ساختار و نحوه تاثیر علف کشها راهنمای جامع و علمی
علف کش ها (Herbicides) یکی از مهم ترین ابزارهای مدیریت علف های هرز در کشاورزی مدرن هستند. این ترکیبات شیمیایی با هدف کنترل، مهار یا نابودی گیاهان نا خواسته که نقش مهمی در افزایش رقابت در منابع غذایی با محصول اصلی دارند، تولید می شوند. شناخت ساختار و نحوه تاثیر علف کشها برای کشاورزان، پژوهشگران و دانشجویان علوم گیاهی اهمیت زیادی دارد. این دانش کمک می کند، انتخاب دقیق تر و کم خطرتر انجام شود و خطر مقاومت علف های هرز نیز کاهش یابد.
علف کش چیست و چرا ساختار شیمیایی آن مهم است؟
علف کش ترکیبی شیمیایی است که به طور انتخابی یا غیرانتخابی باعث مرگ یا توقف رشد علف های هرز می شود. ساختار مولکولی هر علف کش تعیین می کند که:
- به کدام آنزیم یا مسیر متابولیکی گیاه حمله می کند.
- از کدام قسمت گیاه جذب می شود (برگ، ریشه، ساقه).
- چقدر در خاک باقی می ماند.
- روی گیاهان پهن برگ اثر می گذارد یا باریک برگ یا هر دو.
طبقه بندی علف کش ها بر اساس مکانیسم اثر
| گروه HRAC | نام گروه | مکانیسم اثر اصلی | مثالهای رایج در ایران | علفهای هدف اصلی |
|---|---|---|---|---|
| A | مهارکننده ACCase | مهار سنتز لیپید در مرستم | هالوکسیفوپ، کلودینافوپ، فنوکساپروپ، ستوکسیدیم | علفهای هرز باریکبرگ (گندمیان) |
| B | مهارکننده ALS/AHAS | مهار سنتز اسیدهای آمینه شاخهدار (والین، لوسین، ایزولوسین) | ایمازتاپیر، نیکوسولفورون، تریبنورونمتیل، سولفوسولفورون | پهنبرگ و بعضی گندمیان |
| C1 | مهارکننده فتوسنتز در PSII (سایت D1) | مسدود کردن انتقال الکترون در کلروپلاست | آترازین، متریبوزین، دییورون | بیشتر پهنبرگ و بعضی گندمیان |
| C2 | مهارکننده PSII (سایت D2) | همانند بالا اما سایت متفاوتی | بروموکسینیل | پهنبرگ |
| C3 | مهارکننده PSII (سایت دیگر) | بنتازون | پهنبرگ و سوروشک | |
| D | مهارکننده تقسیم سلولی | اختلال در میکروتوبولها | پندیمتالین، تریفلورالین | باریکبرگ و پهنبرگ |
| E | مهارکننده PPO | تجمع پورفیرین → تخریب غشا | اکسیفلورفن، لاکتافن، کارفنترازون | پهنبرگ (تماسی قوی) |
| F1 | مهارکننده کاروتنوئید | سفیدگرایی (Bleaching) – مهار PDS | فلومتراکسان، کلومازون | همه علفها |
| F2 | مهارکننده HPPD | سفیدگرایی – مهار آنزیم HPPD | مزوتریون، تمبوتریون، توپرامزون | پهنبرگ و بعضی گندمیان |
| F3 | مهارکننده DOXP | سفیدگرایی | کلوتیامیدین (نه علفکش اصلی) | — |
| G | مهارکننده EPSPS | مهار سنتز اسیدهای آمینه معطر (شیمیات) | گلیفوسیت (راندآپ) | همه گیاهان (غیرانتخابی) |
| H | مهارکننده گلوتامین سنتتاز | تجمع آمونیاک → مرگ گیاه | گلوفوسینیت (باستا) | همه گیاهان (تماسی) |
| K1 | مهارکننده میکروتوبول | توقف تقسیم سلولی | پروپیزامید | گندمیان |
| K3 | مهارکننده سلولز سنتز | مهار تشکیل دیواره سلولی | ایزوکسافلوتول، ایندازیفلام | گندمیان و بعضی پهنبرگ |
| O | شبیه هورمون (Auxin mimics) | رشد غیرعادی و پیچیدن گیاه | ۲,۴-D، دیکامبا، تریکلوپیر، فلوروکسیپیر | پهنبرگ (دیکوت) |
| Z | مکانیسم ناشناخته یا چندگانه | — | پاراکوات، دیکوات (تماسی بسیار قوی) | همه گیاهان |
ساختار شیمیایی مهم ترین گروه های علفکش به زبان ساده
- گروه G – گلیفوسیت (Glyphosate)
- ساختار: N-(فسفونومتیل) گلیسین.
- شبیه اسید آمینه گلیسین است ولی گروه فسفونومتیل دارد.
- آنزیم EPSPS را غیرقابل برگشت مهار می کند.
- سیستمیک کامل، از برگ به ریشه منتقل می شود.
- گروه O – ۲,۴-D و دیکامبا
- ساختار شبیه هورمون اکسین (IAA)
- باعث رشد غیرعادی سلول های آوندی در پهن برگ ها می شود
- پهن برگ ها حساس، گندمیان مقاوم (به خاطر متابولیسم سریع)
- گروه B – سولفونیل اوره (مثل نیکوسولفورون)
- ساختار: پل بین سولفونیل + اوره + حلقه هتروسیکلیک
- بسیار قوی (چند گرم در هکتار کافی است)
- نیمه عمر طولانی در خاک قلیایی ایران
- گروه E – اکسی فلورفن
- دی فنیل اتر با گروه نیترو و کلر
- در نور خورشید پورفیرین تولید می کند و سبب سوراخ شدن غشا می شوند.
ساختار شیمیایی علف کش ها
علف کش ها از نظر ساختار شیمیایی بسیار متنوع اند و بر اساس نوع مولکول، پیوندها، حلقه ها و گروه های عاملی طبقه بندی می شوند. این ساختارها تعیینکنندهٔ قدرت اثر، انتخاب پذیری، میزان تجزیه، پایداری در محیط و نحوهٔ جذب هستند.
۱. علف کش های آلیفاتیک
دارای زنجیره های ساده کربنی هستند و معمولاً از ترکیبات قدیمی تر محسوب می شوند. برخی از آن ها جذب خاکی دارند و روی جوانه زنی بذر تأثیر می گذارند.
۲. علف کش های آروماتیک
حلقه های بنزن یا ساختارهای چندحلقه ای دارند. این گروه زیربنای بسیاری از علف کش های مدرن است و معمولاً فعالیت شیمیایی هدفمندتری دارد.
۳. علف کش های هورمونی (شبه اکسین ها)
ساختار آن ها شبیه هورمون گیاهی اکسین است. این شباهت باعث اختلال در رشد طبیعی سلول ها و بافت ها می شود.
۴. ترکیبات فسفره و نیتروژنی
بسیاری از علف کش ها از خانوادهٔ فسفات ها، فسفونات ها یا ترکیبات نیتروژنی هستند که ویژگی های جذب و تجزیهٔ مشخصی دارند.
۵. ترکیبات مهارکنندهٔ آنزیم ها
این گروه بزرگ ترین بخش علف کش های مدرن را تشکیل می دهد و معمولاً با تغییرات جزئی در ساختار، انتخاب پذیری و سرعت جذب متفاوتی دارند.
ساختار شیمیایی هر علف کش در نهایت مشخص می کند که چگونه وارد گیاه شود، در چه مرحله ای اثر کند و روی کدام مسیر متابولیکی تأثیر بگذارد.
نحوه جذب و انتقال علف کش ها
| نوع جذب | مثال | ویژگیها |
|---|---|---|
| تماسی | پاراکوات، بنتازون، اکسی فلورفن | فقط محل تماس را می سوزاند، اما باید پوشش کامل باشد |
| سیستمیک خفیف | ۲,۴-D، متری بوزین | تا حدی در آوندها جا به جا می شود |
| سیستمیک کامل | گلیفوسیت، ایمازتاپیر، نیکوسولفورون | از برگ به ریشه و ریزوم می رود و علف های چندساله را از بین می برد |
طبقه بندی علف کش ها بر اساس نحوهٔ اثر
نحوهٔ اثر (Mode of Action) به این اشاره دارد که علف کش در سطح سلولی و فیزیولوژیک چگونه باعث توقف رشد گیاه می شود. این مکانیسم ها معمولاً روی مسیرهای حیاتی گیاه اثر می گذارند.
۱- علف کش های بازدارندهٔ فتوسنتز
این ترکیبات با اختلال در انتقال الکترون در کلروپلاست باعث توقف تولید انرژی در گیاه می شوند.
نتیجه:
-
زردشدگی برگ ها
-
نکروز
-
مرگ تدریجی گیاه
این نوع علف کش ها معمولاً در مرحلهٔ پس رویشی استفاده می شوند.
۲- علف کش های مهارکنندهٔ سنتز اسیدهای آمینه
این گروه ابتدا جذب شده و سپس به بخش های در حال رشد گیاه منتقل می شوند. با مهار آنزیم های کلیدی، مانع تولید اسیدهای آمینهٔ ضروری می شوند.
مهم ترین مسیرهای هدف:
-
مسیر ALS (استولاکتات سینتاز)
-
مسیر EPSPS
اختلال در این مسیرها باعث توقف تقسیم سلولی و مرگ بافت های مریستمی می شود.
۳. علف کش های شبه هورمونی (Synthetic Auxins)
این ترکیبات با تقلید از هورمون اکسین، تعادل فیزیولوژیکی گیاه را برهم می زنند؛ نتیجهٔ این اختلال:
-
طولی شدن غیر طبیعی سلول ها
-
پیچ خوردگی ساقه
-
از بین رفتن بافت های آوندی
این دسته عمدتاً برای کنترل علف های هرز پهن برگ استفاده می شود.
۴. مهارکننده های تقسیم سلولی
این علف کش ها با اختلال در تشکیل میکروتوبول ها، مانع تقسیم سلولی می شوند.
نتایج معمول:
-
اختلال در رشد ریشه
-
توقف رشد اندام های هوایی
-
مرگ جوانه ها
این علف کش ها معمولاً جذب خاکی دارند.
۵. بازدارنده های سنتز چربی ها (Lipid Synthesis Inhibitors)
گیاهان برای رشد، نیاز به غشاهای سلولی سالم دارند. این دسته با مهار آنزیم های تولیدکنندهٔ اسیدهای چرب، مانع تشکیل غشاهای جدید می شود.
علائم:
-
توقف رشد برگ های جوان
-
رنگ پریدگی تدریجی
-
نابودی بافت های تازه روییده
۶. علف کش های تولیدکنندهٔ رادیکال های آزاد
این گروه با دخالت در فرآیندهای انتقال انرژی، موجب تولید بیش از حد رادیکال های آزاد و تخریب غشاهای سلولی می شوند.
نتیجه:
-
خشکیدگی سریع
-
پیدایش لکه های سوختگی
-
نابودی بافت های سبزینه دار
انتخاب پذیری (Selectivity) در علف کش ها
یکی از ویژگی های کلیدی علف کش ها انتخاب پذیری است؛ یعنی توانایی علف کش در اثرگذاری بر علف هرز بدون آسیب جدی به محصول.
علت انتخابپذیری:
-
تفاوت در متابولیسم علف کش در گیاه هدف
-
تفاوت در سرعت تجزیه ماده فعال
-
تفاوت در ضخامت کوتیکول و الگوی انتقال
مفهوم مقاومت علف های هرز
استفادهٔ مکرر از علف کش ها، به ویژه یک علف کش با مکانیسم اثر ثابت، ممکن است منجر به مقاومت علف های هرز شود.
دلایل اصلی:
-
جهش ژنتیکی در آنزیم های هدف
-
افزایش تجزیهٔ شیمیایی ماده فعال
-
تغییر در جذب و انتقال
رعایت تناوب علف کش ها و مدیریت تلفیقی علف های هرز می تواند این مشکل را کاهش دهد.
دسته بندی علفکش ها بر اساس فرم فیزیکی
۱- علف کش های قابل اسپری: این دسته از علف کش ها، مایعات و پودرهای قابل حل در آب هستند. این سموم به صورت مایعات قابل حل در آب با (Soluble liquid-SL ) و پودرهای قابل حل در آب با (Soluble powder_SP) نشان داده می شوند.
۲- علف کش های دانه ای یا گرانول: این دسته از علف کش ها با حرف G نشان داده می شوند. انواع پلی مر ها و یا رس، ساختار این دسته از علف کش ها را تشکیل می دهند. غلظت علف کش های دانه ای یا گرانول حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد است. این نوع علف کشها به آب بیشتری احتیاج دارند و میزان هدر رفت آن ها بوسیله تبخیر نیز کمتر است.
نحوه تاثیر علف کش ها به زبان ساده
- برخی از علف کش ها جاذب رطوبت هستند، یعنی پس از تماس با گیاه، آب بافت های گیاه را جذب کرده و به این طریق گیاه را از بین می برند.
- دسته ای از علف کش ها نیز سیستمیک هستند و از طریق شیره گیاهی به اندام های مختلف گیاه می رسند و با تجمع در بافت های زایشی و بافت های مریستمی در تقسیم سلولی گیاه، اختلال ایجاد می کنند.
- بعضی از علف کش ها نیز با از بین بردن ترکیبات پکتین و سلولزی گیاه، سلول های گیاهی را متلاشی می کنند.
- علف کش هایی مانند علف کش های گروه نیتراته، از طریق روزنه های برگ و ساقه وارد گیاه شده و بافت های گیاه را از بین می برد.
- گروهی از علف کش ها نیز با ترکیب شدن با کلروفیل گیاه، باعث از بین رفتن آن شده و فتوسنتز گیاه را مختل می کنند.
- علف کش هایی مانند علف کش های روغنی نیز با بستن روزنه ها و فضاهای بین سلولی گیاه، باعث خفگی گیاه می شوند.
- علف کش های هورمونی نیز با ایجاد اختلال در سیستم فیزیولوژیک گیاه و بالا بردن میزان تنفس و تجزیه سریع مواد غذایی باعث مرگ گیاه می شوند.
ساختار و نحوه تاثیر علف کشها
نکات مهم برای کشاورزان
- در خاک های قلیایی ایران (pH بالای ۷.۵) سولفونیل اوره ها و ایمیدازولینون ها نیمهعمر طولانی دارند. پس خطر باقی مانده برای محصولات بعدی (مثل چغندر بعد از گندم) دارند.
- گلیفوسیت در خاک های اسیدی ایران سریع تر تجزیه می شود.
- مقاومت به گلیفوسیت در ایران در علف هایی مثل سلمه (Conyza) و پیچک صحرایی گزارش شده است.
- برای کنترل سوروف، یولاف وحشی و مرغ مقاوم، ترکیب کلودینافوپ + پینوکسادن + کلوکوینتوسِت (مثل تراکسوس) پیشنهاد می شود.
چگونه علف کش مناسب انتخاب کنیم؟
- نوع علف هرز را دقیق شناسایی کنید (پهن برگ یا باریک برگ، یک ساله یا چندساله)
- مرحله رشد علف هرز (۲–۴ برگی حساس تر است)
- محصول اصلی (بعضی علف کش ها برای گندم مجاز نیستند)
- چرخش مکانیسم اثر برای جلوگیری از مقاومت (هر سال گروه HRAC را عوض کنید)
- شرایط آب و هوایی (دما و رطوبت در جذب خیلی مهم است)
