Prévia do material em texto
SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 58 Capítulo 3 HERBICIDAS: CLASSIFICAÇÃO E MECANISMOS DE AÇÃO Antonio Alberto da Silva, Francisco Affonso Ferreira e Lino Roberto Ferreira Os herbicidas podem ser classificados de diversas maneiras, de acordo com as características de cada um. Essas características individuais permitem estabelecer grupos afins de herbicidas com base em sua seletividade, época de aplicação, translocação, estrutura química e mecanismo de ação (WELLER, 2003a). 1. QUANTO À SELETIVIDADE 1.1. Herbicidas seletivos São aqueles que, dentro de determinadas condições, são mais tolerados por uma determinada espécie ou variedade de plantas do que por outras. Como exemplo, tem-se 2,4-D para a cana-de-açúcar; atrazine para o milho; fomesafen para o feijão; imazethapyr para a soja; etc. Todavia, a seletividade é sempre relativa, pois depende do estádio de desenvolvimento das plantas, das condições climáticas, do tipo de solo, da dose aplicada, etc. Para soja, por exemplo, o metribuzin é seletivo apenas quando aplicado em pré-emergência, e mesmo assim a dose tolerada é dependente das condições edafoclimáticas. 1.2. Herbicidas não-seletivos São aqueles que atuam indiscriminadamente sobre todas as espécies de plantas. Normalmente são recomendados para uso como dessecantes ou em aplicações dirigidas. Exemplos: diquat, paraquat, glyphosate, etc. Todavia, por meio da biotecnologia, é possível tornar um herbicida não-seletivo a seletivo para determinada espécie; exemplo: a soja trasgênica resistente ao glyphosate. 2. QUANTO À ÉPOCA DE APLICAÇÃO 2.1. Pré-plantio Quando o herbicida é muito volátil, de solubilidade muito baixa em água e, ou, fotodegradável, ele necessita ser incorporado ao solo; por esta razão, deve ser aplicado antes do SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 59 plantio, como é o caso do trifluralin. Quando aplicado após o preparo do solo e incorporado a este antes do plantio, diz-se que este herbicida é aplicado em PPI, ou seja, aplicado em pré- plantio e incorporado. Também, no sistema de plantio direto (cultivo mínimo), alguns herbicidas devem ser aplicados antes do plantio. Esses produtos normalmente são não-seletivos, apresentam curto efeito efeito residual e quase sempre são utilizados como dessecantes, visando facilitar o plantio e promover cobertura morta do solo; exemplos: glyphosate, paraquat, etc. Contudo, pode-se também misturar, a estes, especialmente ao glyphosate, outros que possuem maior efeito residual no solo. Estes podem ou não auxiliar na dessecação das plantas, porém têm como objetivo principal garantir o controle inicial das plantas daninhas na implantação da lavoura; exemplos: flumioxazin, imazaquin, clorimuron-ethyl, imazethapy, metribuzin, etc. 2.2. Pós-plantio Dependendo da atividade dos herbicidas sobre as plantas, eles devem ser aplicados em pré ou em pós-emergência das culturas ou das plantas daninhas. Quando são absorvidos apenas pelas folhas, eles somente devem ser aplicados em pós-emergência das plantas daninhas, pois muitas vezes, apesar penetrarem também pelas raízes, quando atigem o solo, são desativados (sorvidos). Estes produtos podem, ainda, ser não-seletivos para a cultura e, neste caso, estes devem ser aplicados antes da emergência (pré-emergência) desta ou de forma dirigida, como é o caso do glyphosate e paraquat aplicados no plantio direto de milho, trigo, feijão, etc; ou, em aplicação dirigida, em culturas perenes como fruteiras, reflorestamento e lavouras de café. Entretanto, se o herbicida é seletivo para a cultura, ele pode ser aplicado em pós-emergência de ambas (plantas daninhas e culturas); exemplo: sethoxydim em tomate, feijão e soja, nicosulfuron em milho, metsulfuron-methyl em trigo, etc. Se o herbicida é absorvido pelas folhas e raízes, a sua aplicação em pré ou pós- emergência vai depender da tolerância da cultura e, também, das condições nas quais ele apresenta melhor desempenho, como é o caso do metribuzin, que pode ser usado em tomate em pré e em pós-emergência tardia ou após o transplante. Todavia, na cultura da soja somente pode ser usado em pré-emergência, pois em pós-emergência, até mesmo em subdoses, ele é muito tóxico à soja. Outro exemplo seria o herbicida atrazine, recomendado para as culturas de milho e sorgo. A este produto, quando utilizado em pós-emergência, deve-se adicionar à calda óleo mineral visando solubilizar parte da cera epicuticular, aumentando a sua penetração pelas folhas. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 60 3. QUANTO À TRANSLOCAÇÃO Os herbicidas podem ser de contato quando atuam próximo ou no local onde eles penetram nas plantas; exemplos: paraquat, diquat, lactofen, etc. O simples fato de um herbicida entrar em contato com a planta não é suficiente para que ele exerça sua ação tóxica. Ele terá necessariamente que penetrar no tecido da planta, atingir a célula e posteriormente a organela, onde atuará para que seus efeitos possam ser observados. Os herbicidas também podem se movimentar (translocar) nas plantas pelo xilema, pelo floema ou por ambos. Quando o movimento (translocação) do herbicida é via floema ou floema e xilema, ele é considerado sistêmico. Estes herbicidas sistêmicos são capazes de se translocarem a grandes distâncias na planta, como é o caso de 2,4-D, glyphosate, imazethapyr, flazasulfuron, nicosulfuron, picloram, etc. Estes produtos, quando usados em doses muito elevadas, podem apresentar ação de contato. Neste caso, a ação do produto pode ser mais rápida, porém com efeito final menor, porque a morte rápida do tecido condutor (floema) limita a chegada de dose letal do herbicida a algumas estruturas reprodutivas das plantas. 4. QUANTO AOS MECANISMOS DE AÇÃO É interessante que se faça distinção entre os termos usados rotineiramente quando se refere a herbicida: “modo e mecanismo de ação de herbicida”. “Modo de ação” refere-se à seqüência completa de todas as reações que ocorrem desde o contato do produto com a planta até a sua morte ou ação final do produto; já a primeira lesão bioquímica ou biofísica que resulta na morte ou ação final do produto é considerada “mecanismo de ação”. É importante lembrar que um mesmo herbicida pode influenciar vários processos metabólicos na planta, entretanto a primeira lesão que ele causa na planta pode caracterizar o seu mecanismo de ação (THILL, 2003a). Quanto ao mecanismo de ação, os herbicidas podem ser classificados em: reguladores de crescimento (auxinas sintéticas), inibidores de fotossíntese (fotossistema II), inibidores da protoporfirinogênio oxidase (PPO), inibidores do arranjo de microtúbulos, inibidores da síntese de ácidos graxos de cadeias muito longas (VLCFA), inibidores do fotossistema I, inibidores da acetolactato sintase (ALS), inibidores da EPSP sintase, inibidores da glutamina sintetase, inibidores da acetil CoA carboxilase (ACCase), inibidores da síntese de lipídeos (não inibem a ACCase) e inibidores da síntese de carotenóides (despigmentadores) (HRAC, 2005). SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 61 4.1. Herbicidas auxínicos ou mimetizadores de auxina Esta classe de herbicidas é uma das mais importantes em todo o mundo, sendo extensivamente utilizada em culturas de arroz, milho, trigo e cana-de-açúcar e em pastagens. Historicamente, o 2,4-D e oMCPA são os mais importantes, porque eles marcaram o início do desenvolvimento da indústria química (THILL, 2003a). Os herbicidas auxínicos, quando aplicados em plantas sensíveis, induzem mudanças metabólicas e bioquímicas, podendo levá-las à morte. Estudos sugerem que o metabolismo de ácidos nucléicos e os aspectos metabólicos da plasticidade da parede celular são seriamente afetados. Acredita-se que estes produtos interfiram na ação da enzima RNA-polimerase e, conseqüentemente, na síntese de ácidos nucléicos e proteínas (THILL, 2003a). Estes herbicidas induzem intensa proliferação celular em tecidos, causando epinastia de folhas e caule, além de interrupção do floema, impedindo o movimento dos fotoassimilados das folhas para o sistema radicular. Esse alongamento celular parece estar relacionado com a diminuição do potencial osmótico das células, provocado pelo acúmulo de proteínas e, também, mais especificamente, pelo efeito destes produtos sobre o afrouxamento das paredes celulares. Essa perda da rigidez das paredes celulares é provocada pelo incremento na síntese da enzima celulase. Após aplicações de herbicidas auxínicos, em plantas sensíveis, verificam-se rapidamente aumentos significativos da enzima celulase, especialmente da carboximetilcelulase (CMC), notadamente nas raízes. Por esse motivo, as espécies sensíveis têm seu sistema radicular rapidamente destruído. Em conseqüência dos efeitos desses herbicidas, verifica-se crescimento desorga- nizado, que leva estas espécies a sofrer, rapidamente, epinastia das folhas e retorcimento do caule, engrossamento das gemas terminais e morte da planta (Fig. 1), em poucos dias ou semanas. Figura 1 – Sintomas leves de intoxicação de plantas de algodão (A) e ação final do produto sobre plantas de Raphanus raphanistrum (B). A B SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 62 4.1.1. Seletividade A seletividade dos herbicidas auxínicos pode ser dependente de diversos fatores: 1. Arranjamento do tecido vascular em feixes dispersos, sendo estes protegidos pelo esclerênquima em gramíneas (monocotiledôneas). Essa característica especial das monocotiledôneas pode prevenir a destruição do floema pelo crescimento desorganizado das células, causada pela ação de herbicidas auxínicos. 2. Aril hidroxilação do 2,4-D, sendo esta a principal rota para o metabolismo. É comum a aril hidroxilação resultar na perda da capacidade auxínica destes herbicidas, além de facilitar a sua conjugação com aminoácidos e outros constituintes da planta. 3. Algumas espécies de plantas podem excretar estes herbicidas para o solo através de seu sistema radicular (exsudação radicular). 4. Estádio de desenvolvimento das plantas; exemplos: para arroz e trigo deve-se usar o 2,4-D após o perfilhamento e antes do emborrachamento. Na cultura do milho (4-6 folhas), deve-se usar o 2,4-D apenas em aplicação dirigida. Nas culturas de arroz e trigo, se aplicado fora do estádio de desenvolvimento recomendado, e na cultura do milho, se aplicado em pós-emergência total ocorrem sérios problemas de fitotoxicidade. 4.1.2. Problemas causados pela utilização incorreta de herbicidas auxínicos Todos os herbicidas auxíncos são derivados de ácidos fracos e podem ser formulados nos seus respectivos ácidos, sais ou ésteres, podendo, cada um dos diferentes princípios ativos, ser comercializado isoladamente ou em misturas, recebendo nomes comerciais diversos. Alguns desses produtos podem permanecer ativos no solo por longo período, exigindo cuidados especiais para se realizar rotação de culturas. Por exemplo, derivados do ácido picolínico podem causar fitotoxicidade, em doses extremamente baixas, em uva, tomate, fumo, algodão, etc., que são espécies altamente sensíveis. Deriva, resíduos deixados em pulverizadores mal lavados e contaminação de água de irrigação por estes herbicidas, em condições de campo, podem causar sérios problemas técnicos, comprometendo de maneira severa o rendimento de culturas e a qualidade do ambiente. As seguintes medidas são recomendadas para reduzir problemas com a utilização destes herbicidas: a) Evitar o uso de formulações que apresentam elevada pressão de vapor (muito voláteis), principalmente em aplicações aéreas. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 63 b) Usar maior tamanho de gotas, se praticável. c) Usar baixa pressão para aplicação. d) Evitar a aplicação quando o vento estiver em direção às culturas. e) Tomar cuidado especial com a lavagem do pulverizador após as aplicações. Usar, além de detergente, amoníaco ou carvão ativado. 4.1.3. Caracterização de alguns herbicidas auxínicos 2,4-D Sal ou éster amina do ácido 2,4 diclorofenoxiacético (2,4-D) foi o primeiro herbicida seletivo descoberto para o controle de plantas daninhas latifoliadas anuais. É recomendado para pastagens, gramados e culturas gramíneas (arroz, cana-de-açúcar, milho, trigo, etc.). As formulações ésteres e ácidas são prontamente absorvidas pelas folhas, e aquelas à base de sal são rapidamente absorvidas pelo sistema radicular das plantas.Em ambos os casos o 2,4-D se transloca por toda a planta pois se movimenta tanto pelo floema quanto pelo xilema. Apresenta solubilidade de 600 mg L-1 e pKa de 2,8. O Koc varia com a composição, sendo de 20 mg g-1 de solo para formulações ácido ou sais e de 100 mL g-1 de solo para ésteres (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). As formulações aminas são mais adsorvíveis no solo do que as de éster e, porque são altamente solúveis, mais lixiviáveis, enquanto as de éster são praticamente insolúveis e, portanto, com menor movimentação. Apresenta persistência curta a média nos solos. Em doses normais, a atividade residual do 2,4-D não excede a quatro semanas em solos argilosos e clima quente. Em solos secos e frios, a decomposição é consideravelmente reduzida. Movimenta-se pelo floema e, ou, xilema, acumulando-se nas regiões meristemáticas dos pontos de crescimento. Transloca-se com grande eficiência em plantas com elevada atividade metabólica, sendo esta a condição para ótima atividade do produto. Em geral, plantas ganham maior tolerância com a idade; entretanto, durante o florescimento, a resistência a estes herbicidas hormonais é reduzida. É muito utilizado em misturas com inibidores da fotossíntese na cultura da cana-de-açúcar, e com glyphosate, para uso no plantio direto e em aplicações dirigidas, em fruteiras e lavouras de café. Em mistura com o picloram, é usado para controlar plantas daninhas perenes, em pastagens. O 2,4-D, no mercado brasileiro, é encontrado em dife- rentes formulações e marcas comerciais. Cada formulação pode apresentar características físico- SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 64 químicas diferentes, conferindo ao produto características diferenciais quanto à seletividade, volatilidade, toxicidade, persistência no ambiente, etc. Dicamba O sal de dimetilamina do ácido 3, 6-dicloro-2-metoxibenzoico (dicamba) é facilmente translocado pelas plantas via floema e, ou, xilema. Apresenta maior efeito sobre dicotiledôneas, sendo recomendado de modo semelhante ao 2,4-D para o controle de plantas em culturas de cana-de-açúcar, milho e trigo e em pastagens. É muito utilizado para controlar algumas espécies de dicotiledôneas tolerantes ao 2,4-D, como o cipó-de-veado (Polygonum convolvulus L.), comuns em lavouras de trigo, na região Sul do Brasil. Apresenta solubilidade de 720.000 mg L-1;pKa: 1,87; Kow: 0,29; e Koc de 2 mg g-1 de solo. É muito pouco adsorvido pelos colóides de argila e mais pela matéria orgânica do solo. Sendo um herbicida de alta solubilidade em água, está sujeito a lixiviação, dependendo da intensidade, do movimento capilar da água e, ou, da evaporação. Picloram O ácido 4-amino 3,5,6 tricloro-2-piridinacarboxílico (picloram) é um produto extremamente ativo sobre dicotiledôneas, sendo muito utilizado em misturas com o 2,4-D, formando o Tordon, Dontor ou Manejo, e também com fluroxypyr formando o Plenum, para controlar arbustos e árvores. Apresenta pKa: 2,3; Kow: 1,4 a pH 7,0 e 83,2 a pH 1; e Koc médio de 16 mg g-1 de solo. É fracamente adsorvido pela matéria orgânica ou argila. Apresenta longa persistência (meia-vida de 20 a 300 dias) e fácil mobilidade no solo, podendo se acumular no lençol freático raso, em solos de textura arenosa. Também, em razão de sua longa persistência no solo (dois a três anos), pode permanecer ativo na matéria orgânica proveniente de pastagens SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 65 tratadas com este produto (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Deve ser observado o período residual para o cultivo de espécies altamente sensíveis (videira, fumo, tomate, pimentão, algodão, etc.), que podem apresentar severos sintomas de intoxicação, até mesmo quando cultivadas em solos adubados com esterco proveniente de pastagens tratadas com picloram e pastoreadas logo depois. A mistura (picloram + 2,4-D) é muito utilizada em pastagens para o controle de plantas daninhas anuais, perenes e de árvores. Esta mistura pode ser usada em área total ou em áreas localizadas, considerando o controle de plantas daninhas herbáceas e arbustivas. Para o controle de árvores, pode ser feito o pincelamento ou a pulverização dos tocos, para evitar a rebrota de espécies-problema como o leiteiro (Peschiera fuchsiaefolia) e outras. Quando aplicação é feita no toco é fundamental que esta seja realizada imadiatamente após o corte da árvore, antes que se inicie o processo de cicatrização, o que dificulta a absorção e translocação do herbicida até as raízes (SILVA et al., 2002). O picloram, na planta, apresenta efeito lento, porém extremamente persistente (a planta não consegue metabolizar rapidamente o picloram). Triclopyr O ácido [(3,5,6-tricloro-2-piridinil) oxi] acético (triclopyr) apresenta ação semelhante ao picloram, porém é rapidamente degradado no solo; sua meia-vida é de 20 a 45 dias, dependendo do tipo de solo e das condições climáticas. Apresenta solubilidade em água de 23 mg L-1; pressão de vapor de 1,26 x 10-6 mm Hg a 25 oC, pKa: 2,68; Kow: 2,64 a pH 5 e 0,36 a pH 7; e Koc médio de 20 mL g-1 de solo. Seu grau de adsorção depende do pH do solo. Em solos leves, sob condições de alta pluviosidade, pode haver lixiviação (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É recomendado para uso em pós-emergência, em aplicação foliar, em área total para controle de plantas daninhas em pastagens e arroz. É também muito eficiente e seletivo para controlar dicotiledôneas infestantes de áreas cultivadas com gramas: jardins, açudes, campo de futebol, etc., (FREITAS et al., 2003). A aplicação poderá ser por equipamentos terestres ou por avião quando as áreas estiverem infestadas densamente por plantas daninhas de pequeno e médio porte. Deve ser aplicado de outubro a março (no período chuvoso), com as plantas em pleno vigor vegetativo, com ventos de 0 a 6 km h-1, umidade relativa > 50% e temperatura < 30 oC. Nunca fazer aplicações aéreas a menos de 2.000 m de SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 66 culturas sensíveis. O vento deverá estar soprando da cultura sensível para a área de aplicação. Interromper imediatamente as aplicações se houver mudança na direção do vento. 4.2. Herbicidas inibidores da fotossistema II São de grande importância na agricultura brasileira e mundial, sendo largamente utilizados nas culturas de grande interesse econômico, como arroz, feijão, milho, cana-de- açúcar, soja, algodão, fruteiras, hortaliças, entre outras (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). 4.2.1. Mecanismo de ação Os pigmentos, as proteínas e outras substâncias químicas envolvidas na reação da fotossíntese estão localizados nos cloroplastos. Nas condições normais, sem a interferência de inibidores do fotossistemoa II, durante a fase luminosa da fotossíntese, a energia luminosa capturada pelos pigmentos (clorofila e carotenóides) é transferida para um “centro de reação” especial (P680), gerando um elétron “excitado”. Este elétron é transferido para uma molécula de plastoquinona presa a uma membrana do cloroplasto (Qa). A molécula da plastoquinona “Qa” transfere o elétron, por sua vez, para uma outra molécula de plastoquinona, chamada “Qb”, também presa na proteína. Quando um segundo elétron é transferido para a plastoquinona “Qb”, a quinona reduzida torna-se protonada (dois íons de hidrogênio são adicionados), formando uma plastohidroquinona (QbH2), com baixa afinidade para se prender na proteína. De maneira simplificada, como pode ser visto na Fig. 2, a função da plastohidroquinona é transferir elétrons entre os fotossistemas II (P68O) e I (P7OO), (WELLER, 2003b). Muitos herbicidas inibidores do fotossistema II (derivados das triazinas, das uréias substituídas, dos fenóis, etc.) causam essa inibição prendendo-se na proteína, no sítio onde se prende a plastoquinona “Qb”. Essa proteína é a D-1, inicialmente chamada de 32 kDa. Estes herbicidas competem com a plastoquinona “Qb” parcialmente reduzida (QbH) pelo sítio na proteína D-1, ocasionando a saída da plastoquinona e interrompendo o fluxo de elétrons entre os fotossistemas. Além da competição em si pelo sítio na proteína, os herbicidas apresentam maior tempo de residência no sítio do que a plastoquinona “Qb”, o que aumenta o efeito inibitório destes. A proteína D-1 é hoje muito conhecida. Sabe-se, por exemplo, que ela tem uma configuração de cinco hélices que atravessam a membrana do cloroplasto (tilacóide) e duas hélices paralelas que se interligam. O sítio, ou bolso, onde a plastoquinona “Qb” se prende e onde os herbicidas vão se prender também, fica SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 67 entre a quarta e quinta hélices que atravessam as membranas dos cloroplastos e a hélice paralela que liga as duas. P S I P 700 2H2 Qb Qa P 680 P S II P QH2 P Q Fonte: Weller (2003b). Figura 2 - Esquema do transporte de elétrons na fotossíntese. Os derivados das triazinas e das uréias substituídas são conhecidos por se prenderem justamente ao sítio dos elétrons da proteína D-1. De modo geral, esta proteína é destruída rapidamente pela ação da luz. Estes herbicidas, quando se prendem à proteína, aumentam a estabilidade desta na presença da luz, impedindo sua destruição. A associação com a proteína se dá com aminoácidos diferentes no sítio para cada biótipo. Isso impede que uma mudança na sequência de aminoácidos da proteína (mutação), tornando esse biotipo resistente aquele herbicida, seja válida para outros produtos desse mesmo grupo químico. Herbicidas derivados do fenol (dinoseb, bromoxynil e ioxynil), por alguma razão não conhecida, não evitam a destruição da proteína D-1 pela luz, como fazem os “clássicos”. Diversos análogos do fenol foram descritos como inibidores fotossistema II, prendendo-se, também, ao sítio da plastoquinona “Qb”. Alguns exemplos: piridonas,quinolonas, naftoquinonas, benzoquinonas, pironas, dioxobenzotiazoles e cianoacrilatos. Plantas suscetíveis tratadas morrem mais rapidamente quando pulverizadas na presença da luz do que quando pulverizadas e colocadas no escuro. Esse fato demonstra que algo mais que a simples inibição do fotossistema II está ocorrendo. Atualmente, sabe-se que a clorose foliar que ocorre após o tratamento é devida a rompimentos na membrana dos pigmentos causados pela peroxidação de lipídios (ácidos graxos insaturados) da membrana (Fig. 3). SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 68 LIPÍDIOS PROTEÍNAS Fonte: Weller (2003b). Figura 3 - Estrutura esquemática da membrana de um cloroplasto. Quando a clorofila aceita um elétron, ela sai do estado neutro (sem carga) e vai para um estado de energia simples, que é normalmente transferido para o centro de reação (P680). Esta clorofila não retorna ao estado anterior quando o fluxo de elétrons é interrompido pela ação do herbicida que se prendeu ao sítio da plastoquinona “Qb”. Essa molécula de clorofila, no estado de energia simples, não podendo transferir o elétron ao centro de reação P680 (fotossistema II), torna-se ainda mais carregada e mais reativa (estado de energia tríplice). Em casos normais, para que a clorofila não se destrua, a carga é repassada aos carotenóides. Na presença do herbicida, o sistema de proteção, dado pelos carotenóides, é sobrepujado pelo excesso de clorofila no estado de alta energia. Esse excesso de energia (clorofila triplet) causa o início da peroxidação de lipídios por dois mecanismos: a: formação direta de radical lipídico nos ácidos graxos insaturados da membrana do cloroplasto; e b: a clorofila de carga tríplice também reage com oxigênio e produz um oxigênio reativo (oxigênio singlete). Essa molécula de oxigênio carregada contribui para o processo de formação dos radicais lipídicos nos ácidos graxos insaturados da membrana. Essas reações dão início ao processo de peroxidação das membranas, aparecendo os sinais de necrose foliar (WELLER, 2003b). 4.2.2. Características gerais dos inibidores do fotossistema II • A taxa de fixação de CO2 pelas plantas sensíveis, tratadas com esses herbicidas, declina poucas horas após o tratamento. • Estes herbicidas não provocam nenhum sinal visível de intoxicação no sistema radicular das plantas. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 69 • Aparentemente, todos eles podem ser absorvidos pelas raízes; entretanto, a velocidade de absorção foliar é diferente para cada produto deste grupo. • Todos eles translocam-se nas plantas apenas via xilema; por esse motivo, plantas perenes somente são eliminadas por esses herbicidas quando tratadas via solo. • Quando esses herbicidas são usados em pós-emergência, necessita-se de boa cobertura foliar da planta e, ainda, de adição de adjuvante (estes produtos podem apresentar difícil penetração foliar e não são sistêmicos). • Normalmente, estes herbicidas não apresentam problemas de deriva por volatilização, pois possuem pressão de vapor muito baixa. • Plantas que estão se desenvolvendo em condições de baixa luminosidade são mais suscetíveis a esses herbicidas. Elas apresentam menor barreira cuticular à penetração dos herbicidas e, ainda, menor reserva de carboidratos. • Tem sido observado, com relativa freqüência, o aparecimento de novas espécies de plantas daninhas resistentes a estes herbicidas (atuam em sítio de ação específico). Por este motivo, torna-se necessário fazer rotação com outros herbicidas que apresentam mecanismo de ação diferente. • Em geral, estes herbicidas são muito adsorvidos pelos colóides orgânicos e minerais do solo. Apresentam pouca ou média mobilidade no perfil do solo. Por estas razões, as doses recomendadas, quando aplicadas diretamente no solo, são variáveis para cada tipo de solo. • A persistência agronômica destes herbicidas no solo é extremamente variável, podendo ser curta para alguns produtos (< 30 dias) ou muito longa (> 720 dias) para outros. • É comum ocorrer efeito sinérgico quando se aplicam inibidores do fotostema II em mistura com outros herbicidas, inseticidas ou fungicidas inibidores da colinesterase. Neste caso, pode se verificar perda de seletividade do herbicida. • Todos os herbicidas inibidores do fotossistema II apresentam toxicidade muito baixa para mamíferos. 4.2.3. Mecanismos de seletividade As causas pelas quais os herbicidas inibidores do fotossistema II são seletivos são diversas e variam de cultura para cultura (WELLER, 2003b). • Alguns herbicidas deste grupo apresentam seletividade “toponômica” ou seletividade por posição. Como exemplo, tem-se a seletividade do diuron para a cultura do algodão. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 70 Na realidade, o diuron não causa intoxicação à planta do algodão quando utilizado em pré-emergência, porque este produto é muito pouco móvel no perfil do solo, não atingindo o local de sua absorção pela planta (sistema radicular). Todavia, se o diuron for incorporado mecanicamente ao solo, ou se for aplicado em solo de textura arenosa e com baixo teor de matéria orgânica, ele poderá entrar em contato com o sistema radicular do algodoeiro e causar severa intoxicação à cultura, podendo levá-la à morte. • Absorção diferencial por folhas e raízes - este fato pode ser devido à anatomia e, ou, morfologia das folhas e raízes e, também, ao tipo de formulação utilizado, podendo garantir a seletividade de determinadas espécies. Neste caso, o herbicida não será absorvido em quantidade suficiente para intoxicar a cultura. • Translocação diferencial das raízes para as folhas - isto ocorre devido à presença de glândulas localizadas nas raízes e ao longo do xilema, que adsorvem estes produtos, impedindo que sejam translocados até seus sítios de ação, localizados nos cloroplastos. • Metabolismo diferencial - algumas espécies de plantas, em suas raízes ou em outras partes, possuem enzimas que são capazes de metabolizar as moléculas de determinados herbicidas, transformando-os rapidamente em produtos não-tóxicos para as plantas. Como exemplo, pode-se citar o milho e o sorgo, que apresentam em suas raízes teores elevados de benzoxazinonas. Estes compostos podem promover rápida degradação da molécula de atrazine por meio de reações de hidroxilação, dealquilação, ou ainda a conjugação dessa molécula com polipetídeos naturais, tornando estas culturas tolerantes a este herbicida. Outro exemplo seria a seletividade da cultura de arroz ao herbicida propanil. As plantas de arroz apresentam concentração da enzima arilacilamidase 10 a 30 vezes superior às principais gramíneas infestantes na cultura. Elevadas concetrações da arilacilamidase, nas folhas de arroz, garantem a degradação do propanil antes que estes atinjam os cloroplastos (sítio de ação primário deste herbicida), o que não ocorre com as gramíneas infestantes dessa cultura. 4.2.4. Caracterização de Alguns Herbicidas Inibidores do Fotossistema II Atrazine SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 71 O 6-cloro-N-etil-N’-(1-metiletil)-1,3,5-triazina-2,4-diamina (atrazine) apresenta solubilidade em água de 33 mg L-1, pKa: 1,7, Kow: 481; e Koc médio de 100 mg g-1 de solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É moderadamente adsorvido pelos colóides da argila e da matéria orgânica, tantomais quanto maior o seu teor no solo; o processo é reversível, dependendo da umidade, da temperatura e do pH do solo. É lixiviável, sendo comum ser encontrado nos solos cultivados em profundidade superior a 30 cm e também em águas subterrâneas. Sua degradação no solo é, em parte, microbiana, mas também química e física. Apresenta meia-vida média, no solo, de 60 dias e persistência média a longa nos solos nas doses recomendadas (5 a 7 meses). Em solos tropicais e subtropicais sua persistência pode também ser maior que 12 meses se usado em doses elevadas em condições de pH do solo elevado, clima frio e seco. Em diversas regiões do Brasil, em campo, tem sido observada intoxicação da aveia semeada até 150 dias após aplicação de atrazine na cultura do milho. É muito utilizado na cultura do milho, sendo, também, recomendado para cana-de-açúcar, café, fruteiras, cacau, pimenta-do-reino, etc. Fumo e trigo são muito sensíveis ao atrazine. Quando aplicado em pós- emergência, tem-se observado ótima eficiência de controle das plantas daninhas mesmo utilizando-se doses menores que aquelas usadas em pré-emergência. Todavia, para isso, é necessário adicionar à calda óleo mineral, sendo mais eficiente para controlar plantas daninhas recém-emergidas (plantas com 1-2 pares de folhas). É muito utilizado em misturas com outros herbicidas em culturas de milho, cana-de-açúcar, fruteiras e outras. As plantas de milho e sorgo possuem a capacidade de metabolizar o atrazine absorvido, transformando-o por meio de reações de hidroxilação, dealquilação e conjugação, por ação de benzoxazinonas presentes nestas espécies, em compostos não-tóxicos. O atrazine é muito eficiente no controle de dicotiledôneas, porém apresenta eficiência apenas regular para controle de diversas monocotiledôneas. Na cultura do milho, é muito utilizado em pré-emergência, quando em mistura com o metolachlor, e também em pós-emergência precoce, quando em mistura com óleo mineral para controle de dicotiledôneas e em mistura no tanque com o nicosulfuron ou outras sulfoniluréias (foramsulfuron + idosulfuron-methyl), em áreas com infestação mista (JAKELAITIS et al., 2005). Simazine SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 72 O 6-cloro-N,N`-dietil-1,3,5-triazina-2,4-diamina (simazine) apresenta solubilidade em água de 3,5 mg L-1, pKa: 1,62, Kow: 122; e Koc médio de 130 mg g-1 de solo. É adsorvido pelos colóides da argila e da matéria orgânica e tanto mais quanto maior o seu teor no solo; o processo é reversível, dependendo da umidade, da temperatura e do pH do terreno. É pouco lixiviável, não sendo comum ser encontrado nos solos cultivados em profundidade superior a 10 cm. Sua degradação no solo é, em parte, microbiana, mas também química, ocorrendo hidrólise, com formação de hidroxisimazine e dealquilação do grupo amino. Apresenta persistência média no solo nas doses recomendadas de 5 a 7 meses em condições tropicais e subtropicais, podendo ser maior que 12 meses se usado em doses elevadas. Pode ser usado em pré-emergência das plantas daninhas nas culturas de café, cana-de- açúcar, alfafa, fruteiras, etc., para controle de dicotiledôneas e algumas gramíneas. Em doses maiores que 10 kg ha-1 do p.c., pode ser usado usado para limpeza de cercas e áreas industriais. É absorvido basicamente pelo sistema radicular das plantas, sendo pouco móvel no solo. É utilizado em misturas com o atrazine, visando minimizar efeitos do clima, principalmente oscilações pluviais, e também para aumentar o espectro de controle de espécies de plantas daninhas. Ametryn O N-etil-N`-1(metiletil)-6-(metiltio)-1,3,5-triazina-2,4-diamina (ametryn) apresenta solubilidade em água de 200 mg L-1; pKa: 4,1; Kow: 427; e Koc médio de 300 mg g-1de solo. É medianamente lixiviável nos solos arenosos (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Sua degradação no solo é, em maior parte microbiana, mas também química, por processos de oxidação e hidrólise. Apresenta persistência média no solo nas doses recomendadas de 4 a 6 meses em condições tropicais e subtropicais, podendo ser maior que nove meses se usado em doses elevadas, dependendo do clima e tipo de solo (meia-vida média no solo é de 60 dias). É recomendado para as culturas de cana-de-açúcar, banana, café, abacaxi, citros, milho e videira, para controle de mono e dicotiledôneas. Pode ser absorvido facilmente pelas raízes e folhas de plantas. É pouco móvel no solo, por ser muito adsorvido por colóides orgânicos e minerais. Sua SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 73 adsorção pelos colóides é muito influenciada pelo pH. Também pode apresentar adsorção negativa (dessorção), ocorrendo liberação para as plantas de moléculas anteriormente inativadas pelos colóides do solo. É muito utilizado em misturas com os herbicidas diuron, tebuthiuron, atrazine, trifoxysulfuron-sodium, 2,4-D, etc; principalmente quando recomendado para de cultura da cana-de-açúcar (PROCÓPIO et al., 2003). É pouco lixiviado no solo, permanecendo na maioria das condições na camada superior (primeiros 30 cm). Prometryne O N,N`-bis(1-metiletil)-6-(metiltio)-1,3,5-triazina-2,4-diamina (prometryne) apresenta solubilidade em água de 48 mg L-1; pKa: 4,09; Kow: 1.212; e Koc médio de 400 mg g-1de solo. É pouco lixiviado em solos de textura média a argilosa, sendo facilmente degradado por microrganismos que o utilizam como fonte de energia. Apresenta persistência média no solo nas doses recomendadas de 1 a 3 meses em condições tropicais e subtropicais, dependendo das condições de solo, do clima e da dose utilizada. Sua absorção é feita pelas folhas e raízes, sendo mais utilizado em pré-emergência. É recomendado para as culturas de quiabo, aipo, cenoura, alho, salsa, cebola, ervilha, etc. A cultura da cebola apresenta maior tolerância ao prometryne quando este é aplicado antes do transplante. Não apresenta seletividade para a cultura da cebola em semeadura direta. Metribuzin O 4-amino-6-(1,1-dimetiletil)-metiltio-1,2,4-triazina-5-(4H)-ona (metribuzin) apresenta solubilidade em água de 1.100 mg L-1; Kow: 44,7; e Koc médio de 60 mg g-1 de solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É moderadamente adsorvido em solos com alto teor de matéria orgânica e, ou, argila. É um herbicida muito dependente das condições edafoclimáticas para seu bom funcionamento. Quando aplicado na superfície de solo seco e persistir nesta SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 74 condição por sete dias, é desativado por fotodegradação (SILVA, 1989). O metribuzin é também facilmente lixiviado no solo, não sendo recomendado seu uso em solo arenoso e, ou, com baixo teor de matéria orgânica. É absorvido tanto pelas folhas quanto pelas raízes. Controla diversas espécies de dicotiledôneas e algumas gramíneas. É recomendado para aplicação em pré-emergência nas culturas de batata, tomate, soja, café, cana-de-açúcar e mandioca para o controle de diversas infestantes dicotiledôneas. Não apresenta nenhum controle sobre Euphorbia heterophylla. Na cultura do tomate conduzida em semeadura direta, deve ser usado exclusivamente em pré-emergência, logo após a semeadura. No tomate transplantado, poderá ser usado também em pós-emergência, até dez dias após o transplante das mudas. É utilizado em misturas com outros herbicidas, especialmente com trifluralin e metolachlor, na cultura da soja. Linuron O N-(3,4-diclorofenil)-N-metoxi-N-metiluréia(linuron) é um herbicida derivado da uréia e pertence ao grupo das uréias ou uréias substituídas. Apresenta solubilidade em água de 75 mg L-1, pKa: zero; Kow: 1.010; e Koc médio de 400 mg g-1 de solo. É adsorvido principalmente em solos com alto teor de matéria orgânica e, ou, argila, sendo pouco lixiviável nestes tipos de solo, apresentando persistência de 2 a 5 meses. É recomendado para uso em soja, algodão, milho, batata, cenoura, rabanete, alho, cebola, etc., principalmente para aplicações em pré-emergência. Nas culturas de cenoura e de cebola, pode também ser usado em pós-emergência, quando as plantas daninhas estiverem com 1-2 pares de folhas. É mais facilmente absorvido pelas raízes, tendo a sua atividade muito influenciada pelas características físico-químicas do solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Diuron SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 75 O N’-(3,4-diclorofenil)-N,N-dimetiluréia (diuron) apresenta solubilidade em água de 42 mg L-1; pKa: zero; Kow: 589; Koc médio de 480 mg g-1 de solo e meia-vida média no solo de 90 dias com persistência de 4-8 meses (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É muito adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais, sendo sua atividade altamente influenciada pelas características físico-químicas do solo; por esta razão, é pouco móvel no perfil do solo. Esta característica garante a “seletividade toponômica” do diuron para o algodão e outras culturas em solos de textura média a pesada. Todavia, em solos de textura arenosa e com baixo teor de matéria orgânica, o diuron pode atingir o sistema radicular das culturas, tornando-as sensíveis. É recomendado para as culturas de algodão, cana-de-açúcar, citros, abacaxi, mandioca, seringueira, pimenta-do-reino, cacau, etc., para o controle de gramíneas e dicotiledôneas, sendo facilmente absorvido pelas raízes das plantas. O diuron, também, é muito recomendado em misturas com diversos herbicidas (paraquat, ametryn, 2,4-D, tebuthiuron, atrazine, MSMA, etc.), para uso em plantio direto, em aplicações dirigidas. Tebuthiuron O N-[5-(1,1-dimetiletil)-1,3,4-tiadiazol-2-il]-N,N’-dimetiluréia (tebuthiuron) possui solubilidade em água de 2.570 mg L-1; pKa: zero; Kow: 671 e Koc médio de 80 mg g-1 de solo. É adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais, apresentando média lixiviação no perfil do solo. Quando usado em doses elevadas em cana-de-açúcar, recomenda-se não cultivar culturas sensíveis ao tebuthiuron, como feijão, amendoim e soja por um período inferior a dois anos e a três anos quando aplicado em pastagem. A persistência do tebuthiuron em regiões de elevada precipitação pluvial é de 12 a 15 meses; todavia, esta persistência é muito maior em regiões sujeitas a déficits hídricos prolongados. No Brasil, é recomendado para uso em cana-de-açúcar, pastagens e áreas não-cultivadas. Controla largo espectro de dicotiledôneas e monocotiledôneas anuais e perenes. É formulado como pó-molhável e suspensão concentrada. É recomendado para uso em pré-emergência na cultura da cana-de-açúcar, em aplicação isolada ou em misturas com outros produtos para o controle de plantas daninhas de folhas estreitas e largas que se propagam por sementes (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Também pode ser usado para eliminar árvores ou arbustos em pastagens. Neste caso, apresenta efeito lento, podendo demorar de 3 a 12 meses para eliminar a planta. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 76 Bentazon O 3-(1-metiletil)-(1H)-2,1,3-benzotiodiazinona-4(3H)-ona 2-dióxido (bentazon) apre- senta solubilidade em água de 500 mg L-1; Kow: 0,35; e Koc médio de 34 mg g-1 de solo. É adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais do solo, mostrando potencial de lixiviação muito reduzido, não sendo encontrado em profundidades superiores a 20 cm. Apresenta curta persistência no solo (inferior a 20 dias), não se observando efeito residual em culturas sucessoras (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É registrado no Brasil para as culturas de amendoim, arroz, feijão, milho, soja e trigo. É utilizado exclusivamente em pós-emergência, devido à reduzida absorção radicular. Recomenda-se adição de um adjuvante oleoso à calda, para lhe facilitar a absorção por algumas espécies de plantas daninhas, exceto para a cultura do feijão onde a adição do adjuvante não é recomendada pois pode causar fitotoxicidade. A eficácia é maior a temperaturas altas e reduz quando abaixo de 16 oC, razão pela qual, no inverno, o uso de óleo mineral torna-se mais necessário. Controla diversas espécies de folhas largas anuais, entre elas Acanthospermum australe, Bidens pilosa, Ipomoea grandifolia, Rhaphanus raphanistrum, Commelina benghalensis, além de outras. Contudo é totalmente ineficiente no controle de Euphorbia heterophylla e Amaranthus sp. Deve ser aplicado sobre plantas daninhas no estádio de 2 a 4 folhas, estando estas com bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem e umidade relativa do ar inferior a 60%. É comum ser utilizado em mistura, no tanque, com herbicidas recomendados para controlar plantas daninhas de folhas largas, quando a infestação do terreno incluir espécies que lhe são tolerantes. Não atua sobre gramíneas, visto que são comuns as combinações com graminicidas pós-emergentes; nestas condições, aplica-se, preferencialmente, primeiro o graminicida e, em um intervalo de três dias, o bentazon. A aplicação simultânea induz efeito antagônico. Propanil SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 77 O N-(3,4-diclorofenil) propanamida (propanil) apresenta solubilidade em água de 500 mg L-1; pKa: zero; Kow: 193; e Koc médio de 149 mg g-1 de solo. É fracamente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais. Apresenta persistência muita curta no solo, de apenas três dias, sendo decomposto basicamente por microrganismos. É compatível com a maioria dos herbicidas. Todavia, as misturas com fungicidas, inseticidas e fertilizantes foliares podem quebrar-lhe a seletividade para a cultura do arroz, pois inibem a enzima arilacilamidase responsável pelo rápido metabolismo do propanil nas plantas de arroz. Deve ser usado em aplicações seqüenciais com inseticidas: com os organofosforados observar intervalo mínimo entre as aplicações de 15 dias e, para os carbamatos, 30 dias. Não utilizá- lo em lavouras onde as sementes foram tratadas com carbofuran (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É recomendado em pós-emergência da cultura do arroz e das plantas daninhas, com estas, preferencialmente, no início do desenvolvimento (2 a 3 folhas). Deve ser aplicado com as plantas daninhas com bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de calor, umidade relativa do ar inferior a 70% e excesso de chuva, ou com a cultura em precárias condições vegetativas, fitossanitárias ou cobertas de orvalho. Não se adiciona surfatante à calda. Requer um período de seis horas sem chuva, após as aplicações, para assegurar sua absorção pelas plantas. Controla com eficiência diversas espécies de gramíneas, dicotiledôneas e ciperáceas. É muito comum o uso do propanil em mistura com outros herbicidas, visando aumentar o espectro de controle das plantas daninhas. 4.3. Herbicidas inibidores da PPO 4.3.1. Principais características As principais características dos herbicidas inibidores da PPO (WELLER, 2003c) são: • Herbicidas deste grupo podem penetrar pelas raízes, pelos caules e pelas folhas de plantas jovens. • Há muito pouca ou praticamente nenhumatranslocação nas plantas tratadas. • A atividade herbicida acontece na presença da luz, ou seja, no escuro, os herbicidas deste grupo não têm ação. • As partes tratadas da planta que são expostas à luz morrem rapidamente (dentro de um a dois dias). Como estes herbicidas não se movimentam dentro da planta, as necroses foliares têm o formato e a intensidade das gotículas de pulverização. É preciso que haja boa cobertura da planta, para que ela seja efetivamente controlada. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 78 • Os difeniléteres são fortemente adsorvidos pela matéria orgânica do solo e muito pouco lixiviados. • A ação tóxica dos herbicidas inibidores da PPO, quando aplicados em pré-emergência, se manifesta nas plantas próximo da superfície do solo, durante a emergência das plântulas • A incorporação ao solo diminui a ação destes herbicidas, em razão da maior sorção destes aos colóides do solo. • A persistência no solo varia consideravelmente entre os herbicidas deste grupo, podendo variar de alguns dias a vários meses. É comum ocorrer danos em culturas sucedâneas quando não se observa o período de carência recomendado, que pode variar com a dose aplicada, tipo de solo e condições climáticas. • São poucos os relatos na literatura sobre o aparecimento de plantas daninhas que adquiriram resistência a estes herbicidas, em decorrência do uso repetido destes. • A toxicidade para pássaros e mamíferos é baixa, enquanto para peixes ela varia de baixa a moderada. 4.3.2. Mecanismo de ação A atividade destes herbicidas é expressa por necrose foliar da planta tratada em pós- emergência, após 4-6 horas de luz solar. Os primeiros sintomas são manchas verde-escuras nas folhas, dando a impressão de que estão encharcadas pelo rompimento da membrana celular e derramamento de líquido citoplasmático nos intervalos celulares (Fig. 4A). A estes sintomas iniciais segue-se a necrose. Quando estes herbicidas são usados em pré-emergência, o tecido é danificado por contato com o herbicida, no momento em que a plântula emerge. Similarmente à aplicação pós-emergência, o sintoma característico é a necrose do tecido que entrou em contato com o herbicida (WELLER, 2003c). Após a absorção e pequena translocação destes herbicidas até o local de ação, a luz é sempre necessária para a ação herbicida. Experiências realizadas por vários autores mostraram que o uso de um herbicida inibidor do transporte de elétrons na fotossíntese (diuron), ou mesmo de um mutante de planta amarelo (não-fotossintetizante), não reduziu o dano ocasionado pela aplicação de um difeniléter. Estas experiências demonstraram que o requerimento de luz para a atividade herbicida dos difeniléteres não está relacionado com a fotossíntese. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 79 Figura 4 - Sintomas de intoxicação em plantas de pepino tratadas com fomesafen (A) e efeito residual no solo (carryover) em folhas de milho (B). No período de 1988-89, surgiram vários trabalhos que ajudaram no entendimento do mecanismo de ação desses herbicidas. Primeiramente foi mostrado que, tratando-se cloroplastos com um herbicida do grupo difenil-éter, houve a formação de grande quantidade de oxigênio singlete (1O2), reconhecidamente capaz de iniciar o processo de peroxidação de lipídios. Em seguida, outras publicações comprovaram que o pigmento envolvido era a protoporfirina IX, um precursor da clorofila. Foi mostrado que a protoporirina IX é acumulada fora dos plastídios, em tecidos tratados com os difeniléteres. Esse pigmento interage com o oxigênio e a luz para formar o oxigênio singlete (1O2). Foi descoberto também que substâncias capazes de inibir a síntese da protoporfirina IX (gabaculina, ácido levulênico, ácido 4,6-dioxoheptanóico) serviam de proteção contra os difeniléteres. Finalmente, foi mostrado que a enzima inibida pelos herbicidas do grupo dos difeniléteres era a protoporfirinogênio oxidase, conhecida simples- mente pela abreviatura PPO. Ficou então uma questão crucial para ser respondida: se a PPO é inibida, como é que a protoporfirina IX estaria sendo acumulada? Num trabalho de 1993, foi verificado que o protoporfirinogênio IX, precursor da protoporfirina IX, sai do centro de reação do cloroplasto quando a PPO é inibida e se acumula no citoplasma. A oxidação enzimática ocorre então no citoplasma, e o produto formado não serve de substrato para a enzima Mg-quelatase, responsável pela formação da Mg-protoporfirina IX. A protoporfirina IX formada no citoplasma, sem Mg, interage com o oxigênio e a luz para formar o oxigênio singlete (1O2) e iniciar o processo de peroxidação dos lipídios da plasmalema. Uma explicação final deve ser dada sobre o fato de que a protoporfirina IX se acumula muito rapidamente em células de plantas tratadas com um difeniléter ou oxadiazon, daí o aparecimento de necroses de forma tão rápida (4-6 horas). A acumulação rápida da B A SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 80 protoporfirina IX sugere um descontrole na rota metabólica de síntese desta. A explicação mais plausível é a inibição da síntese do grupo heme, precursor na planta dos citocromos, que é sintetizado a partir da protoporfirina IX com a interferência da Fe quelatase. O grupo heme é conhecido pela ação de controle na síntese do ácido aminolevulínico (ALA), a partir do glutamato. Com a inibição da PPO no cloroplasto, a síntese de heme é também inibida, deixando de haver o controle sobre a síntese de ALA. As conseqüências do descontrole são o aumento rápido do protoporfirinogênio IX, a saída para o citoplasma, a oxidação pela PPO no citoplasma, a formação da protoporfirina IX, o aparecimento do oxigênio singlete (forma reativa do oxigênio) e a peroxidação dos ácidos graxos insaturados da plasmalema (WELLER, 2003c). Vale a pena salientar que a enzima protoporfirinogênio oxidase (PPO) ocorre também nos mitocôndrios de células animais e que a enzima encontrada nos mitocôndrios é mais sensível aos herbicidas difeniléteres do que a enzima encontrada nos cloroplastos. A acumula- ção de protoporfirina em células humanas é conhecida por estar associada com algumas doenças, como a protoporfiria. Oxadiazon, por exemplo, quando adicionado na dieta de ratos, provoca níveis elevados de porfirina. O padrão de acumulação é o mesmo observado na doença Porfiria variegata. Esse fato sugere um manuseio bem cuidadoso desses herbicidas. 4.3.3. Caracterização de alguns herbicidas inibidores da PPO Fomesafen O 5-(2-cloro-4-(trifluorometil) fenoxi-N-(metilsulfonil)-2-nitrobenzamida (fomesafen) apresenta solubilidade em água de 50 mg L-1 (ácido); pKa: 2,83; Kow: 794; e Koc médio de 60 mg g-1de solo. Persistência alta no solo na dose recomendada, variando de dois a seis meses (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Recomenda-se observar um intervalo mínimo de 150 dias entre a aplicação do fomesafen e a semeadura de milho e, ou, sorgo. É registrado no Brasil para as culturas de soja e feijão. Controla grande número de espécies de folhas largas anuais, entre elas Acanthospermum australe, Amaranthus hybridus, Euphorbia heterophylla, Bidens pilosa, Ipomoea grandifolia, além de outras. É recomendado para uso em pós-emergência das plantas daninhas estando estas no estádio de 2 a 4 folhas. Deve ser aplicado com as plantas daninhas SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS– CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 81 com bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de muito calor e umidade relativa do ar inferior a 60%. Deve-se adicionar à calda o adjuvante recomendado pelo fabricante. Requer uma hora sem ocorrência de chuvas após a aplicação, para assegurar a absorção pelas plantas daninhas. É comum ser utilizado em mistura com o fluazifop-p-butyl, para o controle em pós-emergência de plantas daninhas dicotiledôneas e gramíneas e também com outros herbicidas, visando aumentar espectro de controle de plantas daninhas. Lactofen O 2-etoxi-1-metil-2-oxoetil-5-[2-cloro-4-(trifluorometil)fenoxi-2-nitrobenzoato (lactofen) apresenta solubilidade em água de 0,1 mg L-1; pKa: zero e Koc médio de 10.000 mg g-1de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais, apresentando muito baixa lixiviação no perfil do solo (RODRIGUES; ALEMIDA, 2005). O lactofen tem meia-vida no solo de três dias sendo completamente dissipado em menos de 30 dias, não afetando as culturas em sucessão. É registrado no Brasil para as culturas de soja, arroz e amendoim. Controla grande número de espécies de folhas largas anuais, incluindo algumas espécies- problema, como Euphorbia heterophylla, Sida rhombifolia, Commelina benghalensis, além de outras. É recomendado para uso em pós-emergência das plantas daninhas, no estádio de 2 a 4 folhas. O produto provoca intoxicação à cultura da soja, com clorose e necrose foliar e redução e crescimento, mas a cultura se recupera. É comum ser utilizado em mistura no tanque com outros herbicidas, visando aumentar o espectro de controle de plantas daninhas de folhas largas e, também, para inibir o aparecimento de biótipos resistentes a herbicidas. Oxyfluorfen O 2-cloro-1-(3-etoxi-4-nitrofenoxi)-4-(trifluorometil)benzeno (oxyfluorfen) apresenta solubilidade em água < 0,1 mg L-1; pKa: zero; Kow: 29.400; e Koc médio de 100.000 mg g-1de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais e, por isso, é resistente à SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 82 lixiviação no perfil do solo. Sua degradação no solo é essencialmente por fotólise e insignificante por microrganismos. Apresenta meia-vida de 30 a 40 dias e persistência média de seis meses no solo; podendo, esta, ser ainda maior em viveiros, devido às condições de umidade e sombreamento (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É registrado no Brasil para as culturas de algodão, café, arroz, cana-de-açúcar, citros, eucalipto e pinho, sendo utilizado em outros países, também, nas culturas de nogueira, videira, milho e amendoim. É utilizado em pré e pós-emergência precoce, dependendo da exigência da cultura. Controla gramíneas e algumas espécies de dicotiledôneas, ambas anuais. Em razão da sensibilidade à fotodecomposição, exige umidade no solo no momento da aplicação para penetrar neste, quando usado em pré-emergência, evitando a ação dos raios solares. Quando utilizado em pós-emergência, recomenda-se usar adjuvantes na calda. Em algodão, é usado quando a cultura atinge desenvolvimento superior a 50 cm de altura, em aplicação dirigida, de forma a não atingir o algodoeiro. Usar, se necessário, protetores de bicos. Aplicar após o cultivo, em pré-emergência das plantas daninhas, ou, no máximo, quando estas atingirem a fase de duas folhas; com elas mais desenvolvidas, aplicá-lo em mistura com o MSMA. Em arroz irrigado, pode ser usado em pré ou pós-emergência das plantas daninhas, porém antes da emergência do arroz. Em café, é utilizado tanto em viveiros quanto em cafezais jovens e adultos. Em viveiros, aplica-se logo após a semeadura ou até cinco dias depois, após a rega. Em cafezais jovens, deve ser aplicado em pré-emergência das plantas daninhas, em jato dirigido, de forma a não atingir a folhagem, podendo ser feitas duas aplicações anuais. Em cafezais adultos, deve ser aplicado logo após a arruação ou esparramação, em pré-emergência das plantas daninhas. Em plantações de eucalipto e pinho, aplica-se logo após o plantio, em pré-emergência das plantas daninhas, em solo úmido, na faixa de plantio, podendo ser pulverizado sobre as plantas, exceto nas variedades de eucalipto de folha pilosa, em que se faz em jato dirigido. Quando usado em pós-emergência, provoca o fechamento dos estômatos e deterioração das membranas celulares, ocasionando colapso das células. Em pré-emergência, age sobre o hipocótilo das plantas em germinação e nos meristemas foliares. Não tem ação sobre os tecidos radiculares, atuando unicamente sobre órgãos da parte aérea. Não é metabolizado nas plantas, sendo pouco absorvido pelo sistema radicular e, também, pouco móvel. Oxadiazon SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 83 O 3-[4,2-dicloro-5(1-metiletoxi)fenil]-5-(dimetietil)-1,3,4-oxadiazol-2-(3H)-ona (oxadiazon) apresenta solubilidade em água de 0,7 mg L-1 ; pKa: zero; Kow: 63.100; e Koc médio: 3.200 mg g-1 de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais do solo; por esta razão e devido à sua baixa solubilidade em água, apresenta lixiviação e movimentação lateral insignificantes. Sua persistência no solo é de dois a seis meses, dependendo da dose aplicada, do tipo de solo e das condições climáticas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). No Brasil, é recomendado para as culturas de arroz, alho, cebola, cenoura e cana-de-açúcar. Na cultura do arroz, preferencialmente, é utilizado em pré-emergência das plantas daninhas. Em cenoura, deve ser aplicado logo após a semeadura, antes da emergência das plantas daninhas, em solo úmido. O alho e a cebola e, de maneira geral, as culturas que se reproduzem por bulbo são bastante tolerantes ao oxadiazon. Nestas culturas deve ser utilizado em pré-emergência, logo após o plantio, podendo se reaplicar depois que as referidas culturas atinjam a fase de três folhas. Em cana-de-açúcar, aplica-se logo após o plantio, com as plantas daninhas ainda não emergidas, e, na cana-soca, logo após o corte, também em pré-emergência das invasoras. É comum aplicar o oxadiazon em misturas com herbicidas residuais (diuron, ametryn, simazine, etc.) na cultura de cana-de-açúcar. 4.4. Herbicidas inibidores do arranjo dos microtúbulos 4.4.1. Mecanismo de ação Estes herbicidas pertencem ao grupo das dinitroanilinas (trifluralin, pendimethalin e oryzalin). Interferem em uma das fases da mitose, que corresponde à migração dos cromossomas da parte equatorial para os pólos das células. Todos estes compostos (grupo das dinitroanilinas) interferem no movimento normal dos cromossomas durante a seqüência mitótica. O fuso cromático é formado por proteínas microtubulares denominadas tubulinas. Estas proteínas são contráteis, semelhantemente à actimiosina encontrada nos músculos dos animais, e responsáveis pela movimentação dos cromossomas para os pólos da célula. As dinitroanilinas inibem a polimerização destas proteínas e, conseqüentemente, a formação do fuso cromático e movimentação dos cromossomas na fase da mitose (Figs. 5 e 6). O efeito direto é sobre a divisão celular, tendo como conseqüência o aparecimento de células multinucleadas (aberrações). Estes herbicidas inibem o crescimento da radícula e a formação das raízes secundárias. São eficientes apenas quando usados em pré-emergência, porque a sua ação principal se manifesta pelo impedimento da formação do sistema radicular SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação84 das plantas. Eles provocam a ruptura da seqüência mitótica (prófase > metáfase > anáfase > telófase) já iniciada (WELLER; SHANER, 2003). 4.4.2 Principais características • Paralisam o crescimento das raízes. • Possuem pouca ou nenhuma atividade foliar. • Apresentam de moderada a muito baixa movimentação no solo. • Repetidas aplicações não resulta na maior degradação microbiológica. • Todos os herbicidas deste grupo apresentam de moderada a baixa toxicidade para mamíferos. • Apresentam ótima ação no controle de gramíneas. Figura 5 - Seqüência normal da mitose. Figura 6 - Mitose interrompida pela ação de herbicidas derivados das dininitoanilinas. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 85 4.4.3. Caracterização de alguns herbicidas inibidores dos microtúbulos Trifluralin O 2,6-dinitro-N-N-dipropil-4-(trifluorometil) benzoamina (trifluralin) é um herbicida que apresenta excelente ação sobre as gramíneas anuais e perenes oriundas de sementes, sendo recomendado para as culturas de soja, algodão, feijão, ervilha, alfafa, quiabo, cucurbitáceas, brássicas, tomate, pimentão, alho, cebola, beterraba, e outras. Por ser um produto volátil (pressão de vapor de 1,1x10-4 mm Hg a 25 oC), sensível à luz e de solubilidade em água extremamente baixa (0,3 mg L-1 a 25 oC), necessita ser incorporado mecanicamente ao solo logo após a sua aplicação (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É fortemente adsorvido pelos colóides da matéria orgânica e pouco pelos da argila; em solos ricos em matéria orgânica, a forte adsorção pode impedir a absorção do trifluralin pelas raízes das plantas, motivo pelo qual não é aconselhável seu uso nestas condições. A lixiviação, assim como o movimento lateral no solo, é muito reduzida. Apresenta pKa: zero; Kow: 118.000; e Koc médio de 7.000 mg g-1 de solo. É absorvido principalmente pela radícula e praticamente não se transloca na planta. A dose recomendada varia de acordo com as características fisico-químicas do solo. Apresenta degradação lenta no solo, podendo, em alguns casos de rotação de culturas (feijão/milho) em áreas de baixa fertilidade e mal manejadas, causar danos à cultura sucessora, provocando inibição do crescimento radicular desta (SILVA et al., 1998). Pendimethalin O N-(1-etilpropil)-3,4-dimetil-2,6-dinitrobenzenoamina (pendimethalin) é registrado no Brasil para controle de gramíneas nas seguintes culturas: algodão, alho, amendoim, arroz, café, cana-de-açúcar, cebola, feijão, milho, soja, tabaco e trigo. É recomendado para uso em pré-emergência da planta daninha e da cultura ou em PPI. É um herbicida de média volatilidade (pressão de vapor de 9,4x10-5 mm Hg), sensível à luz e pouco móvel no solo, motivo pelo qual a SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 86 incorporação é recomendável em condições de solo seco e com período de estiagem. O pendimethalin apresenta solubilidade de 0,3 mg L-1; pKa zero; Kow: 152.000; e Koc médio de 17.200 mg g-1 de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides do solo; por esta razão, sua lixiviação é muito baixa e as doses recomendadas se dão em função das características físico- químicas do solo. Sua persistência no solo varia de 3 a 6 meses de acordo com o solo, a dose aplicada e as condições climáticas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). 4.5. Inibidores da síntese de ácidos graxos de cadeias muito longas (VLCFA) 4.5.1. Principais características As cloroacetamidas têm sido um dos grupos de herbicidas mais usados no mundo, desde o lançamento do primeiro herbicida desse grupo, em 1954 (CDAA) (SHANER; WELLER, 2003). Nos Estados Unidos da América do Norte, depois do glyphosate é o grupo de herbicida mais utilizado, por causa do uso extensivo em soja e milho. Apesar do uso contínuo por tantos anos, não existem ainda relatos do aparecimento de gramíneas que tenham adquirido resistência a esses herbicidas. Não há relatórios também sobre aumento de biodegradação no solo. As principais características dos herbicidas do grupo das cloroacetamidas são: • Controlam plântulas de muitas espécies de gramíneas anuais e algumas dicotiledôneas antes da emergência ou mesmo plantinhas, logo após a emergência. Em áreas tratadas com cloroacetamidas, as sementes iniciam o processo de germinação, mas não chegam a emergir, e, quando o fazem, exibem crescimento anormal. Em combinação com outros herbicidas, as cloroacetamidas podem auxiliar no controle de dicotiledôneas, porém, isoladamente, o controle não é consistente. O maior uso das cloroacetamidas está ligado ao controle, em pré-emergência, de espécies daninhas gramíneas e comelináceas. • Em razão de os efeitos desses herbicidas estarem ligados somente as plântulas, é muito difícil o estudo de translocação. Os dados existentes indicam translocação muito pequena. • As cloroacetamidas são aparentemente absorvidas pelas raízes (dicotiledôneas) e pelas partes acima da semente epicótilo (principalmente gramíneas). • Gramíneas mostram inibição da emergência da primeira folha do coleóptilo; ciperáceas mostram inibição da parte aérea; em dicotiledôneas (por exemplo, o algodoeiro), o efeito inibitório causado pelo alachlor é maior sobre as raízes. • Cada cloroacetanilida que apareceu no mercado depois do herbicida CDAA apresentou SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 87 características um pouco diferentes das outras. De maneira geral, as doses têm sido reduzidas, o efeito residual no solo tem aumentado e a dependência dos fatores do solo tem diminuído. Devido a problemas de tolerância, é um dos grupos mais estudados e com o qual mais se têm usado os protetores de herbicida. Exemplo deste uso é a proteção do sorgo contra cloroacetamidas, possibilitando a utilização desses herbicidas nesta cultura, naturalmente sensível a eles. • As cloroacetamidas apresentam normalmente pressão de vapor de média a alta, mas, pelo fato de não terem ação pós-emergente, não há registros de problemas com deriva. • A mobilidade no solo varia entre os herbicidas deste grupo e depende das condições de umidade e do teor de matéria orgânica do solo. De modo geral, as cloroacetamidas apresentam de baixa a média mobilidade nos solos. • A toxicidade das cloroacetamidas a peixes, pássaros e mamíferos é muito baixa. 4.5.2. Mecanismo de ação das cloroacetamidas Apesar de ter sido estudado extensivamente, o mecanismo bioquímico primário de ação das cloroacetamidas ainda não é bem conhecido. A hipótese mais aceita atualmente é a inibição de ácidos graxos de cadeias muito longas. Muitos efeitos diferentes sobre vários processos bioquímicos já foram mostrados. As cloroacetamidas estão relacionadas com a inibição da síntese de lipídios, ácidos graxos, terpenos, flavonóides e proteínas. Há relatórios que as relacionam com a inibição da divisão celular e interferência com controle hormonal (SHANER; WELLER, 2003). A maioria dos efeitos bioquímicos e fisiológicos relatados sobre o modo de ação destes herbicidas pode ser interpretada com base na inibição da síntese de proteínas. As cloroacetamidas podem também alquilar aminoacil tRNAs específicos e, com isso, inibir a síntese de proteínas. As cloroacetamidas são conhecidas como agentes alquilantes e podem agir alquilando nucleófilos biológicos. A retirada do nucleófilo pode acontecer entre o halogênio das cloroacetamidas e o nucleófilo, sendo este transferido (por exemplo, o grupo amino do metionil-tRNA inicial). Os efeitosdas cloroacetamidas sobre a síntese de gorduras podem ser atribuídos à interferência no metabolismo da CoA, sendo esta enzima o ponto de começo de muitas rotas metabólicas, incluindo lipídios, ácidos graxos, terpenos, etc. Pelo menos “in vitro”, já foi mostrado que o herbicida alachlor é capaz de alquilar CoA. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 88 4.5.3. Características de algumas cloroacetamidas Alachlor O 2-cloro-2,6-dietil-N-(metoximetil)acetanilida (alachlor) é recomendado para controle de diversas espécies de gramíneas e comelináceas, sendo usado em pré-emergência, logo após a semeadura da cultura, estando o solo com boas condições de umidade. Apresenta solubilidade em água de 242 mg L-1; pKa: zero; Kow 794; e Koc médio de 120 mg g-1 de solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É adsorvido pelos colóides do solo, possuindo média a baixa mobilidade no solo e persistência de 6 a 20 semanas, variável com o tipo de solo e as condições climáticas. Quando aplicado em solo seco, a eficácia do produto reduz, se não chover no prazo de até cinco dias. Em algodão, amendoim e girassol, não se deve utilizá-lo em solos arenosos. Em café, aplicá- lo após a arruação ou esparramação, antes da emergência das plantas daninhas. Em café novo ou recepado, pode-se cultivar milho, soja ou amendoim no terreno tratado. Em cana-de-açúcar, deve ser utilizado logo após o plantio, podendo ser misturado com ametryn, diuron ou atrazine. Em milho, é comum misturá-lo com atrazine ou cyanazine. Em soja, em condições de alta infestação de Brachiaria plantaginea, recomenda-se a mistura com graminicidas ou aplicação em seqüência ao trifluralin incorporado; se a infestação for de Bidens pilosa, Richardia brasiliensis ou Sida sp., mistura-se com metribuzin, exceto em solos arenosos e, ou, com baixo teor de matéria orgânica. S-metolachlor O 2-cloro-N-(2-etil-6-metilfenil)-N-[(1S)-2-metoxi-1-metiletil)]acetanilida (S-metolachlor) é registrado no Brasil para cana-de-açúcar, feijão, milho, soja e algodão, sendo usado em outros países, também, para culturas de amendoim, batata, girassol, sorgo e plantas ornamentais. Controla essencialmente gramíneas anuais e algumas perenes de reprodução seminal, as comelináceas e um número reduzido de latifoliadas. Para aumentar o espectro de ação sobre estas SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 89 espécies, é comum misturá-lo com latifolicidas, como atrazine, cyanazine, metribuzin, etc. Em razão de sua absorção foliar ser quase nula, é utilizado apenas em pré-emergência das plantas daninhas. Pelo fato de sua absorção ser quase total pelo coleóptilo das gramíneas e pelo epicótilo das dicotiledôneas, é essencial que sua aplicação seja feita antes da completa emergência das plantas. Apresenta solubilidade em água de 488 mg L-1; pKa: zero; Kow: 3,05; e Koc médio de 200 mg g-1 de solo. É sorvido pelos colóides de argila e matéria orgânica; por esta razão, sua lixiviação é fraca a moderada, exceto em solos arenosos. Devido à sensibilidade do S-metolachlor, à fotodegradação e à volatilização, a sua eficácia ficará comprometida se aplicado em solo seco e não ocorrer uma chuva de intensidade superior a 10 mm no espaço de cinco dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Em feijão, não deve ser utilizado em solos arenosos, por provocar inoxicação à cultura. Em milho, é largamente utilizado em mistura com o atrazine. Acetochlor O 2-cloro-N-(etoximetil)-N-(2-etil-6-metilfenil) acetanilida (acetochlor) é recomendado para uso em pré-emergência das plantas daninhas, devendo ser aplicado em seguida à semeadura, mas no prazo máximo de três dias após a ultima gradagem. A terra deve estar bem preparada, livre de torrões, restos de culturas e em boas condições de umidade. Apresenta solubilidade em água de 223 mg L-1; pKa zero e Kow 300. É adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais do solo, sendo pouco lixiviado, apresentando persistência de 8 a 12 semanas, dependendo da dose utilizada, das condições climáticas e do tipo de solo. Em café, deve ser aplicado logo após a arruação e, ou, esparramação. Em cana-de-açúcar, usa-se em cana-planta, logo depois do plantio, antes da emergência das plantas daninhas e da cultura, sendo comum a mistura com outros herbicidas. Em milho, recomenda-se sua aplicação logo após a semeadura, podendo ser misturado, entre outros, com atrazine ou cyanazine. Em soja, aplica-se logo após a semeadura, antes da emergência das plantas daninhas e da cultura, podendo ser misturado, entre outros, com metribuzin, exceto em solos arenosos e, ou, com baixo teor de matéria orgânica. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 90 4.6. Herbicidas Inibidores do Fotossistema I São herbicidas derivados da amônia quaternária (paraquat e diquat), sendo largamente utilizados como dessecantes no “plantio direto”, em aplicações dirigidas em diversas culturas, em várias partes do mundo e, também, como dessecantes, em pré-colheita para diversas culturas. 4.6.1. Características gerais • São altamente solúveis em água e, por isso, formulados em solução aquosa. • São cátions fortes. • São rapidamente adsorvidos e inativados pelos colóides do solo. • São rapidamente absorvidos pelas folhas; chuvas após 30 minutos de sua aplicação não mais influenciam a eficiência de controle das plantas daninhas. • A ação destes herbicidas é muito mais rápida na presença da luz do que no escuro. • Usualmente, a morte das plantas devido à ação destes herbicidas é tão rápida na presença da luz que não dá tempo de eles se translocarem na planta. • A toxicidade do diquat é alta e a do paraquat é muito alta, para mamíferos. 4.6.2. Mecanismo de ação Poucas horas após a aplicação destes herbicidas, na presença de luz, verifica-se severa injúria nas folhas das plantas tratadas (necrose do limbo foliar). Estes compostos possuem a capacidade de captar elétrons provenientes da fotossíntese (no fotossistema I) e formarem radicais livres. O local de captura dos elétrons está próximo a ferredoxina e sua velocidade de ação depende da intensidade luminosa. Estes radicais livres formados pelos herbicidas paraquat e diquat não são os agentes responsáveis pelos sintomas de intoxicação observados. Estes radicais são instáveis e rapidamente sofrem a auto-oxidação. Durante o processo de auto-oxidação são produzidos radicais de superóxidos, os quais sofrem o processo de dismutação, para formarem o peróxido de hidrogênio. Este composto e os superóxidos, na presença de Mg, reagem, produzindo radicais hidroxil. Esta substância promove a degradação rápida das membranas (peroxidação de lipídios), ocasionando o vazamento do conteúdo celular e a morte do tecido. Vale ressaltar que este não é o único sítio de ação destes herbicidas, porque pequena atividade destes produtos é observada, também, no escuro. Nesta condição, estes herbicidas capturam os elétrons provenientes da respiração, para formarem os radicais tóxicos. (WELLER, 2003c). SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 91 4.6.3. Principal herbicida do grupo Paraquat O 1,1’-dimetil-4,4’-dicloreto de piridilio íon (paraquat) é um herbicida altamente solúvel em água (620.000 mg L-1); pKa: zero; Kow: 4,5; e Koc estimada de 1.000.000 mg g-1 de solo. É inativado ao entrar em contato com o solo, por completa adsorção do cátion à argila. Esta ocorredevido à dupla carga positiva da molécula do paraquat, formando complexos com os locais de carga negativa, de onde não é removido mesmo com lavagens de solução saturada de sais, só sendo recuperado por fragmentação da argila com ácido sulfúrico 18 N. Por esta razão, sua lixiviação é nula e sua decomposição microbiana no solo é muito lenta. O paraquat pode ser usado para: • Dessecante em “plantio direto”. Para este fim, o paraquat é muito utilizado em mistura com o diuron. • Em pré-emergência de culturas, porém em pós-emergência das plantas daninhas. • Aplicações dirigidas em culturas de milho, algodão, café, fruteiras e outras. • Dessecante, em pré-colheita, para diversas culturas, visando viabilizar colheita mecânica e melhor qualidade fisiologia de sementes (DOMINGOS et al., 2001). • Para limpeza de áreas não-cultivadas. 4.7. Herbicidas inibidores da acetolactato sintase Os herbicidas derivados das sulfoniluréias, comercializados pela primeira vez em 1982, apresentam alto nível de atividade em doses muito pequenas. Atualmente, há vários herbicidas deste grupo no mercado. Através de pequenas modificações na estrutura química, a seletividade pode ser alterada de uma cultura para outra. Exemplos de culturas que são tolerantes a um ou mais herbicidas desse grupo químico são trigo, soja, arroz, milho, feijão, batata, beterraba, algodão, coníferas, cana-de-açúcar, etc. As sulfoniluréias inibem a síntese dos chamados aminoácidos ramificados (leucina, isoleucina e valina), através da inibição da enzima Aceto Lactato Sintase (ALS); esta inibição interrompe a síntese protéica, que, por sua vez, interfere na síntese do DNA e no crescimento celular. As plantas sensíveis tornam-se cloróticas, definham e morrem, no prazo de 7 a 14 dias após o tratamento. Essa enzima é inibida, também, pelos SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 92 herbicidas dos grupos químicos imidazolinonas, triazolopirimidinas e pirimidiniloxibenzóico (BRIDGES, 2003b; THILL, 2003c; HRAC, 2005). Apesar do pouco tempo de uso, a literatura já registra muitas espécies de plantas daninhas que desenvolveram resistência aos inibidores da ALS. As principais características das sulfoniluréias são: • Alguns são ativos em doses extremamente baixas; exemplo: o metsulfuron-methyl, que apresenta atividade na dose de 2 g ha-1 • A maioria das sulfoniluréias apresenta bom controle de muitas espécies de folhas largas (dicotiledôneas); todavia, algumas possuem, também, ótima atividade contra gramíneas. • A toxicidade aguda para mamíferos é muito baixa (5.500–6.500 mg kg-1 em ratos) para o herbicida chlorsulfuron, o mais estudado. Para outros análogos, a toxicidade é mais baixa ainda. • As sulfoniluréias são ativas tanto em aplicações foliares quanto em aplicações no solo. Apesar de quimicamente diferentes, as imidazolinonas têm o mesmo mecanismo de ação das sulfoniluréias, ou seja, inibem a enzima AHAS ou ALS. As principais caracte- rísticas deste grupo são: • As imidazolinonas são recomendadas para controle em pré-emergência e em pós- emergência de muitas folhas largas e gramíneas em cereais, soja e em áreas não-agrícolas. • Estes herbicidas são potentes inibidores do crescimento vegetal. Plantas tratadas param de crescer quase que imediatamente após a aplicação. Dois a quatro dias após a aplicação desses herbicidas o ponto de crescimento (meristema apical) das plantas tratadas torna-se clorótico e, depois, necrótico e morre. A morte completa da planta vai ocorrer sete a dez dias após o tratamento. Plantas de maior porte podem levar mais tempo para morrer, mas a paralisação do crescimento é imediata. • Todos estes herbicidas são sistêmicos, ou seja, translocam pelo floema. Uma vez dentro do floema, por causa do pH alcalino, estes herbicidas, que são ácidos fracos, se dissociam e os ânions têm dificuldade para deixar o floema. • As imidazolinonas apresentam persistência de moderada a longa no solo. Maior sorção e, conseqüentemente, maior persistência ocorrem quando decrescem a umidade do solo, o pH e a temperatura e, também, quando os teores de matéria orgânica, óxidos de ferro e de alumínio no solo aumentam. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 93 • A dissipação no solo é, via de regra, por meio da degradação microbiana. Em condições de solo mais seco, mais herbicida é preso nos colóides do solo e menos produto é disponível para biodegradação ou absorção pelas plantas, o que implica maior persistência e possível "carryover". As imidazolinonas são sensíveis à fotólise, mas esse processo de dissipação não é importante no solo. A fotólise é mais importante no meio aquático. • Pouca lixiviação tem sido reportada em condições de campo, apesar de os estudos de laboratório indicarem mobilidade moderada destes herbicidas no solo. • As imidazolinonas apresentam muito baixa ou nenhuma toxicidade para mamíferos. Esta toxicidade baixa pode ser explicada pela enzima-alvo, que não ocorre em animais, e também pelo fato de a excreção desses herbicidas ser muito rápida em animais-teste. Além das sulfoniluréias e das imidazolinonas, outros herbicidas, de grupos químicos diferentes, apresentam o mesmo mecanismo de ação, ou seja, inibem a enzima ALS ou AHAS e, com isso, paralisam o crescimento das plantas (BRIDGES, 2003b; THILL, 2003c). Dente esses grupos químicos, podem-se destacar as triazolopirimidinas, ou sulfonamidas, e os piridinil-oxibenzoatos. As principais características do herbicida N - (2,6-diflluorofenil) - 5 - metil (1,2,4) triazolo [1,5a] pirimidina - 2 - sulfonamida (flumetsulan) e N-[2,6-diclorofenil] - 5 - etoxi - 7 - fluoro(1,2,4) triazolo – [(1,5c)] pirimidina - 2 - sulfonamida (diclosulan) são: Flumetsulan Diclosulan • Apresentam ação pré-emergente sobre amplo espectro de plantas daninhas de folhas largas. As gramíneas, de maneira geral, são resistentes devido ao metabolismo mais rápido. Entre as culturas de folhas largas, a soja é tolerante. • Possuem absorção radicular, mas a translocação é sistêmica, ou seja, translocam-se tanto pelo floema quanto pelo xilema. • A sorção no solo e a persistência aumentam quando o pH decresce e quando a matéria orgânica aumenta. A persistência no solo é mediana, não havendo casos relatados de "carryover". • A dissipação no solo é devida ao ataque de microrganismos. Condições que favorecem a ação microbiana aceleram a dissipação destes herbicidas no solo. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 94 • Possuem mobilidade no solo moderada, não se antevendo problemas de contaminação de depósitos subterrâneos de água. • A toxicidade para mamíferos é muito baixa (Faixa Verde: DL50 > 6.000 mg kg-1 em ratos). 4.7.1. Algumas sulfoniluréias Metsulfuron-Methyl O ácido 2-[[[[(4-metoxi-6-metil-1,3,5-triazina-2-il)amino]carbonil]amino]sulfonil] benzóico (metsulfuron-methyl) apresenta solubilidade em água de 270 mg L-1; pKa: 3,3; Kow: 1,0 a pH 5 e 0,018 a pH 7; e Koc médio de 35 mg g-1g de solo. É pouco sorvido e muito lixiviado no solo, dependendo da textura e do teor de matéria orgânica. Sua persistência (meia- vida) no solo varia de 30 a 120 dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É registrado no Brasil para controle de plantas daninhas de folhas largas nas culturas de trigo, arroz, cana-de-açúcar, aveia, cevada, manejo de inverno e pastagens. Entre as espécies sensíveis encontram-se Raphanus raphanistrum, Raphanus sativus, Acanthospermum australe, Bidenspilosa, Ipomoea grandifolia, além de muitas outras. É recomendado para uso em pós-emergência, devendo ocorrer intervalo de seis horas sem chuva após a sua aplicação. A ação do produto nas plantas daninhas sensíveis pode ser observada através da clorose das folhas e morte das gemas apicais, com evolução para morte das plantas até 21 dias após aplicação. Em espécies menos sensíveis, observa-se paralisação de seu desenvolvimento. Culturas como trigo e arroz, para as quais é seletivo, conseguem metabolizá-lo rapidamente a compostos não-fitotóxicos. Nicosulfuron O 2-[[[[(4,6-dimetoxi-2pirimidinil)amino]carbonil]amino]sulfonil]-N,N-dimetil-3- piridinacarboxamida (nicosulfuron) apresenta solubilidade em água de 360 mg L-1 a pH 5 e 12.200 a pH 6,85; pKa: 4,3; Kow: 0,44 a pH 5 e 0,018 a pH 7; e Koc médio de 30 mg g-1 de SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 95 solo a pH 6,5. Quanto à sua persistência em condições de Brasil, sabe-se que culturas de soja, girassol, algodão e feijão poderão ser semeadas 30 dias após a aplicação do nicosulfuron; trigo, arroz e batata, 45 dias após a aplicação; e tomate, 60 dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). No Brasil, está registrado para a cultura do milho, sendo utilizado em pós-emergência em área total. Controla gramíneas, inclusive o capim-massambará (Sorghum halepense), e diversas espécies de dicotiledôneas. No momento da aplicação, as plantas de milho devem estar com duas a seis folhas; as plantas daninhas dicotiledôneas, com duas a seis folhas; e as gramíneas, com até dois perfilhos. A aplicação deve ser feita estando o solo úmido e com as plantas daninhas em pleno vigor vegetativo. A ocorrência de chuvas uma hora após a aplicação não afeta a eficiência deste herbicida. A mistura do nicosulfuron com o atrazine no tanque do pulverizador aumenta o espectro de controle de plantas daninhas. Existem diferentes níveis de tolerância entre os híbridos de milho disponíveis no mercado brasileiro ao nicosulfuron. Por isso, antes de aplicar esse herbicida em cultura do milho consulte a lista de híbridos e variedades tolerantes a esse herbicida. A mistura desse herbicida com inseticidas carbamatos ou fosforados pode torná-lo não-seletivo ao milho (SILVA et al., 2005) Halosulfuron O metil-3-cloro-5-(4,6-dimetoxipirimidin-2-carbomoilsulfamoil)-1-metillpirazole-4- carboxilato (halosulfuron) é registrado no Brasil para cana-de-açúcar, para controle de Cyperus rotundus. Apresenta solubilidade em água de 15 mg L-1 a pH 5,0 e 1.650 a pH 7,0; pKa: 3,5; Kow: 47 a pH 5,0 e 0,96 a pH 7,0; e Koc médio de 93,5 mg g-1 de solo. Apresenta baixa adsorção no solo. Possui meia-vida média no solo em torno de 16 dias, variando com o tipo de solo e as condições climáticas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Sua aplicação deve ser feita em pós-emergência das plantas daninhas, sendo o melhor período 30 a 40 dias após o plantio da cana-de-açúcar, quando as plantas daninhas deverão estar no final da fase vegetativa ou início do florescimento. As plantas de Cyperus rotundus devem estar em boas condições de desenvolvimento, sem efeito de estresse hídrico ou de baixa temperatura. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 96 Chlorimuron-ethyl O ácido 2-[[[[(4-cloro-6-metoxi-pirimidinil)amino]carbonil]amino]sulfonil]benzóico (chlorimuron-ethyl), no Brasil, encontra-se registrado para a cultura da soja, sendo usado em pós-emergência. Apresenta solubilidade em água de 450 mg L-1 a pH 6,5; pKa: 4,2; Kow de 320 a pH 5,0 e 2,3 a pH 7,0; e Koc médio de 110 mg g-1 de solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). No solo, apresenta adsorção e lixiviação moderadas e meia-vida de 7,5 semanas. A persistência é maior em solos com pH mais elevado; em solos ácidos e com clima quente, a persistência é baixa. Manter intervalo de 60 dias entre a aplicação do chlorimuron-ethyl e a semeadura de trigo, milho, feijão e algodão. Para as outras culturas, fazer antes um bioensaio. Controla essencialmente espécies anuais de dicotiledôneas, sendo mais efetivo quando estas se encontram na fase inicial de crescimento (até seis folhas). Entre as espécies sensíveis encontram-se Desmodium tortuosum, Acathospermum australe, Ipomoea grandifolia, Bidens pilosa, além de outras. É comum misturá-lo com outros herbicidas, para controle de dicotiledôneas em soja, porém não deve ser misturado com graminicidas Flazasulfuron O 1-(4,6-dimetoxipirimidin-2-il)-3-(3-trifluorometil-2-piridilsulfonil) uréia (Flazasulfuron) apresenta solubilidade em água de 27.000 mg L-1 a pH 5,0 e 2.100 a pH 7,0; pKa, Kow e Koc não disponíveis. Sua mobilidade no solo é inversamente proporcional ao teor de matéria orgânica; é facilmente lixiviável no solo. Sua degradação no solo é por ação microbiana e química, sendo influenciada pela temperatura e pelo pH do solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Apresenta meia-vida variando de 9 a 120 dias. Pode ser usado em pré ou em pós- emergência inicial das plantas daninhas, estando o solo em boas condições de umidade. Quando usadas em pós-emergência, as gramíneas devem ter no máximo três perfilhos; as dicotiledôneas, seis folhas; e a tiririca (Cyperus rotundus), de 5 a 8 folhas e em pleno desenvolvimento SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 97 vegetativo, evitando-se aplicar em períodos de estiagem e umidade relativa do ar inferior a 60% (SILVA et al., 1999). O flazasulfuron deve ser aplicado em cobertura total das plantas daninhas e da cultura; as plantas de cana-de-açúcar devem possuir no máximo quatro folhas, para se evitar o efeito “guarda-chuva”. Na cultura da cana, para maior espectro de controle, pode ser misturado no tanque do pulverizador com outros herbicidas (ametryn, diuron, etc.); todavia, se objetivo for controlar a Cyperus rotundus, este herbicida deve ser aplicado isoladamente. 4.7.2. Algumas imidazolinonas Imazaquin O ácido 2-[4,5-dihidro-4-metil-4-(1-metiletil)-5-oxo-1H-imidazol-2-il]-3-quinolina carboxílico (imazaquin) apresenta solubilidade em água de 60 mg L-1; pKa: 3,8; Kow: 2,2; e valor médio de Koc de 20 mg g-1 de solo a pH 7,0 (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É fracamente adsorvido em solo com pH alto, porém esta adsorção aumenta em pH baixo. Sua persistência no solo é alta (meia-vida de sete meses), podendo afetar culturas de inverno que seguem à soja tratada com o produto (SILVA et al., 1998). O milho é muito sensível a resíduo de imazaquin no solo, exigindo intervalo de segurança acima de 180 dias após sua aplicação, não sendo recomendável cultivá-lo na modalidade de “milho safrinha” no mesmo ano agrícola da soja, em alguns tipos de solo. É registrado no Brasil para a cultura da soja, sendo utilizado em pré-plantio incorporado ou em pré-emergência das plantas daninhas. Controla essencialmente plantas daninhas dicotiledôneas, entre as quais Euphorbia heterophylla, Ipomoea grandifolia, Sida rhombifolia, além de outras. Imazethapyr SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 98 O ácido 2-[4,5-dihidro-4-metil-4-(1-metiletil)-5-oxo-1H-imidazol-2-il]-5-etil-piridina carboxílico (imazethapyr) apresenta solubilidade em água de 1.400 mg L-1; pKa: 3,9; e Kow: 11 a pH 5,0 e 31 a pH 7,0. É fracamente adsorvido em solo com pH alto, mas esta adsorção aumenta em pH baixo, sendo, também, pouco lixiviado (RODRIGUES; ALMEIDA,2005). Apresenta lenta degradação no solo (meia-vida de 60 dias), podendo causar toxicidade a algumas culturas de inverno que forem cultivadas em sucessão à soja tratada com este herbicida (SILVA et al., 1999). O milho e o sorgo são muito sensíveis ao resíduo de imazethapyr no solo. É registrado no Brasil para uso exclusivo na cultura da soja. Recomenda-se a aplicação em pós- emergência precoce, estando as dicotiledôneas, no estádio cotiledonar, com até quatro folhas, e as monocotiledôneas, entre uma e quatro folhas, o que geralmente acontece entre 5 e 15 dias após a semeadura da soja. Controla com eficiência diversas espécies de plantas daninhas: Euphorbia heterophylla, Bidens pilosa, Hyptis suaveolens, Ipomoea grandifolia, além de outras. Imazamox O ácido nicotínico 2-(4-isopropil)-4-metil-1-metiletil-(1-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il)- 5-(metoximetil) (imazamox) apresenta solubilidade em água de 4.413 mg L-1 e Kow: 5,36 (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É pouco adsorvido pelos colóides do solo e, também, pouco lixiviado. Apresenta rápida degradação no solo, essencialmente microbiana (meia-vida de 15 dias). Estudos preliminares têm demonstrado que este herbicida apresenta rápida degradação em condições de solos brasileiros (SILVA et al., 1999). É registrado no Brasil para cultura da soja e do feijão. Recomenda-se sua aplicação em pós-emergência das plantas daninhas dicotiledôneas, estando estas com até quatro folhas e de monocotiledôneas, entre um a três perfilhos, o que geralmente acontece entre 15 e 20 dias após a semeadura do feijão. Controla, com eficiência, diversas espécies de plantas daninhas, entre estas Euphorbia heterophylla, se aplicado em pós-emergência precoce. Imazapyr SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 99 O ácido (+-)-2-[4,5-dihidro-4-metil-4-(1-metietil)-5-oxo-1H-imidazol-2-il]-3-piridina carboxílico (imazapyr) apresenta solubilidade em água de 11.272 mg L-1 a pH 7,0 e pKa: 1,9 a 1,36 (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É fracamente adsorvido pelos colóides do solo. Apresenta lenta degradação no solo, essencialmente por via microbiana, em condições aeróbicas, não se processando em condições anaeróbicas. Em campo, a persistência biológica é dependente, sobretudo, da dosagem e dos fatores ambientais, com degradação mais rápida em clima quente e úmido. Estudos de laboratório indicam que imazapyr tem alto potencial de se mover no perfil do solo, podendo ocorrer lixiviação positiva (para baixo) ou negativa (reversa – para cima), dependendo do movimento capilar da água no perfil do solo (FIRMINO, 2001). Aplicações em altas doses para capinas de ruas pode intoxicar árvores utilizadas na arborização do ambiente (Fig. 7). Também quando aplicado no tronco do eucalipito visando eliminar rebrota após a derrubada, pode ser exsudado pelas raízes, vindo intoxicar as novas mudas plantadas para renovação da floresta, principalmente em solos arenosos. Sua persistência no solo é longa (três a sete meses em solos tropicais e seis meses a dois anos em clima temperado. A B a b Figura 7 - Árvores mortas pela ação do imazapyr quando aplicado para capina química de rua (A). Plantas normais cultivadas em solo sem resíduos de herbicidas (a) e plantas com sintomas de intoxicação do imazapyr (b), cultivadas em solo coletado à margem da rua tratada com o herbicida. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 100 4.7.3. Herbicida derivado do ácido pirimidiniloxibenzóico Pyrithiobac-sodium O sódio 2-cloro-6-[(4,6-dimetoxipirimidina-2-il) tio]- benzoato (Pyrithiobac-sodium) apresenta solubilidade em água de 1.610 mg L-1, Kow: 0,6, pKa: 2,34 e meia-vida no solo de dois meses (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É pouco adsorvido pelos colóides do solo e, também, pouco lixiviado. Apresenta degradação no solo essencialmente microbiana É registrado no Brasil para o controle de dicotiledôneas, em pós-emergência precoce na cultura do algodão, devendo ser aplicado em pós-emergência precoce quando as plantas daninhas de folhas largas estiverem com o máximo de três folhas. 4.8. Herbicidas inibidores da EPSPs 4.8.1. Mecanismo de ação Logo após a aplicação, plantas tratadas com estes herbicidas param de crescer. Há redução acentuada, nas plantas tratadas, nos níveis desses aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina e triptofano). Por outro lado, foi observado aumento acentuado na concentração de chiquimato, precursor comum na rota metabólica dos três aminoácidos aromáticos. Verificou- se, então, que o ponto de ação era a enzima EPSP sintase (5 enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase). Glyphosate inibe a EPSP sintase por competição com o substrato PEP (fosfoenolpi- ruvato), evitando a transformação do chikimato em corismato. A enzima EPSP sintase é sintetizada no citoplasma e transportada para dentro do cloroplasto onde atua. O glyphosate se liga a esta enzima pela carboxila do ácido glutâmico (glutamina) na posição 418 da seqüência de aminoácidos (SHANER; BRIDGES, 2003). Alguns autores acham que a simples redução de aminoácidos e a acumulação de chiquimato não seriam suficientes para a ação herbicida; acreditam que a desregulação da rota do ácido chiquímico resulta na perda de carbonos disponíveis para outras reações celulares na planta, uma vez que 20% do carbono das plantas é SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 101 utilizado nesta rota metabólica, pois fenilalanina, tirosina e tryptofano são precursores da maioria dos compostos aromáticos nas plantas. 4.8.2. Características gerais Glyphosate O N-(fosfonometil) glicina (glyphosate) possui as seguintes características (BRIDGES, 2003c). • Apresenta espectro de controle muito amplo; praticamente não há seletividade. • Translocação simplástica em gramíneas e folhas largas. • A morte da planta ocorre lentamente: de 7 a 14 dias após a aplicação, em plantas anuais. • Baixa vazão e menores gotículas são mais eficientes do que alta vazão e gotículas grandes. • A translocação é facilitada em condições de alta intensidade luminosa. • Durante a primeira semana após a aplicação a folhagem não deve ser cortada, para melhor eficiência de translocação para o sistema radicular. • Não apresenta atividade no solo, por causa de sua conjugação com sesquióxidos de ferro e alumínio. • Águas de pulverização contendo muitos sais solúveis (Ca e Mg) diminuem a atividade destes herbicidas. • Através da engenharia genética, já foram obtidas culturas resistentes a glyphosate, como a soja e o algodão. Quanto à resistência adiquirida pela pressão de seleção (aplicações repetidas do ghyphosate), poucas espécies de plantas daninhas foram identificadas como resistentes a estes herbicidas. • Como a enzima afetada é exclusiva de plantas, apresenta, de maneira geral, muito pouca toxicidade para animais. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 102 • Formulações usadas no meio aquático não contêm surfatantes, para não causar problemas de toxicidade para peixes. • A translocação é melhor em plantas com alta atividade metabólica. • A absorção destes produtos pelas plantas é lenta. A ocorrência de chuva em intervalo de tempo menor que 4-6 horas pode reduzir a eficiência destes herbicidas. O efeito varia com a formulação. No Brasil, o glyphosate está sendo comercializado com diferentes formulações:sal isopropilamina, utilizado em diversas marcas comerciais, englobando o Roundup original e o Roundup Transorb; sal de amônia, utilizado nas formulações granulares, Roundup WDG e Roundup Multiação; e sal potássico, cujo representante é o Zap Qi. As formulações Roundup Transorb e Zap Qi se diferenciam das demais por apresentar penetração foliar mais rápida do que as demais existentes no mercado brasileiro. A não-ocorrência de chuvas até quatro horas após as aplicações garante absorção do glyphosate, formulado como Roundup Transorb ou Zapp Qi, em Brachiaria decumbens e Digitaria horizontalis (Fig. 8), enquanto para as demais formulações, o tempo mínimo sem chuvas após aplicação para se garantir a absorção foliar desse herbicida é de seis horas (JAKELAITIS et al., 2001). Quando aplicado sobre plantas em condições de déficit hídrico prolongado, esse tempo para penetração do glyphosate via foliar é maior. Figura 8 - Eficiência de formulações de glyphosate em diversos períodos de simulação de chuva após a aplicação. Atualmente o ghyphosate é o herbicida mais utilizado no mundo, sendo recomendado para diversas atividades agrícolas e não-agrícolas. No Brasil, as suas principais recomendações são: Digitaria horizontalis Roundup Transorb Roundup WG 0 h 1 h 2 h 6 h4 h S/Ch Digitaria horizontalis Roundup Transorb Roundup WG 0 h 1 h 2 h 6 h4 h S/Ch Sulfosate - 1,44 kg/ha Rebrota das plantas sem estresse 25DAC Test 0h 1h 2h 3h 4h 5h 6h 15mm 30mm Zapp Qi Brachiaria decumbens SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 103 • Para controle de plantas daninhas em áreas não-cultivadas (rodovias, ferrovias, ruas, parque de indústria, etc.). • Como dessecantes, para implantação do plantio direto de culturas. • Na renovação de pastagens. • Para aplicações dirigidas em culturas perenes (café, fruteiras, reflorestamento e outras). • Para controle seletivo de plantas daninhas em culturas geneticamente modificadas. • Para o controle de plantas daninhas aquáticas • Como regulador de florescimento em cana-de-açúcar. 4.9. Herbicidas inibidores da glutamina sintetase 4.9.1. Mecanismo de ação Os herbicidas inibidores da glutamina sintetase possuem ação de contato e por alteração do metabolismo amônico (BRIDGES; HESS, 2003). No primeiro caso, destróem os tecidos da epiderme das folhas e, no segundo, inibem a atividade da enzima glutamina sintetase (GS), responsável pela reação da amônia formada na célula – durante o processo de redução dos nitratos, fotorrespiração e metabolismo dos aminoácidos – com o ácido glutâmico para a formação da glutamina (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Dessa forma, tem-se o aumento da concentração do NH2 na célula causando sua morte. Uma vez que a amônia é produzida principalmente durante a reação relacionada com o transporte de elétrons fotossintéticos, a acumulação é maior em plantas expostas à maior incidência luminosa. O primeiro sintoma de intoxicação é o amarelecimento da folhagem e outros tecidos verdes da planta, seguido de murchamento e morte da planta, entre 7 a 14 dias. 4.9.2. Característica gerais Amônio-glufosinate O amônio-DL-homoalanina-4-il(metil) fosfinato (amônio-glufosinate) apresenta solubilidade em água de 1.370 g L-1, pKa: < 2 e persistência no solo e 7 a 20 dias SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 104 (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É pouco adsorvido pelos colóides do solo e altamente móvel. Apresenta rápida degradação no solo por ação microbiana. É um herbicida para uso em pós-emergência registrado no Brasil para o controle eficiente das plantas daninhas para aplicação em jato dirigido ou em pré semeadura da cultura. É recomendado para diversas culturas incluindo fruteiras, olerícolas, culturas anuais, café e eucalipto. Também é utilizado na dessecação para o plantio direto e para antecipar colheita de feijão, batata e soja, todavia pode afetar o vigor das sementes colhidas, se não forem observadas as recomendações técnicas. Para maior eficiência do produto recomenda-se a utilização de adjuvante como adesivo. A absorção é foliar, sendo a translocação limitada tanto pelo floema como pelo xilema. 4.10. Herbicidas inibidores da ACCase 4.10.1. Principais características Os compostos deste grupo apareceram no mercado de herbicidas a partir de 1975 e, até hoje, novos produtos estão sendo desenvolvidos. São muito utilizados para o controle de gramíneas anuais e perenes. As principais características deste grupo de herbicidas (THILL, 2003b) são: • São utilizados exclusivamente em pós-emergência, para controle de gramíneas anuais e perenes. • A seletividade ou tolerancia para as culturas ou plantas daninhas, respectivamente, varia entre espécies de gramíneas. • As espécies não-gramíneas são todas tolerantes. • São prontamente absorvidos pela folhagem das plantas. A translocação varia entre espécies, mas ocorre tanto pelo floema quanto pelo xilema. • Para a atividade máxima ser atingida, há sempre necessidade da adição de um adjuvante. • São muito efetivos quando aplicados sobre plantas não-estressadas, em fase de rápido crescimento; a eficiência diminui quando as gramíneas estão se desenvolvendo em condições de déficit hídrico. • A morte das gramíneas suscetíveis é lenta, requerendo uma semana ou mais para a morte completa. Os sintomas incluem rápida parada do crescimento das raízes e da parte aérea e troca de pigmento nas folhas dentro de dois a quatro dias, seguida de necrose, a qual começa nas regiões meristemáticas e se espalha pela planta toda. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 105 • Apresentam lenta degradação no solo. • Em doses normais, os herbicidas deste grupo não apresentam atividade suficiente para o controle de gramíneas em pré-emergência. Somente diclofop tem registro para uso no solo. De maneira geral, para que haja ação no solo, é necessária uma dose três vezes maior que a requerida para a ação em pós-emergência. • Misturas no tanque desses graminicidas específicos com latifolicidas têm trazido uma série de problemas de antagonismo. Entre os herbicidas que já mostraram ação antagônica, podem ser citados: sulfoniluréias, imidazolinonas, MCPA, 2,4-D, 2,4-DB, dicamba, acifluorfen, bromoxynil, bentazon e metribuzin; provavelmente eles afetam a absorção foliar. Espaçando-se as pulverizações por alguns dias, o problema é minimizado e, até mesmo, eliminado. • Apesar do pouco tempo de uso, já existem plantas daninhas que adquiriram resistência aos inibidores da biossíntese de lipídios. O caso mais relatado é o ocorrido na Austrália com a espécie Lolium rigidum, que mostrou resistência ao diclofop-methyl e resistência cruzada a outros graminicidas específicos, às sulfoniluréias e ao trifluralin. • A enzima afetada por estes herbicidas ocorre também nas células animais; por isso, de maneira geral, eles são tóxicos para mamíferos (classe toxicológica de I a III, predominância da classe II) e, também, para peixes. 4.10.2. Mecanismos de ação Muitos dos estudos já realizados sobre o mecanismo de ação dos arilofenoxipropionatos foram feitos com o herbicida diclofop-methyl. Este herbicida é rapidamente absorvido pelas folhas e atinge os meristemas da planta, apesar de a quantidade que atinge a área meristemática ser muito pequena em relação ao que é aplicado. A translocação ocorre pelo xilema e pelo floema. Em algumas horas, o crescimentode raízes e parte aérea é paralisado. O tecido meristemático em gemas e nós torna-se clorótico e, depois, necrótico. Após alguns dias da aplicação, quando o tecido meristemático decai, fica aparente a disfunção de membrana. As folhas mais velhas apresentam sinais de senescência e mostram troca de pigmento. Estudos feitos com sethoxydim mostraram que este herbicida inibe o crescimento e a acumulação de clorofila. Ademais, ele causou declínio na atividade respiratória, resultando no aumento dos níveis de açúcar e antocianina. Foi verificado também que a divisão celular foi prejudicada por causa da inibição da formação da parede celular, surgindo células binucleadas. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 106 A partir de 1981, trabalhos realizados com diclofop-methyl começaram a desvendar o modo de ação dos graminicidas específicos. Foi verificado que este herbicida inibe fortemente a incorporação de 14C-acetato em lipídios quando pontas de raízes de milho foram tratadas por 24 horas, na concentração de 0,5 μM. Como não houve interferência na absorção de acetato, o problema era na síntese de lipídios. A diferença na tolerância entre espécies de gramíneas e folhas largas é muito grande. Enquanto 0,1 μM de haloxyfop provocou 42% de inibição da incorporação de acetato em células de milho, para causar 50% de inibição em células de soja foi necessária uma concentração 47 vezes maior. Há diferenças também entre a atividade de isômeros e as formulações. No caso de diclofop-methyl, por exemplo, a formulação ácida é mais ativa que a formulação éster e o isômero “D” é muito mais ativo que o “L”. A inibição da ACCase explica perfeitamente a redução no crescimento, o aumento na permeabilidade de membrana e os efeitos ultra-estruturais observados nas células. Foi descoberto, em 1987, que a ação dos graminicidas específicos era sobre a enzima Acetil Coenzima-A Carboxilase (ACCase). Esta enzima, encontrada no estroma de plastídios, converte o Acetil Coenzima A (Acetil-CoA) em Malonil Coenzima A (Malonil-CoA) pela adição de uma molécula de CO2 ao Acetil-CoA. Esta é uma reação-chave no início da biossíntese de lipídios, e muitos autores julgam ser esta reação a que dosa o ritmo da biossíntese de lipídios. A falta de lipídios provoca despolarização da membrana celular (THILL, 2003b). A enzima Acetil Coenzima A Carboxilase (ACCase) é, na realidade, um complexo de três domínios: uma biotina carboxilase que promove a carboxilação da biotina com carbonato (CHO3), o qual é uma reação dependente de ATP; a transcarboxilase, que transfere o CO2 da biotina para o Acetil-CoA; e a proteína transporte da biotina (BCP), a qual é ligada covalentemente ao grupo da biotina por um espaçador móvel, que permite à biotina se mover entre os dois centros catalíticos (TRILL, 2003b). A ACCase de milho já foi isolada, purificada e parcialmente caracterizada. Quando o substrato Acetil-CoA é substituído por Proprionil-CoA, a enzima funciona, mas a eficiência diminui pela metade. 4.10.3. Caracterização de alguns inibidores da ACCase Fluazifop-p-butyl SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 107 O ácido (R)-2-[4-[[5-(trifuorometil)-2-piridinil]oxi]fenoxi] propanóico (fluazifop-p- butyl) apresenta solubilidade em água de 1,1 mg L-1; pKa: 3,1, Kow: 4,5; e Koc médio de 5.700 mg g-1 de solo. Não apresenta mobilidade no solo, tendo uma persistência média de 30 dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É registrado no Brasil para as culturas de alface, algodão, cebola, cenoura, soja, feijão, tabaco, tomate, café, eucalipto, citros, pinho, roseira e crisântemo. Controla grande número de espécies de gramíneas anuais no estádio de até 4 perfilhos e algumas perenes. É recomendado para uso em pós-emergência, devendo ser aplicado no início do desenvolvimento das plantas daninhas. Deve ser aplicado com as plantas em bom estado de vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de muito calor e umidade relativa do ar inferior a 70%. Não deve ser misturado com herbicidas que controlam dicotiledôneas, a não ser o fomesafen, por incompatibilidade fisiológica (efeito antagônico), devendo ser utilizado seqüencialmente, com intervalo superior a cinco dias. Clethodim O (E,E)-(+/-)-2-[1-[[(-cloro-2-propenil)oxi]imino]propil]-5-[2-(etiltio)propil]-3-hidroxi- 2-ciclohexeno-1-ona (clethodim) apresenta solubilidade em água de 5.520 mg L-1, Kow: 15000 e persistência muito curta no solo, dois a três dias (RODRIGUES; ALMEIDA 2005). É um herbicida graminicida, sistêmico, altamente seletivo para a cultura da soja e outras dicotiledôneas, como algodão, amendoim, feijão, ervilha, cebola, cenoura, soja, tabaco, tomate, café, eucalipto, citros, pinho e outras. Destaca-se pelo seu amplo espectro de ação no controle de gramíneas anuais, perenes e tigüera de culturas gramíneas, comuns em rotação de culturas com a soja, tais como: azevém, milho, aveia e trigo. É recomendado para uso em pós- emergência, devendo ser aplicado no início do desenvolvimento das plantas daninhas (4 folhas até 6 perfilhos, quando provenientes de sementes, e com 10 a 40 cm, quando provenientes de rizomas). Deve ser aplicado com as plantas daninhas em bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de muito calor e umidade relativa do ar inferior a 60%. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 108 Haloxyfop-methyl O ácido 2-[4-[[(3-cloro-5-(trifluorometil))-2-piridinil]oxi]fenoxi] propiônico (haloxyfop- methyl) apresenta solubilidade em água de 9,3 mg L-1; pKa: 4,3; Kow: 11,7; e Koc médio de 33 mg g-1 de solo. É moderadamente adsorvido pelos colóides do solo; em solos leves, em condições de alta pluviosidade, pode haver lixiviação do produto. A ação residual do produto na lavoura é de 30 a 40 dias. É utilizado, no Brasil, para as culturas de soja, feijão e eucalipto. Quando usado na dose de 120 g ha-1, controla gramíneas anuais, de reprodução seminal, desde jovem até adiantado estádio de desenvolvimento. Em doses altas (120-360 g ha-1), tem ação sobre rebentos de gramíneas anuais que tenham sido roçadas, como é o caso normal em culturas perenes. Nas doses de 360 - 600 g ha-1, controla gramíneas perenes, como Cynodon dactylon e Sorghum halepense, podendo requerer reaplicação no caso de rebrotas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É rapidamente absorvido pelas folhas, não sendo prejudicada sua eficácia por chuvas que ocorram uma hora após sua aplicação. É compatível com outros herbicidas usados em pós-emergência para controle de folhas largas, como bentazon, acifluorfen, fomesafen e lactofen, permitindo a aplicação dos dois numa só operação, com exceção do 2,4-D; neste caso, há que observar um intervalo de dez dias entre o emprego de um e outro. Quando misturado com herbicidas recomendados para uso em pós- emergência que controlam plantas daninhas de folhas largas e que já contenham em sua formulação um adjuvante, não se deve adicionar óleo mineral à calda, pois aumenta-lhe a fitotoxicidade. Sethoxydim O 2-[1-etoximina)butil] - 5 – [2-(etiltio)propil]-3-hidroxi-2-ciclohexeno-1- ona (sethoxydim) apresenta solubilidade em água a pH 4,0 de 25 ppm e a pH 7,0 de 4.700 mg L-1; pKa: 4,16; SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 109 Kow: 45,1; e Koc médio de 100 mg g-1 de solo (RODRIGUES;ALMEIDA, 2005). Tem uma meia-vida no solo de 4 a 11 dias, dependendo das condições climáticas e do tipo de solo. Não prejudica as culturas suscetíveis que sejam instaladas no terreno 30 dias após o tratamento. É um herbicida registrado no Brasil para algodão, eucalipto, feijão, girassol, gladíolo, soja e tabaco; encontra-se em fase de registro para abacaxi, cenoura, linho e mandioca. Em outros países, é recomendado, também, para as culturas de alfafa, amendoim, colza, gergelim, café, banana, citros, macieira e em hortícolas (batata, melancia, melão e morango). Supõe-se que seja seletivo para todas as culturas que não são gramíneas. Controla gramíneas anuais e algumas perenes, como Cynodon dactylon, se bem que exija doses mais altas de aplicação. Deve ser aplicado em pós-emergência das plantas daninhas, por ser a foliar a principal via de absorção do produto. É necessário adicionar óleo à calda, o que acelera sua absorção, não sendo prejudicada a ação do sethoxydim por uma chuva que ocorra uma hora depois de sua aplicação. Apresenta curta persistência no solo, não prejudicando culturas sensíveis que sejam instaladas no terreno um mês após o tratamento. 4.11. Herbicidas inibidores da síntese de lipídeos (não inibem a ACCase) Os principais herbicidas deste grupo registrados no Brasil (molinate e thiobencarb) petencem a família dos tiocarbamatos e são de uso espécifico para controle de plantas daninhas na cultura do arroz.. Molinate O S-etil-hexahidro-1H-azepina-1-carbotioato (molinate) apresenta solubilidade em água de 970 mg L-1 a 200C; pKa: zero; Kow: 756 a 250C; e Koc médio de 190 mg g-1 de solo. Não deve ser recomendado para aplicação em solos turfosos ou com elevados teores de matéria orgânica. É sorvido em solo seco podendo ser removido por lixiviação, sendo esta mais acentuada em solos arenosos. Além disso, é rapidamente perdido por volatilização, se não incorporado no solo ou à água de irrigação, imediatamente após a aplicação. Apresenta persistência no solo de 30 a 60 dias, dependendo do solo e das condições climáticas. (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 110 um herbicida registrado no Brasil para uso exclusivo na cultura do arroz. Atua inibindo a síntese de lipídeos, proteínas, isoprenóides e flavonóides. A germinação não é inibida, mas o crescimento do coleóptilo e do epicótilo cessa abaixo da superfície do solo. A maioria das plantas suscetíveis não emerge. Aquelas que vierem a emergir apresentarão folhas enroladas. Este herbicida pode ser aplicado em pré-plantio e incorporado (PPI), em pós plantio (herbigação) e em pós irrigação. Quando usado em PPI deve ser pulverizado sobre o solo bem preparado, livre de torrões e restos de culturas, e incorporado imediatamente por uma grade de discos ou implemento similar a uma profundidade de 5 a 10 cm. Na aplicação em pós plantio, o produto deve ser aplicado após o plantio do arroz, no ato do banho definitivo da lavoura atravez de um gotejamento (herbigação) na entrada de águas das quadras de modo que o término da irrigação coincida com o fim do gotejamento do herbicida. Após a aplicação deverá ser conservando uma lâmina de água cobrindo 2/3 da planta invasora até sua morte. Quando aplicado em pós emergência, esta deve ser na superfície da água quando as plantas daninhas atingirem a altura adequada (entre 20 a 30 dias da emergência da cultura). As principais espécies de plantas daninhas controladas são: Brachiaria plantaginea, Cyperus rotundus, Digitaria sanguinalis e Ischaemum rugosum. Thiobencarb O S-[(4-clorofenil) metil] dietilcarbamotioato (thiobencarb) apresenta solubilidade em água de 30 mg L-1 a 250C; pKa: zero; Kow: 2.630; e Koc variando de 380 a 3.017 mg g-1 de solo. Fortemente sorvido aos colóides do solo, sendo pouco lixiviado e sensível à fotodecomposição. Não deve ser recomendado para aplicação em solos turfosos ou com elevados teores de matéria orgânica. Apresenta persistência no solo de 28 a 35 dias, dependendo do solo e das condições climáticas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É um herbicida registrado no Brasil para uso exclusivo na cultura do arroz. Atua nas regiões meristemáticas inibindo a divisão celular, interferindo também na fotossíntese, respiração, metabolismo nucléico, síntese de proteínas e de lipídeos, sendo que esta última parece ser a mais afetada. A sintomatologia, nas gramíneas, quando aplicados em doses altas, é a não brotação de folhas, e nas doses normais o enrolamento longitudinal da bainha, ficando com a extremidade dessa presa ao coleóptilo formando um laço. Nas espécies de folhas largas provoca inibição de crescimento e necrose nas margens das SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 111 folhas. Na cultura do arroz, este herbicida é completamente metabolizado formando metilsulfonas e ácido clorobenzóico. Esse herbicida deve ser aplicado em pré-emergência das plantas daninhas logo após a semedura. Para o controle do “arroz-vermelho” e plantas daninhas no sistema pré-plantio, com sementes pré-germinadas, pode-se aplicar o produto em “benzedura manual”. As principais espécies de plantas daninhas controladas são: Bulbostyles capilaris, Cuphea carthagenensis, Cyperus acicularis, Digitaria horizontalis, Echinocloa crusgalli, Echinocloa crupavonis, Eleusine indica, Eragrotis pilosa, e Ludwigia octovalvis. 4.12. Herbicidas inibidores da síntese de carotenóides (despigmentadores) Os grupos químicos tricetonas, piridazinonas, isoxazole, triazole e izoxazolidinona compõem a classe de herbicidas chamada inibidores de carotenóides. As plantas suscetíveis a estes herbicidas perdem a cor verde após o tratamento com estes herbicidas (HESS; JACHETTA, 2003 e HRAC, 2005). O sintoma evidenciado pelas plantas tratadas é a produção de tecidos novos totalmente brancos (albinos), algumas vezes rosados ou violáceos. Estes tecidos são normais, exceto pela falta de pigmentos verdes (clorofila) e amarelos (Fig. 9). Figura 9 - Sintomas de intoxicação de plantas de milho e feijão pelo clomazone. Os herbicidas inibidores destes pigmentos agem na rota de biossíntese de carotenóides, resultando no acúmulo de phytoeno e phytoflueno, com predomínio do phytoeno, que são dois precursores, sem cor, do caroteno (MORELAND, 1980). A produção dos novos tecidos albinos, pelas plantas tratadas, não implica que estes herbicidas inibam diretamente a síntese de clorofila. A perda da clorofila é resultado da sua oxidação pela luz (foto-oxidação), devido à falta de carotenóides que a protegem da foto-oxidação. Após a síntese da clorofila, esta se torna funcional e absorve energia, passando do estado singlete para o estado triplet, mais reativo. Em condições normais, a energia oriunda da forma SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 112 triplet é dissipada através dos carotenóides. Assim, quando os caratenóides não estão presentes, a clorofila que está no estado triplet não dissipa energia e inicia reações de degradação, nas quais ela é destruída (BRIDGES, 2003a). A inibição da síntese de carotenóides leva à decomposição da clorofila pela luz, como resultado da perda da fotoproteção fornecida pelos carotenóides à clorofila (MORELAND, 1980). Devido a este processo, a clorofila não se mantém sem a presença dos carotenóides, que a protegem, dissipando o excesso de energia. O local de ação mais estudado é onde atua a enzima phytoeno desidrogenase.A inibição desta enzima provoca o acúmulo de phytoeno. O herbicida clomazone parece ter um único local de ação e não causa acúmulo de phytoeno, mas sim de gossipol e hemigossipol. A inibição da enzima IPP (isopentyl pirophosphato isomerase) é o local provável da ação. Outras alterações provocadas por estes produtos são: redução da síntese protéica, perda de proplastídios e degradação dos ribossomos 70S. Estes produtos também possuem efeitos sobre a reação de Hill (MORELAND, 1980). O crescimento da planta continua por alguns dias; contudo, devido à falta de clorofila, ela não consegue se manter. Assim, o crescimento cessa e começam a surgir manchas necróticas. É importante salientar que estes herbicidas não têm efeito sobre carotenóides sintetizados antes da sua aplicação. Desse modo, tecidos formados antes da aplicação do herbicida não se mostram brancos imediatamente, porém, devido à necessidade de renovação dos carotenóides, eles desenvolvem manchas cloróticas que progridem para necrose (HESS; BRIDGES, 2003). Os herbicidas inibidores de pigmento são usados para controle seletivo de plantas daninhas gramíneas, anuais e perenes, e de folhas largas nas culturas de algodão, arroz, cana- de-açúcar, fumo e soja. Também são empregados em plantas daninhas aquáticas e no controle total da vegetação. No Brasil, são mais comercializados, o clomazone e o norflurazon. O 2 – [(2 - clorofenil) metil]-4,4 - dimetil - 3 - isoxazolidinona (clomazone) e o 4-cloro- 5-(metilamino)-2-3-[(trifluorometil)]fenil-3(H)-m-toluil) piradazinona (norflurazon) translocam- se na planta via xilema, apresentam atividade de solo e podem persistir, afetando culturas sucessoras. O clomazone apresenta alta solubilidade:1.192 mg L-1; pKa: zero; Koc: 300 mg g-1; e persistência no superior a 150 dias. Quando aplicado sobre a superfície do solo, pode lixiviar e atingir camadas profundas, chegando às raízes das culturas, causando danos naquelas sensíveis (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). A dose recomendada varia com a cultura e o tipo de solo. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 113 Clomazone Norflurazon Esta classe herbicida apresenta baixa toxicidade para animais, e não existem casos registrados de plantas daninhas resistentes (BRIDGES, 2003a). A seletividade às culturas se dá pela translocação reduzida pela destoxificação das moléculas herbicidas. A seletividade do clomazone ao algodão pode ser aumentada com adição de um inseticida organofosforado (BRIDGES, 2003a). O inseticida funciona com “safener” e pode ser usado no tratamento da semente ou em aplicação no sulco de semeadura. Mesotrione O 2-(4-mesil-2nitrobenzoil) ciclohexano-1,3-diona (mesotrione) é um herbicida seletivo de ação sistêmica indicado para o controle em pós-emergência de plantas daninhas na cultura do milho. Controla diversas espécies de plantas dicotiledôneas e algumas gramíneas. Apresenta solubilidade de 168,7 mg L-1, pKa: 3,07 e Koc variando de 19 a 387 mg g-1 e curta persistência no solo sendo degradado rapidamente por microrganismos (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). O mesotrione inibe a biossíntese de caroteníodes, através da interferência na atividade da enzima HPPD (4-hidroxifenil-piruvato-dioxigenase) nos cloroplastos – classificação nos grupos F2 (HRAC) e 28 (WSSA). Os sintomas envolvem branqueamento das plantas daninhas sensíveis, com posterior necrose e morte dos tecidos vegetais em cerca de 1 a 2 semanas. Isoxaflutole SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 114 O 5-ciclopropil-4-metilsufonil-4-trifluorometilbenzoil)-isoxazole (isoxaflutole) é um herbicida recomendado para as culturas de cana-de-açúcar, milho, mandioca e algodão para o controle de diversas gramíneas e algumas dicotiledôneas. Com exceção da cultura do algodão onde é recomendado em jato dirigido, nas demais culturas deve ser aplicado em pré-emergência. Apresenta baixa solubilidade em água: 6,0 mg L-1 a 20 oC; baixa a média mobilidade nos solos dependendo de suas características ficas e químicas; e meia-vida média de 28 dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). O isoxaflutole pertence ao grupo dos herbicidas inibidores da biossíntese do caroteno. Inibe a biossíntese de carotenoides, que são essências para proteger a clorofila contra a decomposição pela luz solar através da interferência na atividade da enzima HPPD (4-hidroxifenil-piruvato-dioxigenase), responsável pela biossíntese da quinona, que é um co-fator chave para síntese de pigmentos carotenóides e para o transporte de elétrons. Os sintomas envolvem branqueamento das plantas daninhas sensíveis, com posterior necrose e morte dos tecidos vegetais em cerca de 1 a 2 semanas. REFERÊNCIAS BRIDGES, D. C. Pigment inhibitors. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003a. p. 373-382.’ BRIDGES, D. C. Inhibitors of amino acid biosynthesis. Imidazolinones. In: Herbicide action course, 2003b. West Lafayette: Purdue University. p. 397-410. BRIDGES, D. C. Glyphosate-type herbicidas. In: Herbicide action course, 2003c. West Lafayette: Purdue University. p. 501-513. BRIDGES, D. C.; HESS, D. Glufosinate: use and mode of action. In: Herbicide action course, 2003. West Lafayette: Purdue University. p. 491-500. DOMINGOS, M.; SILVA, A. A.; SILVA, R. F.; SILVA, J. F. Efeito de dessecantes, épocas de colheita, do enleiramento e da chuva simulada no rendimento e qualidade fisiológica das sementes de feijão. Revista Ceres, v. 48, n. 277 p. 365-380, 2001. FIRMINO, L. E. Sorção e movimento do imazapyr em três solos. 2001. 72 f. Dissertação (Mestrado em Fitotecnia) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa-MG, 2001. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 115 FREITAS, F. C.; FERREIRA, L. R.; SILVA, A. A.; BARBOSA, J. G. Eficiência do triclopyr no controle de plantas daninhas em gramado (Paspalum notatum). Planta Daninha, v. 21, n. 1, p.159, 2003. HESS, F. D.; BRIDGES, D. Mode of action of carotenoid biosynthesis inhibitors. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003. p. 383-396. HESS, F.D.; JACHETTA, J.J. Inhibitors of branched chain amino acid and histidine biosynthesis. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003. p. 465- 490. HERBICIDE RESISTANCE ACTION COMMITTEE – HRAC. Classification of herbicides according to mode of action. 2005. Web: <http:// www.plant protection.org/hrac JAKELAIS; A.; SILVA, A. A.; SILVA, A. F.; FERREIRA, L. R. Controle de plantas daninhas na cultura de milho-pipoca com herbicidas aplicados em pós-emergência. Planta Daninha, v. 23, n. 3. p. 509-516, 2005. JAKELAITIS, A.; FERREIRA, L. R., SILVA, A. A.; MIRANDA, G. V. Controle de Digitaria Horizontalis pelos herbicidas glyphosate, sulfosate e glyphosate potássico submetidos a diferentes intervalos de chuva após a aplicação. Planta Daninha, v. 19, n. 2, p. 279-285, 2001. MORELAND, D. E. Mechanisms of action of herbicides. Annual review. Plant Physiology, Rockville, 1980, p. 610. PROCÓPIO, S. O.; SILVA, A. A.; VARGAS , L.; FERREIRA, F. A. Manejo de plantas daninhas na cultura de cana-de-açúcar. Viçosa, MG: 2003. 150 p. RODRIGUES, B. N.; ALMEIDA, F. S. Guia de Herbicidas. 5.ed. Londrina, PR: 2005. 591 p. SHANER, D.; BRIDGES, D. Inhibitors of aromatic amino acid biosyntesis (glyphosate). In: Herbicideaction course. West Lafayette: Purdue University, 2003. p. 514-529. SHANNER, D.; WELLER, S. Cell growth disrupters and inhibitors. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003. p. 225-260. SILVA, A.A. & SILVA, J.F. TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 116 SILVA, A. A. Bioatividade do alachor e do metribuzin sob diferentes manejos de água e efeitos do metribuzin, sob estas condições em soja. 1989. 138 f. Tese (Doutorado) – Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 1989. SILVA, A. A.; FREITAS, F. M.; FERREIRA, L. R.; JAKELAIS, A.; SILVA, A. F. Aplicações seqüências e épocas de aplicação de herbicidas em misturas com chlorpirifos no milho e em plantas daninhas. Planta Daninha, v. 23, n. 3, p. 527-534, 2005. SILVA, A. A.; OLIVEIRA Jr; F.; FERREIRA, F. A.; FERREIRA, L. R. Flazasulfuron: épocas e doses de aplicação em relação ao controle de plantas daninhas e seletividade para cana-de- açúcar. STAB –Açúcar álcool e subprodutos, v. 17, n. 5, p. 44-47, 1999. SILVA, A. A.; OLIVEIRA JUNIOR, R. S.; CASTRO FILHO, J. E. Avaliação da atividade residual no solo de imazaquin e trifluralin através de bioensaios com milho. Acta Scientiarum, n. 3, p. 291-295, 1998. SILVA, A. A.; OLIVEIRA JUNIOR., R. S.; FERREIRA, L. R. Persistência do grupo das imidazolinonas e efeitos sobre culturas sucessoras de milho e sorgo. Acta Scientiarum, n. 3, v. 21, p. 459-465, 1999. SILVA, A. A.; WERLANG, R. C.; FERREIRA, L.R. Contole de plantas daninhas em pastagens. In: SIMÓSIO SOBRE MANEJO ESTRATÉGICO DA PASTAGEM. Viçosa, UFV. 2002. p. 279-310. THILL, D. Growth regulator herbicides. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003a. p. 267-291. THILL, D. Lipid biosynthesis inhibitors – Group one. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003b. p. 293-348. THILL, D. Sulfonylurea, triazolopyrimidine, and sulfonylaminocarbonyl-triazolinone herbicides. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003c. p. 411- 463. WELLER, S. Principles of selective weed control with herbicides. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003a. p. 101-130. SILVA, A.A. & SILVA, J.F TÓPICOS EM MANEJO INTEGRADO DE PLANTAS DANINHAS – CAPÍTULO 3 - Herbicidas: Classificação e Mecanismos de Ação 117 WELLER, S. Photosystem II inhibitors. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003b. p. 131-184. WELLER, S. Diquat, paraquat, diphenylethers and oxadiazon uses and mechanism of action. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003c. p. 185-224. WELLER, S; SHANER, D. Cell growth disrupter and inhibitors. In: Herbicide action course. West Lafayette: Purdue University, 2003. p. 225-260.