A szulfonil karbamidok

Kategória: Növényvédelem | Szerző: Szentey László növényvédelmi szakmérnök, 2015/03/18

Dózisaik nagyságrendekkel eltérnek az eddig megszokottaktól, grammokban adagolhatóak, felhasználásuk ezért még nagyobb szakmai fegyelmet, hozzáértést követel a felhasználóktól.

Az első szulfonil karbamid hatóanyagot (klórszulfuron) a DuPont laboratóriumában állították elő, szabadalmaztatása 1977-ben történt. Ezt követően számos növényvédő szert gyártó világcég intenzív kutatási programot indított.

A legújabb fejlesztési stratégia a talajbeli perzisztencia rövidítése, a gyomirtási spektrum szélesítése, a permetlé retenciójának (tapadásának) fokozása, új felhasználási területek (kultúrák) keresése, új, könnyen kezelhető, még hatékonyabb kiszerelési formulációk bevezetése.

Az SX technológia (Optimized Base System) kifejlesztés DuPont-szabadalom, amely számos előnyt nyújt a készítmény felhasználása során a régebbi formulációkkal szemben.

Az SX formulációban a hatóanyag teljesen oldatba kerül és optimális formában ér célba. A hatóanyag nagyobb hányada jut a gyomnövényekre olyan formában, amely gyorsabb bejutást és felszívódást tesz lehetővé.

Mivel a hatóanyag valódi oldatot képez, kisebb az esélye annak, hogy a permetezőtartály kimosása után szermaradék marad vissza a tartályban, ami más, erre érzékeny kultúrát károsíthat.

Az SX formuláció hatékonyságát kevésbé befolyásolják a környezeti tényezők, így változó körülmények között is egyenletes teljesítményt adnak.

Az SX blend több hatóanyagot tartalmazó formulációi specifikus gyomnövény-összetételű területeken is jól alkalmazhatóak széles gyomirtási spektrumuk miatt.

A szulfonil karbamidok hatásmechanizmusa

A szulfonil karbamidok hatásmechanizmusukat tekintve az ALS-gátlók (acetolaktát-szintetáz működést gátló herbicidek) csoportjába tartoznak. A fehérje-anyagcserét az aminosav-bioszintézisen keresztül zavarják. Az ALS szinonímája az AHAS (aceto-hydroxi acid synthase) az elágazó láncú aminosavak, mint például a lizin, izoleucin, valin szintézisében kulcspozícióban lévő enzimnek tekinthető.

A szulfonil karbamidok szerkezeti felépítésében három jól elkülöníthető részt találunk:

• aryl csoport;
• szulfonil karbamid híd;
• n-tartalmú heterociklusos gyűrű.

A hatáskifejtéshez a hatóanyagnak találkoznia kell a növénnyel, a szulfonil karbamidok zöme a levélen, hajtásokon keresztül jut be a növénybe, de vannak olyan hatóanyagok is, amelyeket a növények a gyökérzetükön keresztül vehetnek fel.

A leveleken, hajtásokon keresztüli hatóanyag-felvételt hatásfokozók (adjuvánsok) hozzáadásával segíthetjük, a penetráció időigénye átlagosan 3–5 óra.

A talajra permetezett herbicidet több oldalról érheti veszteség, a fény útján bekövetkező degradáció a legtöbb szulfonil karbamid esetében elhanyagolható.

Elsősorban a talaj pH-ja és a hőmérséklet befolyásolja egyrészt a mobilitásukat, másrészt a degradációjuk mértékét. Savanyú pH-jú talajokon stabilabbak, a pH egy-két értékkel történő emelkedésével nagyságrendekkel megnő a mobilitásuk.

Perzisztenciájuk esetében szintén a hőmérséklet és a talaj pH-ja együttesen játszik szerepet. A talajba került szulfonil karbamidok detoxifikációja kétlépcsős folyamat. Ennek első lépése a hidrolízis, amely fontosabb, majd ezt követi a molekula mikrobiológiai bontása.

A leveleken, hajtásokon keresztül bejutott herbicidmolekuláknak el kell jutniuk az aktív fotoszintézist folytató levelekhez. A szulfonil karbamidok így a xylemben és a floemben egyaránt transzlokálódhatnak.

Hatáskifejtés két irányban

A herbicid csoportnak ezen tulajdonsága a gyakorlat számára nagyon kedvező, mivel talajkezelés során a xylem rendszeren keresztül eljuthat a lombozatba, majd a hatáskifejtés eredményeként képződő toxikus anyagok a floem rendszerben bazipetális irányban az évelő gyomfajok tarackjaiba, rizómáiba.

A hatáskifejtés közvetlen módja, hogy az elágazó láncú aminosavak (lizin, izoleucin, valin) aminosav-szintézisét gátolják. Az aminosavak bioszintézisének helye a sejtek kloroplasztiszai, ahonnan a fotoszintézis során termelődött C- és N-tartalmú heterociklusos gyűrűt kapják.

A három említett esszenciális aminosav két különböző szintézisúton indul, majd a végső szakaszban ott találkoznak, ahol a két folyamatot katalizáló enzimrendszer már közös.

Az első szintézisrendszer csatlakozás előtti, utolsó anyaga a pirovat, a végtermék pedig a lizin és valin aminosavak. A másik rendszer utolsó anyaga a ketobutirat, a végtermék pedig az izoleucin. A párhuzamosan haladó két szintézis út első és egyben kulcspozícióban lévő enzime az ALS (acetolaktát szintetáz). Rajta több kötődési hely található, amelyhez a szulfonil karbamid hatóanyagok kapcsolódhatnak, hatáskifejtésükkel a további biokémiai, élettani folyamatokat leállítják.

A végeredmény

Ezen folyamatok leállítása után a növény fokozatosan elpusztul, a leveleken fellépő színelváltozások ezt jól jelzik. A sejtosztódásban is zavarok lépnek fel, ez a fiatal gyökerek csúcsi részén jelentkezik.

A pusztulás alapvetően kétfázisú:

1. Gyors fázis: Állományban történő alkalmazás esetén a penetrációt követően 2–3 órán belül bekövetkezik az ALS gátlása. Preemergens alkalmazás esetén a magvak normálisan kicsíráznak, az ALS-gátlás a kétszikű gyomfajok esetében a sziklevél–2 valódi levél fenológiában, egyszikűek esetében a 2–3 leveles fejlettségi szintnél következik be.

2. Lassú fázis: Ennek időtartama átlagosan 8–10 nap, de bizonyos esetekben akár egy hónapig is elhúzódhat. Ebben a fázisban erős sejtosztódásgátlás tapasztalható a gyökerek, hajtások merisztéma szöveteiben, az új gyökerek képződése gátolt, a hajtásokon, leveleken tüneti elváltozások (nekrózis, sárgulás, antociánosodás) formájában jelentkezik a herbicidhatás.

A toleráns (szelektív) növények védekezési mechanizmusa

A kijuttatott szulfonil karbamid hatóanyagot az érzékeny és toleráns (szelektív) növények egyaránt felveszik, a szelektivitás nem hozható összefüggésbe a herbicidfelvétellel, a transzlokációval, valamint az ALS-sel szembeni érzékenységgel.

A növény szelektivitása attól függ, hogy milyen gyors a herbicid metabolizmusa, míg a szelektív kultúrnövényen az aktív szulfonil karbamid hatóanyag felezési ideje 1,5–2,0 óra, addig ez az érzékeny növényekben 48–50 óra. Ez az oka annak például, hogy a kalászos gabonák 5000-szer jobban tolerálják a tribenuron-metil (Granstar 75 DF) hatóanyagot, mint az arra érzékeny kétszikű gyomfajok. A kukorica 20 órán belül lebontja a nikoszulfuront, viszont ugyanazon idő alatt a fenyércirokban változatlan marad a herbicid mennyisége.

A szulfonil karbamid típusú herbicidek szerkezeti felépítésében számos olyan érzékeny pont található, ahol a növény által termelt enzimek képesek a hatástalanításra.

A metszulfuron-metil (Ally 20 DF) hatóanyag esetében az őszi búza az aril csoport hidroxilációja, majd az ezt követő glukoziláció útján semlegesíti a hatóanyagot, ugyanezt a hatóanyagot az őszi és tavaszi árpa a szulfonil karbamid hídnál támadja, és kapcsolja szét.

A rizsben alkalmazható benszulfuron-metil (Londax) esetében a rizs egyik enzimje a heterociklusos gyűrűt támadja és két lépcsőben detoxifikálja.

A kialakuló gyomrezisztencia kérdése

A szulfonil karbamidok széles körű üzemi szintű használata már Magyarországon is több mint húsz éves múltra tekint vissza. Ez idáig Magyarországon a herbicid családdal szemben kialakuló gyomrezisztencia nem okozott problémát.

2005-ben Tolna és Baranya megyékben, amelyek erősen fertőzöttek fenyércirokkal (Sorghum halepense) bizonyos kukoricatáblákban a nikoszulfuron nem mutatta a tőle megszokott hatékonyságot a gyomnövény ellen.

Az ominózus táblákról begyűjtött fenyércirok növények tesztelése 2008-ban kezdődött a Komárom-Esztergom megyei MGSZH-NTI gyomrezisztencia laboratóriumában, a tesztelési munkák jelenleg is folyamatban vannak.

Az USA-ban, ahol a legrégebben és a legnagyobb területeken alkalmazzák a szulfonil karbamid hatóanyagokat, már több gyomfaj esetében regisztrálták a kialakult rezisztenciát.

• Lactuca serriola (keszeg saláta),
• Kochia scoparia (kerti seprőfű),
• Salsola kali (homoki ballangó),
• Stellaria media (tyúkhúr).

A használat során fellépő kockázati tényezők

Az utóbbi évek fejlesztései erősen a talajbeli perzisztencia csökkentésére irányultak, de egyes még ma is kereskedelmi forgalomban lévő hatóanyagoknál ez a veszély továbbra is fenn áll. A perzisztencia, amely elsősorban a talaj szervesanyag-tartalmának, szerkezetének, pH-jának függvénye, főleg a laikus felhasználók körében, fokozott mértékű felhasználás esetén buktatópont lehet.

Extrém időjárási körülmények között megnőhet a szulfonil karbamidok felhalmozódása a talajban, additív jelenségek léphetnek fel, amelyek egyes érzékeny kultúrák esetében utóvetemény-károsodásokat okozhatnak.

Több mint húsz évi széles körű használat után egy másik veszélyes jelenséggel, a szelekciós nyomással, a keresztrezisztenciák kialakulásával is számolnunk kell.

Igaz, hogy a szulfonil karbamidok humán toxikológiailag nagyon kedvező megítélésűek, emberre, melegvérű állatokra gyakorlatilag közömbösek, de ettől függetlenül nem szakszerű felhasználásuk esetén nagyobb környezeti veszélyforrást jelentenek a hagyományos hatóanyagoknál.

A tribenuron-metil (Express 50 SX) toleráns napraforgófajták megjelenése a sok kedvező tulajdonság mellett egy újabb problémát is magával hozott, ez pedig a toleráns napraforgó árvakelés az őszi és tavaszi kalászosokban.

A toleráns napraforgó árvakelés esetében a kalászosok gyomirtásából egyértelműen kiesnek a tribenuron-metil hatóanyagú készítmények, de a keresztrezisztencia miatt más szulfonil karbamid típusú gyomirtó szereknél is gyakori a hatáscsökkenés, ez a probléma várhatóan az elkövetkező években a szulfonil karbamid típusú készítményekkel gyomirtott kukoricatáblákban is fokozottan fog jelentkezni.

A szulfonil-karbamidok legújabb hatóanyagcsoportja

A szulfonilamino-karbonil-metil-triazolinon (SCT) a szulfonil-karba­midok legújabb hatóanyagcsoportja. A hatóanyagcsoport tagjai hatásmechanizmusukban, hatáskifejtésükben megegyeznek a szulfonil karbamidokkal.

Magyarországon engedélyezett hatóanyagok:

• propoxikarbazon-nátrium:

Caliban (16,8% propoxikarbazon-nátrium + 1% jodoszulfuron-metil-Na + 8% mefenpir-dietil);

• tienkarbazon-metil:

Adengo (90 g/l tienkarbazon-metil + 225 g/l izoxaflutol + 150 g/l ciproszulfamid);

Monsoon Active (10 g/l tienkarbazon-metil + 31,5 g/l foram­szulfuron + 15 g/l ciproszulfamid).

Magyarországon engedélyezett szulfonilkarbamid hatóanyagok

• Metszulfuron-metil,
• tribenuron-metil,
• tifenszulfuron-metil,
• szulfoszulfuron-metil-Na,
• triaszulfuron,
• tritoszulfuron,
• jodoszulfuron-metil-Na,
• amidoszulfuron,
• foramszulfuron,
• nikoszulfuron,
• rimszulfuron,
• proszulfuron,
• etametszulfuron-metil,
• trifluszulfuron-metil,
• azimszulfuron,
• benszulfuron-metil,
• flazaszulfuron.

A fenti hatóanyagok önmagukban, valamint más hatóanyagcsoportokkal kombinációban a legtöbb magról kelő, valamint évelő egy- és kétszikű gyomfaj ellen jó hatásfokkal alkalmazhatók több szántófőldi kultúrában.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai