Z artykułu dowiesz się
Ochrona roślin, zarówno konwencjonalna, jak i biologiczna, ma na celu ich zabezpieczenie przed uszkodzeniami, spowodowanymi przez szkodniki i choroby. Inną ważną funkcją jest zahamowanie wzrostu chwastów 1- i 2-liściennych poprzez zastosowanie chemiczno-syntetycznych substancji aktywnych. Warto o tym nadmienić, ponieważ np. w 2022 r. herbicydy stanowiły w Niemczech 50% całej rocznej ilości zastosowanych wszystkich substancji aktywnych.
Aby zapewnić skuteczne działanie środków ochrony roślin, kropla cieczy opryskowej musi mieć zapewniony dobry kontakt i przyczepność do rośliny. Dla biologicznego oddziaływania decydujący jest rozkład substancji czynnej na roślinie. Przy tym znaczenie ma struktura powierzchni danej rośliny.
Rośliny pokryte są nabłonkiem woskowym, tzw. kutikulą (cienka warstwa pokrywająca epidermę). Woda spływa zatem po tej warstwie z rośliny mniej lub bardziej intensywnie. Dlatego też krople cieczy roboczej powinny w możliwie optymalny sposób pokryć roślinę lub na niej zaschnąć. Substancje aktywne przenikają następnie do tkanki lub pozostają na powierzchni woskowej w postaci kryształków.
Z artykułu dowiecie się m.in. dlaczego do dobrego pobrania substancji czynnej ze środka ochrony roślin znaczenie ma zarówno budowa liścia, jak i kąt padania kropli cieczy roboczej i stan kutikuli.
Liście roślin jedno- i dwuliściennych różnią się w szczegółach budowy, dlatego też substancje czynne wykazują różną przyczepność i penetrują ich liście w odmienny sposób.
Liście dwuliściennych roślin uprawnych, jak np. rzepaku, ziemniaka, buraka cukrowego, strączkowych, owoców lub warzyw, mają po obu stronach liścia żywą tkankę zewnętrzną (rys. 1.). Warstwa ta określana jest jako epiderma. Warstwą bezpośrednio ją pokrywającą od zewnątrz jest kutikula, składająca się z kutyny i płytek wosku (rys. 3.). Kutikula zrośnięta jest ze ścianą, co ma zapobiegać odparowywaniu wody z komórek. Niektóre rośliny mają na swojej powierzchni drobne włoski lub specjalne kryształki wosku, dzięki czemu nabłonek uzyskuje nierównomierną powierzchnię.
We wnętrzu liścia odbywa się proces fotosyntezy. Strona liścia zwrócona ku słońcu ma tkankę palisadową (miękisz palisadowy) z dużą ilością chloroplastów, a tuż pod nią znajduje się tkanka gąbczasta (miękisz gąbczasty). Chloroplasty przekształcają energię słoneczną (światło) w energię chemiczną, wiążąc dwutlenek węgla z powietrza. W ten sposób rośliny przeprowadzają syntezę wszystkich ważnych substancji, niezbędnych do ich funkcjonowania. Miękisz palisadowy i gąbczasty przedzielone są przestworami powietrznymi, w których odbywa się wymiana gazów.
Wiązki przewodzące składają się z drewna (ksylemu) transportującego wodę z korzenia do liścia i łyka (floemu), transportującego produkty fotosyntezy, takie jak cukier z liścia do rośliny. W przypadku roślin dwuliściennych przebiegają one w formie siatki nieregularnie w całym liściu, dzięki czemu skróceniu ulegają drogi transportu substancji. Aparaty szparkowe znajdują się u większości roślin na dolnej stronie liścia i są odpowiedzialne za wymianę gazową.
Do roślin uprawnych jednoliściennych zalicza się przede wszystkim zboża, kukurydzę i trawy pastewne. Charakteryzują się one relatywnie jednolitą budową liścia (rys. 2.). Obustronny naskórek (epiderma) pokryty jest grubym nabłonkiem, o wysokim stopniu nieprzepuszczalności wody. Bardzo często na jej powierzchni występują kryształki, wzmacniające ten efekt. Pośrodku liścia traw i zboża znajduje się równomiernie rozłożona tkanka (mezofil), odpowiedzialna za fotosyntezę, z licznymi chloroplastami.
Przekrój schematyczny przez liść zboża.
Niezależnie od tego, czy krople cieczy roboczej przylgną optymalnie do rośliny, wpływ na jej przyczepność mają dodatkowo inne czynniki:
Istnieje wiele roślin uprawnych, które z powodu specyficznej powierzchni liścia odznaczają się słabym przyleganiem czystej kropli wody. Zalicza się do nich zboża, trawy, kukurydzę, rzepak, rośliny kapustowate, strączkowe, winorośl i owoce pestkowe. Bardzo słaba przyczepność utrudnia optymalne rozmieszczenie cieczy roboczej na liściu, a w przypadku oprysku grubokroplistego często może spowodować wręcz spłynięcie cieczy po roślinie w dół.
Jeśli powstanie duży kąt pomiędzy krawędzią liścia i powierzchnią kropli, zachowa ona swój okrągły kształt. Jednak, aby uzyskać zadowalające pokrycie powierzchni liścia, kąt ten musi być jak najmniejszy (rys. 4.). W przypadku niektórych odmian roślin z kutikuli wystają kryształki woskowe, na skutek czego powierzchnia staje się nieregularna. Na takiej powierzchni krople cieczy opryskowej nie mogą się poprawnie rozprzestrzenić. Najlepszym przykładem jest w tym przypadku wyczyniec polny. Skutkiem tego jest niedoszacowanie dawki, pogorszenie skuteczności substancji czynnych i powstawanie zjawiska odporności.
W celu poprawy zwilżenia i stopnia pokrycia liścia, konieczne jest dodawanie specjalnych środków, np. adiuwantów. Substancje te występują już w samym produkcie lub dodawane są na etapie przygotowywania cieszy roboczej. Ponadto dostępne jest całe spektrum tzw. dodatków poprawiających jakość cieczy roboczej, które podlegają takim samym procedurom certyfikacji jak substancje czynne. Substancje te mają na celu poprawę przylegania kropli substancji rozpuszczonej w wodzie i lepsze przyswojenie substancji czynnej – w zależności od odmiany roślin, preparatów, jakości wody i warunków pogodowych.
W optymalnych warunkach krople cieczy roboczej pokrywają powierzchnię liścia w taki sposób, że powstaje możliwie niewielki kąt krawędziowy (rys. 4.). W wyniku odparowania wody krople wysychają. Decydujące jest jednak ograniczanie strat, np. w efekcie opadów deszczu bezpośrednio po oprysku. Prędkość przyswajania substancji czynnych, ewentualnie ich pobierania, zależą od właściwości chemicznych substancji czynnych i formulacji. Dodatkowo znaczenie ma jakość wody i zastosowane inne substancje pomocnicze, np. produkty poprawiające przyleganie i zwilżenie na powierzchni liścia (rys. 6.).
Stałe substancje pozostają po odparowaniu wody na powierzchni liścia lub w warstwie woskowej. Mogą one tworzyć kryształki lub tzw. substancje amorficzne (rys. 5.). Substancje aktywne posklejane są z substancjami dodawanymi do cieczy roboczej – substancje czynne stałe powinny możliwie jak najlepiej i trwale przylegać do warstwy woskowej liścia. Stamtąd substancja czynna może rozpocząć uwalnianie się i przenikanie przez kutikulę do rośliny. Płynne substancje czynne z powodu swoich chemicznych właściwości zazwyczaj dobrze przenikają przez kutikulę i rozprzestrzeniają się w liściu. Wiele substancji czynnych nie przenika bezpośrednio przez żyjące komórki, lecz wykorzystuje do transportu wypełnione wodą ściany komórkowe.
Niektóre substancje czynne środków ochrony roślin, w szczególności systemiczne, dzięki swoim właściwościom chemicznym przenikają bezpośrednio przez kutikulę do tkanki i przemieszczają się w niej (rys. 6.). Jest to możliwe dzięki temu, że między płytkami wosku i kutikulą utrzymują się niewielkie ilości wody. Dlatego też droga substancji czynnych przebiega pomiędzy płytkami.
Kutikula znajduje się na ścianach komórkowych epidermy. Ściany komórkowe otaczają ściśle żywe komórki i składają się głównie z wiązek celulozowych. Te z kolei są poprzeplatane z hemicelulozą. Pomiędzy sąsiadującymi komórkami znajduje się dodatkowo warstwa pektynowa. W efekcie ściany komórkowe są podatne na przenikanie wody i umożliwiają przepływ i wnikanie substancji czynnych przez kutikulę. Z kolei plazmodesmy znajdujące się pomiędzy komórkami epidermy transportują różne substancje roślinne. Substancje czynne przenikają z epidermy do położonych poniżej warstw komórkowych i rozprzestrzeniają się w zależności od swoich właściwości.
W czasie pobierania substancji czynnych zawartych w środkach ochrony roślin, szczególnie ważną rolę odgrywa wilgotność, oddziałująca bezpośrednio na strukturę kutikuli (rys. 6.). W suchych warunkach atmosferycznych płytki woskowe nabłonka pozostają zamknięte i zapobiegają tym samym przenikaniu wody w obu kierunkach.
Dłużej utrzymująca się wilgotna i chłodna aura powoduje pęcznienie kutikuli (nabłonka), jednak woda tworząca się na powierzchni nie spływa – co często podkreślają praktycy. Dzięki temu substancje czynne szybciej przenikają do komórek i przez ściany komórkowe kutikuli.
To, co najważniejsze
|
Zaletą tego zjawiska jest fakt, że liście po deszczu lub ustąpieniu rosy pobierają dużo szybciej i lepiej substancje aktywne, niż dzieje się to w przypadku suchych warunków atmosferycznych. Zasada ta dotyczy wszystkich środków ochrony roślin. Ma to znaczenie w szczególności w przypadku preparatów (herbicydów) stosowanych do zwalczania chwastów jednoliściennych, ponieważ w ich przypadku kryształki woskowe, znajdujące się na powierzchni liścia utrudniają pokrycie cieczy roboczej.
Natomiast wadą jest to, że herbicydy stosowane nalistnie, w szczególności po mokrej i zimnej nocy, mogą wręcz niekiedy uszkadzać rośliny uprawne, gdyż substancja aktywna dostaje się do tkanki bardzo szybko, podczas gdy jej toksyczne właściwości nie zdążyły zostać zneutralizowane.
dr Maria Walerowska
dr Maria Walerowska
zastępca redaktora naczelnego, szef działu Uprawa
Najważniejsze tematy
