Гербициды

Только в последнее время фермеры стали с доверием отно­ситься к избирательному уничтожению сорняков, хотя еще в 1895—1897 гг. независимо друг от друга Bonnet во Франции, Bolley в Америке и Schultz в Германии показали, что раствор сульфата меди уничтожает дикую горчицу (Sinapis a'rvensis), не повреждая при этом растущие рядом другие культуры.

зяйстве.

К середине 30-х гг. почти полностью удалось преодолеть предубеждение, с которым была встречена идея применения избирательно токсичных гербицидов, и вскоре в сельском хозяй­стве начали использовать феноксиуксусные кислоты. Эти сое­динения создавались на основе имитации структуры природного ауксина — индолилуксусной кислоты (4.82), с целью поиска производных, более устойчивых к биодеградации в растениях. В первое время их применяли в качестве гормоноподобных сое­динений для ускорения созревания фруктов или роста корней [Zimmerman, 1942]. Затем при опрыскивании листьев растений было обнаружено, что они обладают гербицидным действием [Templeman, Sexton, 1946], что повлекло за собой повсеместное применение этих веществ в огромных количествах. При исполь­зовании этих гербицидов гибель широколистных растений проис­ходит вследствие их избыточного роста; наиболее широко при­меняют для уничтожения сорняков в посевах злаков 2-метил-2- хлорфеноксиуксусную кислоту (4.83) и 2,4-дихлорфеноксиуксус- ную кислоту (разд.

Для уничтожения однодольных сорняков, например овсюга

в посевах пшеницы, применяют такие производные дифенило- вого эфира, как дихлофоп-метил(6.69) (метиловый эфир 2-[4- (2,4-дихлорфенокси)фенокси] пропионовой кислоты). Для защи­ты лесных насаждений эффективно использование 2,4,5-трихлор- феноксиуксусной кислоты (к сожалению, она часто бывает за­грязнена диоксином).

Метод увеличения избирательности действия гербицидов,, производных феноксиуксусных кислот, ^-деградацией безвред­ных гомологов уже обсуждался в разд. 3.6.

Позднее было установлено, что многие орто-замещенные ароматические карбоновые кислоты по своим биологическим свойствам аналогичны феноксиуксусным кислотам и некоторые из первых выпускаются промышленностью. Например, пиклорам (6.70), появившийся в 1963 г., уничтожает однолетние и много­летние сорняки. Его активность выше, а спектр действия шире, чем у феноксиуксусных кислот [Kefford, 1966].

Цианофенольные гербициды были разработаны для замены динитро-орто-крезола. Типичным представителем этой группы является иоксинил (6.71) (2,6-дийодо-4-цианофенол) [Wain, 1963]. Он принадлежит к гербицидам контактного действия и. разобщает окислительное фосфорилирование (разд. 4.5) силь­нее, чем 2,4-динитрофенол [Kerr, Wain, 1964]. Иоксинил и более дешевый, но медленнее действующий 2,6-дибром-4-цианофенол (бромоксинил) применяют для уничтожения молодых двудоль­ных сорняков в злаках.

Удовлетворительную избирательность проявляет 2-фтор-бу- тил-4,6-динитрофенол (диносеб), широко используемый для уничтожения двудольных сорняков в посевах таких двудольных растений, как горох и люцерна [Roberts, 1954]. Ионизация и проникающая способность нитрофенолов обсуждается в разд..

10.5.

Некоторые соединения, механизм действия которых отличен от такового для метилхлорфеноксиуксусной кислоты, могут уничтожать однодольные сорняки в посевах двудольных расте­ний. Чаще всего используется 2,2-дихлорпропионовая кислота (далапон) (механизм действия см. разд. 9.4.1). Для этих же целей можно применять эфиры карбаминовой кислоты, пред­ставляющие собой митотические яды [Templeman, Sexton, 1945], ингибирующие синтез РНК и белков [Kobayashi, Yshizu- ka, 1978]. Среди них наибольшей избирательностью обладает барбан (6.72) [4-хлорбут-2-иниловый эфир Ы-(З'-хлорфенил)- карбаминовой кислоты], подавляющий рост овсюга в посевах злаков [Crafts, 1964].

Гербициды могут оказывать токсическое действие не только при разбрызгивании, но и при внесении в почву. Феноксиук- сусные кислоты действуют при разных путях введения. Герби­циды, вносимые в почву, должны хорошо адсорбироваться частицами почвы и легко всасываться корневыми волосками растений. Они избирательно действуют на быстро растущие сорняки, имеющие развитую корневую систему, расположенную близко к поверхности, и щадят культурные растения с их мед­ленно растущими, глубоко расположенными и более плотными корнями. Многие гербициды можно вносить в почву при посеве.

Отдельный класс представляют собой агенты, применяющие­ся для «химической вспашки»: при внесении их в почву перед посевом они уничтожают все растения, но через 1—3 дня пол­ностью инактивируются. Гербициды этого типа рассматрива­лись в разд. 4.6 — бипнридиниевые инсектициды и паракват, действие которых обусловлено образованием свободных ради­калов.

Типичными представителями группы гербицидов, вносимых в почву, являются триазины, избирательность в продолжитель­ность действия которых зависит от заместителей в триазиновом кольце, например симазин (4.62) и производные фенилмочеви- ны типа диурона (4.63). Эти соединения влияют, по-видимому, на реакцию Хилла в фотосинтезе (разд. 4.6).. В качестве герби­цидов применяют не только симазин и диурон, но и целый ряд их производных. Например, хлорсульфурон (6.73)—3-(6-метил- 4-метокси -1,3,5 - триазин - 2-ил) -1- (2-хлорфенилсульфонил) моче­вина, соединивший в молекуле фрагменты обоих соединений. Он активен при высоких разбавлениях, останавливая деление всех клеток уже через час после внесения, но быстро инактиви­руется в пшенице, овсе и ячмене. Для человека безвреден [Campion, Tichon, 1981].

Рост растений можно остановить, ингибируя транспорт аук­сина, индол-3-илуксусной кислоты. С помощью ряда флуорено­вых производных Schneider (1964) получил карликовые сорта полезных растений. Другая область применения этих морфакти- нов — использование их для замедления роста двудольных сор­няков в посевах злаков. Когда злаки сильно обгоняют сорняки в росте, последние погибают от недостатка света, но успевают при этом защитить почву от высыхания [Ziegler, 1970]. Одним из самых эффективных морфактинов является хлорфлурекол-

А. Антидоты растений. Растения можно защищать от токси­ческого действия слабоизбирательных агентов с помощью анти­дотов. В практике антидот часто распыляют вместе с гербици­дом. Например, ангидрид 1,8-нафталиндикарбоновой кислоты или производные хлоруксусной кислоты используются как анти­доты вместе с производными тиокарбаминовой кислоты при обработке посевов кукурузы.

Б. Дефолианты. Распыление дефолиантов с воздуха было впервые применено в Восточной Африке для уничтожения мухи цеце, переносчика возбудителей сонной болезни [Blackman, 1954]. Из дефолиантов наиболее часто применяют алифатиче­ские производные мышьяка (например, какодилат натрия), 3-амино-1,2,4-триазол, феноксиуксусные кислоты и их бутило­вые эфиры. При проведении дефолиации вблизи сельскохозяй­ственных угодий могут возникать экологические проблемы, например эрозия почвы. Большой вред принесла кампания по дефолиации лесов во время войны во Вьетнаме, проводившаяся 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислотой (2,4,5-Т). Особую опас­ность представляет содержащаяся в дефолианте примесь 2,3,7,8-тетрахлордибензо-пара-диоксина, образующаяся при синтезе 2,4,5-Т (действие диоксина см. разд. 2.4). Для дефолиа­ции хвойных лесов используют пиклорам.

Дефолианты вызывают быстрое старение листьев растений, что эффективнее всего достигается повышением концентрации В них этилена. Именно так действует 2-хлорэтилфосфоновая кислота (6.75), распадающаяся в клетках с выделением эти­лена. В низких концентрациях она применяется для ускоре­ния созревания фруктов. Обзор по дефолиантам см. Osborne (1968).

О гербицидах см. Fletcher, Kirkwood (1982), Audus (1976) и Ashton, Crafts (1981). Составы всех гербицидов приведены в справочнике Worthing (1983). О феноксиалкановых гербицидах см. Нее, Sutherland (1981).

4.4.3.