Химические классы пестицидов
Оглавление
Физико-химические свойства
Установлено существование шести изомерных веществ: 2,3-динитроанилин, 2,4-динитроанилин, 2,5-динитроанилин, 2,6-динитроанилин, 3,4-динитроанилин и 3,5-динитроанилин. В качестве гербицидов в России разрешены производные 2,6-динитроанилина: трифлуралин и пендиметалин[10].
Одно из первых соединений данного гомологического ряда 2,4-динитроанилин. Это желтый порошок или кристаллы с затхлым запахом. Тонет в воде[13].
2,4-динитроанилин представляет собой нитроанилин, состоящий из анилинового ядра, имеющего два нитрозаместителя, расположенных во 2- и 4-положениях[13].
Активность гербицидов группы динитроанилинов определяется строением ароматического ядра, имеющего дефицит электронов, вследствие чего эти соединения образуют стабильные сигма-комплексы с нуклеофильными компонентами растительных тканей. Активные соединения образуют также группы ОСН3, СF3, CN в роли первого радикала[4].
Динитроанилины высоколетучи, что требует их немедленной заделки в почву[1].
Действие на вредные организмы
В классе динитроанилинов выделены вещества, обладающие гербицидной активностью[6]. Динитроанилины подавляют однолетние одно-и двудольные сорняки, на многолетние действуют слабо[1]. Поскольку вещества этой группы активны только по отношению к прорастающим семенам, они предназначены для почвенного внесения[6]. В злаковые растения динитроанилины проникают в период прорастания семян через корень и стебель, в двудольные – через петлю гипокотиля. Из корня в другие органы попадает минимальное их количество[4].
Механизм действия
. Согласно классификации HRAC (Herbicide Resistance Action Comittee/Комитет по борьбе с устойчивостью к гербицидам) и WSSA (Weed Science Society of America/Американское научное общество по борьбе с сорняками) динитроанилины относят к группе 3 (до 2020 г по HRAC группе К1) – ингибиторы сборки микротрубочек / inhibition of microtubule assembly[12].Динитроанилины способны связывать тубулин (белок, из которых состоят микротрубочки (микротубулы), являющиеся одной из систем цитоскилетных нитей в клетках растений и других эукариотов). Комплекс из тубулина и вещества класса динитроанилины подавляет процесс биосинтеза микротубул. Это приводит к нарушению структуры всей цитоскелетной системы и сбоям в ее функционировании, что отрицательно влияет на митоз, а конкретно на процесс разделения хромосом. Одновременно наблюдается нарушения формирования клеточных стенок и протопласта. С физиологической точки зрения наблюдается прекращение деления и роста клеток[3][12].
В литературе встречается классификация механизма действия динитроанилинов как ингибиторов корневой меристемы[6]. В этом случе механизм действия объясняется следующим образом:
Первичный эффект замещенных динитроанилинов связан с подавлением ростовых процессов, нарушением процессов синтеза нуклеиновых кислот, синтеза РНК и ДНК. Эти нарушения приводят к подавлению вторичных процессов роста, репликации ДНК, клеточного деления, синтеза фитогормонов. Динитроанилины сдвигают равновесие фитогормонов в корнях растений. Вступая во взаимодействие с белками, они подавляют синтез ферментов – снижают в прорастающих семенах активность альфа-амилазы, индуцированной фитазой и гиббереллином. Третичное действие проявляется в подавлении фотосинтетического фосфолирования, окисления НАДН и сукцината, процессов фосфорилирования и дыхания[4]. Нарушается процесс деления клеток в метафазе. На процесс клеточного деления динитроанилины действуют подобно колхицину[4].
Классы химических соединений, по механизму гербицидного действия – ингибиторы сборки микротрубочек (группа 3 (K1) по классификации WSSA и HRAC):
- бензамиды (benzamides);
- бензойная кислота (benzoic acid);
- динитроанилины (dinitroanilines);
- пиридины (pyridines);
- фосфорамидаты (phosphoroamidates)[12].
Динитроанилины глубоко проникают в корни растений, подземные части проростков, но в надземные органы не передвигаются. Вследствие этого остаточные количества могут содержаться только в клубнях, корнеплодах, луковицах[1]. Выявлена положительная связь между устойчивостью растений к динитроанилинам и концентрацией липидов в семенах[4].
Симптомы повреждения
. Типичным проявлением действия динитроанилинов является опухолевое перерождение кончиков корней прорастающих семян. Клетки становятся многоядерными, небольшого размера, с тонкими оболочками. Симптомы действия этих гербицидов проявляются и после появления всходов: подавляется развитие вторичных корешков, рост побегов, семядольные листья становятся кожистыми, гипокотиль и стебель утолщается и делается ломким, часто приобретает красно-синюю окраску[4].Подавляемые виды сорных растений
. Однолетние злаковые и двудольные сорные растения: марь белая, лебеда, мятлик полевой, щетинники, звездчатка средняя, пастушья сумка, ярутка полевая[3].Резистентность
. К веществам группы 3 (ингибиторы сборки микротрубочек / inhibition of microtubule assembly) установлено появление резистентного биотопа вида мятлик однолетний (Poa annua). Резистентность других сорных видов к веществам данной группы не выявлена.Профилактика резистентности
. Избежать появления резистентных биотопов позволяет чередование веществ с различными механизмами действия. При выборе препаратов для чередования в данном случае нужно учитывать, что таким же механизмом действия как и динитроанилины обладают: пропизамид (propyzamide=pronamide) – класс бензамиды; хлортал-диметил = DCPA (Chlorthal-dimethyl=DCPA) – класс бензойные кислоты (benzoic acid); бутамифос (butamifos) – класс фосфоро-амидаты (phosphoroamidates); DMPA – класс фосфоро-амидаты (phosphoroamidates); дитиопир (dithiopyr) – класс пиридины (pyridines); тиазопир (thiazopyr) – класс пиридины (pyridines)[12].Фитотоксиченость
. Возможно фитотоксическое последействие динитроанилинов на луговые травы и просо. При неблагоприятных условиях происходит угнетение ячменя, овса, кукурузы, пшеницы, свеклы. Нужно это учитывать при возделывании культур, размещая после использования гербицидов устойчивые растения: рапс озимый и яровой, фасоль, подсолнечник, люцерну, капусту, семенные посевы лука, огурец, томат рассадный, перец, баклажан, морковь и др[1].Применение
В сфере защиты растений из класса динитроанилины в России разрешены два вещества с гербицидной активностью пендиметалин (pendimethalin) и трифлуралин (trifluralin). В других странах мира используются: бенефин = бутралин (benefin=benfluralin), динитрамин (dinitramine), эталфлуралин (ethalfluralin), флухлоралин (fluchloralin), изопропалин (isopropalin), нитралин (nitralin), оризалин (oryzalin), продиамин (profluralin), профлуралин (profluralin)[12].
Почву под арбуз, огурец обрабатывают трифлуралином за 10–15 дней до посева, под другие культуры – до высадки рассады посева[5]. При внесении препарата необходима немедленная заделка (в течение 4–8 ч) в верхний слой почвы[6].
Для определения оптимальных норм расхода пендиметалина перед обработкой посадок необходимо исследовать механический состав почвы и содержание гумуса[11]. На легких почвах активность гербицида значительно выше. С поверхности почвы препарат улетучивается слабо, поэтому нет необходимости в немедленной заделке[1].
Токсикологические свойства и характеристики
В почве
отмечено образование нитрозаминов, которые под влиянием микроорганизмов достаточно быстро разлагаются. Нитрозосоединение, образующееся из пендиметалина, в почве довольно устойчиво, но в растение не переходит[8].Изучена персистентность в почве гербицидов данной группы и их фотохимическое разложение. Из-за довольно большой летучести некоторых динитроанилинов и их фотолиза после внесения их нужно немедленно заделывать в почву. За семь дней на поверхности почвы может подвергнуться распаду 8–72% препарата[8].
При фотохимическом разложении трифлуралина и подобных соединений образуются алкил- и диалкилбензимидазолы, азо- и азоксианилины и ряд других веществ[8].
Динитроанилины могут сохраняться в почве до одного года, при мелкой заделке разрушаются быстрее[1].
Полезные виды
. Динитроанилины малотоксичны для пчел и прочих полезных насекомых[1][4].Теплокровные
. Данные о токсичности и кожно-резорбтивном действии пендиметалина разнятся: ЛД50 для крыс колеблется от 1050 до более 5000 мг/кг[9][1][4]. Согласно[1],кожу не раздражает, но, по другим источникам[10],оказывает раздражающее и кожно-резорбтивное действие.Трифлуралин малотоксичен для человека и теплокровных. Кожная токсичность незначительна[7]. На участок после обработки для проведения ручных работ можно выходить только через 15 суток[5].
Классы опасности
Препараты на основе динитроанилинов относятся ко 2 и 3 классам опасности для человека и 3 классу опасности для пчел[2].2. Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2024 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)
3. Дорожкина Л.А. Применение гербицидов и регуляторов роста в защите растений: учебное пособие / Л.А. Дорожкина, Л.М. Поддымкина. – М.: МЭСХ, 2021. – 206 с.
4. Захаренко В.А. Гербициды. – М: Агропромиздат, 1990. – 240с.
5. Зинченко В.А. Химическая защита растений: средства, технология и экологическая безопасность. – М.: «КолосС», 2012. – 127 с.
6. Куликова Н.Ф. Гербициды и экологические аспекты их применения: Учебное пособие. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. – 152 с
7. Медведь Л.И. Справочник по пестицидам (гигиена применения и токсикология) / Коллектив авторов, под ред. академика АМН СССР, профессора Медведя Л.И. -К.: Урожай, 1974. 448 с.
8. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. - М.: Химия, 1987. 712 с.
9. Новожилов К.В. Долженко В.И. Средсва защиты расений. – М., 2011. – 244 с.
10. Попов С.Я. Основы химической защиты растений. Попов С.Я., Дорожкина Л.А., Калинин В.А./ Под ред. профессора С.Я Попова. - М.: Арт-Лион, 2003. - 208 с.
11. Стомп. Буклет Гербициды, с.36-37
13. PubChem