Inngangur
Í alþjóðlegu leikhúsi landbúnaðarins er barist stanslaust og þögult stríð á hverjum einasta degi. Ólíkt skordýrafaraldri eða sveppafaraldri, sem geta sveiflast mjög eftir árstíðabundnu veðri, er illgresisþrýstingur stærðfræðileg viss. Frá því augnabliki sem ræktun fræs verður hún að keppa við mjög árásargjarnar, djúpar rætur og hraðvaxandi illgresi um takmarkaðar auðlindir: sólarljós, raka jarðvegs, pláss og lífsnauðsynleg stór-næringarefni. Ómeðhöndluð eru illgresissýkingar fljótt að ráða yfir akrinum, kæfa uppskeru, kæfa uppskeruvélar, draga úr uppskeru í núll og menga uppskerað korn með eitruðum eða óæskilegum illgresisfræi.
Til að halda þessari gróðurlausu samkeppni í skefjum treystir nútíma búskapur mikið á illgresiseyði-efnasamböndum sem eru sérstaklega hönnuð til að trufla vöxt plantna og valda dauða plantna. Þessi verkfæri hafa gjörbylt matvælaframleiðslu, dregið verulega úr þörfinni fyrir handavinnu og gert ráð fyrir víðtækri upptöku á verndunaraðferðum við jarðvegsvinnslu sem vernda jarðvegsmannvirki fyrir veðrun.
Hins vegar er tímum þess að treysta á eitt efnasamband til að hreinsa akur auðveldlega lokið. Illgresi eru ótrúlega aðlögunarhæfar lífverur og getu þeirra til að þróa viðnám gegn efnafræðilegum aðföngum hefur breytt nútíma illgresisstjórnun í mjög háþróaða grein lífefnavísinda. Fyrir bændur, búfræðinga og ræktunarráðgjafa í smásölu, veltur árangursríkur illgresivörn ekki lengur eingöngu á því að velja vöru sem segist drepa illgresi. Þess í stað þarf það djúpstæðan, rekstrarlegan skilning á verkunarháttum illgresiseyðandi. Að vita nákvæmlega hvernig þessi efni hafa samskipti við líffræði plantna er fullkomin forsenda þess að hanna árangursríkar úðaáætlanir, vernda uppskeruöryggi og varðveita þessi ómetanlegu efnaverkfæri til framtíðar.
Skilgreina hugtökin: Verkunarháttur vs. Verkunarstaður
Til að sigla um flókinn heim illgresisvísinda verður maður fyrst að ná tökum á grundvallarhugtökum sem notuð eru til að flokka þessi efnaverkfæri. Í iðnfræðibókmenntum eru hugtökin „verkunarháttur“ og „verkunarstaður“ oft notuð til skiptis, en samt lýsa þau gjörólíkum líffræðilegum atburðum innan álversins sem miðað er við.
Aðgerðarmáti vs. Verkunarstaður
Verkunarháttur vísar til allrar atburðarásarinnar sem á sér stað innan plöntunnar frá upphaflegu upptöku efnisins til endanlegs dauða lífverunnar. Það felur í sér víðtæka-fjölda kerfisins þar sem illgresiseyrinn truflar umbrot eða vöxt plantna. Til dæmis gæti verkunarmáta verið lýst í stórum dráttum sem "vaxtarstjórnun" eða "hindrun amínósýrumyndunar."
Aftur á móti er verkunarstaðurinn (eða verkunarmátinn) mjög sérstakur. Það ákvarðar nákvæmlega lífefnafræðilega staðsetningu, venjulega tiltekið ensím, prótein eða viðtakasameind innan efnaskiptaferils, sem illgresiseyðarsameindin binst við og óvirkjar. Til dæmis, þó að víðtækur verkunarmáti glýfosats sé hömlun á amínósýrumyndun, þá er sérstakur verkunarstaður þess EPSP synthasa ensímið. Skilningur á nákvæmlega verkunarstaðnum er afar mikilvægt vegna þess að það er grundvöllur alþjóðlegra flokkunarkerfa, eins og Weed Science Society of America (WSSA) og Herbicide Resistance Action Committee (HRAC) númerakóða.
Hreyfanleiki: Tengiliður vs kerfisbundnar leiðir
Líkamleg hreyfing illgresiseyða innan plöntuvefsins hefur mikil áhrif á hversu hratt þau virka og hversu vel þarf að beita þeim.
Snertiefni skaða aðeins tiltekinn plöntuvef sem þau snerta líkamlega. Þeir hreyfast ekki um æðakerfi plöntunnar. Ef snertiúðadropi lendir á laufblaði brennur hann það lauf, en það hefur engin áhrif á rætur eða aðliggjandi laufblöð. Af þessum sökum þurfa snertivörur einstakra úðaþekju og eru áhrifaríkustu gegn litlum, árlegu illgresi.
Kerfisbundin illgresiseyðir aftur á móti frásogast af rótum eða laufum og færast um í gegnum æðakerfi plöntunnar (xýlem og bláæðablóm). Þeir ferðast frá umsóknarsvæðinu beint til virkra vaxtarstaða-hápunkta meristemanna-bæði í sprotum og rótum. Þessi hreyfanleiki gerir kerfisbundnar vörur einstaklega færar um að drepa stórt illgresi og sterkar, fjölærar tegundir með djúpt, yfirvetrandi rótarkerfi.
Valmöguleiki: Markviss eyðilegging
Annar mikilvægur greinarmunur er efnaval. Sértæk illgresiseyðir nýta sér mun á lífeðlisfræði, líffærafræði eða efnaskiptahraða milli plöntutegunda. Þetta gerir þeim kleift að drepa ákveðnar illgresitegundir án þess að valda skaða á fylgiplöntunni sem vex í sömu röð. Klassískt dæmi er sértækt breiðblaða illgresiseyði sem hægt er að úða beint yfir akur grasræktunar eins og maís eða hveiti, sem eyðileggur illgresi eins og flauelsblaða á sama tíma og uppskeran er fullkomlega heilbrigð.
Ó-sértækar vörur eru aftur á móti víðtækar-morðingar. Þeir búa yfir verkunarmáta sem miðar að líffræðilegum ferlum sem eru grundvallaratriði í nánast öllum grænum gróðri. Þar af leiðandi munu þeir meiða eða eyðileggja allar plöntur sem þeir snerta, sem gerir þær tilvalnar fyrir-græðslu bruna-aðgerðir eða markvissa iðnaðarhreinsun.
Aðalverkunarháttur illgresiseyða og sjónræn einkenni þeirra
Til að greina vandamál á vettvangi, þekkja efnaflæði eða meta hvort úðanotkun hafi heppnast, verða landbúnaðarsérfræðingar að kynnast grunnefnaflokkunum og einstökum sjónrænum einkennum sem þeir framleiða í markplöntum.
Amínósýrumyndunarhemlar
Plöntur verða að búa til sínar eigin nauðsynlegu amínósýrur til að byggja upp prótein og viðhalda lífi. Nokkrar helstu fjölskyldur illgresiseyða vinna með því að slökkva á vali á ensímum sem bera ábyrgð á þessum ferlum.
Acetolactate Synthase (ALS) hemlar (WSSA Group 2) og EPSP Synthase hemlar (WSSA Group 9, sem inniheldur glýfosat) eru klassísk dæmi. Þegar illgresi er meðhöndlað með amínósýruhemli stöðvast framleiðsla nýrra próteina strax. Vegna þess að plöntan verður að tæma núverandi próteinforða áður en byggingarhrun á sér stað, þróast sjónræn einkenni mjög hægt og tekur oft eina til þrjár vikur að birtast.
Upphafseinkennið er áberandi gulnun á yngstu blöðunum, þekkt sem klórós, en eldri blöðin haldast tímabundið græn. Þegar vaxtarpunkturinn sveltur, hættir vöxturinn alveg, æðar innan laufanna geta orðið djúprauðar eða fjólubláar og plantan fær hægt og rólega algjört drep og deyr.
Ljóstillífun og frumuhimnutruflanir
Sumir efnaflokkar skila miklu hraðari og ofbeldisfyllri höggi fyrir líffræði plantna með því að miða á frumuvélarnar sem knúin eru áfram af sólarljósi.
Ljósmyndakerfi II (PSII) hemlar (WSSA Group 5, eins og atrazín) bindast sérstökum próteinum innan grænukornanna og hindra rafeindaflutningakeðjuna sem þarf til ljóstillífunar. Þessi stífla veldur hættulegri uppsöfnun há-orkusameinda sem eyðileggja frumuhimnur.
Protoporphyrinogen Oxidase (PPO) hemlar (WSSA Group 14) trufla mikilvægan ensím í blaðgrænumyndun, sem leiðir til skelfilegrar uppsöfnunar efnasambanda sem, þegar þau verða fyrir ljósi, rífa frumuveggi í sundur.
Sjónræn einkenni þessara himnutruflana eru hröð og ótvíræð. Innan nokkurra klukkustunda frá útsetningu fyrir sólarljósi verða meðhöndluðu laufin -blötuð, dökk yfirbragð. Vefurinn verður fljótt brúnn, þornar og brennur til stökks. Vegna þess að þessar vörur hafa oft snertingu eða takmarkaðan kerfislegan hreyfanleika skilja þær eftir sérstakri, staðbundna bruna bletti hvar sem úðadropi snertir.
Vaxtarjafnarar og Auxin eftirlíkingar
Tilbúið auxín (WSSA Group 4, þar á meðal 2,4-D og dicamba) tákna einhver elstu og mest notuðu sértæku illgresiseyðir sögunnar. Þessi efnasambönd líkja eftir náttúrulegum vaxtarhormónum plantna, en þau eru hönnuð til að vera mjög stöðug, sem þýðir að plantan getur ekki brotið þau niður auðveldlega.
Þegar breiðblaða illgresi gleypir auxín eftirlíkingu verða innri vaxtarmerki þess algjörlega ósamræmd. Frumur í stönglum og blaðæðum byrja að lengjast hratt og ójafnt á meðan önnur frumuferli stöðvast.
Sjóneinkennin sem myndast eru stórkostleg og er vísað til sem epinasty. Stönglarnir snúast í korktappa, blöðin hvolfa upp eða niður og öll plantan undiðst í brenglaðar stökkbreytingar. Innan nokkurra daga hrynur þessi óskipulegur, stjórnlausi vöxtur æðakerfi plöntunnar, kemur í veg fyrir vatnsflutning og leiðir til dauða.
Vöxtur ungplöntur og hemlar á lípíðmyndun
Ákveðnar vörur miða við illgresi áður en það getur jafnvel komið upp úr yfirborði jarðvegsins. Mítósuhemlar (WSSA Group 3) og mjög langa-fitusýruhemlar (VLCFA) (WSSA Group 15) miða á spírandi illgresisfræ. Þeir trufla frumuskiptingu eða hindra nýmyndun lípíða sem eru nauðsynleg til að byggja upp nýjar frumur og himnur í sprotum og rótum.
Illgresi sem verður fyrir áhrifum af þessum vörum fyrir-uppkomu deyr oft neðanjarðar og kemst aldrei á yfirborðið. Ef þeim tekst að brjóta jarðveginn sýna þeir alvarlega vaxtarskerðingu. Gras geta ekki runnið upp úr hringnum og fengið -líkt útlit eins og lauk, á meðan breiðblaða plöntur sýna hrukkuð laufblöð og mjög skammstafað, -líkt rótarkerfi.
Hámarka virkni með stefnumótandi umsókn
Að velja sameind með fullkominn verkunarmáta er aðeins byggingateikningin; til að ná framúrskarandi illgresisvörn á akrinum þarf að samræma þessa efnafræði við nákvæmar beitingaraðferðir og hagstæða umhverfisglugga.
Tímasetning fyrir-tilkomu vs. eftir-Tímasetning
Grundvallarákvörðun um stefnumótun er hvort nota eigi jarðvegs-beitt fyrir-sprengjuhindrun eða laufúða-eftir-upprennslisúða.
For-meðferð er beitt beint á beran jarðveg áður en uppskeran og illgresið spíra. Þessarillgresiseyðirsitja í efsta lagi jarðvegsgrunnsins og mynda efnahindrun. Þar sem illgresisfræ gleypa jarðvegsraka til að spíra, taka þau samtímis inn efnið, sem drepur þau áður en þau geta komið fram og keppt við ræktunina. Til þess að vörur fyrir-upprennsli virki, þurfa þær að virkja úrkomu eða áveitu stuttu eftir notkun til að færa efnið jafnt inn í efstu tommuna af jarðveginum þar sem illgresisfræin eru.
Forrit eftir-uppkomu eru framkvæmd eftir að bæði uppskeran og illgresið hafa komið upp úr jörðu. Þessi aðferð gerir ræktandanum kleift að bera kennsl á nákvæmlega hvaða illgresi sem er til staðar og velja markvissa efnauppskrift. Hins vegar minnkar árangur eftir-uppkomu veldisvísis eftir því sem illgresið stækkar. Efni sem gefur 99% stjórn á tveggja-tommu illgresi getur veitt minna en 50% stjórn á sex-tommu illgresi, þar sem stærri plöntur búa yfir stærri efnaskiptaforða til að brjóta niður eiturefnið.
Dynamics umhverfisins
Veðurskilyrði ráða miklu um hversu áhrifaríkan planta gleypir og umbrotnar illgresiseyði. Plöntur eru mjög kraftmiklar lífverur; Þegar veðurskilyrði eru hlý, sólrík og jarðvegs raki er ríkur, eru plöntur virkir að stækka og vaxa. Við þessar bestu aðstæður gleypa illgresið laufúða hratt og flytja kerfisbundnar vörur hratt niður í rætur sínar, sem hámarkar virknina.
Aftur á móti, þegar illgresi verður fyrir alvarlegu umhverfisálagi-eins og langvarandi þurrkum, miklum hita eða óeðlilega köldu hitastigi- fer það í varnarham sem lifir af. Til að varðveita raka loka þeir munnholum sínum og þykkna vaxkennda naglaböndin á laufunum. Ennfremur hægir á æðaflutningi þeirra í skrið. Ef kerfisbundið illgresiseyði eftir-uppkomu er beitt á meðan á þurrka stendur mun efnið eiga í erfiðleikum með að komast í gegnum þykknað blaðflötinn og það litla sem kemur inn mun hanga staðnað frekar en að ná vaxtarstöðum, sem leiðir til lélegrar stjórnunar.
Vatnsgæði og hjálparefni
Vatnið inni í úðatanki er meira en 99% af endanlegri úðalausn, sem gerir vatnsgæði að mikilvægri breytu. Hart vatn inniheldur mikið magn af magnesíum og kalsíum katjónum. Þessar jákvætt hlaðnar jónir bindast þétt við neikvætt hlaðnar illgresiseyðandi sameindir (eins og glýfosat eða glúfosínat) og gera þær hlutlausar áður en þær fara úr úðastútnum. Til að berjast gegn þessu verða ræktendur að bæta við vatnsnæringu eins og ammóníumsúlfati (AMS) til að binda steinefni úr hörðu vatni áður en efninu er blandað saman við.
Þar að auki, þar sem mörg illgresislauf eru þakin mjög vatnsfælnum, vaxkenndum naglaböndum sem eru hönnuð til að hrinda frá sér vatni, er ekki-viðráðanlegt að bæta við sérhæfðum hjálparefnum. Yfirborðsvirk efni lækka yfirborðsspennu vatnsdropa, sem veldur því að hann fletist út og klæðir laufblaðið frekar en að rúlla af. Uppskeruolíuþykkni (COC) og metýleraðar fræolíur (MSO) ganga skrefinu lengra, mýkja virkan og smjúga í gegnum vaxkennda naglaböndin til að flytja virku illgresiseyðandi sameindirnar beint inn í plöntufrumurnar.
Viðnámsstjórnun og sjálfbær illgresivörn
Hröð og útbreidd þróun illgresiseyðandi ónæmis er án efa alvarlegasta landbúnaðarfræðileg áskorun tuttugustu-fyrstu aldarinnar. Þegar bændur treysta eingöngu á einn aðgerðastað ár eftir ár, beita þeir miklum þróunarþrýstingi á akurinn. Af hópi milljarða illgresis mun örlítið brot hafa náttúrulega, erfðafræðilega stökkbreytingu sem gerir þeim kleift að lifa af þetta tiltekna efni. Ef sama efni er beitt ítrekað er næm illgresið þurrkað út, sem skilur eftir sig stökkbreytta eftirlifendur að fara yfir-fræva, fjölga sér og taka algerlega yfir landslagið.
Afkóðun kóðans: The Power of Chemical Rotation
Til að koma í veg fyrir útbreiðslu þessara „ofurgróðra“ verða ræktendur að hverfa frá því að meta vörur eftir vörumerkjum sínum og einbeita sér eingöngu að því að skipta um mismunandi aðgerðasvæði. Til að einfalda þetta ferli fyrirskipa alþjóðlegar eftirlitsstofnanir að allar auglýsingaumbúðir birti greinilega WSSA Group númerið eða HRAC Group bókstafinn á framhliðinni.
Raunverulegur efnasnúningur þýðir að tryggja að samfelldar umsóknir í gegnum ræktunarferilinn-og yfir ræktunarárin-reiðust á allt önnur hópnúmer. Ef ALS hemill (hópur 2) er notaður á vorin, verður eftirfylgni-umsóknin að nota annan aðferð, svo sem PPO hemla (hópur 14) eða glúfosínatafurð (hópur 10).
Ennfremur er óvenjuleg varnarstefna að nota skriðdrekablöndur með mörgum-síðum. Með því að nota úðalausn sem sameinar tvö eða fleiri aðgreind hópnúmer sem miða á mismunandi ensím samtímis, er hvaða illgresi sem er náttúrulega ónæmt fyrir hópi A fljótt útrýmt af hópi B, sem kemur í veg fyrir að ónæma genið berist til næstu kynslóðar.
Samþætt illgresisstjórnun (IWM)
Efni ættu aldrei að vera eina varnarlínan gegn illgresi. Endanleg þróun nútíma ræktunarverndar er Integrated Weed Management (IWM)-heildræn rammi sem sameinar efnafræðilega nákvæmni við menningarlegar, vélrænar og líffræðilegar aðferðir til að draga úr alhliða trausti á gerviefni.
Þekjuræktun: Gróðursetja þétta haustþekjuræktun eins og kornrúg til að teppa jarðveginn líkamlega, hindra sólarljós frá því að berast illgresisfræi og bæla snemma-spírun á vorin.
Þröngt raðbil: Með því að stilla gróðursetningarstillingar að þrengri raðir lokar tjaldið fljótt, skyggir á illgresi og fjarlægir aðgang þess að sólarljósi.
Vélræn ræktun: Með því að nota nákvæmni, GPS-leiðsögn milli-raða ræktunarvéla til að trufla rótarkerfi á milli ræktunarlína líkamlega án þess að trufla heilsu jarðvegsins beint undir ræktuninni.
Fræeyðingartæki: Nota nútíma uppskeru-tíma fræhöggmyllur sem mylja illgresisfræ þegar þau fara í gegnum sameindavélina og koma í veg fyrir að þau fari aftur í jarðvegsfræbankann.
Með því að beita fjölbreyttu úrvali af aðferðum sem ekki eru-efnafræðilegar, lækka ræktendur heildarþéttleika illgresisfræbankans, sem lágmarkar tíðni og styrk efnainngripa. Þessi yfirvegaða nálgun dregur úr þróunarvalþrýstingi sem settur er á núverandi efnainntak okkar og tryggir lífvænleika þeirra fyrir komandi kynslóðir.
Niðurstaða
Nútíma landbúnaðariðnaði er falið stórkostlegt markmið: að fæða ört stækkandi jarðarbúa á sama tíma og hann minnkar umhverfisfótspor sitt á virkan hátt og viðhalda efnahagslegri hagkvæmni. Innan þessarar viðkvæmu jöfnu eru illgresiseyðir áfram grundvallarstoð fæðuöryggis, sem þjónar sem óbætanleg vörn gegn eyðileggjandi,-rýrnandi möguleika illgresissamkeppni.
Hins vegar eru dagar óbrotinnar, víðtækrar-efnafræðilegrar illgresiseyðingar í fortíðinni. Til að ná samræmdri, -kostnaðarhagkvæmri og öruggri meðhöndlun illgresis þarf að skipta frá grunnnotkun yfir í háþróaða lífefnafræðilega forsjá. Það krefst þess að fagfólk í landbúnaði skilji rækilega hin fíngerðu blæbrigði milli verkunarmáta og verkunarstaða, viðurkenni sjónræn einkenni mismunandi efnafjölskyldna og geri nákvæmlega grein fyrir tímasetningu notkunar, vatnsástands og umhverfisálagsbreytum.
Að lokum liggur framtíð sjálfbærrar illgresiseyðingar í varðveislu efnafræðinnar með breytileika. Með því að skipta WSSA/HRAC hópnúmerum á virkan hátt, hanna tankblöndur á mörgum stöðum og hýsa þessi efnafræðilegu forrit innan öflugs,-þættrar samþættrar illgresisstjórnunarramma, getur alþjóðlegt landbúnaðarsamfélag tekist að sigrast á ógninni um viðnám. Þessi yfirvegaða, vísindalega grundaða nálgun tryggir að akrar okkar haldist hreinir, matarbirgðir okkar séu miklar og vistkerfi landbúnaðar okkar haldist seigur næstu áratugi.
