Токсичность гербицида избирательного действия в отношении того или иного растения проявляется в разной степени. При обработке таким гербицидом группы растений некоторые могут быть уничтожены, а другие лишь незначительно повреждены или вообще не подвергнуться воздействию.
Существует множество факторов, определяющих избирательность действия и активность гербицидов. Тщательное изучение этих факторов позволяет правильно выбрать и применить гербицид. Избирательность действия относительна и зависит от надлежащего применения конкретного гербицида.
Наиболее важными факторами избирательности являются: 1) морфологические, или структурные различия; 2) поглощение; 3) передвижение веществ; 4) физиологические различия.
морфологические, или структурные различия
Благодаря структурным различиям становятся возможными избирательное внесение гербицидов, защита района произрастания растений от повреждения гербицидом и использование различий поверхностей растений, или определение частей растений, от которых зависит удержание распылителя и поглощение гербицида.
В случае с высокими растениями, имеющими устойчивые к химикатам стебли, вполне возможна обработка сорняков гербицидами на уровне грунта. Например, гербицид часто наносится на сорное растение и куст под высокими деревьями без вреда для них. Кроме того, на участках произрастания чувствительных культур, таких как хлопок, зерно и сорго, для опрыскивания сорняков используются капельные насадки. Гербицид распыляется близко к почве и оседает только на устойчивых стеблях возделываемых культур.
Расположение точки роста растений может также иметь значение. У широколиственных растений точки роста на верхушках побегов и в пазухах листьев не защищены. И наоборот, точки роста трав расположены в основании растения и закрываются окружающими листьями, а в некоторых случаях могут фактически находиться ниже поверхности почвы.
Многолетние растения в зимние месяцы часто находятся в состоянии покоя. В течение этого времени до появления многолетних культур возможна обработка озимых однолетников. Кроме того, глубокоукореняющиеся растения, как правило, оказываются устойчивыми к химикатам, остающимся, в основном, на поверхности почвы, что позволяет уничтожать мелкоукореняющиеся растения. Ежегодная борьба с сорными растениями на участках люцерны в состоянии покоя может служить хорошим примером.
Восковидность, волосистость и опушённость растения могут мешать прилипанию капель распылителя к листу. В случае прилипания капель может произойти их высыхание на восковых чешуйках или на волосках растений, из-за чего будет невозможно соприкосновение с эпидермисом листьев и последующее поглощение. Но волосистость может и повышать уровень эффективности гербицида. При пропитывании волосков увеличивается количество распыляемого химиката, удерживаемого на поверхности, и вероятность его стекания снижается.
поглощение
Поглощение подразумевает перемещение вещества из внешнего источника (обычно листьев или корней) в растение.
Для того чтобы быть эффективным, гербицид должен проникать в растение. Поглощение гербицидов некоторыми поверхностями растений происходит быстро в то время, как другие поверхностности поглощают их медленно либо не поглощают совсем. Важным фактором в этом процессе также является химическая структура гербицида. Вследствие этого причиной различий в реакции растений может быть дифференциальное, или селективное поглощение.
Проникание гербицида в листья на начальном этапе может происходить через листовую поверхность или устьица. Летучие испарения некоторых гербицидов или растворов проникают через устьица; однако гораздо большее значение имеет непосредственное проникновение через листовую поверхность. Для эффективного воздействия гербицид должен проникать через слой кутикулы и клеточные стенки.
Важную роль играет полярность листовой поверхности и применяемого гербицида. Воскообразная кутикула и целлюлоза листьев растения и стеблей неполярны, как и большая часть органических веществ. В неполярную группу также входят масла, воски, 2,4-Д эфир и др. Полярными веществами являются вода, аминокислоты, 2,4-Д соли и др. Как правило, неполярные вещества поглощаются листьями быстрее, чем полярные гербициды.
Добавление смачивающих веществ может уменьшить селективность воздействия гербицида. Смачивающие вещества имеют особенность уравнивать количество поглощаемого вещества всеми типами растений. В случае если избирательность действия зависит от селективного поглощения листьями, смачивающие вещества могут также снизить степень селективности гербицида.
Повышение температуры и более быстрое поглощение, как правило, связаны друг с другом. В определённых пределах скорость химических процессов может увеличиваться вдвое каждый раз при повышении температуры на 8,30С.
Многие гербициды поглощаются из почвы через корни. В большинстве случаев корни представляют собой наиболее адаптированную часть растения для поглощения полярных веществ, а поглощение корнями неполярных веществ происходит медленно или не происходит вообще. При контакте с почвой неполярные вещества могут трансформироваться в полярную форму. Примерами поглощаемых корнями гербицидов могут служить пиклорам (Тордон) и дикамба (Банвел).
Быстро растущие клетки растения характеризуются высокой частотой дыхания. Факторы, благоприятные для быстрого роста, также способствуют поглощению питательных веществ и вследствие этого быстрому поглощению гербицида.
различия в передвижении
Острой проблемой в борьбе против глубокоукореняющихся многолетних растений является передвижение гербицидов. Для эффективного воздействия гербициды должны перемещаться через флоэму (ткань, проводящая органические вещества), ксилему (ткань, проводящую воду) и в межклеточное пространство. Передвижение может происходить из одной системы растения в другую.
передвижение через флоэму
Ткани флоэмы состоят из живых клеток. Высокая концентрация очень токсичного гербицида может уничтожить клетки и остановить передвижение. В большинстве случаев передвижение через флоэму происходит из листьев растения к корням и характеризуются наибольшей скоростью и эффективностью при перемещении больших запасов питательных веществ к корням. Обычно это возможно после окончательного развития листьев. Было доказано, что 2,4-Д может перемещаться из листьев к корням со скоростью до 101,6 см в час. Как правило, лучшие результаты в борьбе против сорных растений достигаются при низких концентрациях и многократных обработках, поскольку клетки растения уничтожаются медленно, вследствие чего имеется время для перемещения гербицида через растение. Равномерное внесение имеет большее значение, чем количество компонента-носителя.
передвижение через ксилему
В ксилеме гербициды перемещаются из почвы через корни и вверх вместе с водой и питательными веществами. Гербицид, поглощаемый в боковом листе, может сначала передвигаться во флоэме в ксилему, затем вверх в ксилему. Проводящая ткань ксилемы неживая, вследствие этого высокие концентрации токсичных гербицидов могут поглощаться из почвы и передвигаться во все части растения. Поглощение и перемещение может происходить даже в случае уничтожения корней.
В ходе исследований доказано, что для эффективного передвижения вниз через ксилему необходимы три условия: а) дефицит воды внутри растения; б) проницаемость тканей между точками применения и ксилемой в результате воздействия гербицида; в) воздействие на растение в течение достаточного количества времени для проникновения гербицида внутрь.
межклеточное перемещение
Неполярные вещества могут перемещаться через межклеточное пространство растений. Масла могут поглощаться растением через кутикулу, эпидермис, кору, устьица и даже через поражённые корни. После поглощения масла могут перемещаться в любом направлении: вверх, вниз или по радиусу. Обычно считается, что в большинстве случаев масло передвигается через межклеточные пространства и 2,4-Д эфиры в форме масла будут действовать аналогичным образом.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ различия
Учёные находят лишь частичные объяснения физиологических различий, являющихся причиной избирательной токсичности гербицидов. Возможно, они определяются такими факторами, как различия в ферментных системах, реакция на изменение Рн, клеточный метаболизм, изменение химических компонентов и полярность. Изменение одного или нескольких из перечисленных факторов может либо стимулировать, либо блокировать определённые биохимические процессы. Например, ферментативная реакция может быть блокирована в растениях только одного из видов. Активация инертного 2,4-DB в активный 2,4-D — один из примеров. Мелкосеменные стручковые растения обладают способностью медленно метаболизировать 2,4-DB (Butoxone, Butyrac) в 2,4-D, в то время как в большей части широколиственных сорных растениях такая реакция происходит быстро. Таким образом, в основном, широколиственные сорняки поддаются воздействию, тогда как мелкосеменные стручковые растения не поражаются. Зерновые в отличие от сорных растений, являющихся объектом воздействия, способны метаболизировать атразин в безвредный химикат.
Большое значение в понимании того, каким образом гербициды поражают растения, имеют основы фотосинтеза и дыхания. Учебные руководства на данную тему в полном объёме невозможно включить в настоящее периодическое издание.