Гербициды ( США : / ˈɜːrbɪsaɪdz / , Великобритания : / ˈhɜːr- / ), также известные как гербициды , представляют собой вещества, используемые для борьбы с нежелательными растениями, также известными как сорняки. [1] Селективные гербициды контролируют определенные виды сорняков, оставляя желаемую культуру относительно невредимой , в то время как неселективные гербициды ( иногда называемые « универсальными гербицидами ») убивают растения без разбора. [2] Совместное воздействие гербицидов, азотных удобрений и улучшенных сортов увеличило урожайность (с акра) основных культур в 3–6 раз с 1900 по 2000 год. [3]
В Соединенных Штатах в 2012 году около 91% всех гербицидов, используемых по весу, приходилось на сельское хозяйство. [4] : 12 В 2012 году мировые расходы на пестициды составили около 24,7 млрд долларов; гербициды составили около 44% от этих продаж и составили наибольшую часть, за ними следуют инсектициды , фунгициды и фумиганты . [4] : 5 Гербициды также используются в лесном хозяйстве, [5] где было обнаружено, что определенные составы подавляют лиственные породы деревьев в пользу хвойных после сплошной вырубки , [6] а также в системах пастбищ.
До широкого использования гербицидов для борьбы с сорняками применялись такие методы контроля , как изменение pH почвы , солености или уровня плодородия. [7] Для борьбы с сорняками также применялись механические методы контроля, включая обработку почвы и затопление. В конце 19-го и начале 20-го веков для борьбы с сорняками использовались неорганические химикаты, такие как серная кислота , мышьяк, соли меди, керосин и хлорат натрия , но эти химикаты были либо токсичными, либо легковоспламеняющимися, либо едкими, а также были дорогими и неэффективными в борьбе с сорняками. [8] [9]
acetic_acid_200.svg/1280px-2-(2,4-dichlorophenoxy)acetic_acid_200.svg.png)
Основные прорывы произошли во время Второй мировой войны в результате исследований, проведенных независимо в Соединенном Королевстве и Соединенных Штатах в отношении потенциального использования гербицидов на войне . [10] Соединение 2,4-Д было впервые синтезировано WG Templeman в Imperial Chemical Industries . В 1940 году его работа с индолилуксусной кислотой и нафтилуксусной кислотой показала, что «вещества роста, применяемые надлежащим образом, убивают некоторые широколиственные сорняки в зерновых, не нанося вреда посевам» [11] [12], хотя эти вещества были слишком дорогими и слишком недолговечными в почве из-за разложения микроорганизмами , чтобы иметь практическое сельскохозяйственное применение; к 1941 году его команде удалось синтезировать широкий спектр химикатов для достижения того же эффекта при меньших затратах и лучшей эффективности, включая 2,4-Д. [13] В том же году Р. Покорни в США добился того же. [14] Независимо от этого, группа под руководством Иуды Хирша Квастеля , работавшая на экспериментальной станции Ротамстеда, сделала то же самое открытие. Совет по сельскохозяйственным исследованиям (ARC) поручил Квастелу открыть методы повышения урожайности. Анализируя почву как динамическую систему, а не как инертное вещество, он смог применить такие методы, как перфузия . Квастель смог количественно оценить влияние различных фитогормонов , ингибиторов и других химических веществ на активность микроорганизмов в почве и оценить их прямое воздействие на рост растений . Хотя вся работа подразделения оставалась секретной, некоторые открытия были разработаны для коммерческого использования после войны, включая соединение 2,4-D. [15]
Когда 2,4-Д был выпущен в продажу в 1946 году, он стал первым успешным селективным гербицидом, вызвав всемирную революцию в сельскохозяйственном производстве. Он позволил значительно улучшить контроль сорняков в пшенице , кукурузе , рисе и подобных злаковых травах, поскольку он убивает двудольные (широколиственные растения), но не большинство однодольных (травы). Низкая стоимость 2,4-Д привела к его постоянному использованию сегодня, и он остается одним из наиболее часто используемых гербицидов в мире. [16] Как и другие кислотные гербициды, современные формулы используют либо соль амина (часто триметиламин ), либо один из многих эфиров исходного соединения.
Семейство гербицидов триазинов, включающее атразин , было введено в 1950-х годах; в настоящее время они имеют отличительную черту как семейство гербицидов, вызывающее наибольшую озабоченность в отношении загрязнения грунтовых вод . Атразин не распадается быстро (в течение нескольких недель) после внесения в почвы с pH выше нейтрального . В щелочных почвенных условиях атразин может переноситься в почвенный профиль до уровня грунтовых вод почвенной водой после дождя, вызывая вышеупомянутое загрязнение. Таким образом, говорят, что атразин имеет «перенос», обычно нежелательное свойство для гербицидов.
Глифосат был впервые получен в 1950-х годах, но его гербицидная активность была признана только в 1960-х годах. Он был представлен на рынке как Roundup в 1971 году. [17] Развитие устойчивых к глифосату сельскохозяйственных культур, теперь он очень широко используется для избирательной борьбы с сорняками в растущих сельскохозяйственных культурах. Сочетание гербицида с устойчивыми семенами способствовало консолидации семенной и химической промышленности в конце 1990-х годов.
Многие современные гербициды, используемые в сельском хозяйстве и садоводстве , специально разработаны для разложения в течение короткого периода времени после применения.
Гербициды можно классифицировать/группировать различными способами, например, по их активности, времени применения, способу применения, механизму действия и химической структуре.
Химическая структура гербицида оказывает основное влияние на эффективность. 2,4-Д, мекопроп и дикамба контролируют многие широколиственные сорняки, но остаются неэффективными против газонных трав. [18]
Химические добавки влияют на селективность. Поверхностно-активные вещества изменяют физические свойства раствора для опрыскивания и общую фитотоксичность гербицида, увеличивая транслокацию. Гербицидные антидоты повышают селективность, повышая устойчивость культуры к гербициду, но позволяя гербициду повреждать сорняк.
Селективность определяется обстоятельствами и техникой применения. На абсорбцию влияют климатические факторы, включая влажность , свет, осадки и температуру. Гербициды, наносимые на листву, будут легче проникать в лист при высокой влажности, увеличивая время высыхания капли распыления и увеличивая гидратацию кутикулы. Свет высокой интенсивности может разрушить некоторые гербициды и вызвать утолщение кутикулы листа, что может помешать абсорбции. Осадки могут смыть или удалить некоторые гербициды, наносимые на листву, но они увеличат абсорбцию корней гербицидов, наносимых в почву. Растения, подверженные засухе, менее склонны к транслокации гербицидов. С повышением температуры эффективность гербицидов может снизиться. Абсорбция и транслокация могут быть снижены в очень холодную погоду.
Неселективные гербициды, обычно известные как дефолианты , используются для очистки промышленных площадок, свалок, железных дорог и железнодорожных насыпей. Паракват , глюфосинат и глифосат являются неселективными гербицидами. [18]
Гербицид описывается как имеющий низкую остаточную активность, если он нейтрализуется в течение короткого времени применения (в течение нескольких недель или месяцев) – обычно это происходит из-за осадков или реакций в почве. Гербицид, описанный как имеющий высокую остаточную активность, будет оставаться эффективным в почве в течение длительного времени. Для некоторых соединений остаточная активность может оставить землю почти навсегда бесплодной. [ необходима цитата ]
Гербициды вмешиваются в биохимический механизм, который поддерживает рост растений. Гербициды часто имитируют естественные растительные гормоны , субстраты ферментов и кофакторы . Они вмешиваются в метаболизм в целевых растениях. Гербициды часто классифицируются в соответствии с местом их действия, поскольку, как правило, гербициды в пределах одного класса места действия вызывают схожие симптомы на восприимчивых растениях. Классификация, основанная на месте действия гербицида, предпочтительнее, поскольку управление устойчивостью к гербицидам может осуществляться более эффективно. [18] Классификация по механизму действия (MOA) указывает на первый фермент, белок или биохимический шаг, затронутый в растении после применения:
В дополнение к классификациям на основе механизмов гербициды часто классифицируются в соответствии с их химическими структурами или мотивами. Похожие структурные типы работают схожим образом. Например, гербициды на основе арилоксфеноксипропионатов ( диклофоп , хлоразифоп , флуазифоп ), по-видимому, действуют как ингибиторы АССазы. [19] Так называемые циклогександионовые гербициды, которые используются против злаковых, включают следующие коммерческие продукты: циклоксидим, клетодим , тралкоксидим, бутроксидим , сетоксидим , профоксидим и мезотрион . [26] Знание о группировке семейств химических гербицидов служит краткосрочной стратегией для управления устойчивостью к месту действия. [27] Феноксиуксусная кислота имитирует природную индолилуксусную кислоту (ИУК) ауксин . В это семейство входят MCPA , 2,4-D и 2,4,5-T , пиклорам , дикамба , клопиралид и триклопир .
Используя системы Американского общества по изучению сорняков (WSSA) и Устойчивости к гербицидам и Мирового зерна (HRAC), гербициды классифицируются по способу действия. [28] В конечном итоге Комитет по действию устойчивости к гербицидам (HRAC) [29] и Американское общество по изучению сорняков (WSSA) [30] разработали систему классификации. [31] [32] Группы в системах WSSA и HRAC обозначены цифрами и буквами, информируют пользователей о способе действия гербицидов и предоставляют более точные рекомендации по управлению устойчивостью. [33]
Большинство гербицидов применяются в виде распылителей на водной основе с использованием наземного оборудования. Наземное оборудование различается по конструкции, но большие площади можно распылять с помощью самоходных опрыскивателей, оснащенных длинными штангами, от 60 до 120 футов (от 18 до 37 м) с распылительными форсунками, расположенными каждые 20–30 дюймов (510–760 мм) друг от друга. Также используются буксируемые, ручные и даже конные опрыскиватели. На больших площадях гербициды также иногда могут применяться с воздуха с помощью вертолетов или самолетов или через системы орошения (известные как химизация ).
Также можно использовать протирание сорняков, когда фитиль, смоченный гербицидом, подвешивается к штанге и протаскивается или катится по верхушкам более высоких сорняков. Это позволяет обрабатывать более высокие сорняки лугов путем прямого контакта, не затрагивая родственные, но желательные более низкие растения в травяном покрове лугов под ними. Преимущество метода в том, что он позволяет избежать сноса распыления. В Уэльсе в 2015 году была запущена схема, предлагающая бесплатную аренду протирателей сорняков, с целью снижения уровня MCPA в водотоках. [34]
В лесном хозяйстве на ранних стадиях роста мало различий , когда сходство высоты между растущими деревьями и растущими однолетними культурами приводит к аналогичной проблеме с конкуренцией сорняков. Однако, в отличие от однолетних культур, применение в основном не нужно впоследствии и, таким образом, в основном используется для сокращения задержки между продуктивными экономическими циклами лесных культур. [35]
Улетучивание гербицида или снос распыляемого вещества может привести к тому, что гербицид повлияет на соседние поля или растения, особенно в ветреную погоду. Иногда из-за ошибки может быть распылено не то поле или растения.
Хотя гербицидная война использует химические вещества , ее главная цель — нарушить производство сельскохозяйственных продуктов питания или уничтожить растения, которые обеспечивают укрытие или укрытие противнику. Во время чрезвычайного положения в Малайе силы Британского Содружества применили гербициды и дефолианты в сельской местности Малайзии, чтобы лишить повстанцев Малайской национальной освободительной армии (MNLA) укрытия, потенциальных источников пищи и выгнать их из джунглей. Применение гербицидов и дефолиантов преследовало двойную цель: проредить тропы в джунглях, чтобы предотвратить засады, и уничтожить посевы в регионах, где MNLA действовала, чтобы лишить их потенциальных источников пищи. В рамках этого процесса гербициды и дефолианты также распылялись с самолетов Королевских ВВС . [36]
Использование гербицидов в качестве химического оружия американскими военными во время войны во Вьетнаме имело ощутимые долгосрочные последствия для вьетнамского народа и американских солдат, которые имели дело с химикатами. [37] [38] Более 20% лесов Южного Вьетнама и 3,2% его возделываемых земель были обработаны по крайней мере один раз в период войны. [39] Правительство Вьетнама заявляет, что до четырех миллионов человек во Вьетнаме подверглись воздействию дефолианта, и около трех миллионов человек пострадали от болезней из-за Agent Orange, [40] в то время как Вьетнамское общество Красного Креста оценивает, что до одного миллиона человек стали инвалидами или имеют проблемы со здоровьем в результате воздействия Agent Orange. [41] Правительство Соединенных Штатов назвало эти цифры ненадежными. [42]
В целом, существует много вопросов о влиянии многих гербицидов на здоровье и окружающую среду из-за большого количества гербицидов и множества потенциальных целей, в основном непреднамеренных. Например, в 1995 году группа из 13 ученых, рассматривавших исследования канцерогенности 2,4 - D , разделилась во мнениях относительно вероятности того, что 2,4-D вызывает рак у людей. [43] По состоянию на 1992 год [update], исследований феноксигербицидов было слишком мало, чтобы точно оценить риск многих типов рака от этих гербицидов, хотя доказательства были более убедительными, что воздействие этих гербицидов связано с повышенным риском саркомы мягких тканей и неходжкинской лимфомы . [44]
Гербициды имеют широко варьирующуюся токсичность в дополнение к острой токсичности, возникающей при быстром приеме внутрь значительного количества, и хронической токсичности, возникающей при длительном воздействии на окружающую среду и на рабочем месте. Большая часть общественного подозрения в отношении гербицидов вращается вокруг путаницы между обоснованными утверждениями об острой токсичности в отличие от столь же обоснованных утверждений об отсутствии хронической токсичности при рекомендуемых уровнях использования. Например, в то время как формулы глифосата с адъювантами таллового амина являются остро токсичными, было обнаружено, что их использование не коррелирует с какими-либо проблемами со здоровьем, такими как рак, в масштабном исследовании Министерства здравоохранения США с участием 90 000 членов фермерских семей в течение более 23 лет. [45] То есть исследование показывает отсутствие хронической токсичности, но не может поставить под сомнение острую токсичность гербицида.
Некоторые гербициды вызывают ряд последствий для здоровья, от кожной сыпи до смерти. Путь атаки может возникнуть из-за преднамеренного или непреднамеренного прямого потребления, неправильного применения, приводящего к прямому контакту гербицида с людьми или дикими животными, вдыхания аэрозолей или потребления пищи до указанного предуборочного интервала. При некоторых условиях определенные гербициды могут переноситься через выщелачивание или поверхностный сток , загрязняя грунтовые воды или отдаленные поверхностные водные источники. Как правило, условия, способствующие переносу гербицидов, включают интенсивные штормовые события (особенно вскоре после применения) и почвы с ограниченной способностью адсорбировать или удерживать гербициды. Свойства гербицидов, которые увеличивают вероятность переноса, включают стойкость (устойчивость к деградации) и высокую растворимость в воде. [46]
Были зарегистрированы случаи, когда гербициды фенокси были загрязнены диоксинами , такими как ТХДД ; [47] [ необходима ссылка ] исследования показали, что такое загрязнение приводит к небольшому повышению риска рака после профессионального воздействия этих гербицидов. [48] Воздействие триазина было связано с вероятной связью с повышенным риском рака молочной железы , хотя причинно-следственная связь остается неясной. [49]
Производители гербицидов иногда делали ложные или вводящие в заблуждение заявления о безопасности своей продукции. Производитель химикатов Monsanto Company согласился изменить свою рекламу после давления со стороны генерального прокурора Нью-Йорка Денниса Вакко ; Vacco жаловалась на вводящие в заблуждение заявления о том, что ее распыляемые гербициды на основе глифосата, включая Roundup, были безопаснее поваренной соли и «практически нетоксичны» для млекопитающих, птиц и рыб (хотя доказательства того, что это когда-либо говорилось, найти трудно). [50] Roundup токсичен и приводил к смерти после приема внутрь в количествах от 85 до 200 мл, хотя его также принимали в количествах до 500 мл с легкими или умеренными симптомами. [51] Производитель Tordon 101 ( Dow AgroSciences , принадлежащая Dow Chemical Company ) заявил, что Tordon 101 не оказывает никакого воздействия на животных и насекомых, [52] несмотря на доказательства сильной канцерогенной активности активного ингредиента, [53] пиклорама , в исследованиях на крысах. [54]
Использование гербицидов, как правило, оказывает негативное воздействие на многие аспекты окружающей среды. Насекомые, нецелевые растения, животные и водные системы подвергаются серьезному ущербу от гербицидов. Воздействия сильно варьируются.
Атразин часто обвиняют в воздействии на репродуктивное поведение водных организмов, но данные не подтверждают это утверждение. [55]
Популяции птиц являются одним из многих показателей ущерба от гербицидов. Большинство наблюдаемых эффектов обусловлены не токсичностью, [56] а изменениями среды обитания и уменьшением численности видов, от которых птицы зависят в качестве пищи или убежища. Использование гербицидов в лесоводстве , применяемое для поощрения определенных типов роста после сплошной вырубки , может привести к значительному сокращению численности популяций птиц. Даже когда используются гербициды, которые имеют низкую токсичность для птиц, они уменьшают численность многих типов растительности, от которых зависят птицы. [35] Использование гербицидов в сельском хозяйстве в Великобритании было связано с сокращением видов птиц, питающихся семенами, которые зависят от сорняков, убитых гербицидами. [57] Интенсивное использование гербицидов в неотропических сельскохозяйственных районах было одним из многих факторов, ограничивающих полезность таких сельскохозяйственных земель для зимующих перелетных птиц. [58]
Одним из основных осложнений использования гербицидов для борьбы с сорняками является способность растений развивать устойчивость к гербицидам , что делает гербициды неэффективными против целевых растений. Из 31 известного способа действия гербицидов сорняки развили устойчивость к 21. Известно, что 268 видов растений развили устойчивость к гербицидам по крайней мере один раз. [59] Устойчивость к гербицидам была впервые обнаружена в 1957 году, и с тех пор неоднократно развивалась у видов сорняков из 30 семейств по всему миру. [60] Устойчивость сорняков к гербицидам стала серьезной проблемой в производстве сельскохозяйственных культур во всем мире. [61]
Устойчивость к гербицидам часто приписывают чрезмерному использованию, а также сильному эволюционному давлению на пораженные сорняки. [62] Три сельскохозяйственных метода объясняют эволюционное давление на сорняки, вызывающее развитие устойчивости: монокультура , пренебрежение негербицидными методами борьбы с сорняками и опора на один гербицид для борьбы с сорняками. [63] Чтобы минимизировать устойчивость, широко пропагандировались ротационные программы применения гербицидов, в которых используются гербициды с несколькими способами действия. [27] В частности, устойчивость к глифосату быстро развивалась отчасти потому, что когда впервые началось использование глифосата , он постоянно и в значительной степени использовался для борьбы с сорняками. [64] Это вызвало невероятно сильное селективное давление на сорняки, способствуя сохранению и распространению мутаций, придающих устойчивость к глифосату. [65]
Однако в 2015 году обширное исследование показало увеличение устойчивости к гербицидам в результате ротации, и вместо этого рекомендовало смешивать несколько гербицидов для одновременного применения. С 2023 года эффективность комбинирования гербицидов также ставится под сомнение, особенно в свете роста устойчивости нецелевых участков. [66] [67] [68]
Растения относительно рано развили устойчивость к атразину и ингибиторам ALS , но в последнее время устойчивость к глифосату резко возросла. Marestail — один из сорняков, развивший устойчивость к глифосату. [69] Устойчивые к глифосату сорняки присутствуют в подавляющем большинстве ферм по выращиванию сои, хлопка и кукурузы в некоторых штатах США. Распространяются сорняки, которые могут противостоять нескольким другим гербицидам. Немногие новые гербициды близки к коммерциализации, и ни один из них не обладает молекулярным механизмом действия, к которому не существует устойчивости. Поскольку большинство гербицидов не могут уничтожить все сорняки, фермеры чередуют культуры и гербициды, чтобы остановить развитие устойчивых сорняков.
Исследование 144 популяций водяной конопли в 41 округе Миссури, проведенное в 2008–2009 годах, выявило устойчивость к глифосату у 69%. Сорняки с примерно 500 участков по всей Айове в 2011 и 2012 годах выявили устойчивость к глифосату примерно у 64% образцов водяной конопли. По состоянию на 2023 год 58 видов сорняков развили устойчивость к глифосату. [70] Растет количество сорняков, устойчивых к нескольким гербицидам с совершенно разными биологическими механизмами действия. В Миссури 43% образцов водяной конопли были устойчивы к двум различным гербицидам; 6% устойчивы к трем; и 0,5% устойчивы к четырем. В Айове 89% образцов водяной конопли устойчивы к двум или более гербицидам, 25% устойчивы к трем и 10% устойчивы к пяти. [64]
По состоянию на 2023 год появился амарант Палмера с устойчивостью к шести различным способам действия гербицидов. [71] В 2020 году было обнаружено, что однолетний мятлик , собранный на поле для гольфа в американском штате Теннесси, устойчив к семи гербицидам одновременно. [72] Райграс жесткий и однолетний мятлик разделяют отличительные черты видов с подтвержденной устойчивостью к наибольшему количеству способов действия гербицидов, оба с подтвержденной устойчивостью к 12 различным способам действия; однако это число указывает на то, сколько форм устойчивости к гербицидам, как известно, возникло у вида в определенный момент, а не на то, сколько было обнаружено одновременно у одного растения. [65] [73]
В 2015 году компания Monsanto выпустила сорта семян сельскохозяйственных культур, устойчивые как к дикамбе, так и к глифосату, что позволило использовать большее разнообразие гербицидов на полях без нанесения вреда посевам. К 2020 году, через пять лет после выпуска семян, устойчивых к дикамбе, в одном месте был обнаружен первый образец амаранта Палмера, устойчивого к дикамбе. [74]
Когда мутации происходят в генах, ответственных за биологические механизмы, на которые воздействуют гербициды, эти мутации могут привести к тому, что действие гербицида станет менее эффективным. Это называется устойчивостью к целевому участку. Было показано, что определенные мутации, которые оказывают наиболее полезный эффект на растение, возникают в отдельных случаях и доминируют во всех устойчивых популяциях сорняков. Это пример конвергентной эволюции . [60] Некоторые мутации, обеспечивающие устойчивость к гербицидам, могут иметь затраты на приспособленность, снижая способность растения выживать другими способами, но со временем наименее затратные мутации, как правило, доминируют в популяциях сорняков. [60]
В последнее время все чаще встречаются случаи нецелевой сайт-резистентности, например, примеры, когда растения способны вырабатывать ферменты, нейтрализующие гербициды до того, как они попадут в клетки растения – метаболическая резистентность . Эта форма резистентности особенно сложна, поскольку растения могут вырабатывать нецелевую резистентность к гербицидам, с которыми их предки никогда не сталкивались напрямую. [74]
Устойчивость к гербицидам может быть основана на одном из следующих биохимических механизмов: [75] [76] [77]
Для описания случаев, когда растения устойчивы к нескольким гербицидам одновременно, также используются следующие термины:
Из-за устойчивости к гербицидам — серьезной проблемы в сельском хозяйстве — ряд продуктов сочетают гербициды с различными средствами воздействия. Интегрированная борьба с вредителями может использовать гербициды наряду с другими методами борьбы с вредителями.
Подход комплексного управления сорняками (IWM) использует несколько тактик для борьбы с сорняками и предотвращения резистентности. Этот подход в меньшей степени опирается на гербициды, поэтому давление отбора должно быть снижено. [79] Опираясь на разнообразные методы борьбы с сорняками, включая негербицидные методы борьбы с сорняками, можно снизить давление отбора на сорняки, чтобы развить резистентность. Исследователи предупреждают, что если бороться с резистентностью к гербицидам только с помощью большего количества гербицидов, «эволюция, скорее всего, победит». [63] В 2017 году USEPA выпустило пересмотренное Уведомление о регистрации пестицидов (PRN 2017-1), в котором содержатся рекомендации для регистраторов пестицидов по обязательной маркировке управления резистентностью к пестицидам. Это требование применяется ко всем обычным пестицидам и призвано предоставить конечным пользователям рекомендации по управлению резистентностью к пестицидам. [80] Пример полностью выполненной этикетки, соответствующей руководству USEPA по маркировке для управления резистентностью, можно увидеть на образце этикетки для гербицида клорансулам-метил, обновленном в 2022 году. [81]
Оптимизация внесения гербицидов до уровня экономического порога должна исключить ненужное использование гербицидов и снизить селекционное давление. Гербициды следует использовать с максимальной эффективностью, гарантируя, что время, доза, метод применения, почвенные и климатические условия являются оптимальными для хорошей активности. В Великобритании частично устойчивые злаковые сорняки, такие как Alopecurus myosuroides (черная трава) и род Avena (дикий овес), часто можно контролировать адекватно, если применять гербициды на стадии 2-3 листьев, тогда как более позднее применение на стадии 2-3 побегов может быть крайне неудачным. Опрыскивание пятен или нанесение гербицида только на сильно зараженные участки полей является еще одним способом сокращения общего использования гербицидов. [79]
Когда впервые подозревается или подтверждается устойчивость, эффективность альтернатив, вероятно, будет первым соображением. Если есть устойчивость к одной группе гербицидов, то использование гербицидов из других групп может обеспечить простое и эффективное решение, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Например, многие сорняки, устойчивые к триазину, легко контролируются с помощью использования альтернативных гербицидов, таких как дикамба или глифосат. [79]
Использование двух или более гербицидов с разными способами действия может снизить отбор устойчивых генотипов. В идеале каждый компонент в смеси должен:
Ни одна смесь, вероятно, не будет обладать всеми этими свойствами, но первые два перечисленных являются наиболее важными. Существует риск того, что смеси будут выбирать устойчивость к обоим компонентам в долгосрочной перспективе. Одним из практических преимуществ последовательностей из двух гербицидов по сравнению со смесями является то, что возможна лучшая оценка эффективности каждого компонента гербицида при условии, что между каждым применением пройдет достаточно времени. Недостатком последовательностей является то, что необходимо проводить два отдельных применения, и возможно, что более позднее применение будет менее эффективным для сорняков, переживших первое применение. Если они устойчивы, то второй гербицид в последовательности может увеличить отбор устойчивых особей, убивая восприимчивые растения, которые были повреждены, но не убиты первым применением, но позволяя выжить более крупным, менее пораженным, устойчивым растениям. Это было указано в качестве одной из причин, по которой устойчивая к ALS Stellaria media недавно развилась в Шотландии (2000), несмотря на регулярное использование последовательности, включающей мекопроп , гербицид с другим механизмом действия. [79]
Термин «органический гербицид» стал означать гербициды, предназначенные для органического земледелия . Немногие натуральные гербициды могут сравниться по эффективности с синтетическими. [82] Некоторые растения также производят свои собственные гербициды, например, род Juglans ( грецкий орех ) или дерево небес ; такое действие натуральных гербицидов и другие связанные с этим химические взаимодействия называются аллелопатией . Применимость этих агентов неясна.
Устойчивость к гербицидам стала критической проблемой в австралийском сельском хозяйстве после того, как многие австралийские фермеры-овцеводы начали выращивать исключительно пшеницу на своих пастбищах в 1970-х годах. Введенные сорта райграса , хотя и хороши для выпаса овец, интенсивно конкурируют с пшеницей. Райграс производит так много семян, что, если их не контролировать, они могут полностью задушить поле. Гербициды обеспечили отличный контроль, одновременно уменьшая разрушение почвы из-за меньшей необходимости вспахивать землю. Менее чем через десятилетие райграс и другие сорняки начали вырабатывать устойчивость. В ответ австралийские фермеры изменили методы. [83] К 1983 году участки райграса стали невосприимчивы к Hoegrass (диклофоп-метил), семейству гербицидов, которые ингибируют фермент, называемый ацетилкоферментом А-карбоксилазой . [83] [84]
Популяции райграса были большими и имели существенное генетическое разнообразие, потому что фермеры высаживали много сортов. Райграс перекрестно опыляется ветром, поэтому гены часто перемешиваются. Чтобы контролировать его распространение, фермеры опрыскивали недорогим хеграссом, создавая селекционное давление . Кроме того, фермеры иногда разбавляли гербицид, чтобы сэкономить деньги, что позволяло некоторым растениям выживать после применения. Когда появлялась резистентность, фермеры обращались к группе гербицидов, которые блокируют ацетолактатсинтазу . И снова райграс в Австралии развил своего рода «перекрестную резистентность», которая позволяла ему быстро разрушать различные гербициды. Четыре класса гербицидов становятся неэффективными в течение нескольких лет. В 2013 году только два класса гербицидов, называемые фотосистемой II и ингибиторами длинноцепочечных жирных кислот , были эффективны против райграса. [83]
