Bionisor - nawozy Astvit, nawozy ekologiczne, ukorzeniacz, mikroelementy

Charakterystyka glifosatu
GLIFOSAT (N-fosfonometyloglicyna: C3H8NO5P) jest stosowanym od 1971 roku nieselektywnym herbicydem o szerokim spektrum aktywności biologicznej.

Obecnie stosuje się ponad 90 preparatów handlowych, w których substancją aktywną jest glifosat. Najbardziej popularnym preparatem zawierającym glifosat, jest Roundup firmy Monsanto. Glifosat stał się jeszcze bardziej popularny w dobie rozwoju inżynierii genetycznej i planowania roślin genetycznie modyfikowanych. Obecnie jest to najczęściej stosowany herbicyd na świecie. Dla przykładu, w Niemczech jego wykorzystanie wzrosło o 100% w latach 1999 – 2010.

Budowa chemiczna i właściwości fizyko – chemiczne glifosatu

Glifosat jest N-fosfonometyloglicyną. Należy do herbicydów fosfonianowych – jest to pochodna kwasu fosfonowego, w cząsteczce której jeden z atomów wodoru grupy metylowej (CH3-) połączonej bezpośrednio z atomem fosforu, został zastąpiony przez glicynę (Ryc. 1). Glifosat powstaje w reakcji kwasu aminometylofosfonowego i nitrylu glikolowego w środowisku alkalicznym, a następnie hydrolizy powstałego N-fosfonometyloglicynonitrylu w obecności wodorotlenków. Glifosat ze względu na niską prężność par występuje w środowisku przede wszystkim w postaci stałej (bezbarwne kryształy).

Ryc. 1. Wzór chemiczny glifosatu (N-fosfonometyloglicyny)

Aby zwiększyć skuteczność działania glifosatu, stosuje się różne modyfikacje jego cząsteczki. Glifosat występuje w postaci kwasu, soli sodowej, potasowej, amonowej, izopropylowej oraz jako sól trimetylosiarczanu. W preparatach pestycydowych glifosat znajduje się głównie w formie soli izopropylowej.

Często stosowana sól izopropyloamoniowa glifosatu jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie. Glifosat nie rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, z wyjątkiem kwasu trifluorooctowego. Słabo rozpuszcza się w acetonie, heksanie, octanie etylu oraz propan-2-olu. Dzięki temu nie powinien według niektórych autorów rozpuszczać się w tłuszczach, czyli ulegać bioakumulacji w tkankach zwierzęcych. Inni badacze uważają, że niektóre organizmy (kręgowce i bezkręgowce) mogą wykazywać zdolność do jego gromadzenia.

Głównym metabolitem glifosatu jest kwas aminometylofosfonowy (aminomethylphosphonic acid – AMPA). Glifosat i AMPA są dosyć trwałe w środowisku. Można je wykryć w wodzie deszczowej, w wodzie powierzchniowej oraz glebie.

Zastosowanie glifosatu

Glifosat uznawany jest za rolników za bardzo dobry herbicyd ze względu na jego szybkie i skuteczne działanie. Glifosat wykazuje działanie w stosunku do jednorocznych i wieloletnich traw oraz roślin dwuliściennych. Służy on do zwalczania wielu chwastów (ok. 70 gatunków). Jest dobrym preparatem do niszczenia różnych gatunków niepożądanych roślin na dużych powierzchniach. Na świecie stwierdzono już ok. 31 gatunków chwastów odpornych na glifosat, np. skrzyp, szarłat i życica. Do gatunków silnie wrażliwych należą: gorczyca polna, jaskier polny, gwiazdnica pospolita, kostrzewa łąkowa, komosa biała, rzodkiew, starzec zwyczajny, świrzepa, przymiotno kanadyjskie, bluszczyk perski, perz właściwy, przetacznik, przytulia czepna, szarłat szorstki, rumianek pospolity, rumian polny, tasznik pospolity, niezapominajka polna, wiechlina roczna i żółtlica drobnokwiatowa. Gatunkami wrażliwymi na glifosat są: wyka, mlecz polny, mniszek pospolity, ostrożeń polny, krwawnik pospolity, rdesty, powój polny, babka zwyczajna i pokrzywa żegawka. Do gatunków roślin wodnych wrażliwych na glifosat należą: grążel żółty, hiacynt wodny, ostrożeń błotny, czyściec błotny, pałka wodna, manna mielec, rdest ziemnowodny, mozga trzcinowata, strzałka wodna, strzałka pospolita, wierzby i olcha czarna. Glifosat jest jedynym zaakceptowanym przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) herbicydem do walki z chwastami w środowisku wodnym.

Glifosat jest również wykorzystywany do niszczenia zbędnej roślinności przed zasianiem trawy, wokół drzew i krzewów, a także żywopłotów, w zbiornikach i ciekach wodnych, które nie są ujęciami wody pitnej, w szparach chodnikowych oraz na torach kolejowych. Glifosat stosuje się także do niszczenia bananowców zakażonych nicieniami z gatunku Radopholus similis Cobb.

Mechanizm działania glifosatu

Glifosat wykazuje dwa mechanizmy działania na rośliny. Związek ten pobierany jest przez zielone części roślin (liście, zielone pędy oraz pozbawioną drewna korę). Dalej przemieszcza się w roślinie w sposób układowy (zostaje rozprowadzony wraz z wodą oraz asymilatami) i dalej dostaje do jej części podziemnych (korzenia, rozłogów, cebuli, kłącza, bulw), wywołując ich obumieranie. Glifosat, po przedostaniu się do rośliny, hamuje aktywność syntetazy EPSP (5-enolopirogroniano-szikimo-3-fosforanu). Jest to główny enzym szlaku szikimowego, obecnego we wszystkich roślinach, grzybach i mikroorganizamach. Szlak ten nie występuje u zwierząt, dlatego też uważa się, że glifosat ze względu na główny mechanizm działania jest nietoksyczny dla zwierząt. W efekcie zahamowania syntetazy EPSP, zablokowana zostaje synteza aminokwasów aromatycznych w roślinach (fenyloalaniny, tyrozyny i tryptofanu), które są niezbędne dla ich wzrostu. Aminokwasy aromatyczne wchodzą bowiem w skład wielu barwników roślinnych: antocyjanów i flawonoidów.

Glifosat posiada również drugi mechanizm działania. Rozprowadzanie glifosatu po roślinie ma charakter samoregulujący. Glifosat ogranicza działanie tkanki asymilującej dwutlenek węgla w zielonych liściach i hamuje w ten sposób fotosyntezę. Zmniejszenie fotosyntezy ogranicza transport asymilatów i glifosatu, dzięki czemu wzrasta jego stężenie w liściach. W efekcie zaburzenia cyklu fotosyntezy przez glifosat, dochodzi do desykacji, czyli wysuszania roślin przez odwadnianie. Ograniczona zostaje dostępność wody do tkanek w roślinie. Desykację zapoczątkowuje zamknięcie aparatów szparkowych rośliny na skutek ograniczenia procesu respiracji. Przedłużone hamowanie fotosyntezy powoduje przemieszczanie się glifosatu do zamierających tkanek, gdzie wywołuje dalsze uszkodzenia. Tej metody działania glifosatu nie stosuje się tylko do niszczenia chwastów. Glifosat wykorzystuje się także w celu dosuszenia zbiorów zboża i rzepaku, a także aby zapobiec wtórnemu zachwaszczeniu. Glifosat gromadzi się w korzeniach roślin.

Metabolizm glifosatu

Glifosat hamuje rozwój chwastów już w ciągu pierwszej doby od zabiegu. Wchłanianie preparatów, które zawierają glifosat przez rośliny zachodzi tuż po ich opryskaniu i trwa około trzech godzin. Po upływie 7 – 14 dni od zastosowania preparatu widoczne są pierwsze objawy działania związku, czyli więdnięcie i żółknięcie chwastów. Zamierają one po 3 – 4 tygodniach. Preparaty handlowe zawierające glifosat są zazwyczaj znacznie bardziej toksyczne dla środowiska od samej substancji czynnej (glifosatu), ze względu na obecność substancji powierzchniowo czynnych oraz związków nośnikowych. Glifosat rozkłada się w środowisku przez pięć dni, natomiast okres połowicznego rozpadu Roundapu wynosi 45 – 60 dni, a w specyficznych warunkach nawet 360 dni. Jest on 17 – 32 razy bardziej toksyczny od samego glifosatu (zawiera dodatkowo sole amoniowe oraz związki powierzchniowo czynne). Preparat ten zostaje w środowisku naturalnym rozcieńczony w wodzie oraz rozproszony przez wiatr i zależnie od temperatury, dostępu tlenu, rodzaju gleby oraz rodzaju i ilości mikroorganizmów w glebie, może utrzymywać się w środowisku nawet przez czas 1,5 – 2 lat. Glifosat jest inaktywowany poprzez adsorpcję na minerałach ilastych gleby i rozkładany przez enzymy wytwarzane przez drobnoustroje. Szybkość rozkładu glifosatu w glebie uzależniona jest od jej rodzaju i żyjących w niej mikroorganizmów. Według niektórych autorów może ona wynosić od 2 do 200 dni. Znane są dwa mechanizmy całkowitej degradacji glifosatu. W obu dochodzi do przerwania kowalencyjnego wiązania C-P (węgiel-fosfor). W pierwszym mechanizmie enzym liaza C-P katalizuje rozpad wiązania C-P z jednoczesnym uwolnieniem sarkozyny i fosforu nieorganicznego. W drugim mechanizmie, pod wpływem oksydoreduktazy glifosatu, powstaje AMPA (kwas aminometylofosfonowy) i glioksalan, a następnie w wyniku reakcji katalizowanej przez liazę C-P, zostaje uwolniona reszta fosforanowa. Natomiast glioksalan zostaje włączony w cykl kwasów trikarboksylowych. Produktami degradacji glifosatu mogą więc być: AMPA lub sarkozyna, CO2, NH3, C2H5OH, fosforany i woda. AMPA może ulegać w glebie kumulacji lub rozkładowi wolniejszemu, niż glifosat. Prowadzi to do wzrostu liczebności grzybów, co pociąga za sobą zakłócenie równowagi biologicznej gleby i wpływa na pobieranie przez system korzeniowy roślin składników pokarmowych. W chłodniejszych strefach klimatycznych obserwowano wolniejszy rozkład glifosatu, niż np. na południu Europy lub strefach subtropikalnych. Bardzo dużo pozostałości glifosatu (do 90%) znajdowano w glebie, do głębokości 15 cm. Glifosat ulega również hydrolizie w wodzie, fotolizie i rozkładzie z wykorzystaniem procesów fotosyntezy. Rozkład Roundapu następuje znacznie wolniej i wymaga skomplikowanych mechanizmów. Od początku lat sześćdziesiątych nieprzydatne oraz przeterminowane środki ochrony roślin składowano w tzw. mogilnikach, a po ich wypełnieniu składowano je nieraz obok, w miejscach, które nie były do tego przeznaczone i nie odpowiadały podstawowym normom bezpieczeństwa. Dlatego też poszukuje się stale nowych metod detoksykacji pestycydów należących do węglowodorów chlorowanych i fosforoorganicznych, herbicydów triazynowych oraz insektycydów. Alternatywnymi metodami stały się techniki AOP (Advanced Oxidation Processes).

Obecnie dąży się do tego, aby herbicydy miały hydrofilowy charakter, ulegały szybkiej biodegradacji i nie ulegały bioakumulacji. Glifosat ulega szybkiej biodegradacji, zwłaszcza w środowisku wodnym. W produktach rolnych stwierdzano obecność glifosatu od ledwie wykrywalnych stężeń, poniżej 0,05 mg/kg do 20 mg/kg. Pozostałości glifosatu znajdowano w pszenicy i jęczmieniu oraz produktach pochodzących z tych zbóż, a także w soi, grochu i soczewicy. W ziarnach zbóż stężenie glifosatu występowało w granicach 0,1 – 9,5 mg/kg. Największe uprawy zbóż odpornych na glifosat znajdują się w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Argentynie i Brazylii. Po wprowadzeniu na rynek w 1998 roku soi Roundup Ready, zwiększono 200-krotnie europejską normę pozostałości glifosatu w ziarnie, z 0,1 do 20 mg/kg. W okolicach Buenos Aires glifosat znajdował się w dużej ilości w wodzie, w stężeniu 0,1 – 0,7 mg/l, a w glebie 0,5 – 5 mg/kg.

Szczególnie narażeni na kontakt z glifosatem są rolnicy, ogrodnicy, działkowcy oraz ich rodziny. Wiele przeprowadzonych badań świadczy o tym, że glifosat ma niekorzystny wpływ na organizm człowieka (np. wzrasta ryzyko wystąpienia chłoniaka nieziarniczego z przerzutami do licznych narządów, podwyższone ryzyko poronień i wad wrodzonych u dzieci farmerów). W 2015 r. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) uznała glifosat za substancję prawdopodobnie kancerogenną. Maksymalna zalecana w rolnictwie dawka glifosatu wynosi 1,8 kg/ha. Najwyższe dopuszczalne stężenie glifosatu w powietrzu (NDS) wynosi 10 mg/m3. Roundup może dostawać się do organizmu drogą powietrzną podczas oprysków. Poważne zatrucia glifosatem zdarzają się rzadko, ze względu na jego niskie wchłanianie przez skórę, układ oddechowy oraz inne drogi. Jest on uznawany za związek umiarkowanie toksyczny. Poważne zatrucia zdarzają się w wyniku przypadkowego lub celowego połknięcia preparatu.

Głównym produktem rozpadu glifosatu w wodzie, glebie oraz roślinach jest AMPA, czyli kwas aminometylofosfonowy. Powstaje on w wyniku hydrolizy glifosatu i ma dłuższy okres półtrwania od niego. Różni się też od niego mechanizmem działania, który do tej pory nie jest dość dobrze poznany. AMPA wykazuje większą toksyczność od samego glifosatu.

Metody zabezpieczenia upraw ekologicznych przed glifosatem

Ze względu na przenoszenie glifosatu z wiatrem istnieje duże ryzyko skażenia upraw ekologicznych sąsiadujących z uprawami konwencjonalnymi, na których go zastosowano. Wbrew powszechnej opinii największe ryzyko skażenia nie występuje w okresie wykonywania oprysku tylko w okresie żniw. Rolnicy zazwyczaj stosują opryskiwacze z dyszami ograniczającymi znoszenie oprysku ze względu na jego koszty i ryzyko związane z wystąpieniem zniszczeń w uprawach sąsiednich. Natomiast w okresie żniw, olbrzymie, wytworzone przez kombajny tumany kurzu, zawierającego glifosat lub jego pozostałości są przenoszone z wiatrem na uprawy ekologiczne. Jedyną metodą ograniczenia tego zjawiska jest zakładanie żywopłotów i wiatrochronnych zadrzewień. Należy pamiętać, że w/w pasy roślin powinny być średnio zwarte, żeby osłabić siłę wiatru i zatrzymać kurz w środku. Zadrzewienia zupełnie zwarte mogą prowadzić do powstawania turbulencji wiatru, które przeniosą gifosat nad drzewami i dodatkowo zwiększą ryzyko wylegania zbóż.

Straty finansowe spowodowane nawet śladową obecnością glifosatu lub produktów jego rozpadu mogą być bardzo duże. Niektóre przedsiębiorstwa są gotowe zapłacić nawet kilkaset złotych więcej za tonę surowca ekologicznego pod warunkiem, że będzie cechował się zerową obecnością AMPY do 4 miejsc po przecinku. W 2018 roku, w przypadku gryki, różnica w cenie wynosiła 320 zł/t.

Tak istotna różnica w cenie sprawia, że koszt założenia ochronnych zadrzewień może się szybko zwrócić. Poza tym zadrzewienia ograniczają straty wody z gleby i roślin poprzez osłabienie siły wiatru. W zależności od odległości od uprawy, przyczyniają się do wzrostu plonu zbóż o 5-20%, a warzyw nawet do 50%. Im dotkliwsza jest susza, tym korzystniejszy wpływ zadrzewień na wzrost plonów.

Piśmiennictwo

  1. Brzeźnicki S., Bonczarowska M., Glifosat – metoda oznaczania. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy, 2008, 1 (55), s. 35 – 40.

  2. Grobela M., Różnice w pobieraniu Mn przez Sinapis alba L. oraz Triticum aestivum L.

  3. Krzyśko-Łupicka T., Grata K., Ekologiczne skutki działania herbicydu fosfoorganicznego na diazotrofy glebowe w okresie jesiennym. Część I. Proceedings of ECOpole, 2007, 1, ½, s. 169 – 173.

  4. Kwiatkowska M., Jarosiewicz P., Bukowska B., Glifosat i jego preparaty – toksyczność, narażenie zawodowe i środowiskowe. Medycyna Pracy, 2013, 64 (5), s. 717 – 729.

  5. Pieniążek D., Bukowska B., Duda W., Glifosat – nietoksyczny pestycyd? Medycyna Pracy, 2003, 54 (6), s. 579 – 583.

  6. Płatkowski M., Telesiński A., Wpływ preparatów Roundup 360 SL i Roundup 360 PLUS na aktywność wybranych fosfataz w glinie piaszczysto – ilastej. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 2017, 17, 2 (58), s. 149 – 156.

po zastosowaniu środków ochrony roślin na bazie glifosatu i MCPA oraz odpowiednich herbicydowych cieczy jonowych. Progress in Plant Protection, 2016, 56 (3), s. 312 – 317.

  1. Skoczko I., Rozkład pestycydów metodą Fentona z wykorzystaniem MgO2. Rocznik Ochrona Środowiska Środkowo – Pomorskiego Towarzystwa Naukowego Ochrony Środowiska, 2013, 15, s. 1460 – 1473.

  2. Steinmann H.H., Dickeduisberg M., Theuvsen L., Uses and benefits of glyphosate in German arable farming. Crop Prot., 2012, 42, s. 164 – 169.

  3. Terebieniec A., Filipowicz N., Krajewska E., Wicka-Grochowska M., Klimek-Ochab M., Roszko M., Cieśliński H., Izolacja drożdży psychrotolerancyjnych oraz ocena ich zdolności do wykorzystania N-fosfonometyloglicyny jako źródła pierwiastków biogennych. Postępy Mikrobiologii, 2017, 56 (Supl. 2), s. 31 – 31.

  4. Walerowska M., Glifosat – za granicą wrze! Top Agrar Polska, 2015, 11, s. 94 – 97.

  5. Weber R., Kita W., Pusz W., Wpływ herbicydów zawierających glifosat na odporność i odżywianie roślin. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Rolnictwo CXVIII, 2016, 620, s. 83 – 92.

  6. Szyszkiewicz-Golis M., Golis A., Zadrzewienia śródpolne – dlaczego są tak ważne, jak je sadzić i pielęgnować, 2007, s. 6-10.