.
Хлорхолинхлорид (хлористый-2-хлорэтилтриметиламмоний), в нашей стране выпускается под названием ТУР. Как показали многочисленные испытания, хлорхолинхлорид нашел надежное применение в овощеводстве, особенно при выращивании рассады томатов. Обычно подготовка рассады в теплицах ведется при большой густоте посева и недостатке света. Из-за этого часто вырастают вытянутые и ослабленные растения. Опрыскивание рассады томатов в момент, когда у нее только образовалось два-три настоящих листа, раствором хлорхолинхлорида уменьшает высоту стебля в 1,5-2 раза за счет образования низкорослого утолщенного стебля, что очень удобно для механизированной посадки [30].
На основе N-диметил-гидразида янтарной кислоты была создана группа препаратов под торговым названием алар. С помощью алара предотвращают нежелательное явление - опадение плодов перед уборкой, а также ускоряют созревание и даже улучшают окраску плодов. Обработка кустов малины уменьшает в 2-3 раза длину побегов и тем самым повышает морозостойкость растений. Но есть у этого вещества и недостатки. Опасны повторные обработки, особенно взрослых деревьев. Они перегружаются урожаем, что приводит к резким и длительным перерывам в плодоношении. У некоторых сортов плодовых деревьев после обработки аларом урожай иногда теряется. Отрицательная черта алара - его высокая устойчивость и опасность накопления в окружающей среде. Для человека и теплокровных животных алар безвреден, но опасен для рыб [31].
3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИТОГОРМОНОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Для обработки растения экзогенными гормонами пользуются разными способами. Очень часто применяют пасту, приготовленную путем растирания небольшого количества гормона с ланолином. Этой пастой смазывают, например, поверхность стебля или его срез. Можно применять водные растворы гормона очень слабой концентрации. Срезанные побеги растений помещают нижним концом на некоторое время (от 3 до 18-24 ч) в эти растворы или опрыскивают ими отдельные органы [32].
Для успешного применения гормонов нужно помнить следующее. Во-первых, экзогенные гормоны оказывают действие лишь тогда, когда в растении недостает эндогенных гормонов. В некоторых случаях условия внешней среды неблагоприятны для синтеза гормонов в тканях, тогда их дефицит можно компенсировать экзогенными гормонами. Во-вторых, клетки должны быть компетентны к гормонам. Восприимчивость связана с общим состоянием клетки. На одной фазе роста клетка может быть восприимчива к введению данного гормона, а на другой - нет.
Скорость роста наследственно детерминирована. В зависимости от наследственности образуется определенное количество гормона. Если подействовать, например, ауксинами в период интенсивного роста, обработка даст результат; если обработать растение в период медленного роста, положительного результата не будет.
Метод искусственного укоренения черенков. Гормоны используют при вегетативном размножении трудноукореняемых видов деревьев. У таких деревьев черепки содержат мало эндогенных ауксинов, поэтому погружение черенков на 3-24 ч в водный раствор ИУК (50-200 мг/л) ускоряет корнеобразование. Исходя из закона количества раздражения, можно или увеличить концентрацию раствора, сокращая время обработки, или наоборот. В большинстве случаев лучше удлинять время обработки, уменьшая концентрацию гормона. Этот метод искусственного укоренения уже дал мировой практике огромную выгоду. С его помощью созданы современные высокодоходные плантации деревьев кофе, какао, гевеи, цитрусовых.
Применяя тот или иной стимулятор можно контролировать и руководить процессами роста и развития культуры на самых различных этапах их вегетации. Стимуляторы позволяют восстанавливать процесс развития ослабленных и больных растений, реабилитировать поврежденные инфекциями или вредителями культуры, усиливая их сопротивляемость и приводя в норму обмен веществ. Кроме того, стимуляторы способствуют более быстрому развитию корневой системы, улучшают внутреннюю структуру растений, тем самым омолаживая их.