CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.5. Đặc điểm chung của các thuốc trừ cỏ hoá học
Thuốc trừ cỏ là những hợp chất hoá học có khả năng tiêu diệt, ngăn chặn sự nẩy mầm của hạt cỏ hoặc sự phát triển của cỏ dại.
1.5.1.Cơ chế tác động của thuốc trừ cỏ
Thuốc trừ cỏ có thể hoạt động theo nhiều hình thức hay cơ chế khác nhau, nhưng nhìn chung các nhóm thuốc đều hoạt động theo một số cơ chế chính sau (Naylor. R, 1996 [39]):
- Ức chế sinh tổng hợp acid amin thơm cơ bản (EPSPS) trong lạp lục (chloroplast) thuộc nhóm Organo phosphate glycene (như Glyphosate)
- Hình thành hoocmôn kích thích sinh trưởng giả là một loại auxin tổng hợp và được sử dụng như một chất làm rối loạn sinh trưởng cây cỏ (như nhóm thuốc Phenoxy, Benzoic acid, Pyrimidine trong đó có 2,4D).
- Ức chế quá trình quang hợp: gồm các chất có khả năng ức chế hoạt động của hệ thống quang hoá I như Bispyridium hay ức chế hệ thống quang hoá II như nhóm thuốc Urea, Triazine.
- Ức chế quá trình tổng hợp sắc tố như Chlorophyll (nhóm thuốc Diphenylether, Imide); Carotenoid
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 26
- Ức chế hoặc phá vỡ quá trình phân chia tế bào
- Ức chế nguyên nhiễm như nhóm Dinitroanilines tác động tới quá trình tổng hợp Lipid gồm: - Ức chế Accase.
- Cơ chế phá vỡ liên kết Oleate như Chloracetamide.
- Ức chế tổng hợp acid amin.
1.5.2. Phân loại thuốc trừ cỏ
Thuốc trừ cỏ có thể phân loại bằng nhiều cách khác nhau, tuỳ thuộc vào mục tiêu phân loại. Người ta có thể dựa vào phương pháp và thời gian sử dụng của thuốc, phổ tác động… để phân loại. Tuy nhiên, phương pháp phân loại thành nhóm thuốc với đặc điểm và hình thức tác động như nhau được sử dụng phổ biến vì dựa vào nhóm thuốc cũng cho ta biết thuốc trừ cỏ được sử dụng như thế nào (Naylor. R, 1996 [39]).
Phân loại theo cơ chế tác động:
Cơ chế và vị trí tác động Nhóm thuốc Thuốc đặc trưng Hình thành Hormon kích thích
sinh trưởng giả
- Phenoxy, - Benzoic acid - Pyrimidine
- 2,4D - Dicamba Ức chế quá trình quang hợp
- Ức chế hệ thống quang hoá II - Ức chế hệ thống quang hoá I
- Urea, Triazine - Bipyridium
- Linuron, atrazine, symetryne
- Paraquat Ức chế quá trình tổng hợp sắc
tố:
- Chlorophyll - Carotenoid
- Diphenylether, Imide - Pyridazine,
isoxazolidinone
- Oxyfuorfen, Oxadiazone - Norflurazon, clomazone Ức chế sự phân chia tế bào
Phá vỡ quá trình phân chia nguyên nhiễm
- Dinitroaniline - Trifulralin, Pendimethalin Ức chế tổng hợp Vitamin
Tổng hợp Folate
Asulam Ức chế tổng hợp Lipid
Ức chế Accase
Phá vỡ liên kết Oleate
- Fops và Dims - Chloracetamide
- Fenoxaprop, Sethoxydim - Butachlor, Metolachlor,
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 27 (Anilide or Acetamide) Propanil
ức chế tổng hợp vách tế bào Dichlobenil, Isoxaben, Quinclorac
ức chế tổng hợp Acid amin - ức chế tổng hợp các Amino acid dạng nhánh (ALS)
- Ức chế tổng hợp aicd amin Glutamine tổng hợp (EPSP)
- Sulffonylurea, Imidazolinone, Sulfonanilide, Pyrimidylbenzoat
- Pyrazosulfuron (Sirius, Star), Metsulfuron Methyl Imazethapy, Pyribenzoxim (Pyanchor)
- Glyphosate, Glufosinate (Trích từ Herbicide Resistance Action Commitee Clasification of Herbicides by Mode
Action.)
Tuy có rất nhiều nhóm thuốc trừ cỏ, nhưng các thuốc trừ cỏ trên cây trồng cạn tập trung chủ yếu vào 7 nhóm: Acetamid, Bipyridylium, Oxadiazol, Phenylurea, Sulfonylurea, Triazine và Lân hữu cơ.
1.5.3. Tính chọn lọc của thuốc trừ cỏ
Cỏ dại và cây trồng đều mang bản chất là thực vật nên đa số các loại thuốc trừ cỏ đều phải đảm bảo tính chọn lọc cao nghĩa là chỉ được sử dụng một cách chọn lọc cho từng đối tượng cây trồng riêng biệt. Ví dụ Ally 20DF là thuốc trừ cỏ lá rộng được khuyến cáo sử dụng cho lúa nương, do đó nếu phun nhầm cho cây 2 lá mầm như đậu tương thì sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng. Như vậy, có thể định nghĩa tính chọn lọc là một đặc điểm của thuốc trừ cỏ chỉ tiêu diệt hoặc đình trệ sinh trưởng của một số loài hoặc nhóm thực vật mà không gây ảnh hưởng đến loài khác
Để đánh giá tính chọn lọc, người ta đã đưa ra chỉ số chọn lọc S được xác định như sau (Klaus Kreuz et al, 1995 [28] ):
Liều lượng thuốc để diệt X% cây trồng S (X) = ---
Liều lượng thuốc diệt X% cỏ dại
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 28
(Chỉ số S càng cao thì thuốc càng an toàn cho cây)
- Cơ chế chọn lọc: Khả năng chọn lọc của thuốc có thể xảy ra theo nhiều cơ chế như chọn lọc sinh lý, chọn lọc không gian hay chọn lọc theo cấu trúc vật lý.
+ Chọn lọc sinh lý: là khả năng chọn lọc dựa trên mối quan hệ giữa tác động của thuốc với cơ chế tự vệ của cây trồng.
+ Chọn lọc không gian: cơ chế này chủ yếu xảy ra với cây lúa, khi phun thuốc trừ cỏ, toàn bộ tầng cỏ nằm ở tầng đất sẽ tiếp xúc với thuốc, do đó chúng bị tác động mạnh hơn, trong khi chỉ có một phần thân cây lúa bị tiếp xúc với thuốc nên cây ít hoặc không bị tổn thương.
+ Chọn lọc theo cấu trúc vật lý: cấu trúc vật lý của cây như dạng cây (thẳng đứng hay nằm bò...), dạng lá (lá rộng, lá hẹp), lớp sáp trên bề mặt thân và lá…. đều có ảnh hưởng đến khả năng tồn lưu và hấp thụ của thuốc, do đó ảnh hưởng đến mức độ tác động của thuốc tới chúng.
Tuy nhiên đặc tính chọn lọc của thuốc trừ cỏ chỉ mang một ý nghĩa tương đối, nó bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố sinh thái nên nên trong trường hợp này nó có thể giữ được đặc tính chọn lọc mà trường hợp khác lại bị mất đi. Vì vậy, trong quá trình sử dụng thuốc, chúng ta cũng phải đặc biệt lưu tâm đến các yếu tố ảnh hưởng đến tính chọn lọc và độ an toàn của thuốc trừ cỏ
Theo Ashton (1981) thì khả năng chọn loại cây trồng với thuốc trừ cỏ phụ thuộc vào mối tương tác phức hợp giữa cây trồng, thuốc trừ cỏ và môi trường.
- Vai trò của cây thực vật: Có 7 yếu tố chính ảnh hưởng đến phản ứng của thực vật (kể cả cây trồng và cỏ dại) đối với thuốc trừ cỏ đó là: tuổi cây, tốc độ tăng trưởng, hình thái học, quá trình sinh lý, sinh hóa, quá trình hoá sinh và bản chất di truyền.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 29
- Vai trò của thuốc trừ cỏ: Khả năng chọn lọc của các thuốc trừ cỏ phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc phân tử, nồng độ thuốc, dạng thuốc và phương pháp ứng dụng.
- Vai trò của các yếu tố môi trường: Các yếu tố ngoại cảnh chủ yếu tác động đến tính chọn lọc của thuốc bao gồm: đất đai, mưa hoặc mực nước tưới và nhiệt độ.
Để tăng cường tính chọn lọc của thuốc, người ta còn nghiên cứu sử dụng các chất an toàn đó là một nhóm chất hoá học riêng biệt với chức năng duy nhất là bảo vệ cây trồng khỏi tổn thương do thuốc trừ cỏ gây ra mà không ảnh hưởng đến hiệu quả của thuốc. Chất an toàn có thể hoạt động theo nhiều cơ chế nhưng có hai cơ chế nổi bật là (Klaus, 1995 [28]):
- Chất an toàn hoạt động bằng cách thúc đẩy quá trình chuyển hoá và phân giải của thuốc trừ cỏ trong cây trồng, làm cho thuốc nhanh mất khả năng gây độc cho cây.
- Chất an toàn làm tăng khả năng tổng hợp sinh học và tích luỹ Glutahione, do đó kéo theo quá trình phá vỡ các liên kết của thuốc trừ cỏ.
1.5.4. Phổ tác động của thuốc trừ cỏ
Nhiều loại thuốc có phổ tác động rộng, có thể trừ được hầu hết các nhóm cỏ, nhưng có loại chỉ trừ được một số loài hoặc nhóm cỏ, do đó khi lựa chọn các thuốc trừ cỏ cần phải căn cứ vào thành phần cỏ dại ở từng địa điểm cần phòng trừ.
Glyphosate được phát triển từ 1972 bởi công ty Monsanto. Từ đó đến nay nó đã được chấp nhận rộng rãi như một thuốc trừ cỏ không chọn lọc tác động qua lá. Nó có hiệu quả cao đối với các cỏ hàng năm và lâu năm thân thảo cũng như thân gỗ. Khi sử dụng vào giai đoạn hậu nảy mầm, nó di chuyển
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 30
đến toàn cây và gây chết ở lượng thấp. Thuốc không tác động qua đất mặc dù đây là 1 thuốc trừ cỏ hoạt động theo cơ chế ức chế quá trình tổng hợp Amino acid và Protein nhưng người ta vẫn chưa biết chi tiết cách tác động của nó. Có thể nó can thiệp vào một số trung tâm hoạt động ở trong cơ thể thực vật (Biswas, 1982 [16]).
1.5.5. Thời gian và phạm vi sử dụng của thuốc
Để đảm bảo phát huy hiệu quả trừ cỏ và độ an toàn cao, thuốc trừ cỏ đòi hỏi phải được áp dụng nghiêm ngặt về thời gian, phạm vi sử dụng, phương pháp và liều lượng. Hiện nay có nhiều nhóm thuốc có thể sử dụng vào các thời điểm khác nhau như nhóm thuốc trừ cỏ tiền nảy mầm (phun sau khi gieo 0 - 3 ngày), nhóm thuốc hậu nảy mầm sớm. (phun gieo trồng 5 - 7 ngày) hay nhóm thuốc hậu nảy mầm muộn (có thể phun sau gieo trồng từ 10 trở lên (Nguyễn Hồng Sơn, 2000 [8]).