Chemiczne środki ochrony roślin |
Pomimo różnych kontrowersji związanych z negatywnym oddziaływaniem na środowisko, chemiczne środki ochrony roślin od wielu lat są bardzo skuteczną metodą zapobiegania zagrożeniom plonowania roślin, spowodowanym przez czynniki szkodliwe pochodzenia biotycznego. Mają one także zastosowanie na terenach nieużytkowych rolniczo, w pomieszczeniach mieszkalnych, w ochronie pasz, żywności, surowców naturalnych i produktów z nich wytworzonych. Podstawowym składnikiem środka ochrony roślin, decydującym o specyfice jego działania jest substancja biologicznie czynna tzw. substancja aktywna, czyli związek chemiczny o wysokiej aktywności w stosunku do określonych organizmów. Znajomość ich składu chemicznego oraz przynależność do określonej grupy chemicznej ma duże znaczenie przy doborze preparatów do konkretnych warunków uprawy. Istota działania tych środków polega na powodowaniu zaburzeń procesów fizjologicznych w organizmach żywych, najczęściej na skutek blokowania aktywności odpowiednich enzymów, które warunkują prawidłowy przebieg procesów życiowych. Początki chemicznej ochrony roślin sięgają starożytności i średniowiecza, kiedy to próby stosowania substancji pochodzenia naturalnego i związków nieorganicznych nie przynosiły oczekiwanych rezultatów w walce z plagą szarańczy, gryzoni czy w przypadku epidemii różnych chorób. Jednym z nielicznych, znanych od ponad 3000 lat, środków było wykorzystanie do gazowania odkażających właściwości dwutlenku siarki. O zwalczaniu owadów na roślinach za pomocą arszeniku pisał już rzymski historyk Pliniusz Starszy (23-79 r.n.e.). W wiekach średnich, początkowo w Azji, a później w Europie, posługiwano się proszkiem owadobójczym pochodzenia roślinnego o nazwie pyretrum (poprzednik dzisiejszych pyretroidów). Innym tego typu specyfikiem używanym w Europie w XVIII i XIX wieku były odwary z tytoniu oraz preparaty derrisowe (rotenoidy otrzymywane ze sproszkowanych korzeni tropikalnych roślin motylkowych z rodzaju Derris i innych) Pierwszym insektycydem stosowanym na szeroką skalę od połowy XIX wieku był barwnik do tkanin meta-arsenino-octan miedziowy zwany potocznie „zielenią paryską”, który wykorzystywano do walki ze stonką ziemniaczaną. Wyprodukowany po raz pierwszy w 1892 roku dwunitroortokrezol, należący do grupy nitrowanych węglowodorów, stosowany był jeszcze w latach 80-tych do nieselektywnego zwalczania szkodników zimujących w sadach. Związek ten dał również początek herbicydom o działaniu kompaktowym. Środki ochrony roślin stosowane w rolnictwie, leśnictwie i innych gałęziach gospodarki muszą być uprzednio zarejestrowane. Preparat może być dopuszczony do użytkowania dopiero po sprawdzeniu jego skuteczności biologicznej w warunkach klimatycznych i rolniczych Polski. Istotnym elementem oceny przydatności każdego związku jest również jego toksyczność dla ludzi i zwierząt stałocieplnych oraz wpływ na środowisko. Działanie kancerogenne lub teratogenne wyklucza możliwość stosowania środka chemicznego w ochronie roślin. Szeroki zakres stosowania, jak różnorodność środków ochrony roślin są przyczyną dużych trudności z klasyfikacją tej grupy związków. Najbardziej znanym kryterium podziału jest zakres stosowania. Biorąc pod uwagę przeznaczenie można je podzielić na następujące grupy:
fungicydy (środki grzybobójcze i grzybostatyczne wraz z niewielką grupą bakterio- i wirocydów) herbicydy (środki do niszczenia roślin lub hamowania ich rozwoju). Asortyment środków ochrony roślin uzupełniają:
Insektycydy Na szeroką skalę efektywne środki owadobójcze zaczęto stosować dopiero w drugiej połowie XIX wieku. Były to związki nieorganiczne o silnym działaniu w rodzaju arsenianu ołowiu, arsenianu wapnia, związków fluorowych (insektycydy I generacji). Do grupy tej można też zaliczyć środki pochodzenia roślinnego o działaniu kontaktowym takie jak pyretrum czy nikotyna stosowana w postaci wywaru z tytoniu. Intensywny rozwój tych preparatów rozpoczął się wraz z produkcją preparatów syntetycznych. W 1942 roku odkryto owadobójcze właściwości DDT, który to związek zapoczątkował nową erę w ochronie roślin. Od 1946 roku rozpoczęto stosowanie insektycydów fosforoorganicznych, a następnie wprowadzono inne środki II generacji w rodzaju karbaminianów i pyretroidów. W latach 70-tych pojawiły się insektycydy III generacji. Były to związki o charakterze chemicznych informatorów owadów, które działają międzygatunkowo i wewnątrzgatunkowo. W pierwszej grupie znajdują się allelozwiązki, zaś w drugiej hormony, które regulują procesy życiowe organizmu oraz feromony - wpływające na zachowanie się osobników tego samego gatunku. IV generację insektycydów stanowią antyhormony. W zależności od sposobu wnikania trucizny do organizmu owada, tj. bezpośrednio (przez okrywy ciała lub drogi oddechowe) lub pośrednio (za pośrednictwem zatrutego pokarmu roślinnego), wyróżnia się dwie grupy tych związków. Do pierwszej należą insektycydy kontaktowe i oddechowe, zaś do drugiej - żołądkowe (pokarmowe). Insektycydy kontaktowe -substancje dobrze rozpuszczalne w tłuszczach, które łatwo wnikają przez naskórek do organizmu owada, zwłaszcza w miejscach silnie unerwionych i odsłoniętych, powodując zablokowanie koordynacji ruchów, drgawki i skurcze całego ciała prowadzące do śmierci. Typowym przykładem związków o działaniu kontaktowym są pyretroidy. Insektycydy oddechowe - preparaty, które w postaci pary lub gazu łatwo wnikają przez przetchlinki do ciała owadów, blokując aktywność enzymów oddechowych. Działają one na wszystkie stadia rozwojowe pasożytów z wyjątkiem jaj. Ze względu na brak selektywności działania oraz wysoką toksyczność środki te (np. bromek metylu) mają ograniczone zastosowanie głównie w pomieszczeniach zamkniętych, a zabiegi powinny być wykonywane przez specjalnie przeszkolone ekipy. Insektycydy żołądkowe - wykazują działanie toksyczne dopiero po przedostaniu się z zatrutego materiału roślinnego do przewodu pokarmowego owadów. Preparaty mogą być stosowane doglebowo, skąd pobierane są przez korzenie roślin, a następnie przemieszczane do części naziemnych. Do tej grupy zaliczmy wiele związków fosforoorganicznych i karbaminianów. Nowoczesne środki owadobójcze wykazują najczęściej działanie kontaktowe i żołądkowe w połączeniu z oddechowym, co na ogół oznacza brak ich selektywności. Czynnikiem decydującym o stopniu zagrożenia owadów nie będących obiektem zwalczania jest trwałość insektycydu na powierzchni roślin. Mieszaniny o silnym działaniu kontaktowym, ale szybko parujące i ulegające degradacji po zabiegu będą nieszkodliwe dla pszczół po warunkiem zachowania kilkugodzinnego okresu prewencji. Inne zaś - o długotrwałym działaniu wgłębnym i systemicznym (np.: niektóre karbaminiany i związki fosforoorganiczne) wykazują toksyczność dla tych owadów jeszcze przez 14 dni po zabiegu. Długotrwałe działanie zewnętrzne na powierzchni roślin lub gleby jest najczęstszą przyczyną braku selektywności insektycydów. Akarycydy Przeznaczone są głównie do niszczenia larw i jaj przędzorkowatych (Acarina). Preparaty z tej grupy działają na jaja letnie i stadia ruchome szkodników, nie niszcząc przy tym jaj zimowych. Większość akarycydów należy do związków o wąskiej rozpiętości działania. Wszystkie specyficzne środki, nie zawierające fosforu, nie działają układowo, większość w ogólne nie wnika do tkanki roślinnej, więc wymagana jest duża dokładność w wykonywaniu zabiegu niszczenia szkodników. Wśród insektycydów, które zwalczają jednocześnie roztocze wymienia się środki fosforoorganiczne, karbaminiany i pyretriody. Wśród środków grzybobójczych właściwości takie posiadają: chinometionat, benomyl, tiofanat metylu. Typowe akarycydy stanowią związki o różnej budowie chemicznej charakteryzujące się selektywnym działaniem skierowanym wyłącznie przeciwko roztoczom roślinożernym. Wykazują także niską toksyczność dla zwierząt stałocieplnych, owadów pożytecznych i drapieżnych roztoczy. Nematocydy Nicienie są istotnym składnikiem fauny glebowej, stanowiąc około 90% wszystkich zwierząt wielokomórkowych żyjących w tym środowisku. Większość z nich to gatunki niepasożytnicze żyjące w rozkładających się resztkach organicznych lub żywiące się bakteriami. Są też i takie, które są zewnętrznymi lub wewnętrznymi szkodnikami roślin. Mogą się one przyczynić m.in. do zaburzeń wzrostu i skrócenia okresu ich wegetacji, żółknięcia i opadania liści, gnicia części podziemnych czy powstawania narośli. Powodowane przez nie uszkodzenia mechaniczne sprzyjają rozwojowi infekcji wirusowych i bakteryjnych oraz stymulują rozwój patogenicznych grzybów i bakterii. Większość pasożytniczych nicieni należy do rodziny węgorkowatych, mątwikowatych i guzakowatych. W ich zwalczaniu najważniejsze znaczenie mają metody agrotechniczne jak: zmianowanie, uprawa roślin nieżywicielskich oraz zwalczanie chwastów, ponieważ nematycyty są środkami niezwykle toksycznymi dla zwierząt i wpływają ujemnie na organizmy glebowe, naruszając równowagę całego agrosystemu. Istotnym czynnikiem ograniczającym są także ich pozostałości w roślinie, glebie i wodzie. Do grupy tych środków zaliczamy: karbofuran i oksamyl. Jako środek fumigacji gleby w uprawach pod osłonami zalecany jest dazomet. Rodentycydy Zwalczanie gryzoni w warunkach polowych polega na wkładaniu zatrutych przynęt i gazowaniu nor, natomiast w pomieszczeniach zamkniętych zalecana jest fumigacja. Środki chemiczne zalecane przeciwko tej grupie szkodników charakteryzują się wysoką toksycznością i powinny być stosowane z zachowaniem wszelkich środków ostrożności. Preparaty te dzielą się na dwie podstawowe grupy: związki wytwarzające toksyczne gazy oraz substancje antykoagulacyjne. Do zwalczania gryzoni używane są: brodifakum, chlorofacynon, dwutlenek siarki, fosforek cynku, fosforek glinu, fosforek wapnia i tlenek węgla. Moluskocydy Chemiczne zwalczanie ślimaków związane jest ze stosowaniem dwóch rodzajów środków:
Fungicydy Substancje te stosowane są do zaprawiania materiału nasiennego, opryskiwania roślin, chemicznej dezynfekcji gleby, odkażania i gazowania pomieszczeń, w niewielkim zakresie do ochrony i leczenia ran drzew i zwalczania szkodliwych mikroorganizmów podczas przechowywania produktów roślinnych. Typowe związki grzybobójcze to preparaty o niewielkiej szkodliwości dla ludzi i zwierząt stałocieplnych. Większość z nich działa zapobiegawczo nie wnikając do tkanek roślinnych lub przedostając się tam w ograniczonym zakresie. Mechanizm ich działania polega na blokowaniu procesów oddychania, a więc uwalniania energii w komórkach grzybów. Do grupy tej zaliczane są: fungicydy siarkowe, fungicydy miedziowe, ditiokarbaminiany, pochodne tiokarbamylu, pochodne węglowodorów aromatycznych, fungicydy ftalimidowe, fungicydy dwukarboksyimidowe oraz inne związki m.in. dichloflusnid, propamokarb, dodyna. Do najstarszych tego typu substancji należą nieorganiczne związki siarki i miedzi, których wadą jest niewielka selektywność dla fauny pożytecznej oraz wysoka fitotoksyczność, modyfikowana wpływem temperatury, fazy rozwojowej, odmiany i gatunku rośliny. Dotyczy to w szczególności fungicydów siarkowych, które w wyniku działania wysokiej temperatury i silnego nasłonecznienia mogą uszkadzać rośliny. Obniżają one również populacje drapieżnych roztoczy. Fungicydy miedziowe, które działają fitotoksycznie w warunkach chłodnej, wilgotnej pogody stanowią mniejsze zagrożenie dla tych organizmów. Do drugiej grupy fungicydów należą związki o działaniu wewnętrznym. Oprócz działania zapobiegawczego na powierzchni roślin, pobierane są też przez korzenie lub wnikają do kiełkujących nasion i wraz z prądem transpiracyjnym są rozprowadzane dalej. Jest to działanie systemiczne (układowe), które polega na wywoływaniu różnych zaburzeń rozwojowych patogenów i blokowaniu w ten sposób procesu chorobowego. Należą do nich m.in.:
Istnieją również nieliczne fungicydy o dodatkowym działaniu wgłębnym, np. dodyna, która powoduje zaburzenia w funkcjonowaniu błony cytoplazmatycznej. Wykazuje ona długotrwałe działanie ochronne i jest zmywalna przez deszcz. Wśród fungicydów systemicznych najliczniejszą grupę stanowią związki triazolowe, które wykazują działanie poinfekcyjnie nawet 120 godzin po infekcji. Ze względu na sposób działania fungicydów na patogeny można je podzielić na dwie grupy: preparaty o działaniu zapobiegawczym (które stanowią większość) oraz interwencyjnym. Zabieg wykonuje się w warunkach termiczno-wilgotnościowych, korzystnych dla infekcji roślin przez określonego patogena, jeszcze przed wystąpieniem objawów choroby. Warunkiem skuteczności zabiegu profilaktycznego jest dokładne pokrycie roślin warstwą fungicydu, co zapewniają opryskiwania drobnokropliste z dodatkiem substancji zwilżających. Wymagane jest powtarzanie zabiegów na skutek zmywania warstwy ochronnej przez deszcz oraz intensywnego wzrostu roślin, który prowadzi do wytwarzania nowych powierzchni, niepokrytych preparatem. Działanie interwencyjne polega na tym, że fungicyd jest w stanie zahamować rozwój patogena i zniszczyć go nawet wtedy, gdy zostanie użyty w okresie infekcji lub tuż po jej zakończeniu. Najlepszym działaniem interwencyjnym i wyniszczającym charakteryzują się fungicydy jodynowe, benzimidazole i triazole. Herbicydy Największą grupę (około 50% asortymentu środków ochrony roślin stosowanych w Polsce) stanowią substancje do zwalczania niepożądanych roślin czyli herbicydy. Pierwsze doniesienia na temat chemicznego, selektywnego zwalczania chwastów pochodzą z pierwszego wieku przed naszą erą, kiedy to na plantacjach drzew oliwkowych zastosowano płyn po ekstrakcji oleju z oliwek. Przez długi okres do niszczenia zbędnej roślinności używano takie soli, a od XIX wieku do tego celu zaczęto wykorzystywać siarczan miedzi. Pierwszymi herbicydami organicznymi były oleje mineralne. W 1932 roku odkryto właściwości chwastobójcze syntetycznego organicznego związku chemicznego DNOC, który stosowano jeszcze we wczesnych latach sześćdziesiątych XX wieku. Wielkim przełomem było ujawnienie właściwości chwastobójczych 2,4-D i MCPA, które miało miejsce w latach czterdziestych XX wieku. Substancje zaliczane do herbicydów dzielą się według następujących kryteriów:
Większość środków należących do tej grupy wykazuje działanie systemiczne tzn. wnikają do rośliny poprzez części zielone, liście korzenne lub korzenie, a następnie przemieszczają się dalej do poszczególnych tkanek i organów i działając w sposób pośredni lub bezpośredni, powodują zaburzenia w prawidłowym przebiegu niektórych szlaków metabolicznych. Prowadzi to do uszkodzeń o charakterze strukturalnym i funkcjonalnym na poziomie komórkowym i całej rośliny. Zmiany te mają charakter odwracalny (przejściowe zahamowanie rozwoju roślin) lub nieodwracalny (prowadzący do zamierania roślin). Wszystkie herbicydy po przedostaniu się do rośliny wrażliwej powodują zaburzenia w przebiegu różnych procesów fizjologicznych powodując objawy fitotoksyczności. Preparaty doglebowe (stosowane przed lub po siewie) są pobierane wyłącznie przez korzenie roślin i odznaczają się na ogół długim okresem zalegania w glebie, a ich działanie jest uzależnione od czynników glebowych i meteorologicznych. Herbicydy dolistne są w mniejszym stopniu uzależnione od czynników środowiskowych, a ich dodatkową zaletą jest możliwość precyzyjnego doboru preparatu i jego dawki w zależności od struktury i stopnia zachwaszczenia rośliny uprawnej. Sposób działania środków chwastobójczych zależy od ich przynależności do określonej grupy chemicznej. Biorąc pod uwagę takie kryterium wyróżnia się: herbicydy typu regulatorów wzrostu (pochodne kwasu fenoksyoctowego, fenoksypropionowego, pikolinowego czy benzoesowego), karbaminiany (pochodne kwasu karbamidowego i tiokarbaminowego), herbicydy mocznikowe, sulfonylomocznikowe, triazyny, związki azynowe, pochodne aniliny, związki anilinowe, dwupirydyle, pochodne cykloheksanu |
Wyszukiwarka