Производные хлорфеноксиуксусной кислоты

Глава 7 ГЕРБИЦИДЫ

Морфолины

Морфолины являются одной из первых групп ингибиторов синте­за стеринов. Хотя другие ингибиторы превосходят их по экономичес­ким параметрам, эти вещества вновь приобретают значение в связи с проблемой резистентности патогенов к фунгицидам. В противопо­ложность азолам морфолины блокируют реакции изомеризации и восстановления в процессе биосинтеза стеринов, поэтому устойчивые к ним популяции грибов формируются значительно медленнее. По спектру действия на патогены морфолины не отличаются от азо- лов, но требуют более высоких норм расхода.

Фенпропиморф — системный фунгицид защитного и длительного лечебного действия, обладает фумигационным эффектом. Он высоко­эффективен против мучнистой росы, всех видов ржавчины зерновых культур, но менее активен против септориоза. Продолжительность за­щитного действия составляет 3 — 5 недель. Он умеренно опасен для экосистем и человека. Препарат корбел, КЭ (750 г/л) рекомендуется для опрыскивания зерновых культур с нормой расхода 0,5 — 1 л/га, а также подсолнечника против фомопсиса и гнилей — 0,4 - 0,8 л/га.

Спироксамин — относительно новый системный фунгицид. Он существует в виде двух диастереоизомеров и является веществом, ста­бильным к гидролизу и фотолизу. Эффективно подавляет мучнистую росу, ржавчину и септориоз зерновых культур с защитным эффектом до 4 недель.

Спироксамин относится ко 2 классу опасности для человека по ин­галяционной токсичности, способен вызывать раздражение кожи и слизистых оболочек глаз. Токсичен для водных организмов, в почве относительно стабилен (ДТ₅₀ = 35 - 64 дня).

Фунгицид входит в состав препарата фалькон, КЭ (спироксамин + + тебуконазол + триадименол, 250 + 167 + 43 г/л), который применя­ется для обработки зерновых культур при норме расхода 0,6 л/га и ви­ноградной лозы — 0,4 л/га.

Гербициды используются для подавления сорной растительности в посевах сельскохозяйственных культур или на других объектах, где нежелательно произрастание сорной травянистой растительности.

Сорные растения наносят многосторонний вред сельскому хозяй­ству. Они успешно конкурируют с культурными растениями за свет, элементы питания и воду. Потребляя влагу, питательные вещества, сорняки подавляют развитие культурных растений и ослабляют их ус­тойчивость к неблагоприятным факторам. Например, наличие в посе­вах пшеницы 38 растений пикульника на 1 м² снижает урожайность культуры на 2,6 %, а 102 растений — на 12 %. Бодяк полевой при чис­ленности 10 растений на 1 м² выносит из почвы азота — 140 кг/га, калия — 90 кг/га и фосфора — 30 кг/га, осот полевой (желтый) выно­сит соответственно 67, 158,8 и 28,8 кг/га, в то время как картофель при урожайности 150 ц/га выносит азота — 60 кг/га, калия —100 кг/га и фосфора — 30 кг/га.

Наряду с этим сорняки потребляют большое количество воды. Од­но растение осота за сутки испаряет в среднем до 40 г воды, а овса — 1,6 г. Коэффициент транспирации у пшеницы равен 513, у овса — 597, а у мари белой — 801. В связи с этим на засоренных полях влажность почвы на 3 — 5 % ниже, чем на чистых.

Некоторые виды сорной растительности являются питательной базой для вредителей. Например, злаковые мухи (шведская, гессен­ская, озимая и др.), наносящие значительный ущерб зерновым культурам, живут на разных видах пырея и других злаковых сорня­ках. На полях, заросших пыреем, активно размножаются проволоч­ники. Крестоцветные сорняки (сурепка, пастушья сумка, ярутка по­левая и др.) служат кормовой базой для многих вредителей крестоцветных культур. Цветущие сорняки — это источник питания для лугового мотылька, зерновой совки, совки-гаммы; обилие со­цветий повышает плодовитость насекомых. Для многих мышевид­ных грызунов заросли сорняков служат хорошим укрытием и источ­ником питания.

Сорные растения затрудняют проведение полевых работ: обработ­ку почвы, уход за растениями, уборку урожая. К тому же примесь се­мян сорняков снижает качество урожая. Например, семена ярутки придают муке горький вкус, делая ее несъедобной, семена куколя, плевела и других ядовитых растений могут вызывать отравление лю­дей и животных.

Основным способом борьбы с сорной растительностью до конца XIX века были агротехнические и механические методы. Первые по­пытки применения химических веществ для уничтожения сорняков относятся к 1896 - 1898 годам, когда во Франции и затем в Великобри­тании был использован медный купорос в посевах злаковых культур. В 1901 — 1919 годах в качестве гербицидов применяли серную кислоту, хлористый натрий, сульфат железа. Позже стали применять керосин, ДНОК, нитрафен. Однако избирательность действия этих соединений была низкой, и требовалось четкое соблюдение сроков обработки, чтобы избежать повреждения культуры.

Активный поиск гербицидов начался после открытия физиологи­ческой активности 2-нафтоуксусной кислоты (Irvin, 1938). В результа­те была получена 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (Рокогпу, 1941). В 1942 году Циммерман и Хитчкок опубликовали сообщение о высо­кой гормональной активности 2,4-Д и других гербицидов — производ­ных феноксиуксусной кислоты. Обработка посевов зерновых против горчицы полевой позволила выявить широкий спектр их действия. С этого времени начался новый период широкого использования се­лективных гербицидов.

В настоящее время во всех странах с развитым сельским хозяйст­вом по масштабам применения гербициды стоят на первом месте. По данным Коппинга и Хэвитта (Copping, Hewitt, 1998), в 1995 году было продано гербицидов на сумму 14, инсектицидов — на сумму 8,2, фунгицидов — на сумму 5,5 и остальных химикатов — на сумму 1,3 миллиардов долларов. Эта тенденция сохранилась и в 2001 году, когда объем продаж на мировом пестицидном рынке составил: гер­бицидов — на сумму 12,9, инсектицидов — на сумму 7,6, фунгици­дов — на сумму 5,3 и других пестицидов — на сумму 1,4 миллиардов долларов. Таким образом, сегодня на долю гербицидов приходится около 50 % производимых химических средств зашиты растений. По прогнозу на 2006 год, намечается увеличение общего объема продаж пестицидов на 4,3 %, в том числе гербицидов — на 4,2 % по отношению к 2001 году.

Название «гербициды», как уже указывалось, происходит от латин­ских слов herba — трава и caedo — убиваю. Существуют различные типы классификации гербицидов, они достаточно условны и в опреде­ленной степени дополняют друг друга.

В зависимости от свойств гербициды подразделяют на две группы: сплошного и избирательного (селективного) действия.

Гербициды сплошного действия (раундап, баста) применяют для уничтожения любой травянистой растительности, например, в пару, в посадках многолетних культур, на обочинах дорог и т. д.

Гербициды избирательного действия используют в посевах сельско­хозяйственных культур. При их выборе учитывается прежде всего ус­тойчивость защищаемой культуры к препарату.

Факторы, определяющие избирательность гербицидов, условно можно разделить на физические и биологические.

Физические факторы определяют характер нанесения, контакт гер­бицидов с поверхностью растений и удерживание их на поверхности. Действие почвенных гербицидов зависит от дозы, препаративной формы, локализации их в почве, а также от фазы развития растений.

Биологические факторы избирательности включают морфологичес­кие, физиологические и метаболические различия растений. К мор­фологическим различиям относятся площадь листовой поверхности, форма листа, углы наклона, характер поверхности листьев, размеще­ние точек роста, корневой системы, надземных и подземных органов размножения.

Физиологические факторы — это скорость поглощения и перемеще­ния гербицидов, потеря токсичности в результате образования конъ- югантов, аккумуляции, адсорбции или выделения токсикантов через корни и листья растений. Так, устойчивость зерновых культур к герби­циду 2,4-Д обусловлена не только морфологическими особенностями, но и связыванием препарата 2,4-Д с белками мембран с образованием конъюгантов, которые не передвигаются по растению.

Метаболические факторы зависят от характера взаимодействия гербицида с жизненно важными процессами метаболизма растений. В отдельных видах растений скорость детоксикации препарата на­столько высока, что он не успевает проявить свое токсическое дейст­вие. На этом основана избирательность действия гербицидов — про­изводных сульфонилмочевины. Так, в растениях пшеницы за сутки разрушается более 90 % поступившего количества гербицида, а в чув­ствительных видах растений — всего лишь 3 - 10 %.

Следовательно, при правильном выборе препарата, нормы расхо­да, срока и способа применения можно подавить многие сорные рас­тения, не повреждая при этом культуру. Используя гербициды, необ­ходимо помнить, что различия между сорными и культурными растениями не столь велики, поэтому небольшая передозировка пре­парата и тем более неправильный выбор могут привести к поврежде­нию или к полной гибели культуры. В связи с этим к применению гер­бицидов необходимо подходить очень осторожно, так как реальная возможность повреждения (уничтожения) культуры значительно вы­ше, чем при внесении инсектицидов и фунгицидов.

Гербициды также подразделяются по характеру действия на расте­ние на вещества контактного и системного действия.

Контактные гербициды вызывают гибель надземной части сорняка. Их доля в ассортименте гербицидов незначительна, из препаратов контактного действия широко используются базагран, аврора и неко­торые другие. Обрабатывая растения контактными препаратами, не­обходимо добиваться равномерного покрытия каплями раствора всех листьев, так как они действуют только в точках соприкосновения и от этого будет зависеть их эффективность.

Гербициды системного действия составляют основу ассортимента. Они могут применяться для внесения в почву и для обработки вегети- рующих растений. Поступая в растения, они передвигаются по сосу­дам флоэмы или ксилемы и, достигая мест действия, вызывают гибель всего растения.

При опрыскивании растений системными гербицидами достаточ­но нескольких капель на листья, чтобы получить нужный эффект. Эти гербициды хорошо абсорбируются листьями и передвигаются по все­му растению.

Таким образом, биологическая эффективность контактных препа­ратов в значительно большей степени зависит от качества обработки растений по сравнению с системными.

В свою очередь контактные и системные гербициды подразделя­ются на гербициды широкого и узкого спектра действия. Гербицид ши­рокого спектра действия глифосат (раундап) эффективен в борьбе с более чем 80 видами однолетних и многолетних злаковых и двудоль­ных сорняков, а гербицид узкого спектра действия триаллат (авадекс) уничтожает только овсюг и плевел льняной. Иногда выделяют проти- возлаковые гербициды (граминициды) — зеллек-супер, фюзилад и др., а также препараты против широколистных сорняков — 2,4-Д, агритокс, базагран и др. Выбор гербицида определяется видовым со­ставом сорной растительности в посевах культуры.

Гербициды классифицируются похимическому строению и механиз­му действия.

В настоящее время используются препараты органического синте­за различных химических групп. Наиболее широко применяются пре­параты феноксиуксусной (2,4-Д, агритокс) и арилоксифеноксипро- пионовой (зеллек-супер, иллоксан и др.) кислот, сульфонилмочевины (гранстар, хармони и др.), карбаминовой и тиокарбаминовой кислот (бетанал, эптам и др.), фосфоновой кислоты (раундап) и др.

Вещества одного и того же химического класса различаются по гер- бицидным и токсическим свойствам, хотя и могут быть близки по строению.

Для большинства веществ одного химического класса характерен общий механизм гербицидного действия.

ПРИМЕНЕНИЕ ГЕРБИЦИДОВ

Для подавления сорной растительности необходимо правильно выбрать гербицид из числа рекомендованных для применения на дан­ной культуре, сопоставить его спектр действия с доминирующими ви­дами сорняков в посевах этой культуры, установить срок, способ вне­сения, норму расхода.

Гербициды почвенного действия вносятся непосредственно перед посевом культуры, во время сева и сразу после сева до всходов сорной растительности. К моменту прорастания сорняков гербицид должен находиться на глубине 1 — 5 см. При прорастании семян он вместе с почвенным раствором поступает в проростки или всходы сорных рас­тений, приводя их к гибели.

Эффективность почвенных гербицидов в значительной степени за­висит от влажности почвы. Если в период обработки и далее до прора­стания сорняков почва сухая, то внесенный гербицид остается на ее поверхности и в силу того, что не может мигрировать по профилю поч­вы на глубину произрастания сорняков, он не оказывает токсического действия на их развитие. Осадки, выпавшие позже, когда сорняк име­ет развитую надземную часть и корневую систему, уже не влияют на их эффективность. В связи с этим даже нелетучие гербициды необходимо тщательно заделывать в почву, если она сухая в период посева культур.

При предпосевном и послепосевном внесении обычно проводят обработку всей площади поля, при севе культур гербициды часто вно­сят ленточным способом. Норма расхода рабочего состава при внесе­нии почвенных препаратов составляет 200 — 300 л/га.

Норма расхода гербицидов зависит прежде всего от почвенно-кли- матических условий, типа почвы, механического состава, содержания гумуса, рН и других показателей, которые определяют поглотитель­ную способность и микробиологическую активность почвы. Напри­мер, норма расхода препарата эрадикана 6Е (действующее вещество ЭПТЦ + антидот) в посевах кукурузы колеблется от 4,5 до 9 л/га. Так, на легких слабо гумусированных почвах (содержание гумуса 1,5 - 2 %) вносят 4,5 - 5,5 л/га, а на этих же почвах с содержанием гу­муса 3,5 - 5 % применяют 5-7 л/га. На среднесуглинистых почвах, содержащих 5,5 - 6 % гумуса, используют 7-9 л/га. В южных регио­нах норма расхода гербицида на легких слабо гумусированных почвах составляет 5,5 л/га, а в Нечерноземной зоне — 4,5 л/га.

Устойчивость культурных и сорных растений к гербицидам в значи­тельной степени зависит от фазы их развития. Так, многие сорные рас­тения чувствительны к гербициду 2,4-Д в фазе всходов, а в более позд­ние фазы развития становятся устойчивыми. В свою очередь, зерновые культуры устойчивы к препарату 2,4-Д в фазе кущения, когда домини­руют процессы дифференциации. При прорастании и выходе в трубку, когда преобладают процессы роста, зерновые чувствительны к дейст­вию гербицида. Слишком раннее или запоздалое применение препара­та может причинить ущерб. Следовательно, для получения максималь­ного эффекта необходимо не только правильно установить норму расхода, но и правильно выбрать фазу развития культуры и сорняка.

Для сокращения нормы расхода при выращивании пропашных культур гербициды вносят ленточным способом, опрыскивая только рядки, а в междурядьях используют агротехнику. Норму расхода пре­парата в этом случае рассчитывают по формуле:

II = IIJS/M,

где Н_с - норма расхода при сплошном внесении;

S — ширина ленты опрыскивания;

М — ширина междурядий.

ГЕРБИЦИДЫ СИСТЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ

К этому химическому классу относятся соли и эфиры 2,4-Д, МЦПА (2М-4Х), которые широко используются в посевах зерновых культур, а также на лугах и пастбищах для уничтожения двудольных сорных рас­тений. Соли 2,4-Д и МЦПА эффективны против однолетних сорняков, а эфиры 2,4-Д, обладая более высокой биологической активностью, подавляют некоторые многолетние двудольные сорняки.

Гербициды применяют для обработки зерновых в фазе кущения, в период всходов сорной растительности. Избирательность действия основана на анатомо-морфологических различиях однодольных и двудольных растений, а также на способности злаковых культур свя­зывать 2,4-Д с белками мембран.

При обработке растений гербицидами данной группы наблюдают­ся следующие визуальные изменения: скручивание и утолщение стеб­лей и листьев, трещины на стебле, обнажение корней и нарушение роста в целом. Неконтролируемое деление клеток приводит к диспро­порции между водным балансом и ассимиляцией, с одной стороны, и нормальным процессом роста — с другой, в результате чего происхо­дит гибель растения.

Гербицидное действие проявляется уже через 2 — 7 дней в виде разрастания и искривления пластинки и черешков листьев, изгибов стеблей, изменения окраски. Полная гибель сорняков наступает через 10 — 14 дней и позднее. При отсутствии второй волны сорняков доста­точно одной обработки на весь период вегетации.

Механизм гербицидного действия связан с поступлением и накоп­лением 2,4-Д в меристеме и нарушением нормального роста тканей у чувствительных растений в результате изменения ауксинового статуса, что в дальнейшем вызывает нарушение окислительного фосфорили- рования, процессов фотосинтеза, метаболизма азотсодержащих соединений, синтеза макроэргических фосфорных соединений (АТФ и др.) и других процессов обмена.

В растениях соли и эфиры быстро разлагаются до 2,4-Д, дальней­шее разложение идет медленно, поэтому заготовку сена проводят че­рез 20 дней, а выпас лакгирующих животных и молодняка — через 45 дней после обработки пастбищ и лугов. К тому же в первые дни по­сле применения препарата 2,4-Д животные теряют способность рас­познавать полезные и ядовитые растения. В растениях под влиянием гербицида происходит накопление нитратного азота, который в даль­нейшем переходит в нитриты и нитрозоамины, обладающие канцеро­генными свойствами.

Гербициды этой группы умеренно стойкие, в почве сохраняются

1 - 2 месяца при норме расхода 1 - 3 л/га и до 4 месяцев при норме

2 — 6 л/га. Преобладает микробиологическое разложение, которое за­висит от температуры, влажности, типа почвы и других факторов.

Соединения легко проникают в организм человека и теплокровных животных через органы дыхания, кожу и желудок. Попадая на кожу, вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек.

В основном это умеренно и малоопасные пестициды.

Длительность рабочей смены с производными феноксиуксусной кислоты не должна превышать 6 ч, меры безопасности — как при ра­боте с умеренно и малоопасными соединениями.

2,4-Д (диметиламинная соль). На основе данного действующего ве­щества в России применяются препараты луварам, дезормон, дика- мин-Д, дикопур Ф, гербоксон, аминопелик.

2,4-Д-диметиламинная соль — системный гербицид. Он используется в посевах зерновых кулыур и злаковых трав для борьбы с двудольными од­нолетними сорняками. Наиболее чувствительны к нему такие сорные рас­тения, как горчица черная, белая и полевая, пастушья сумка, марь белая, редька дикая, лебеда раскидистая, яругка полевая, крапива жгучая, вика волосистая. Препарат 2,4-Д применяется на пшенице, ячмене, ржи, овсе в фазе кущения, на кукурузе в фазе 3 — 5 листьев при норме расхода 1 - 1,6 л/га, в посевах проса и сорго — 1 — 1,3, в посевах гречихи за 2 — 3 дня до всходов культуры — 1,3 — 2, в посевах злаковых трав (тимофеевки луговой, райграса и др.) — 1,1 — 1,7 л/га. Рекомендован также для применения в по­севах эфиромасличных культур (лаванды, мяты, кориандра и др.).

Препараты группы 2,4-Д малоопасны, обладают слабым кожно-ре- зорбтивным действием и слабыми кумулятивными свойствами. Они также малотоксичны для полезных насекомых.

В почвах средней полосы России 2,4-Д-аминная соль разлагается в течение 1 месяца, в растениях — за 3 — 6 недель.

На основе 2,4-Д выпускаются также эфиры 2,4-Д (малолетучие эфиры С7 - С₉) — октапон (450 г/л, КЭ), окгапон экстра (500 г/л, КЭ), 2,4-Д (сложный 2-этилгексиловый эфир) — эстерон (564 г/л, КЭ), элант (564 г/л, КЭ). В связи с более высокой биологической активно­стью норма их расхода ниже — 0,4 - 1 л/га. Они также рекомендованы для уничтожения однолетних и некоторых многолетних двудольных сорняков в посевах зерновых культур и злаковых трав.

МЦПА - соли и эфиры. МЦПА — группа гербицидов, действую­щим веществом которых является 4-хлоро-0-толилоксиуксусная кис­лота. На основе этого действующего вещества в России применяются такие препараты, как агритокс, 2М-4Х, дикопур М, гербитокс и др.

МЦПА — селективный, системный, послевсходовый гербицид гормонального действия для борьбы с однолетними двудольными сор­няками. Спектр и механизм токсического действия на сорные расте­ния такие же, как у 2,4-Д. Вместе с тем в связи с заменой одного ато­ма хлора на метальную группу этот гербицид отличается большей избирательностью действия по сравнению с 2,4-Д. Применяется для уничтожения двудольных однолетних сорняков при норме расхода 0,7 - 1,5 л/га в посевах зерновых (пшеница озимая, яровая, ячмень, рожь, овес) в фазе кущения, 0,7 — 1,2 л/га — в посевах проса и сорго в фазе 3 — 6 листьев, 0,5 — 0,8 л/га — в посевах гороха на зерно, 1,2 л/га — в посадках картофеля до всходов культуры, 1,2 л/га — в посевах льна- долгунца и льна масличного в фазе «елочки», 2 л/га — в посевах клеве­ра, а также клевера под покровом ячменя, 1 — 1,5 л/га — в посевах трав (тимофеевки луговой, костреца безостого, лисохвоста лугового, райг­раса высокого, овсяницы луговой).

Гербицид умеренно опасен для человека, оказывает выраженное кожно-резорбтивное действие. Малотоксичен для пчел и других по­лезных насекомых.

Препарат совместим с большинством нещелочных пестицидов.