Néhány herbicidcsoport és gyomirtószer bemutatása, jelenlétük a talajban

A növényvédőszerek legnagyobb részét a herbicidek teszik ki, míg ezeknek kb. fele a fotoszintézis gátlásán keresztül hat [32]. Ezen szerek képviselői a fenil-karbamid származékok és az s-triazin származékok is, amelyeket néhány kg hatóanyag/ha (a.i./ha) dózisban alkalmaznak. Szemben ezekkel, az acetolaktát-szintetáz enzimet gátló szulfonil-karbamidok herbicidcsoport érdekessége, hogy g/ha nagyságú a hatásos dózisuk. A továbbiakban ezt a három herbicidtípust és néhány konkrét képviselőjüket mutatom be.

A fenil-karbamid származékok (pl. izoproturon, monuron, diuron, monolinuron, linuron) általában nem szelektívek. Vízben rosszul oldódnak, gyökéren szívódnak fel, mélyebb talajrétegekbe nem hatolnak be, így a szelektivitás helyett azt a tényt használják ki, hogy egyes kultúrnövények gyökérzete mélyen helyezkedik el. Ezért a használati útmutatón a növény korára való utalást szigorúan be kell tartani, mert a fiatal növény nem mélyrehatoló gyökere révén károsodhat. Detoxikálásuk elsősorban mikrobiológiai úton zajlik, 1-2 kg/ha dózis mellett 4-8 hónap alatt vesztik el fitotoxicitásukat [23]. Szénforrások a mikroorganizmusok számára.

Az s-triazin származékok közül a metil-tio-amino-triazin származékok (prometrin, terbutrin, satrin) vízben jobban oldódnak, mint a klór-amino-triazinok (pl. atrazin), ezért gyors hatásúak, de hatástartamuk rövidebb. Főleg kertészeti termények gyomirtására használhatók. Az s-triazinok emberre, emlősre nézve csekély mértékben, viszont növényekre igen toxikusak lehetnek [60]. Madarakra és méhekre nézve nem, de vízi élőlényekre, különösen a gerinctelen fajokra mérsékelten toxikusak [61]. A triazin-származékok lebomlása dehalogénezéssel (ha tartalmaz halogén szubsztituenst) és enzimatikus dezalkilálással megy végbe. Viszonylag lassan alakulnak át, perzisztensek. A kukorica monokultúrás termesztésekor a 4-5 kg/ha dózisú atrazin 3-4 év utóhatásával kell számolni [23].

Az atrazin különböző talajtípusokon történő lebomlása jelentősen és néhány esetben eltérő módon függ a talajminta fizikai (nedvességtartalom, leiszapolható frakció) és kémiai (kémhatás, szervesanyag-tartalom) tulajdonságaitól [1]. Egy Európa több országát érintő összehasonlító kísérletsorozatban, amely az atrazin telítetlen talajzónában történő lebomlására irányult, arra jutottak, hogy nem csökken a laboratóriumi körülmények között a sterilizált talajokra juttatott atrazin mennyisége [62]. Ez bizonyítja, hogy lebomlása főként biológiai úton megy végbe.

Az atrazin érzékeny a mikrobiológiai lebontásra a felszín alatti környezetben is, de az lassabb, mint a talaj felszínén, így mélyebb rétegekbe is eljuthat és hosszú távú szennyezője lehet a talajvíznek [63]. A nem steril felszíni és felszín alatti talajminták atrazin tartalmában nagy különbség mutatkozik 3 hónappal a herbicidkezelés után, bár a kiindulási baktérium mennyiség a két mintában nem különbözött számottevően [62]. Nem steril körülmények között a felszínen az elbomlás majdnem tökéletes 3 hónap alatt. Az atrazin bomlási sebességében adódó különbség a talajminták eltérő szervesanyag-tartalmától és a mikrobiális populációk aktivitásától jobban függ, mint a mélységgel bekövetkező talajtextúra változásától [63].

A nagyobb agyagtartalom nem védi szükségszerűen az atrazint a bomlástól, még akkor sem, ha az agyagos talajon az adszorpció nagyobb. A lebomlás sebességéért azonos szervesanyag-tartalmú talajok esetén a herbicidlebontó mikroorganizmusok és azok szerves anyaggal együttes aktivitása a felelős, a szervesanyag-tartalomnak inkább a minősége, nem a mennyisége a döntő.

A hazai mezőgazdasági gyakorlatban is elterjedtek az izoproturon (IPU) és prometrin (PR) tartalmú szerek (ld. 4.1.2.1. fejezet 4. ábra {2} és {3} vegyületeket). Egy 1991-es adat szerint Európában 500 tonna IPU-t használnak fel évente, ami meglehetősen nagy mennyiséget jelent [59]. Az IPU az Egyesült Királyság felszíni és felszín alatti vizeiből az egyik leggyakrabban, sokszor határértékeket meghaladó mennyiségben kimutatható herbicid [64]. Az IPU-t egy francia kutatócsoport ismertette 1972-ben. Mérsékelt vízoldékonyságú, toxikológiai vonatkozásait tekintve vízi életközösségre jelent nagyobb veszélyt, mert halakra alacsony a letális dózisa. Az IPU bomlása hasonlatos más, eddig már tanulmányozott fenilkarbamidok – pl. a diuron [65] – metabolizmusához. Az IPU-nak 290 nm-nél nagyobb hullámhosszon kicsi a moláris extinkciós koefficiense, így a direkt fény nem vagy alig bontja. Az IPU érzékeny a kémiai és a biológiai bomlásra a felszín alatti környezetben. A herbicid mineralizációja a mélységgel, azaz a szervesanyag-tartalom csökkenésével csökken, 80 cm-nél megszűnik [64].

A duzzadó agyagásványoknak nagy szerepe van az IPU megkötődésében. Az IPU aktivitása talajban a pH növekedésével (pH>5,7) növekszik, mivel az adszorpció az alacsony pH-kon kifejezett csak. Ezt a herbicid molekulák és a nem disszociált HA funkciós csoportok között létrejött H-híd kötések okozzák. Az IPU könnyen lemosódik [63], [66].

A PR közepes, az IPU-nál kisebb vízoldhatóságú vegyület. Gyors hatás, rövid hatástartam valamint közepes szelektivitás jellemzi. Nem gátolja a növények csírázását, hatását csak a növekvő növényre fejti ki. A prometrin nagyobb mértékben kötődik meg talajon, mint a többi triazin típusú herbicid. Korábbi vizsgálatok szerint a PR képes agyagásványokon és nagy szervesanyag-tartalmú talajokon teljes mértékben megkötődni. Ezekben a talajokban korlátozottan, míg homoktalajokban kifejezetten mobilis [67]. A növényvédőszer mozgása a

szervesanyag-tartalommal hozható összefüggésbe [68]. Különböző adszorbensekkel (agyagos- és homoktalajon) végzett kísérletek igazolták, hogy a prometrin megkötődésének mértéke nő a pH csökkenésével, valamint az adszorbens Ca-montmorillonit tartalmával [68], [69].

A prometrin mérsékelten perzisztens, bomlása a talajban hidrolízis, valamint részleges nitrogén-dealkiláció útján megy végbe [70]. Mérések szerint teljes lebomlása talajban 1-3 hónap között változhat [67]. Felezési ideje talajban 58-60 nap. Ez az érték az időjárási viszonyok függ-vénye. Vízben nehezen bomlik, így nagy mennyiségben alkalmazva sokáig veszélyeztetheti az élő szervezeteket. Vízben való bomlását tanulmányozva egy 28 napos vizsgálat során (a kém-hatás pH=5 és pH=9 között változott, több hőmérsékleten is vizsgálták) nem észleltek jelentős változást [71]. A prometrin perzisztenciája a talaj típusától és megműveltségétől is függ.

Homoktalajon később bomlott le, mint agyagos talajon [72], régóta művelt talajok esetén kevésbé perzisztens, mint a mezőgazdasági termelésbe csak rövid ideje bevont talajokon.

A prometrin lebontásában nagy szerepet játszanak a talajban élő mikroorganizmusok. Néhány fajtájuk tápanyag forrásként hasznosítja a prometrint [73].

A PR és IPU nem ideális herbicidek, mivel stabilak, környezeti tényezőknek (fénysugár-zás, hőmérséklet, savas és lúgos kémhatás) jól ellenállnak. Ezért mezőgazdasági hatásukon túl időben és térben elhúzódó környezeti hatásukkal is számolni kell.

Az elágazó aminosavak (Val, Leu, Ile) képződését gátló vegyületek (acetolaktát-szintetáz-, azaz ALS inhibítorok) közé tartoznak a szulfonil-karbamid származékok (SUs). Az elmúlt húsz év alatt az ALS gátló szereknek négy szerkezetileg különböző csoportja került a piacra, mivel számos rezisztens gyomfaj jelent meg. Egy növényfaj kétféle módon is rezisztenssé válhat ezekre a herbicidekre:

ƒ az ALS enzim szerkezete úgy alakul át, hogy a SUs molekula nem tud hozzá kapcsolódni,

ƒ a növény citokróm P450 nevű oxidáz enzime hatástalanná teszi a hatóanyagot, azaz lebontja [74].

A szulfonil-karbamidok csoportjába tartozó szerek molekuláit általában egy egyszeresen szubsztituált benzolgyűrű (lehet heterociklus is), egy több ligandumot tartalmazó di-, vagy triazin és a kettőt összekötő szulfonilkarbamid híd építi fel (ld. pl. 4.1.2.1. fejezet 4. ábra {4}). Szelektív gyomirtószerek, gyökéren és levélen is felvehetők, általában a széleslevelű gyomokat irtják és néhány egyszikűt is. Óriási előnyük, hogy a hektáronként alkalmazott mennyiségük igen kicsi, mintegy 25-300 g a.i./ha és kicsi a toxicitásuk [75]. Laboratóriumi kísérletek alapján a talajbeli mozgékonyságuk közepesnek, illetve nagynak, míg felezési

idejük közepesnek mondható. A kísérleti eredmények szerint e herbicidek alkalmazása a nem-cél növényekben sem minőségromlást, sem hozamcsökkenést nem okoz.

Az első szulfonil-karbamid típusú herbicidet, a klórszulfuront a 80-as években fejlesztette ki az amerikai DuPont cég. A vegyület gyomirtó hatása a kis dózis ellenére 100-szor nagyobb, mint a korábban használt szereké [76]. A klórszulfuron esetében csak g/ha a kijuttatás dózisa, ami a talaj számára elhanyagolható terhelésnek tűnik. A klórszulfuront 4-8 g a.i./ha alkalmazva, a lemosódásban megjelenő maximális koncentrációja 0,02-0,04 µg/l-nek adódott [75]. Madarakra, halakra, vízi és szárazföldi ízeltlábúakra, a földigilisztákra és a talajlakó baktériumokra irodalmi adatok szerint gyakorlatilag nem toxikus, viszont a vízi növények érzékenyek rá [77]. Lúgos és semleges kémhatású talajokban a mikrobiológiai lebomlás dominál, alacsonyabb pH-n a kémiai hidrolízis jelentős. A bomlást nagyban elősegíti a napfény. Az elsősorban agyagos talajon végzett vizsgálatok szerint a klórszulfuron aerob körülmények között könnyen lebomlik a talajban (20-70 nap), de anaerob körülmények között (mélyebb talajrétegek) bomlása igen lassú folyamattá válik [78].

A klórszulfuron Glean^® 75DF nevű szerformájának alkalmazási dózisa 10-20 g/ha (kijuttatás:100-200 l/ha), ami kb. 75 ppm hatóanyagkoncentrációnak felel meg. A szert elsősorban őszi búza gyomirtására használják. Mivel a kijuttatandó mennyiség nagyon kicsi, ezért alkalmazása nagy szakértelmet igényel. A búza vetését és kelését követően (pre- és posztemergensen), ősszel és tavasszal juttatják ki a szert. A Gleannel kezelt területre a következő évben csak gabona vethető. A készítmény keverhető más gyomirtó, rovarölő és gombaölő szerekkel, valamint folyékony műtrágyákkal.

A további növényvédőszer-jellemzőket a Kísérleti rész 2. táblázatában foglaltam össze.