A csapadék hatása a kijuttatott herbicid-hatóanyagra

A talaj közvetítésével ható herbicidek alkalmazása során rendkívül fontos szerep jut a csapadéknak. A lehullott csapadék mennyiségétől, a gyomirtó szer tulajdonságától függően a csapadék lehet optimális, ez esetben jó hatás várható.

A szükségesnél kevesebb csapadék gyengébb herbicid hatást eredményezhet, a hirtelen lezúduló intenzív eső viszont túlzott bemosódást idézhet elő, ami különféle negatív hatásokat válthat ki a kultúrnövényeken, illetve, az elhordás révén, a szomszédos területen idézhet elő tetemes kárt. A talajra permetezett gyomirtó szerek csak abban az esetben képesek hatni, ha a csírázó gyomok zónájában hatékony koncentrációban vannak jelen. Ezt a megfelelő jelenlétet segíti elő a talajfelületre permetezett szereknél a permetezés után 1-2 héten belül lehulló, 20-25 mm csapadék. A talajban egyenletesen lemosódó gyomirtó szereknél, különösen száraz időben, kifogástalan talajszerkezet mellett sekély, 1-2 cm-es permetezés utáni bedolgozás bizonyos mértékig ellensúlyozza a csapadékhiányt.

A gyakorlat azt mutatja, hogy azokat a területeken, ahol a csapadékösszeg áprilisban eléri az 50-60, májusban pedig a 60-70 mm-t, ott a talajra permetezett szerektől jó hatás várható.

A csapadék nemcsak a herbicid hatásra van befolyással, hanem a talajéletre is, ami a gyomirtó szerek elbomlásában játszik szerepet. Nedvességhiány esetén ez a tevékenység lelassul, és a kipermetezett gyomirtó szer hatását a vártnál tovább megtartja, ami a főnövényt követő kultúrában érzékenység esetén kellemetlen utóhatást idézhet elő.

Azokon a területeken, ahol a vegetáció során a csapadék lényegesen kevesebb volt a normálisnál, tanácsos megvizsgálni a talajt, és megállapítani, hogy a kipermetezett gyomirtó szer a kívánt mértékben lebomlott-e.

Előfordulhat az is, hogy a kijuttatott vegyszerek a talajvízbe vagy természetes álló- vagy folyóvizekbe kerülnek. A herbicidek vízbe jutásának számos útja ismeretes. Ilyen a közvetlen vízparti kezelés, a permetlé elsodródása a kezelt területről, a bemosódás és a talajvízzel való szennyeződés.

Viszonylag kevés herbicid engedélyezett a vízi gyomnövények irtására, és a dózisuk is igen alacsony (1 mg/l). A legtöbbjüket permetléként juttatják ki, néhányat azonban granulátum formájában, ilyen pl. a diklobenil. A kezelés után a herbicidek megoszlása a víz, a szilárd fázis és gyomnövény között ugyanaz, mint a talaj esetében, csak itt a víz nagyobb arányban van jelen. Ebből következően több herbicidmaradék található a vízben, mint a szilárd fázisban. Néhány herbicid azonban, mint pl. a diquat, olyan gyorsan adszorbeálódik a gyom és a talajréteg által, hogy koncentrációjuk 10 napon belül 0,02 mg/l alá csökken.

A napsugárzás hatása a gyomirtó szerek hatóanyagára

A napsugárzás hatékonyságcsökkentő tulajdonsága a fotokémiai lebomlás. Számos herbicid esetében a napfény hatására molekuláris átalakulás történik, ami hatásvesztést idéz elő. Ezt elsősorban a napfény 40 és 4000 nm közötti hullámhossz tartománya, azaz az ultraibolya (UV) sugárzás okozza. Ezen belül a herbicidek adszorpciós spektruma a 200-400 nm közé esik. Szántóföldi viszonyok között ezért a fényérzékeny herbicideket kijuttatás után azonnal be kell dolgozni a talajba. Az ultraibolya sugarak hatására azonban előbb-utóbb minden herbicid elbomlik, felszakadnak a szén-szén, szén-hidrogén, hidrogén-oxigén és oxigén-oxigén kötések is. A fotolízis nagy jelentősége, hogy hozzájárul a herbicid-felhalmozódás elkerüléséhez.

A fotokémiai lebomlás folyamatai az alábbiakban foglalható össze:

– A herbicid molekula elektronjai megkötik a fény elektromágneses sugárzását.

– A sugárzó energia, ez esetben az ultraibolya sugárzás következtében a herbicid molekula elveszti stabilitását és számos, még nem teljesen ismert kémiai változáson megy keresztül.

Ezeket a kémiai változásokat a következők befolyásolják:

– a herbicidek érzékenysége az adott hullámhossztartományra,

– a hullámhosszon kibocsátott energia,

– a herbicid molekulák abszorpciós kapacitása.

Minden olyan tényező, amely hatással van a herbicid molekulák elektronjainak stabilitására vagy az adszorpciós kapacitásukra, befolyásolja a molekula fényérzékenységét. Ilyen tényező pl. a molekula hidratációja és a molekula talajrészecskékhez való megkötődése.

A párolgás hatására bekövetkező herbicidhatóanyag-veszteség

Elméletileg még a nem illékony herbicideket is érheti némi párolgási veszteség, bár tulajdonképpen a kimosódásból és az adszorpcióból származó veszteség a jelentősebb. Az illékony herbicidek vízoldhatósága általában nagyon rossz. Preemergens felületi alkalmazásuknak ez önmagában is határt szabna, hiszen többségük hatékony koncentrációja jóval a vízoldhatósági szint fölött van, vagyis ha nem párolognának, akkor nem lennének hatékony gyomirtók. A kijuttatási bedolgozás ugyanis jelentősen csökkenti a párolgást. A trifluralinnal végzett kísérletek során a felületre juttatott herbicid 90%-a elpárolgott 7 napon belül, 2,5 cm-re bedolgozva azonban a veszteség csak 22% volt 120 nap alatt.

Ugyancsak csökkenthető a párolgási veszteség, ha az alkalmazott herbicid granulátum formájú.

Nedves talajra kijuttatva nagyobb a herbicid párolgása, mivel a herbicid és a víz között versengés jöhet létre a talajkolloidokért. A hőmérséklet emelkedése általában növeli a párolgást, de ha a hőmérséklet emelkedése jelentős vízvesztéssel jár, akkor a felszabaduló adszorpciós felületek elősegítik a hatóanyag megkötődését. És mivel a párolgás a hőmérséklet függvényében exponenciálisan nő, meleg időjárásban különösen lényeges az illékony gyomirtó szerek mielőbbi bedolgozása a talajba. Ahogy a talaj felszínéről elpárolgó víz a mélyebb rétegekből pótlódik, magával húz oldatokat, amelyek a vízzel együtt a felszínről elpárolognak.

Minél szárazabb a talaj, az illékony herbicidek általában annál jobban kötődnek bizonyos hőmérsékleti határok között a talajkolloidokhoz, és minél nedvesebb a talaj, annál inkább kiszorulhatnak a kötődés helyéről, sőt, rossz vízoldékonyságuk miatt a hézagtérfogat víztartalmának növekedésével, a nem szilárd fázis vízzel telítésével a talajhoz nem adszorbeált herbicid molekulák a talajból részben ki is szorulnak.

Előzőkkel magyarázható, hogy az illékony herbicidek erősen csapadékos években gyengébb hatást produkálnak. Az illékony herbicidektől ugyanakkor szárazabb viszonyok között jó hatékonyságot várhatunk, megfelelő bedolgozás és jó talajszerkezet esetén. Éppen ez a magyarázata annak, hogy Magyarországon az ilyen gyomirtó szerek igen elterjedtek.

Kémiai degradáció a talajban

A kipermetezett gyomirtó szerek jelentős része a talajon keresztül fejti ki hatását. Ennek következtében a talaj, mint közvetítő elősegítheti vagy ronthatja a herbicid hatékonyságát. A talaj élő és élettelen részeivel komplexen hat a herbicidre, egyes alkotó elemei, amelyek a talaj karakterét meghatározzák, fokozattan érvényesítik tulajdonságaikat. A herbicidek inaktiválódása pusztán a kedvezőtlen talajadottságok következtében is végbemehet. Elsősorban a szélsőséges kémhatású talajokban csökken számottevően a gyomirtó szerek hatástartóssága. Ilyenek a túlságosan savanyú (pH 4,0-4,5 alatti) és a túlságosan lúgos (pH 8,5 feletti) körülmények között lejátszódó folyamatok eredményeképpen alakulnak ki. A beinduló kémiai folyamatok többnyire ki nem számítható negatív következményeket hordozhatnak.

Például a triazinok gyomirtó hatása már pH 5,5 alatt csökkenésnek indul, hiszen a savanyú talajokon e hatóanyagok dekompozíciója felgyorsul. A hatás tartósságának növelésére eredményesen alkalmazható a meszezés, amely nemcsak a növények élettevékenységéhez szükséges harmonikus tápelemfelvételt biztosítja, hanem a herbicidek hatékonyságát is észrevehetően növeli.

Az adszorpciós folyamatok szerepe a herbicidek inaktiválásában

A herbicidek adszorpciója a talajban megfordítható (reverzibilis) vagy megfordíthatatlan (irreverzibilis) folyamat. Előző esetben a talajhoz kötődő herbicid a növény számára hozzáférhető, második esetben hozzáférhetetlen. Irreverzibilis adszorpció esetén a herbicid olyan erősen megkötődik, hogy hatása nem érvényesülhet. A gyakorlatban mindkettővel számolni kell, de arányuk készítményenként eltérő. Az arány ismerete fontos, hiszen egy olyan herbicidet, amely kizárólag irreverzibilisen adszorbeálódik, értelmetlen lenne talajon keresztül alkalmazni.

A herbicidek többségére hatnak azok a talajtényezők, amelyek az irreverzibilis adszorpció folytán csökkentik a hatékonyságot. Ezeket a hatáscsökkentő tényezőket veszik figyelembe a használati utasításokban előírt „tól-ig" dózisok. Az eltérés túladagolás esetében fitotoxikus hatáshoz, ellenkező esetben hatáscsökkenéshez vezethet.

A talaj szilárd alkotóelemei közül az agyag- és a humuszkolloidoknak van fokozott jelentőségük. Hatásukat a herbicid megkötési képesség alapján fejtik ki. Az agyagkolloidok megkötő képessége nem olyan nagy, mint a humuszé. Az agyagkolloidok jelentősége az erősen kötött, humuszban szegény talajokon van. A humuszkolloidok – az agyagkolloidokhoz képest – a herbicidek 3-4-szeresét képesek megkötni. A herbicidek területi mennyiségeinek meghatározásakor a talajban található valamennyi szerves anyag tartalmát figyelembe kell venni. A gyomirtó szerek mellett megadott hektáronkénti dózisok általában 1-5% szervesanyag-tartalmú talajra vonatkoznak. Az 5%-nál magasabb szervesanyag-tartalmú talajokat külön kategóriának kell tekinteni, mivel ezek herbicid megkötő képessége igen nagy, és nem biztos, hogy a talaj herbicidek megfelelő hatékonyságot fejtenek ki.

Mikrobiális úton történő herbicidlebomlás a talajban

Ma már számos olyan mikroorganizmust ismerünk, amely aerob vagy anaerob úton képes a talajba juttatott herbicidmolekulák teljes vagy részleges lebontására, s ezzel inaktiválására. A folyamatban résztvevő élő szervezetek az algák (pl. Chlamydomonas spp., Oscillatoria spp., Vaucheria spp.), a baktériumok (pl. Achromobacter spp., Flavobacterium spp., Sporocytophaga spp.), a gombák (pl. Aspergillus spp., Geotrichum spp.,Torulopsis spp.) és a sugárgombák (pl. Micoplana spp., Nocardia spp., Streptomyces spp.) törzséből kerülnek ki. Tevékenységük eredményeképpen többnyire a herbicidmolekula nem teljes degradációja, hanem annak csak bizonyos mértékű átalakítása következik be. Az átalakítással egy időben a hatóanyag molekula biológiai hatása megszűnik vagy új, az előbbitől lényegesen eltérő biológiai hatás jön létre. A degradáció felgyorsulhat a herbicidek ismételt alkalmazása következtében.

Tapasztalatok alapján elmondható, hogy egy-egy mikroorganizmus faj általában csak egyféle gyomirtószer-molekula elbontására specializálódik. Előfordulhatnak azonban olyan mikroorganizmusok is, amelyek több, egymástól szerkezetileg különböző növényvédőszer-hatóanyag inaktiválásában is részt vesznek. Nagy a valószínűsége annak is, hogy egyes peszticideket több mikroorganizmus faj szinergista módon képes lebontani. Így pl. a Bacillus sphaericus és a Micrococcus candidus a karbamid-monolinuron molekulát külön-külön nem, de együtt képes degradálni. A lebontó-átalakító folyamatokat nagymértékben befolyásolja a talaj hőmérséklete, nedvességtartalma és a talajban lévő, tápanyagként hasznosítható szerves anyagok mennyisége. Egyes esetekben pedig, anaerob körülmények között még különleges, növények által előállított vegyületekre is szükségük van a mikroorganizmusoknak.

Egyik legjobban tanulmányozott folyamat a 2,4-D-molekula lebomlása:

2,4-D ® 2,4-diklór-fenol ® 2,4-diklór-katechol ® 2,4-diklór-mukonsav ® klórmaleil-ecetsav ® borostyánkősav ® SZENT-GYÖRGYI-KREBS-CIKLUS ® CO2 + H2O.

Mivel e folyamat oxigén jelenlétében zajlik le, így anaerob körülmények között hosszabb ideig képes a talajban eredeti szerkezetét megtartani.

Kimutatták, hogy a fenil-gyököt tartalmazó herbicidek a nitrifikációs folyamatokat jelentősen gátolják. A nitrifikáció csökkenése következtében a növények nitrogénellátásában – ha a talaj nem tartalmaz elegendő felvehető nitrogént – zavarok állhatnak be.

Igen gyakran alkalmazzák kukorica gyomirtására a tiolkarbamátokat (EPTC). Kísérletek bizonyítják, hogy rendszeres használatuk során, főként monokultúrás kukoricatermesztésnél számottevően csökkenhet hatékonyságuk. Így pl. az első évi kezelés 3-3,5 hónapig gyommentesíti az állományt, míg a 3-4. évben – folyamatos alkalmazás mellett – már kevesebb mint 1 hónap lesz a szer hatástartalma, hiszen ilyen esetben a mikrobák herbicidbontó biotípusai (rasszai) felszaporodnak, és ezután „ráállnak" a növényvédő szer teljes lebontására. A degradációs folyamatok visszaszorítására (azaz a talajban élő mikrobák herbicidlebontó tevékenységének korlátozására) manapság a növényvédő szer gyártó cégek speciális adalékanyagokkal – ún. extenderekkel – egészítik ki a herbicid hatóanyagokat. Ilyen pl. a Tadam segédanyag is, amely a tiolkarbamátok talajbeli degradációját késlelteti, a gyomirtó szer hatástartalmát meghosszabbítja.