Увод
У глобалном театру пољопривреде сваки дан се води немилосрдан и тихи рат. За разлику од избијања инсеката или гљивичних епидемија, које могу да варирају у зависности од сезонског времена, притисак корова је математичка сигурност. Од тренутка када усев засеје, мора да се такмичи са веома агресивним, дубоко укорењеним и брзо-растућим врстама корова за ограничене ресурсе: сунчеву светлост, влагу у земљишту, простор и виталне макро-хранљиве састојке. Остављени неконтролисаним, заразе корова брзо доминирају пољем, гушећи усеве, хватајући машине за жетву, смањујући приносе на нулу и загађујући пожњевено зрно токсичним или нежељеним семенима корова.
Да би се ова вегетативна конкуренција задржала на одстојању, савремена пољопривреда се у великој мери ослања на хербициде{0}}хемијска једињења дизајнирана посебно да ометају раст биљака и узрокују смрт биљака. Ови алати су револуционисали производњу хране, драстично смањујући потребу за тешким ручним радом и омогућавајући широко усвајање метода конзервационе обраде земљишта које штите структуре тла од ерозије.
Међутим, ера ослањања на једно хемијско једињење за лако чишћење поља је завршена. Корови су невероватно прилагодљиви организми, а њихов капацитет да развију отпорност на хемијске инпуте претворио је савремено управљање коровима у високо софистицирану грану биохемијске науке. За пољопривреднике, агрономе и саветнике за малопродају усева, постизање успешне контроле корова више не зависи само од избора производа за који се тврди да убија коров. Уместо тога, захтева дубоко, оперативно разумевање хербицидних начина деловања. Тачно познавање начина на који ове хемикалије ступају у интеракцију са биљном биологијом је крајњи предуслов за дизајнирање ефикасних програма прскања, заштиту безбедности усева и очување ових непроцењивих хемијских алата за будућност.
Дефинисање терминологије: начин деловања у односу на место радње
Да бисмо се кретали у сложеном свету науке о коровима, прво морамо савладати основну терминологију која се користи за класификацију ових хемијских алата. У индустријској литератури, термини „начин деловања“ и „место деловања“ се често користе наизменично, али они описују потпуно различите биолошке догађаје унутар циљане биљке.
Начин деловања у односу на место радње
Начин деловања се односи на читав низ догађаја који се одвијају у биљци од почетне апсорпције хемикалије до коначне смрти организма. Обухвата широки механизам на макро-нивоу којим хербицид ремети метаболизам или раст биљака. На пример, начин деловања може се опширно описати као "регулација раста" или "инхибиција синтезе аминокиселина".
Насупрот томе, место деловања (или механизам деловања) је веома специфично. Он одређује тачну биохемијску локацију, обично специфични ензим, протеин или рецепторски молекул унутар метаболичког пута, за који се молекул хербицида везује и деактивира. На пример, док је широки начин деловања глифосата инхибиција синтезе аминокиселина, његово специфично место деловања је ензим ЕПСП синтазе. Разумевање тачног места деловања је кључно јер чини основу међународних система класификације, као што су бројчани кодови Америчког научног друштва за корове (ВССА) и Комитета за акцију отпорности на хербициде (ХРАЦ).
Мобилност: контакт наспрам системских путева
Физичко кретање хербицида унутар биљног ткива у великој мери утиче на то колико брзо делују и колико темељно се морају применити.
Контактне хемикалије оштећују само специфично биљно ткиво које физички додирују. Не крећу се кроз васкуларни систем биљке. Ако капљица контактног спреја падне на лист, спалиће тај лист, али неће имати утицаја на корење или суседне листове. Из тог разлога, контактни производи захтевају изузетну покривеност прскањем и најефикаснији су против малих, једногодишњих корова.
Системски хербициди се, насупрот томе, апсорбују у корење или лишће и преносе кроз васкуларну мрежу биљке (ксилем и флоем). Они путују од места примене директно до активних тачака раста -апикалних меристема- иу изданкама и у корену. Ова мобилност чини системске производе јединствено способним за убијање великих корова и чврстих, вишегодишњих врста са дубоким кореновим системом који презимљава.
Селективност: Циљано уништење
Још једна битна разлика је хемијска селективност. Селективни хербициди користе разлике у физиологији, анатомији или метаболичким стопама између биљних врста. Ово им омогућава да убијају одређене врсте корова без наношења штете пратећем усеву који расте у истом реду. Класичан пример је селективни хербицид широког лишћа који се може прскати директно преко поља травнатих усева попут кукуруза или пшенице, уништавајући коров попут сомотног лишћа, остављајући усев савршено здравим.
Не-селективни производи су, с друге стране,-убице широког спектра. Они поседују начин деловања који циља биолошке процесе фундаменталне за скоро сву зелену вегетацију. Сходно томе, они ће повредити или уништити било коју биљку са којом контактирају, што их чини идеалним за пре{4}}операције сагоревања- или циљано индустријско чишћење.
Примарни хербицидни начини деловања и њихови визуелни симптоми
Да би дијагностиковали проблеме на терену, препознали хемијско одступање или проценили да ли је примена спреја била успешна, пољопривредни професионалци морају да се упознају са примарним хемијским класама и јединственим визуелним симптомима које производе у циљаним биљкама.
Инхибитори синтезе аминокиселина
Биљке морају синтетизовати сопствене есенцијалне аминокиселине да би изградиле протеине и одржале живот. Неколико великих породица хербицида делује тако што селективно онемогућава ензиме одговорне за ове путеве.
Инхибитори ацетолактат синтазе (АЛС) (ВССА група 2) и инхибитори ЕПСП синтазе (ВССА група 9, која укључује глифосат) су класични примери. Када се коров третира инхибитором аминокиселина, производња нових протеина се одмах зауставља. Пошто биљка мора да исцрпи своје постојеће резерве протеина пре него што дође до структурног колапса, визуелни симптоми се развијају веома споро, често је потребно од једне до три недеље да се појаве.
Почетни симптом је изразито жутање најмлађих листова, познато као хлороза, док старији листови привремено остају зелени. Како тачка раста гладује, раст потпуно престаје, вене унутар листова могу постати тамно црвене или љубичасте, а биљка полако пролази кроз потпуну некрозу и умире.
Фотосинтетички и дисруптори ћелијске мембране
Неке хемијске класе задају много бржи и жешћи ударац биологији биљака циљајући ћелијску машинерију коју покреће сунчева светлост.
Инхибитори фотосистема ИИ (ПСИИ) (ВССА група 5, као што је атразин) везују се за специфичне протеине унутар хлоропласта, блокирајући ланац транспорта електрона неопходан за фотосинтезу. Ова блокада изазива опасно накупљање високо{2}}енергетских молекула који уништавају ћелијске мембране.
Инхибитори протопорфириноген оксидазе (ППО) (ВССА група 14) ометају кључни ензим у синтези хлорофила, што доводи до катастрофалне акумулације једињења која, када су изложена светлости, раздиру ћелијске зидове.
Визуелни симптоми ових дисруптора мембране су брзи и непогрешиви. У року од неколико сати након излагања сунчевој светлости, третирани листови попримају-таман изглед натопљен водом. Ткиво брзо постаје смеђе, суши се и изгоре до хрскавог. Пошто ови производи често имају контакт или ограничену системску покретљивост, остављају јасне, локализоване тачке опекотина где год је капљица спреја дошла у контакт.
Регулатори раста и мимици ауксина
Синтетички ауксини (ВССА група 4, укључујући 2,4-Д и дикамба) представљају неке од најстаријих и најчешће коришћених селективних хербицида у историји. Ова једињења опонашају природне хормоне раста биљака, али су пројектована да буду веома стабилна, што значи да их биљка не може лако разградити.
Када широколисни коров апсорбује мимику ауксина, њена унутрашња сигнализација раста постаје потпуно некоординисана. Ћелије у стабљикама и лисним жилама почињу да се издужују брзо и неравномерно, док остали ћелијски процеси застају.
Настали визуелни симптоми су драматични и називају се епинастијом. Стабљике се увијају у облике вадичепа, листови се пењу нагоре или надоле, а цела биљка се искривљује у искривљене мутације. У року од неколико дана, овај хаотичан, неконтролисани раст урушава васкуларни систем биљке, спречава транспорт воде и доводи до смрти.
Инхибитори раста садница и синтезе липида
Одређени производи циљају на коров пре него што уопште изникну са површине тла. Инхибитори митозе (ВССА Група 3) и инхибитори веома дугог{2}}ланца масних киселина (ВЛЦФА) (ВССА Група 15) циљају на клијајуће семе корова. Они ометају ћелијску деобу или блокирају синтезу липида неопходних за изградњу нових ћелијских заноктица и мембрана у изданцима и коренима који се појављују.
Корови погођени овим-производима пре ницања често умиру под земљом и никада не излазе на површину. Ако успеју да пробију тло, показују озбиљно заостајање у развоју. Траве можда неће успети да се одмотају од колена и поприме изглед попут лука-, док саднице широког лишћа показују наборане листове и јако скраћене кореновке-слике.
Максимизирање ефикасности кроз стратешку примену
Одабир молекула са савршеним начином деловања је само нацрт структуре; постизање изузетне контроле корова на пољу захтева усклађивање те хемије са прецизним стратегијама примене и повољним прозорима за животну средину.
Време пре-појављивања у односу на-време
Основна стратешка одлука је да ли да примените -примењену баријеру пре-баријере за ницање или фолијарно-примењену спреј после ницања{3}}.
Третмани пре ницања се примењују директно на голу земљу пре него што усев и коров проклијају. Овехербицидиседите у горњем слоју матрице тла, формирајући хемијску баријеру. Како семе корова апсорбује влагу тла да би клијало, оно истовремено уноси хемикалију, која их убија пре него што могу да изникну и такмиче се са усевом. Да би производи пре ницања деловали, потребно им је активирање падавина или наводњавање убрзо након примене да би се хемикалија равномерно померила у горњих неколико инча земље где се налази семе корова.
Примене после ницања се{0}}изводе након што усев и коров изникну из земље. Ова стратегија омогућава узгајивачу да идентификује тачно присутне врсте корова и одабере циљани хемијски рецепт. Међутим, успех после ницања -опада експоненцијално како коров расте. Хемикалија која даје 99% контроле на коров од два-инча може да обезбеди мање од 50% контроле на коров од шест-инча, пошто веће биљке поседују веће метаболичке резерве за разградњу токсина.
Енвиронментал Динамицс
Временски услови у великој мери диктирају колико ефикасно биљка апсорбује и метаболише примену хербицида. Биљке су веома динамични организми; када су временски услови топли, сунчани, а влага у земљишту у изобиљу, биљке се активно продиру и расту. Под овим оптималним условима, корови брзо апсорбују фолијарна прскања и преносе системске производе брзо до корена, максимизирајући ефикасност.
Супротно томе, када је коров подвргнут озбиљном еколошком стресу-као што је продужена суша, екстремне врућине или неуобичајено ниске температуре-, они улазе у одбрамбени режим преживљавања. Да би сачували влагу, затварају своје стомате и згушњавају слој воштане кутикуле на листовима. Штавише, њихова васкуларна транслокација успорава до пузања. Ако се системски хербицид након -изласка примени током суше, хемикалија ће се борити да продре у задебљану површину листа, а оно мало што уђе ће висити стагнирајући, а не достићи тачке раста, што ће резултирати лошом контролом.
Квалитет воде и помоћна средства
Вода у резервоару за прскање чини више од 99% коначног раствора за прскање, чинећи квалитет воде виталном променљивом. Тврда вода садржи високе концентрације магнезијума и калцијум катјона. Ови позитивно наелектрисани јони се чврсто везују за негативно наелектрисане молекуле хербицида (као што су глифосат или глуфозинат), неутралишући их пре него што напусте млазницу за прскање. Да би се борили против овога, узгајивачи морају да додају балзам за воду као што је амонијум сулфат (АМС) да би повезали минерале тврде воде пре мешања хемикалије.
Штавише, пошто су многи листови корова прекривени високо хидрофобном, воштаном кутикулом дизајнираном да одбија воду, о додавању специјализованих додатака се не може преговарати-. Сурфактанти снижавају површински напон капљице воде, узрокујући да се спљошти и обложи лист уместо да се откотрља. Концентрати уља из усева (ЦОЦ) и метилована уља семена (МСО) иду корак даље, активно омекшавају и продиру у воштану кутикулу како би превезли активне молекуле хербицида директно у биљне ћелије.
Управљање отпорношћу и одржива контрола корова
Брза и широко распрострањена еволуција отпорности на хербициде је вероватно најтежи агрономски изазов двадесет-првог века. Када се фармери из године у годину ослањају искључиво на једно место деловања, они примењују интензиван еволутивни притисак на поље. Од популације од милијарди корова, мали део ће имати природну, генетску мутацију која им омогућава да преживе ту специфичну хемикалију. Ако се иста хемикалија примењује више пута, осетљиви коров се брише, остављајући мутираним преживелима да се укрсте-опрашују, размножавају и потпуно преузимају пејзаж.
Декодирање кода: Моћ хемијске ротације
Да би спречили пролиферацију ових „суперкорова“, узгајивачи морају да одустану од оцењивања производа према њиховим комерцијалним маркама и да се стриктно фокусирају на ротирање различитих места деловања. Да би се овај процес поједноставио, међународна регулаторна тела обавезују да сва комерцијална амбалажа јасно приказује број ВССА групе или слово ХРАЦ групе на предњој етикети.
Права хемијска ротација подразумева обезбеђивање да се узастопне примене током циклуса усева-и током година плодореда-зависе од потпуно различитих бројева група. Ако се инхибитор АЛС-а (Група 2) користи у пролеће, следећа-апликација мора да користи другачији механизам, као што је ППО инхибитор (Група 14) или глуфозинат (Група 10).
Штавише, коришћење мешавине резервоара за више{0}} локација је изузетна одбрамбена стратегија. Применом раствора за прскање који комбинује две или више различитих група које истовремено циљају различите ензиме, свака варијанта корова која је природно отпорна на Групу А се брзо елиминише од стране Групе Б, спречавајући да се ген отпоран пренесе на следећу генерацију.
Интегрисано управљање коровом (ИВМ)
Хемикалије никада не би требало да буду једина линија одбране од захватања корова. Коначна еволуција модерне заштите усева је Интегрисано управљање коровом (ИВМ)-холистички оквир који спаја хемијску прецизност са културним, механичким и биолошким тактикама како би се смањило опште ослањање на синтетичке инпуте.
Покривни усеви: Садња густих јесењих покровних усева као што је раж житарица да физички прекрије земљиште, блокирајући сунчеву светлост да допре до семена корова и потискујући рано{0}}пролећно клијање.
Уски размак између редова: Прилагођавање конфигурације сејалице ужим редовима омогућава брзо затварање надстрешнице за готовинске усеве, заклањајући коров и уклањајући им приступ сунчевој светлости.
Механичка култивација: Користећи прецизне, ГПС{0}}вођене међуредове{1}}култиваторе да физички ометају коренов систем између редова усева без нарушавања здравља земљишта директно испод приноса.
Деструктори семена: Коришћење модерних млинова за семе-време жетве који уситњавају семе корова док пролази кроз комбајн, спречавајући га да се врати у земљу семена.
Применом разноврсног низа не-тактика, узгајивачи смањују укупну густину семена корова, минимизирајући учесталост и интензитет хемијских интервенција. Овај уравнотежен приступ ублажава еволуциони притисак селекције на наше постојеће хемијске инпуте, осигуравајући њихову одрживост за будуће генерације.
Закључак
Модерна пољопривредна индустрија има задатак са монументалним циљем: хранити глобалну популацију која се брзо шири, док активно смањује свој еколошки отисак и одржава економску одрживост. У оквиру ове деликатне једначине, хербициди остају основни стуб безбедности хране, служећи као незаменљива заштита од деструктивног,{1}}потенцијала конкуренције корова који пљачка принос.
Међутим, дани некомпликоване хемијске контроле корова -широког спектра су чврсто у прошлости. Постизање доследног, исплативог-и безбедног управљања коровом захтева прелазак са основне примене на напредно биохемијско управљање. Захтева да пољопривредни професионалци темељно разумеју суптилне нијансе између начина деловања и места деловања, препознају визуелне потписе различитих хемијских породица и помно воде рачуна о времену примене, кондиционирању воде и варијабли стреса околине.
На крају крајева, будућност одрживе контроле корова лежи у очувању хемије кроз варијације. Активним ротирањем бројева група ВССА/ХРАЦ, дизајнирањем мешавина резервоара за више{1}}локација и смештајем ових хемијских апликација у робусни, више{2}}обличени оквир за интегрисано управљање коровом, глобална пољопривредна заједница може успешно да надмаши претњу отпора. Овај уравнотежен, научно утемељен приступ осигурава да наша поља остану чиста, наше залихе хране остају у изобиљу, а наши пољопривредни екосистеми остају отпорни у наредним деценијама.
