Гербициды
Гербици́ды (от лат. herba – трава и саеdo – убивать), химические средства, уничтожающие нежелательную травянистую растительность. Относятся к пестицидам. Основной способ применения гербицидов – опрыскивание.
Исторический очерк
До конца 19 в. для борьбы с сорной растительностью использовали соль и золу. Открытие 1-го селективного гербицида произошло в 19 в. после изучения гербицидных свойств сульфата меди. Исследователями отмечалось его избирательное действие против двудольных сорняков. В начале 20 в. появились работы по применению сульфата железа, арсената аммония, серной кислоты, нитрата меди для борьбы с сорняками.
Началом развития химического метода борьбы с сорняками считают создание в 1940-х гг. органических соединений: ДНОК (из группы динитроортокрезола) и производных феноксиуксусной кислоты [действующее вещество (д. в.) – 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д) и 4-хлор-2-метилфеноксиуксусная кислота (МЦПА)]. С середины 1950-х гг. появляются другие классы гербицидов: например, группа триазинов (д. в. – атразин). В 1960-х гг. были синтезированы производные мочевины (д. в. – линурон, хлоротолурон). В 1970-х гг. появляются глифосатсодержащие препараты, хлорацетамиды (д. в. – метазахлор), динитроанилины (д. в. – пендиметалин).
В списке пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории РФ, на 2023 г. в ассортименте гербицидов представлено около 100 д. в. На их основе производят более 600 препаратов сплошного и избирательного действия.
Классификации гербицидов
По объекту применения:
арборициды – применяют против нежелательной древесно-кустарниковой растительности;
дефолианты – вещества, удаляющие листву с растений;
десиканты – вещества, подсушивающие растения и ускоряющие их созревание.
По избирательности действия:
избирательные – уничтожают сорняки, не затрагивая культуру;
неизбирательные (сплошного действия) – подавляют как сорную, так и культурную растительность.
По характеру действия:
По способу проникновения:
контактные гербициды – уничтожают сорняки после контакта (д. в. – бентазон). Основным условием эффективности применения контактных гербицидов является равномерное нанесение;
системные гербициды – хорошо поглощаются растениями и передвигаются по ним. Некоторые препараты проникают в растения через надземные органы (д. в. – глифосат), другие способны проникать в растения через корневую систему (д. в. – метсульфурон-метил). Однако последние не являются почвенными гербицидами (применяются как повсходовые), поскольку при почвенном внесении была бы увеличена их норма расхода, что нежелательно для окружающей среды.
По ботаническому классу сорняков:
препараты, эффективные против злаковых сорных растений (граминициды);
препараты, эффективные против двудольных сорных растений;
препараты, эффективные против однолетних и многолетних видов сорных растений.
По механизму действия:
гербициды, разрушающие клеточные мембраны (д. в. – оксифлуорфен, карфентразон-этил, дикват);
ингибиторы синтеза аминокислот (д. в. – имазамокс, имазетапир, хлорсульфурон, метсульфурон-метил, трибенурон-метил, тифенсульфурон-метил, римсульфурон, трифлусульфурон-метил, десмедифам, фенмедифам, глифосат);
гормоноподобные гербициды (д. в. – 2,4Д, МЦПА, дикамба, клопиралид);
ингибиторы синтеза жиров (д. в. – клетодим, флуазифоп-п-бутил, хилазофоп- п-этил, флуазифоп- п-бутил, этофумезат);
ингибиторы процесса фотосинтеза (д. в. – прометрин, метометрон, метрибузин, бентазон);
ингибиторы синтеза пигментов (д. в. – клетодим);
ингибиторы меристематического митоза (д. в. – пендиметалин, ацетохлор).
По химическому строению:
производные фосфоновой кислоты (д. в. – глифосат);
производные хлорфеноксиуксусной кислоты (д. в. – 2,4Д; МЦПА);
тиадиазины (д. в. – бентазон);
производные пиколиновой кислоты (д. в. – клопиралид);
производные триазолинонов (д. в. – карфентразон-этил);
производные сульфонилмочевины (д. в. – хлорсульфурон, метсульфурон-метил, трибенурон-метил, тифенсульфурон-метил, римсульфурон, трифлусульфурон-метил);
производные фенилкарбаминовой кислоты (д. в. – фенмедифам, десмедифам);
производные бензойной кислоты (д. в. – дикамба);
производные имидазолинонов (д. в. – имазамокс, имазетапир);
производные арилоксифеноксипропионовой кислоты (д. в. – феноксапроп-п-этил, хизалофоп –п-этил, флуазифоп-п-бутил);
циклогександионы (д. в. – клетодим);
триазины (д. в. – прометрин, метомитрон, метрибузин);
динитроанилины (д. в. – пендиметалин);
хлорацетамиды (д. в. – С-метолахлор, метазахлор).
Экологические проблемы применения гербицидов
Применение гербицидов приводит к загрязнению сельскохозяйственной продукции, загрязнению сопредельных сред, накоплению пестицидов в почве, образованию устойчивых форм сорных растений.
Решающую роль в процессах метаболизма и циркуляции гербицидов играет почва. Она, как сложная и биологически активная система, является барьером, задерживающим и детоксицирующим пестициды, уменьшая их циркуляцию в окружающей среде. При многократном внесении стойких препаратов почва может стать источником загрязнения продукции растениеводства, а затем животноводства.
После попадания гербицидов в почву с ними происходят следующие процессы:
Сорбция гербицидов почвой. Процесс связан: 1) с содержанием органического вещества в почве – чем больше органического вещества в почве, тем больше сорбция и тем бо́льшие нормы расхода применяют (в пойменных и торфяных почвах нормы расхода повышают в два раза); 2) с содержанием илистых частиц – чем больше ила, тем больше сорбция при одинаковом содержании органического вещества.
Разрушение гербицидов под действием микроорганизмов, которое характеризует микробиологическую активность почвы. Пределом токсичности гербицидов для почвы является снижение активности деятельности микроорганизмов на 25 %. Почвы обладают способностью самоочищения, что отражено в индексе самоочищающейся способности почвы и зависит от её типа (индекс самоочищающейся способности почв – показатель, учитывающий все свойства почвы, участвующие в превращении пестицида; указывается на специальных агроэкотоксикологических почвенных картах).
Химическое разрушение. Зависит от уровня рН почвы, характерно не для всех веществ, специфично для эфиров и веществ, плохо использующихся микроорганизмами.
Фотолиз вещества под действием ультрафиолетовых лучей. Степень фотолиза определяется интенсивностью солнечного излучения, идёт только на поверхности, потери достигают 20 % от внесённого количества.
Гидролиз. Характеризуется скоростью гидролиза (время, за которое разрушится 50 % гербицида).
Вымывание. Зависит от свойств вещества и количества осадков в определённой зоне.
Вынос с растениями.
Потери при обработке почвы.
Предельно допустимая концентрация гербицидов
Остатки гербицида в почве называются предельно допустимой концентрацией (ПДК). Это постоянный показатель, устанавливаемый экспериментальным путём. Пока ПДК не установлено, пользуются временным (расчётным) нормативом – ориентировочно допустимой концентрацией (ОДК). В почве ПДК нормируется по четырём показателям:
Транслокационному – концентрация гербицида в почве, при которой он не будет поступать в сопредельные среды (воду, воздух и растения).
Общесанитарному – концентрация гербицида в почве, безопасная для почвенной микрофлоры.
Санитарно-токсикологическому – концентрация гербицида в почве, безопасная для работающих в поле.
Фитотоксическому – концентрация гербицида в почве, нетоксичная для самых чувствительных к нему растений.
Резистентность сорных растений
Резистентными к гербицидам считают такие популяции сорняков, которые не реагируют или слабо реагируют на обработку каким-либо препаратом в рекомендуемой дозе, многократно до этого использовавшимся. Некоторые резистентные сорняки способны разрушать действующие вещества гербицидов, переводя их в нетоксичные для растения соединения.
Проблема резистентности сорняков к гербицидам впервые возникла в конце 1960-х гг. По данным Международной базы данных устойчивых к гербицидам сорняков, на 2023 г. насчитывается около 268 видов сорных растений, которые приобрели чётко выраженную резистентность к определённым видам гербицидов.
Отсутствие севооборота и ротации гербицидов вызывает изменение видового состава сорного компонента агроценоза возделываемой культуры. В этом случае естественный отбор приводит к тому, что число растений восприимчивых видов уменьшается, а устойчивых – увеличивается и они заполняют освободившиеся участки.