Післядія гербіцидів: розбираємо тривалість та механізми дії ЗЗР

Гербіциди належать до найсильніших біологічно активних речовин, що мають різний період розпаду. Залишки деяких з них можуть зберігатися у ґрунті протягом кількох років, впливаючи на подальші культури у сівозміні. Це називається «післядія гербіцидів». Зазвичай гербіциди вносять з водою шляхом обприскування рослин, що вегетують, або грунту. У першому випадку на рослини потрапляє лише 5-30% гербіциду, тоді як 70-95% препарату надходить у ґрунт. У другому випадку (при передпосівному чи передсходовому обприскуванні) всі 100% гербіциду потрапляють у ґрунт. Однак не рідко агровиробники зіштовхуються з проблемою післядії гербіцидів. У чому ж проблема?

Післядія гербіцидів призводить до 25% втрат врожаю

При дотриманні регламенту застосування сучасні гербіциди в більшості випадків не повинні забруднювати ґрунт і негативно впливати на ґрунтові процеси та навколишнє середовище. Однак при внесенні завищених доз препаратів, тривалому застосуванні на тій самій ділянці (особливо у разі використання стійких у навколишньому середовищі гербіцидів), порушенні термінів і технології внесення (несправність обприскувача, перекритті сусідніх смуг при проходженні обприскувача тощо), при аварійних ситуаціях може спостерігатися забруднення грунтів гербіцидами. Особливо чітко це проявляється у місцях перекриттів проходів обприскувача, де внесено подвійну дозу гербіциду. Напевно, багатьом агрономам зустрічалися місцями (плями) на полі, де під час заправки було пролито гербіциди і після цього там довгий час нічого не росло (рис. 1).

Проблема післядії гербіцидів постає впродовж останніх років досить гостро. Недостатня увага виробників сільгосппродукції до вибору гербіцидів призводить до того, що після кількох років широкого застосування проявляється їх побічна дія. Деякі із них можуть тривалий час зберігатися у грунті, впливаючи наступні культури сівозміни. Зі зростанням обсягів застосування та асортименту гербіцидів ризик післядії збільшуються, що слід враховувати у виробництві (рис. 2-4).

Агрокомпанії, які отримують високі врожаї, на сьогодні застосовують пестициди (в т.ч. гербіциди) у значних кількостях, що може призвести до забруднення ґрунтів їх залишками. З погляду сільського господарства особливо небезпечне забруднення ґрунту залишками гербіцидів, оскільки вони, на відміну від інсектицидів і фунгіцидів, мають фітотоксичність і можуть значно знизити врожай наступних культур сівозміни.

 NB: Через ефект післядії гербіцидів сільгоспвиробники можуть втратити до 25% урожаю, на практиці ця цифра може бути ще вищою.

Сьогодні розширюється застосування гербіцидів, що мають тривалу стійкість у грунті. Зокрема, час на ринку представлено багато стійких до розкладання в ґрунті гербіцидів із різних класів хімічних сполук. Це можуть бути гербіциди похідні сульфонілсечовини (амідосульфурон, метсульфурон, тріасульфурон, тритосульфурон, хлорсульфоксим, хлорсульфурон, сульфометурон), імідазолінони (імазамокс, імазапір, імазетапір), динітроаніліни (пендиметалін, трифлуралін), тріазінони (метамітрон, метрибузин), тріазини (атразин, прометрин), хлорацетаніліди (ацетохлор, С-метолахлор) (табл. 1).

Таблиця 1. Через який час (днів) після внесення тих чи інших гербіцидів можна безпечно висівати наступну культуру

Діюча речовина	Зернові колосові	Кукурудза	Бобові	Буряки	Соняшник	Ріпак
Атразин	180	0	150	150	120	–
Ацетохлор	90	0	0	90	0	–
Бентазон	0	0	0	30	0	0
Гліфосат	0	0	0	0	0	0
2,4-Д	0	0	45	45	45	30
Дикамба	0	30	60	45	45	120
Дикват	3	3	3	3	3	3
Імазамокс	120	120	0	450	360	780
Імазетапір	120	120	0	720	720	1200
Хізалофоп-П-тефурил	120	–	–	–	–	–
Клетодим	30	–	30	–	–	–
Клопіралід	0	0	240	0	120	0
Ленацил	90	90	90	0	90	90
МЦПА	0	30	45	45	45	45
Метрибузин	240	90	90	90	90	360
Метсульфурон-метил	15	720	360	720	720	360
Метолахлор	135	–	0	–	–	0
Оксифлуорфен	30	30	30	30	30	30
Пендиметалін	120	0	0	120	120	120
Просульфурон	0	–	300	–	–	300
Прометрин	90	0	0	30	0	–
Фенмедифан	3	3	3	3	3	3
Флуроксипір	0	–	120	–	–	120
Трибенурон-метил	0	–	45	–	–	60
Тифенсульфурон-метил	0	–	45	–	–	45
Хлорсульфурон	15	360	720	720	720	720
Етофумезат	120	120	120	120	120	120

 

Механізм дії гербіцидів

За механізмом дії гербіциди, які можуть спричинити післядію на наступні культури сівозміни, відносяться до кількох основних класів: інгібітори синтезу амінокислот, інгібітори фотосинтезу, інгібітори синтезу пігментів, інгібітори проростків.

Інгібітори синтезу амінокислот є речовинами, що специфічно інгібують рослинні ензими, що відповідальні за синтез амінокислот — будівельні елементи всіх білків. Інгібіторами синтезу амінокислот є гербіциди наступних хімічних класів: імідазолінони (імазамокс, імазетапір та ін.); сульфонілсечовини (хлорсульфурон, нікосульфурон та ін.); похідні фосфонової кислоти (гліфосат). Гербіциди класів сульфонілсечовин та імідазолінонів можуть рухатися як по флоемі, так і по ксилемі — вони можуть надходити в рослини і через коріння, і через листя. Гліфосат поглинається лише через листя; він пересувається по флоемі та ксилемі дуже обмежено.

Дози застосування гербіцидів, що інгібують AЛC, вкрай низькі. Однак навіть малі залишки кількості цих гербіцидів у ґрунті можуть викликати пошкодження наступних культур сівозміни. Гліфосат, що інгібує ЕПШФ-синтазу, незворотньо зв’язується грунтом, і тому не становить небезпеки для подальших культур сівозміни.

Багато сульфонілсечовін та інші класи гербіцидів можуть мати післядію після озимої пшениці або кукурудзи на сою, класичний соняшник (крім ІМІ- та SULFO-гібридів) та інші дводольні рослини. За швидкістю розкладання в грунті діючі речовини із класу сульфонілсічовин можна розмістити в такому порядку: до 50 днів (трибенурон, тифенсульфурон); від 50 до 100 днів (амідосульфурон); від 100 до 150 днів (просульфурон, метсульфурон, йодосульфурон); більше ніж 150 днів (тріасульфурон, мезосульфурон, сульфосульфурон) (рис. 2, 3). Виділяють наступні діючі речовини з тривалою післядією: хлорсульфурон, метсульфуронметил, триасульфурон, трітосульфурон, сульфметурон-метил, просульфурон та римсульфурон.

Таблиця 2. Швидкість розкладання сульфонілсечовин/АЛС-інгібіторів умовах відкритого ґрунту

Ступінь розкладання (у грунті) ДТ90 – середнє	Діюча речовина
< 50	трисульфурон
	форамсульфурон
	трибенурон
	тіфенсульфурон
	флурамсулам
> 50 до 100	трітосульфурон
	амідосульфурон
	рімсульфурон
> 100 до 150	просульфурон
	метсульфурон
	йодосульфурон
	нікосулфльурон
> 150	триасульфурон
	мезосульфурон

 

Таблица 3. Післядія гербіцидів АЛС-інгібіторів  на сільгоспкультури

Активна речовина, г/л, г/кг	Норма витрати, г, кг, л/га	Організація сівозміни
Триасульфурон, 750 г/л	6,5-10	Під час складання сівозміни необхідно враховувати стійкість наступних культур до триасульфурону. Краще після його використання не висівати ріпак. В рік застосування допускається пересів зерновими. Не рекомендується застосовувати два роки підряд препарати на основі сульфонілсечовини, а також при рН грунту >7.
Амідосульфурон, 100 г/л + йодсульфурон-метил натрію, 25 г/л + антидот мефенпірдиетил, 250 г/л	0,9 – 0,1	Не доцільно висівати соняшник
Метсульфурон-метил, 600 г/кг	8-10 г/га	На наступний рік після застосування гербіцидів з вмістом цієї активної речовини не доцільно висівати овочі, буряк. Пересівати лише зерновими. Не рекомендовано висівати озимий ріпак у рік використання. Не рекомендовано висівати гречку та соняшник, якщо рН грнту >7,5, а також після тривалого періоду засухи від моменту обробки метсульфуроном до посіву цих культур. Пересівати лише зерновими. Метсульфурон-метил ефективно контролює бур’яни під час застосування технології no-till, якщо висівається зернова культура по зерновій культурі за рахунок сильної післядії на дводольні культури.
Метсульфурон-метил, 200 г/кг	25-30 г/га	Не доцільно висівати соняшник, овочі, буряк та ріпак
Ізоксафлютол, 225 г/л+тієнкарбазон-метил, 90 г/л+ципросульфамід, 150 г/л	0,35-0,5	Не впливає на наступні культури у сівозміні. Пересів можна здійснювати лише кукурудзою. На наступний рік після застосування гербіцидів з вмістом цих активних речовин не рекомендується вирощувати цукрові буряки.
Імазамокс, 40 г/л	0,75-1,0	– Здійснювати обробку гербіцидами з вмістом цієї активної речовини рекомендується лише один раз на сезон; – Протягом чотирьох місяців після внесення таких гербіцидів можна висівати (як повторну, ущільнюючу культуру чи для вимушеного пересіву) тільки бобові культури (горох, соя, кормові боби), до того ж дія гербіцидів на бур’яни частково зберігається; через 4 місяці – пшеницю озиму й жито, через 11 місяців кукурудзу, пшеницю яру, овес, ячмінь ярий та озимий, соняшник, сорго, рис;– Після застосування гербіцидів з вмістом цієї активної речовини не рекомендується протягом всього сезону, навіть пізно восени, застосовувати препарати з класу сульфонілсечовини;– Через 16 місяців – буряки цукрові та кормові, ріпак озимий та ярий, овочі та інші культури.
Імазапір,15 г/л + імазамокс, 33 г/л	1,0-1,2	Після застосування гербіцидів з вмістом цих активних речовин важливо дотримуватися наступного чергування культур в сівозміні: – без обмежень – сорти та гібриди соняшнику, ріпаку, кукурудзи стійкі до гербіцидів системи CLEARFIELD.– через 4 місяці – пшениця, жито.– через 9 місяців – кукурудза, ячмінь, овес, рис, соняшник, соя, горох, боби, сорго.– через 18 місяців – овочі, картопля.– через 24 місяці – цукровий та кормовий буряк, ріпак, гречка, просо.Післядія таких гербіцидів посилюється з зниженням pH грунту. Чим нижче pH, тим вище ризик післядії.

 

Інгібітори фотосинтезу порушують перебіг світлових реакцій фотосинтезу, за допомогою яких рослини перетворять сонячну енергію на хімічну. Гербіциди — інгібітори фотосинтезу можуть належати як до класу системних, так і до класу контактних гербіцидів. Серед гербіцидів, що належать до класу системних та інгібуючих фотосинтез, належать: тріазини (атразин, прометрин); тріазінони (метрибузин), карбамати (десмедифам, фенмедифам); піридазинони (хлоридазон). До групи контактних гербіцидів, що інгібують фотосинтез, входять: тіадіазини (бентазон); нітрили (бромоксиніл).

Системні гербіциди цього класу здатні пересуватися в рослині, головним чином, з ксилемним напрямком, тобто від коріння до листя. Тому в більшості випадків ці гербіциди призначені для ґрунтового внесення. При поглинанні стеблами або листям подальшого переміщення гербіцидів не відбувається. Гербіциди — інгібітори фотосинтезу, призначені для ґрунтового внесення, мають велику тривалість існування в навколишньому середовищі. Тому вони становлять велику небезпеку з точки забруднення ґрунтів.

Інгібітори синтезу пігментів пригнічують синтез пігментів, необхідних для фотосинтезу, переважно каротиноїдів та хлорофілів. До цього класу належать: циклогександіони (клетодим, мезотріон); ізоксазолідинони (кломазон); деякі фторовмісні (флурохлоридон, ізоксафлютол).

Після адсорбції корінням гербіциди пересуваються апопластом в ламели хлоропластів, де вони виявляють свою гербіцидну активність. У зв’язку з тим, що гербіциди цього класу пересуваються по рослині переважно по ксилемі, здебільшого вони призначені для внесення до ґрунту.

Інгібітори проростків пригнічують ріст проростків. До цього класу гербіцидів відносяться: динітроаніліни (трифлуралін, пендіметалін); хлорацетаміди (ацетохлор). Інгібітори проростків активно поглинаються молодим корінням і пагонами проростків, володіючи при цьому незначною здатністю до переміщення в рослинах. У меристемі — області активного поділу клітин, де утворюються нові тканини — гербіциди блокують фундаментальні процеси мітозу. В результаті гербіциди цього класу є найбільш ефективними ґрунтовими гербіцидами у випадках, коли відбувається безпосередній контакт з проростаючим насінням.

Інгібітори меристематичного мітозу поділяються на дві групи: інгібітори кореневої меристеми (дінітроаніліни); інгібітори меристеми пагонів (хлорацетаміди). Динітроаніліни інгібують кореневу меристему, порушуючи пізні стадії мітозу. Ці гербіциди блокують синтез тубуліну — білка, з якого складаються мікротрубочки, необхідні для поділу клітини.

Гербіциди, що пригнічують меристему пагонів (хлорацетаміди), пригнічують синтез білків і жирів, необхідних для побудови мембран. Вони є інгібіторами синтезу жирних кислот з кількістю атомів С більше 18-22, перешкоджаючи таким чином формуванню клітин. Як і динітроаніліни, хлорацетаміди призначені лише для ґрунтового внесення.

Як відбувається розкладання гербіцидів

Розкладання гербіцидів у ґрунті може відбуватися як хімічним, так і біологічним шляхом. До гербіцидів, що розкладаються в ґрунті переважно хімічним шляхом, відносяться тріазини та сульфонілсечовини. Під дією мікроорганізмів у ґрунті руйнуються карбамати, хлорацетаміди, феноксикарбонові кислоти та імідазолінони. Гербіциди групи динітроанілінів можуть деградувати як по хімічному, так і мікробіологічному шляху.

Серед основних шляхів хімічного розкладання основна роль належить фотолізу, гідролізу і реакцій окислення-відновлення. У розкладанні гербіцидів біологічним шляхом можуть брати участь усі види ґрунтових мікроорганізмів: бактерії, гриби, актиноміцети, водорості.

Гербіцид, що поступив у навколишнє середовище, може зруйнуватися фотохімічно, гідролізуватися або вступити в реакції окислення-відновлення, що призводять до зміни його біологічної активності. Однак найбільш активно процеси перетворення гербіцидів (як і пестицидів взагалі) протікають за участю ґрунтових мікроорганізмів. Мікроорганізми, які можуть брати участь у розкладанні гербіцидів у ґрунті, включають всю грунтову мікрофлору, а саме: бактерії, гриби, актиноміцети та водорості. Розкладання може відбуватися аеробним та анаеробним шляхом. У більшості випадків мікроорганізми використовують молекули гербіциду як джерело енергії та поживних речовин. У ряді випадків гербіцид утилізується мікроорганізмами в процесі кометаболізму, коли гербіцид використовується тільки в присутності в середовищі додаткового альтернативного джерела живлення.

Читайте також: Фітотоксичність ЗЗР: причини виникнення та критерії оцінки ураження посівів

При біологічному розкладанні гербіциду чисельність популяції мікроорганізмів, які використовують цей гербіцид як джерело енергії та поживних речовин, різко зростає. Надалі чисельність скорочується до вихідного рівня або може стабілізуватися на вищому рівні. Тому при повторному внесенні гербіциду в ґрунт, де він раніше застосовувався, швидкість його розкладання може зростати. У процесах біологічного розкладання гербіцидів основна роль належить ферментам — білкам-каталізаторам, здатним збільшувати швидкість перебігу реакцій у 10⁸-10¹¹ разів.

Тривалість збереження залишкових кількостей гербіцидів у ґрунті та пов’язана з цим фітотоксична дія на подальші культури сівозміни та забруднення продукції залежить від властивостей самого гербіциду, ґрунтово-кліматичних умов регіону та погодних особливостей даного вегетаційного сезону, впливу рослин та агротехніки. Оскільки більшість гербіцидів розкладаються в ґрунті переважно біологічним шляхом, то швидкість розкладання гербіцидів у ґрунті залежить, насамперед, від біологічної активності ґрунту. Тому всі фактори, що впливають на біологічну активність (температура, вологість, вміст органічної речовини та ін.), значною мірою визначають швидкість розкладання гербіцидів.

Одним із провідних факторів, що впливає на швидкість розкладання гербіцидів, є вміст у ґрунті органічної речовини. Ґрунтова органічна речовина може як прискорювати, так і уповільнювати швидкість розкладання пестицидів. Гумус на початкових стадіях сприяє прискоренню деградації, а згодом уповільнює.

На тривалість збереження залишкових кількостей гербіцидів значною мірою впливає доза внесення. Перевищення норм витрати вище рекомендованих, а також систематичне внесення гербіцидів може призвести до забруднення ґрунту.

Тривалість токсичної дії гербіцидів залежить від обробітку грунту. Проведення глибокої оранки сприяє поліпшенню розкладання гербіцидів. Це пояснюється тим, що, з одного боку, збагачення грунту киснем при проведенні оранки сприяє інтенсифікації мікробіологічної діяльності, а, з іншого боку, тим, що при оранці гербіциди перемішуються з великим об’ємом грунту, їх концентрація знижується (ефект розведення) і токсична дія слабшає. Застосовуючи різну обробку ґрунту, можна певною мірою регулювати тривалість токсичної дії гербіцидів у потрібному напрямку — дещо скорочуючи його, або, навпаки, продовжуючи (в останньому випадку, для боротьби зі бур’янами).

Переміщення гербіцидів за профілем ґрунту тісно пов’язане зі властивостями препаратів, властивостями ґрунту та умовами зволоження (осади, поливи). Більш розчинні у воді речовини легше вилуговуються з ґрунту. Чим більш розчинний гербіцид, тим вище швидкість його переміщення у грунті і тим більша ймовірність його потрапляння в поверхневі та ґрунтові води та забруднення останніх.

Серед ґрунтових властивостей, що впливають на рухливість гербіцидів у ґрунті, провідними є вміст органічної речовини та гранулометричний склад. Крім того, на швидкість вилуговування можуть впливати такі фактори як pH і пористість. У ґрунтах, що характеризуються високим вмістом гумусу і важким гранулометричним складом, гербіциди менш рухливі, ніж у легких малогумусних.

Завищення норм витрати гербіцидів, зайві обробки, використання несправних обприскувачів, неврахування погодних умов та рельєфу місцевості та ін. при застосуванні гербіцидів може призводити до забруднення ґрунтів. В результаті, пошкодження культурних рослин, що вирощуються на полі, де застосовувалися гербіциди, може відбуватися через один або більше вегетаційних періодів після безпосереднього їх внесення. Описане явище зумовило виникнення тривалого збереження залишкових кількостей гербіцидів у ґрунті, пов’язана з цим фітотоксична дія на подальші культури сівозміни, поява проблеми детоксікації залишкових кількостей гербіцидів, яка в міру зростання масштабу та асортименту застосовуваних гербіцидів набуває більшої актуальності. Тому, щоб уникнути значного зниження врожаю наступних культур сівозміни, важливо визначення вмісту гербіцидів у грунті, швидкості їх розкладання та післядії на подальші культури сівозміни.

Залишки гербіцидів в об’єктах навколишнього середовища можуть знаходитись у вкрай незначних концентраціях, що вимірюються в межах 10^-6-10^-9 г/г зразка. Тому для визначення вмісту гербіцидів необхідне використання високочутливих методів. Найбільшого поширення набули хроматографічні.

Сергій ХАБЛАК, агроном, доктор біологічних наук, Інститут харчової біотехнології та геноміки

Аби не пропустити найцікавішого, підписуйтесь на наш канал-Telegram