MENÜ

Herbicidek lebomlása 
a növényi szervezetekben

Oldalszám:
2014.03.10.

74.1herbicid

A gyomirtó szerek szelektivitása a kultúrnövényekre számos módon biztosítható (helyzeti, morfológiai szelektivitás), de az a biztos, ha maga a kultúrnövény képes lebontani a számára is káros hatóanyagokat, gyorsabban, mint a gyomnövények. Ennek első klasszikus példája volt az atrazin, mint „szuper szelektív” hatóanyag megjelenése a kukoricában. A kukorica gyakorlatilag minden fejlettségi fázisában képes volt akár az engedélyezett éves adag többszörösének a lebontására, rá nézve különösebb következmények nélkül. Ezt a gyomnövények nem tudták kellő sebességgel követni, ez tette lehetővé, hogy évtizedekig a kukorica gyomirtás első számú hatóanyaga az atrazin legyen. Az már egy másik történet, hogy az egyoldalú felhasználás miatt idővel kiszelektálódtak azok a gyomnövények, amelyek képesek voltak utánozni a kukoricát, lebontották (deaktiválták) a herbicidet és ezt a tulajdonságukat továbbörökítették.

Okulva a történtekből, alapos kutatás vette kezdetedét a herbicidek hatásmódjának és természetesen a metabolizmusuk tanulmányozásának. Hamar kiderült, hogy az atrazin, de más herbicid hatóanyagok lebontása is glutation konjugációval kezdődik, azaz a kukorica enzimrendszere egy glutation molekulát „ragaszt” az atrazinra, ezzel lehetetlenné téve, hogy az a hatáskifejtés helyén megkötődjön. Az ilyen módon már ártalmatlanná tett vegyületeket a kultúrnövény más, ártalmatlan anyagokra bontja, elraktározza az inaktív sejtorganellumokban, vagy beépíti a sejtfalba.

A herbicidek lebontásának folyamata részleteiben jól ismert. A ma használt 10 hatóanyagcsoportból bizonyítottan 6 csoport (triazinok, ALS-gátlók, zsírsavszintézis gátlók, HPPD-gátlók stb.) hatóanyagainak lebomlásának helye a citokróm P450 fehérje komplex, ahol a herbicidek enzimek jelenlétében deaktiválódnak, lebomlanak. Az ALS-gátlók közé tartozó szulfonil-karbamid herbicidek részben, növényfajtól függően szénhidrát (kalászosok) vagy glutation konjugációval, illetve hidrolízissel kezdik a metabolizmusukat az erre képes növényekben. A kukoricában elsősorban e két utóbbi folyamatnak van a legnagyobb szerepe. A detoxikációnak fontos szerepe van a felhasznált szulfonil-karbamidok szelektivitása szempontjából. Ha a kukorica képes elég gyorsan lebontani a hatóanyagokat, akkor gyakorlatilag a szercsoportra jellemző tünetek nem jelennek meg a kezelt kukoricán.

A lebontási folyamatok átlagos időjárási körülmények között (megfelelő hőmérséklet, nedvesség és jó tápanyag-ellátottság) gyorsan végbemennek. Kedvezőtlen növekedési feltételek mellett (hideg, a növekedésre kedvezőtlen időjárás) a kukorica stresszelt állapotba kerül, ilyenkor a növényekben a méregtelenítési folyamatok lelassulnak, fagypont körüli néhány fokos hőmérséklet mellett teljesen le is állhatnak. Hatóanyagcsoportra jellemző tünetek jelenhetnek meg az alkalmazott szulfonil-karbamid hatóanyagtól, a növény fajtájától függően, rövidebb-hosszabb ideig. Tehát a kijuttatáskori és az azt követő időjárás hatással lehet a lebontási folyamatokra, amelyek az időjárás kedvezőbbé válásával újra felgyorsulnak, a kezelt növények gyorsan regenerálódnak. De van még egy faktor, ami az időjáráshoz hasonlóan kedvezőtlenül befolyásolhatja a citokróm P450 enzimeinek munkáját a növényben.

Általában a növényeket működtető enzimrendszerek aktivitását a hőmérsékleten kívül a reakciókban részt vevő anyagok mennyisége határozza meg. Az enzimek gyakorlatilag katalizátorként működnek a lebomlási folyamatokban: az egyébként lassan, nagy energiaigénnyel járó kémiai folyamatok több lépésben kisebb hőmérséklet és koncentrációk mellett villámgyorsan lejátszódnak. Léteznek olyan, a mezőgazdaságban is felhasznált anyagok, amelyek „katalizátor méregként” hatnak a lebomlási folyamatokban, a citokróm P450 enzimjeinek aktivitását jelentősen gátolják. Ezek az anyagok a mezőgazdasági gyakorlatból jól ismert szerves foszforsav-észter és karbamát típusú rovarölő szerek. Jelenlétükben az enzimek működése jelentősen csökken, a szulfonil-karbamidok felhalmozódnak a kukoricában, nemkívánatos, a szercsoportra jellemző tünetek jelentkezhetnek: antociános elszíneződés, növekedésgátlás, a levelek torz növekedése, és ami kevésbé szúr szemet a felhasználóknak, a gyökér növekedésének gátlása. Ha mindez a növekedésre kedvezőtlen időjárással is párosul, jelentős terméskiesést okozhat a felhasználóknak.

Print
Foszforsav-észter interakció hatására kialakuló fitotoxicitás kukoricán 17 nappal a kezelés után (Wonder Lake, Illinois, USA, 1996.jún.6.)

Az egyik ma is használatos foszforsav-észter hatóanyag, a klórpirifosz esetében bab, fűzfélék, vagy a termesztett növények közül a káposztafélékben egyértelműen kimutatott a felszívódás, sőt a növényen belüli szállítódás is (lásd 1. 2. és 4. forrásmunka). Mindkét esetben a gyökérrendszerben mutatható ki nagyobb felszívódási képesség. A szántóföldi növények esetében a búza, repce és kukorica is felveszi a klórpirifosz hatóanyagot, így van lehetősége kölcsönhatásba kerülni egyéb a növényben található hatóanyagokkal. A talajon keresztül használt inszekticidek és a herbicidek kölcsönhatása nem csak a klórpirifosz és szulfonil-karbamid kölcsönhatásra szorítkozik, a terbufosz, sőt a forát esetében régebb óta ismert volt (lásd 3. forrásmunka).

A Magyarországon engedélyezett szulfonil-karbamid herbicidek használati utasításában a foszforsav-észter típusú rovarölő permetező szerekkel történő barkók elleni kezelés és a gyomirtás között minimum 7 napos időintervallumot ír elő a gyártó a károsodás elkerülésére. A levélkezeléseknél egyértelmű, hogy mikor kerül a növénybe a hatóanyag, míg a talajkezelésnél a talaj nedvességtartalma, hőmérséklete és megkötő képessége alapján változik a gyökér környezetében a hatóanyag mennyisége, amelynek egy részét a növény felveszi.

A granulátum formájában kijuttatott klórpirifosz felszabadulására elsősorban a talaj nedvességtartalma van hatással, a talaj átnedvesedésekor hirtelen nagyobb mennyiségben szabadul fel a hatóanyag a kötésből (lásd 5. és 6. forrásmunka). A kukorica károsodásának elkerülése érdekében kétféle korlátozás is szerepel a legtöbb szulfonil-karbamid címkéjén, engedély-
okiratában, egyrészt a permetezőszerekkel, másrészt a talajfertőtlenítő szerekkel kapcsolatban. Tankkombinációban, foszforsav-észter típusú rovarölő permetezőszerekkel egyszerre nem használhatóak, a két kezelés között gyártótól függően minimum 1-2 hétnek kell eltelnie a biztonságos felhasználáshoz.

Teljesen más a helyzet, ezért még szigorúbb szakmai útmutatást fogalmaznak meg a szerves foszforsav-észter típusú talajfertőtlenítő szerekkel kapcsolatban. Az megegyezik, hogy a növénybe kerülve ugyanúgy gátolják a szulfonil-karbamid hatóanyagú gyomirtó szerek lebomlását, csak az nem tisztázott és ráadásul teljesen időjárásfüggő, hogy a vetéssel egy menetben talajba juttatott foszforsav-észter hatóanyag mikor és milyen mennyiségben szívódik fel a kukoricába. Az pedig a gyomosodástól függ, hogy mikor kezelik szulfonil-karbamiddal, és végül mikor találkozik a két anyag a kukoricában.

Amint az szakmai körökben nemzetközileg hosszú évek óta jól ismert és bizonyított, hogy ezeknek az anyagoknak a közös használata fitotoxikus kockázatot jelent (lásd ábra). A hazai szakirodalomban már a Kádár Aurél szerkesztésében megjelenő Vegyszeres gyomirtás és termésszabályozás című alapmű 1997-ben megjelent kiadásában is szerepel a kukorica gyomirtási részben a nikoszulfuron vonatkozásában: „Szerves foszforsav-észter típusú talajfertőtlenítővel kezelt területen használni tilos.”

A fitotoxikus károk elkerülése érdekében a legtöbb gyártó ezért nem javasolja szulfonil-karbamid tartalmú készítményeinek felhasználását szerves foszforsav-észterrel talajfertőtlenített területre.

Nagy Lajos, Hegyi Tamás

Bayer CropScience

 

Forrásmunkák

Zhi-Yong Zhang; Wei-Li Shan; Wen-Cheng Song; Yong Gong; Xian-Jin Liu: Phytotoxicity and uptake of chlorpyrifos in cabbage, Environ. Chem. Letter (2011) 9:547-552

Ligang Wang; Xin Jiang; Dongyun Yan; Jinshui Wu; Yongrong Bian; Fang Wang: Behavior and fate of chlorpyrifos introduced into soil–crop systems by irrigation. Chemosphere 66 (2007) 391–396.

Jewett, M. R., Chomas, A., Kells, J. J., and DiFonzo, C. D.: 2008. Corn response to mesotrione as affected by soil insecticide, application method, and rate. Online. Crop Management doi:10.1094/CM-2008-1103-02-RS

Keum Young Lee; Stuart E. Strand; and Sharon L. Doty: Phytoremediation Of Chlorpyrifos By Populus And Salix. Int J Phytoremediation. 2012 January; 14(1): 48–61.

Malidža Gorana; Elezović Ibrahim; Janjić Vaskrsijac; Vrbničanin Sava: Osetljivost kukuruza na interakciju sulfonilurea herbicida i zemljišnih insekticida. Acta biologica iugoslavica - G: Acta herbologica 2009, vol. 18, br. 2, str. 127-142.

http://www.fao.org/fileadmin/templates/agphome/documents/Pests_Pesticides/JMPR/Evaluation00/9CHLORPYRIF.pdf