Faktory ovlivňující účinnost a selektivitu herbicidů

12. 01. 2021 Doc. Ing. Miroslav Jursík, Ph.D., Prof. Ing. Josef Soukup, CSc.; Česká zemědělská univerzita v Praze Plevele Zobrazeno 4309x

Účinnost herbicidů je ovlivňována mnoha vnějšími faktory. Znalost vztahů mezi vnějšími podmínkami a účinností herbicidů je proto velmi významná při volbě herbicidu, jeho dávky, případně použití vhodného adjuvantu. Z povětrnostních podmínek jsou důležité především srážky, vlhkost vzduchu i půdy, teplota, intenzita slunečního záření a proudění vzduchu. Účinnosti půdních herbicidů ovlivňují rovněž půdní vlastnosti a způsob a kvalita zpracování půdy.

Sluneční záření

Světelné záření je základní podmínkou pro aktivitu mnoha herbicidů, především těch, které působí na fotosyntézu. Přesto je aktivita většiny kontaktních listových herbicidů (bromoxynil, bentazone, phenmedipham, desmedipham, flumioxazin atd.) vyšší při nižší intenzitě slunečního záření, což je způsobeno jejich omezeným rozdělením na povrchu listu. Přestože se příznaky poškození projeví velmi rychle nekrózami listů, rostliny, zvláště jsou-li v pokročilejší růstové fázi, regenerují z postranních pupenů, které nebývají herbicidem zasaženy (obr. 1). Aplikace těchto herbicidů za vyšší intenzity slunečního záření naopak obvykle snižuje selektivitu k řadě plodin (např. cukrová řepa). Z výše popsaných důvodů je ošetření těmito herbicidy vhodné provádět v podvečer nebo za podmračeného počasí.

Komplikovanější je situace u systemicky působících listových herbicidů. Neutrálně reaguje na intenzitu slunečního svitu např. glyphosate. Většina listových graminicidů (fluazifop, sethoxydim), růstových herbicidů, či glufosinate jsou lépe přijímány při intenzivnějším osvětlení, takže jarní ošetření, kdy je intenzita slunečního záření vyšší než na podzim, bývá efektivnější. Ze stejných důvodů je vhodnější jejich ranní aplikace.

Sluneční záření ovlivňuje nejen růst rostlin, ale působí také na vývoj kutikuly na povrchu listů. Na velmi intenzivní sluneční záření (především UV) reagují rostliny intenzivnější tvorbou bariér na povrchu listů, které je mají chránit. Tyto povrchové bariery jsou však také překážkou v příjmu herbicidů. Na plevele tvořící intenzivnější ochranné bariéry na povrchu listů (např. trávovité plevele, merlík bílý - obr. 2), je třeba použít vhodný adjuvant, který zlepší penetraci herbicidu do listových pletiv. Nejlepší penetrační vlastnosti vykázaly v našich pokusech především olejové adjuvanty. K lepší penetraci herbicidů skrze povrch listů obvykle pomáhají také listová hnojiva DAM či SAM, což však platí pouze pro dvouděložné plevele (účinnost na některé trávovité plevele snižují).

Translokace herbicidu floémem často koreluje s translokací asimilátů, proto při vyšší intenzitě slunečního záření a vyšších teplotách dochází k vyšší translokaci herbicidu do podzemních orgánů vytrvalých plevelů, což je pozitivní u systemicky působících listových herbicidů, zejména růstových herbicidů a některých ALS inhibitorů. Při nízké intenzitě slunečního záření (podzim), proto vykazují tyto herbicidy výrazně nižší účinnost, než při aplikaci v jarním období, kdy je délka dne i intenzita slunečního záření výrazně vyšší.

Sluneční záření, zejména jeho UV složka může významným způsobem rozkládat molekuly mnoha herbicidů, zejména těch půdních (např. pendimethalin). Fotodegradaci herbicidu lze výrazně omezit jeho zapravením do půdy, což však může vést také ke snížení selektivity u herbicidů s nižší metabolickou selektivitou.

Obr. 1: Pokud je ošetření kontaktními listovými herbicidy provedeno ve vyšších růstových fázích plevelů (na obrázku merlík bílý po aplikaci phenmediphamu), může docházet k regeneraci (obrůstání) plevelů z adventivních pupenů

Obr. 2: Při vyšší intenzitě slunečného záření a za sucha vytváří řada plevelů na povrchu listů silné ochranné bariéry; na obrázku voskové struktury na listech merlíku bílého

Teplota

S intenzitou slunečního záření úzce souvisí teplota vzduchu, která také bezprostředně ovlivňuje intenzitu fotosyntézy a příjem a translokaci herbicidů. Se vzrůstající teplotou většinou vzrůstá příjem herbicidu rostlinou (rychlejší difuze přes kutikulu), přestože se současně může zvyšovat také výpar.

Projevy účinku většiny herbicidů bývají při nižších teplotách obvykle pomalejší, což však nemusí být u půdních a kontaktních herbicidů ke škodě, neboť při vyšších teplotách (okolo 20 °C) mohou plevele regenerovat z adventivních pupenů. Naopak, chladnější (a obvykle také vlhčí) počasí v podzimním období sice zpomalí účinnost většiny herbicidů používaných v obilninách na podzim, nicméně obvykle nedochází k následné regeneraci plevelů. Herbicidem poškozené plevele jsou navíc velmi citlivé k vymrznutí, takže u citlivějších druhů (mák vlčí, úhorník mnohodílný, svízel přítula, aj.), nemusí být dosaženo ani příliš vysoké účinnosti, aby z porostu během mrazivější zimy zcela vymizely (obr. 3).

Naopak systemicky působící listové herbicidy vyžadují pro dosažení potřebné účinnosti určité minimální teploty. Nižší požadavky na teplotu mají sulfonylmočoviny (minimální potřebná teplota bývá okolo 5 °C. Při vyšších teplotách (nad 20 °C) může dokonce u některých sulfonylmočovin docházet ke snížení účinnosti. Naopak listové graminicidy a růstové herbicidy vyžadují pro dosažení dostatečné účinnosti vyšší teploty (minimální potřebná teplota bývá okolo 10 °C), přičemž jsou obvykle tolerantnější k vyšším teplotám (nad 25 °C). Požadavky na minimální teplotu se však liší i mezi jednotlivými účinnými látkami (obr. 4) a při výběru herbicidů pro podzimní a časné jarní ošetření ozimých obilnin je třeba tyto požadavky respektovat, což může být problém u některých kombinovaných přípravků. Obecně platí, že jarní ošetření ozimů je vhodné provést až několik (3–5) dní po dosažení minimální potřebné teploty konkrétního herbicidu. Následné ochlazení obvykle nezpůsobí selhání účinnosti, pouze dojde k jejímu zpomalení.

Teplota významně ovlivňuje také účinnost glyphosate. Přestože se jedná o systemicky působící herbicid, vysokou a dlouhodobou účinnost na vytrvalé plevele vykazuje při poměrně nízkých teplotách (okolo 10 °C). Translokace glyphosate v rostlině není totiž teplotou příliš ovlivněna (nemusí být narušena ani mírnými přímrazky), naopak vyšší teploty zvyšují fyziologickou aktivitu plevelů, které jsou schopny herbicid rychleji metabolizovat (deaktivovat). Navíc rychlejší růst plevelů při vyšších teplotách vede k naředění herbicidu v pletivech rostlin, což vede u vytrvalých druhů k rychlejší regeneraci.

Při teplotách nad 30 °C dochází u většiny plevelů ke snížení jejich fyziologické aktivity, v důsledku čehož se snižuje účinnost herbicidů. Kromě toho může při vyšších teplotách u mnoha herbicidů docházet ke snížení selektivity k řadě plodin. Příznaky poškození mohou být často skryté (zkrácení klasu, stébla, poškození báze lodyhy/stébla); o to větší vliv na výnos však mohou mít. K fytotoxicitě může docházet také pokud je ošetření provedeno při příliš nízkých teplotách, což je typické pro graminicidy ze skupiny ALS inhibitorů, které často (zejména ve vyšších dávkách) poškozují pšenici (obr. 5) či kukuřici.

Obr. 3: Poškození svízele přítuly způsobené podzimním herbicidním ošetřením (Defi Evo); nízké teploty v průběhu zimy obvykle zamezí možné regeneraci

Obr. 4: Požadavky ALS inhibitorů (modře označeny) a růstových herbicidů (žlutě označeny) používaných při jarním ošetření ozimých obilnin na minimální teplotu při aplikaci

Obr. 5: Poškození některých parcel ozimé pšenice v pokusu s herbicidy proti sveřepu jalovému; krátce po ošetření došlo k výraznému ochlazení, které zpomalilo metabolizaci herbicidů v rostlinách pšenice

Vlhkost vzduchu

Relativní vlhkost vzduchu ovlivňuje především příjem herbicidu rostlinou. Při vyšší vlhkosti je vysychání postřikových kapének na povrchu listů pomalejší, což prodlužuje dobu příjmu. Vysoká vzdušná vlhkost působí pozitivně také tím, že snižuje koncentraci herbicidu v buňkách na povrchu listů a rostliny také tvoří více průduchů. Příjem systemicky působících listových herbicidů je vzdušnou vlhkostí obvykle ovlivněn více než příjem kontaktních listových herbicidů.

S narůstající vzdušnou vlhkostí se zvyšuje příjem hydrofilně formulovaných herbicidů, což je způsobeno tím, že hydrofilní vrstvy na kutikule s narůstající vlhkostí nabobtnávají, čímž se zvyšuje jejich prostupnost pro hydrofilní látky. Nepolární herbicidy jsou snadněji poutány lipofilními vosky na povrchu listů, takže jejich vypařování není tolik ovlivněno vzdušnou vlhkostí.

Negativní vliv příliš nízké vzdušné vlhkosti (pod 40 %) na příjem herbicidu lze částečně eliminovat adjuvantem. Z tohoto pohledu jsou vhodné především nepolární smáčedla, která zpomalují vypařování kapének postřiku na povrchu listů.

Proudění vzduchu

Proudění vzduchu (vítr) urychluje zasychání herbicidního filmu na povrchu listů, což omezuje jeho příjem. Vysychání postřikových kapének je mnohem výraznější při nízké vzdušné vlhkosti. Vítr během aplikace bezprostředně ovlivňuje také kvalitu práce postřikovače. Při silnějším větru dochází k úletu postřikové jíchy, což se projevuje nerovnoměrným ošetřením porostu, případně poškození okolních kultur, čímž je v konečném důsledku také snížen účinek herbicidu. Při silnějším větru není možné ošetřovat porosty plodin, pokud nejsou použity postřikovače s možností elektrodynamické aplikace nebo kde je postřiková kapalina aktivně usměrňována proudem vzduchu.

Silný vítr několik hodin či dní před aplikací může negativně ovlivnit také selektivitu některých herbicidů, zejména u citlivějších plodin, jako je cukrová řepa, luskoviny, či zeleniny. Větrem unášené částečky půdy mohou totiž poškozovat povrch listů, zejména v raných růstových fázích plodiny, kdy není porost dostatečně zapojený a rostliny jsou pak citlivější k herbicidnímu ošetření (obr. 6).

Silný a suchý vítr může rovněž výrazně snížit účinnost půdních herbicidů, zejména jsou-li aplikovány preemergentně. Pokud je navíc ošetření provedeno na suchý povrch půdy, výrazně se zvyšuje vypařování herbicidu z půdy. V případě, že proudění vzduchu je tak silné, že způsobuje větrnou erozi, dochází nejen k přesunu půdních částic, ale i herbicidu, který je v nich poután. Takto může docházet k lokálnímu předávkování, které se může projevit fytotoxicitou.

Obr. 6: Na půdách s vyšším obsahem písku může při silnějším větru docházet k poškození citlivějších plodin

Dešťové srážky

Vydatnější srážky i několik hodin po aplikaci listových herbicidů mohou smýt herbicid z povrchu listů, a tím snížit jeho příjem, resp. účinnost. Délka bezesrážkového období nezbytná pro dostatečný příjem herbicidu je dána citlivostí herbicidu ke smyvu, formulací herbicidu, použitým adjuvantem, intenzitou srážek a velikostí dešťových kapek. Herbicidy s vyšší rozpustností ve vodě jsou citlivější k dešťovému smyvu než herbicidy lipofilní. Velmi vysokou odolnost vůči srážkám krátce po aplikaci vykazují především listové graminicidy, které obvykle nevyžadují delší než 2hodinové bezesrážkové období. Minimální bezesrážkové období pro sulfonylmočoviny se pohybuje mezi 2 a 6 hodinami, naopak glyphosate či glufosinat potřebují více než 6 hodin bez srážek pro dosažení maximální účinnosti - používají se proto často s adjuvanty, které jsou dnes běžnou součástí formulace těchto herbicidů. Velmi důležitá je formulace také u fenoxykyselin (např. 2,4-D, MCPP), které jsou-li formulovány jako estery, potřebuji výrazně kratší bezesrážkové období, než jsou-li formulovány jako soli. Mezi plevely existují výrazné rozdíly v povrchové struktuře listů, které zásadním způsobem ovlivňují smyv herbicidů srážkami. Použitím vhodného adjuvantu se dá výrazně urychlit listový příjem herbicidu, a tím zkrátit nezbytný odstup srážek po aplikaci. Slabé srážky (do 0,5 mm) obvykle nesmyjí herbicidní film z listů, naopak mohou působit pozitivně tím, že redistribuují herbicid na celé ploše listu, a to i do míst, kam se jinak dostává jen obtížně (listové pochvy trav, adventivní pupeny, atd.), navíc při srážkách bývají velmi vhodné povětrnostní podmínky pro příjem herbicidů (vyšší vzdušná vlhkost a nižší sluneční radiace). Srážky přes 0,5 mm však obvykle působí negativně s tím, že s narůstající intenzitou srážek se snižuje účinnost herbicidu, což platí až do srážkového úhrnu 3–5 mm, přičemž vyšší srážky již dál zásadním způsobem nesnižují účinnost.

Z pohledu účinnosti i selektivity herbicidního ošetření jsou velmi důležité také dešťové srážky před aplikaci (často i několik dní). Z tohoto pohledu jsou významné především velmi intenzivní nebo přívalové srážky, často doprovázené silnějším větrem, které narušují ochranné bariéry na povrchu listů. Příjem většiny listových herbicidů je v takových situacích výrazně vyšší, což se obvykle projeví také vyšší a rychlejší účinností, přičemž plevele jsou citlivější i ve vyšších růstových fázích (obr. 7). Naopak selektivita některých herbicidů bývá v těchto povětrnostních podmínkách snížena. U citlivějších plodin (mák, cukrová řepa, cibule) je proto vhodné s aplikací vyčkat, až se ochranné bariéry na povrchu listů obnoví, což trvá obvykle 3–5 dní, v závislosti na intenzitě srážek a slunečním svitu a teplotě po srážkách. V těchto situacích se rovněž nedoporučuje používat adjuvanty, zejména olejové, které zvyšují riziko fytotoxicity. Ze stejného důvodu mohou být problémy také s EC formulacemi herbicidů, které často obsahují agresivní rozpouštědla. K poškození plodiny herbicidem však může také dojít, pakliže v důsledku vydatných srážek jsou listy plodiny kontaminovány půdou (odraz větších kapiček deště), která byla několik dní (týdnů) před tím ošetřena reziduálním půdním herbicidem.

Účinnost herbicidů může být ovlivněna také rosou při aplikaci. Kapky rosy mohou odrážet postřikové kapénky pryč z listů nebo může dojít po jejich dopadu na vlhký list k odtoku, k čemuž dochází zejména při vyšších dávkách postřikové jíchy (obr. 8). Navzdory těmto ztrátám nemusí být účinnost herbicidního ošetření rosou vždy snížena. V některých případech může dokonce dojít ke zvýšení účinnosti v důsledku vyššího příjmu. Kutikula lisů je totiž při rose hydratovaná, herbicid zůstává v roztoku delší dobu a je plošně redistribuován. Taktéž rosa, která se vytvoří až krátce po aplikaci herbicidu, může účinnost ošetření ovlivnit pozitivně i negativně, záleží vždy na konkrétních podmínkách.

Obr. 7: Srážky krátce před aplikací listových herbicidů zvyšují a urychlují účinnot ošetření; kukuřice týden po ošetření nicosulfuronem (Nicogan)

Obr. 8: Kapka rosy vytvořená na povrchu děložních listů kakostu maličkého

Vlhkost půdy

Vlhkost půdy je nejvýznamnějším faktorem ovlivňující účinnost herbicidů přijímaných převážně kořeny (půdní herbicidy). Čím je vlhkost půdy vyšší, tím je obvykle dosahováno vyšší účinnosti. Vzcházející plevele totiž přijímají herbicid, podobně jako ostatní látky, převážně ve formě vodného roztoku. Pokud je tedy v půdě vody nedostatek, jsou účinné látky herbicidů pro vzcházející plevele hůře dostupné a podobně jako živiny jsou poutány v půdě.

Vlhkost půdy je ovlivňována celou řadou faktorů, především srážkami, teplotou vzduchu, intenzitou slunečního záření, větrem a půdními vlastnostmi. Srážky i teplota jsou významným způsobem závislé na nadmořské výšce, přičemž s rostoucí nadmořskou výškou obvykle klesá teplota a rostou srážky. Ve vyšších polohách proto bývá vlhkost půdy vyšší a půdní (preemergentní a časné postemergentní) herbicidy zde obvykle mívají vyšší účinnost než v nížinách. Důležitá je také intenzita a charakter srážek. Srážky do 5 mm nemohou zlepšit provlhčení půdy, pokud před tím došlo k jejímu přeschnutí. V takových situacích je třeba, aby spadlo alespoň 10 mm srážek. Důležité je také, během jak dlouhé doby srážky spadnou (intenzivní krátká bouřka je obvykle méně užitečná než celodenní déšť) a jaké počasí po srážkách následuje. Vítr, intenzivní sluneční svit a vysoké teploty dokáží velmi rychle vysušit povrch půdy a často také degradovat desorbovaný herbicid.

Srážky, jako nejvýznamnější faktor ovlivňující vlhkost půdy, mohou však zároveň snižovat selektivitu řady půdních herbicidů, zejména těch, u kterých je selektivita založena pozičně. To znamená, že přípravek působí pouze v povrchové vrstvě půdy, odkud klíčí většina plevelů, ale ke kořenům plodiny (ve větší hloubce) se téměř nedostane. Vysoké srážky po preemergentní aplikaci však mohou proplavit účinnou látku herbicidu do hlubších vrstev půdního profilu, kde se nachází klíčící, či vzcházející plodina. Projevy fytotoxicity jsou pak u herbicidů s nižší metabolickou selektivitou poměrně časté a výrazné (obr. 9).

Nepřímý, ale přesto podstatný vliv má vlhkost půdy také na účinnost herbicidů přijímaných listy. Rostliny rostoucí v suchých podmínkách tvoří menší listy se silnější kutikulou a silnější voskovou vrstvičkou na jejich povrchu. Příjem herbicidů takto stresovanými rostlinami je proto obvykle nižší než u rostlin rostoucích při dostatku vody v půdě. Mimo to, rostliny takto stresované postupně uzavírají průduchy, což vede ke snížení fotosyntetické aktivity a translokaci floémem, což je negativní zejména pro systemicky působící herbicidy. U listových graminicidů, zejména fenoxypropionátů (např. fluazifop) může za sucha dojít ke zpomalení jejich deesterifikace na volnou kyselinu, tedy aktivaci herbicidu.

Obr. 9: Intenzivní srážky po ošetření preemergentním herbicidem (Racer) mohou způsobovat výrazné poškození slunečnice, zejména na lehčích půdách

Půdní vlastnosti

Velký vliv na účinnost půdních herbicidů mají samozřejmě půdní vlastnosti, především zrnitostní složení, obsah organické hmoty a mikrobiální aktivita. Vyšší účinnost obvykle vykazují půdní herbicidy na lehčích půdách, které se však často váží na vyšší polohy, kde bývají lepší vláhové podmínky (viz výše).

V našich pokusech prováděných na třech odlišných půdách situovaných v přibližně stejné nadmořské výšce (250–300 m.n.m.) jsme zaznamenali významný vliv sorpční schopnosti půdy (vyjádřené jako KVK) na účinnost slunečnicových preemergentních herbicidů. Ve všech třech pokusných letech bylo dosaženo nejvyšší účinnosti na merlík bílý na lokalitě s nejvyšší sorpční schopností půdy (černozem), naopak nejnižší účinnost byla zaznamenána na velmi lehkých půdách s nízkou sorpční schopnosti (graf 1). Tyto rozdíly byly patrné zejména v sušších letech. Toto poměrně překvapivé zjištění lze vysvětlit takto: Herbicid, který není v půdě sorbován, zůstává v půdním roztoku, odkud je přijímán kořeny plevelů. Při dostatečné půdní vlhkosti tedy vykazují půdní herbicidy na lehkých půdách s nízkou sorpční schopností dobrou účinnost i v relativně nízkých dávkách. V suchých podmínkách, které jsou v nižších polohách během dubna téměř pravidlem, však herbicidy, které nejsou v půdě pevněji vázány, rychle degradují a nedokáží si na vhodnější vláhové podmínky (déšť) „počkat“. Naopak přijdou-li intenzivní srážky krátce po aplikaci, jsou tyto půdy náchylnější k proplavování do nižších vrstev půdy, kde mohou působit fytotoxicky, či kontaminovat podzemní vody.

Graf 1: Vliv sorpční schopnosti půd (vyjádřené jako KVK) na účinnost preemergentních herbicidů ve slunečnici na merlík bílý (průměrné výsledky z let 2015–2017)

Zpracování půdy

Použitá technologie zpracování půdy a zakládání porostu stejně jako kvalita těchto operací může významným způsobem ovlivnit účinnost půdních herbicidů. Aby bylo dosaženo dobré účinnosti půdních herbicidů, je třeba, aby byl pozemek dobře urovnán a bez větších hrud a organických zbytků na povrchu půdy. Větší hroudy a nerovnosti půdního povrchu způsobují vytváření aplikačních stínů (semena plevelů uložená pod hroudou nejsou dostatečně zasažena), navíc po jejich rozpadu, vlivem povětrnostních podmínek či agrotechnických operací, mohou klíčit semena plevelů v nich uložená (obr. 10). Rostlinné zbytky na povrchu půdy zase zabraňují herbicidu v cestě do půdy, kde pak jeho koncentrace nemusí být dostatečná a herbicidní film kompaktní. Z tohoto pohledu jsou problematické především minimalizační a půdoochranné technologie zakládání porostu, a to především pokud jsou uplatňovány po plodinách, které nechávají na pozemku větší množství posklizňových zbytků a jsou sklízeny pozdě (kukuřice na zrno - obr. 11).

Z pohledu selektivity půdních herbicidů je důležité především nastavení správné hloubky setí, ale také její plošná vyrovnanost. Vymělčení secích botek na utužených částech pozemku (časté především na souvratích), může po intenzivnějších srážkách vést k poměrně silnému poškození plodiny méně selektivními půdními herbicidy. Velmi často dochází na takových částech pozemku k aditivnímu působení více stresových faktorů, neboť už jen samotné utužení půdy způsobuje rostlině výrazný stres. Pokud navíc dojde na takových místech ještě k předávkování herbicidu, může být retardace citlivých plodin fatální.

Obr. 10: Po zeslábnutí reziduálního působení půdních herbicidů mohou plevele (na obrázku lipnice roční) vzcházet zpod hrud a rostliných zbytků na povrchu půdy

Obr. 11: Velké množství posklizňových zbytků na povrchu půdy může vést ke snížení účinnosti preemergentních herbcidů

Aplikační technika

Dodržení dávky a rovnoměrnosti aplikace je klíčovým předpokladem vysoké účinnosti herbicidního ošetření. Glyphosate a většina listových graminicidů vykazují vyšší účinnost při použití nižších dávek postřikové jíchy. Hlavním důvodem je vyšší koncentrace adjuvantů v postřikové jíše. U plevelů, jejichž listy jsou hůře smáčivé (např. trávy), hraje významnou roli také velikost aplikačních kapének. Klasické štěrbinové trysky však nejsou pro dosažení nízké dávky postřikové jíchy příliš vhodné, neboť dochází k tvorbě velkého množství drobných kapének a zvyšuje se riziko úletu.

Účinnost většiny kontaktních herbicidů klesá, pakliže dávka postřikové jíchy klesne pod 150 l/ha. Přestože teoreticky můžeme dosáhnout stejného pokrytí listů i při nízkých dávkách aplikační jíchy (tvorba velmi malých kapiček), faktická penetrace listy je u menších kapiček nižší. Pro aplikaci půdních herbicidů by měla být použita dávka postřikové jíchy alespoň 200 l/ha, při horších vláhových podmínkách raději vyšší (300 l/ha).