40 के दशक के अंत में 2,4-D की शुरुआत के बाद से चयनात्मक शाकनाशियों (selective herbicides) का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। वे आधुनिक कृषि के चमत्कारों में से एक रहे हैं, जिन्होंने हजारों लोगों को हाथ से निराई करने की कड़ी मेहनत से मुक्त किया है। एक चयनात्मक शाकनाशी वह है जो किसी अवांछित पौधे या "खरपतवार" के विकास को मारता है या धीमा करता है, जबकि वांछनीय प्रजातियों को कम या कोई नुकसान नहीं पहुँचाता है। टर्फ में उपयोग किया जाने वाला 2,4-D कई चौड़ी पत्ती वाले खरपतवारों को मार देगा जो टर्फ को प्रभावित करते हैं, जबकि टर्फ घास को महत्वपूर्ण रूप से नुकसान नहीं पहुँचाते हैं। लेकिन चयनात्मकता एक अस्थिर, गतिशील प्रक्रिया है। तनावग्रस्त टर्फ घास पर लागू 2,4-D की अत्यधिक मात्रा टर्फ को घायल कर सकती है। चयनात्मकता हमेशा उचित शाकनाशी अनुप्रयोग पर निर्भर करती है। आमतौर पर शाकनाशी अनुप्रयोग की एक निश्चित दर के भीतर चयनात्मक रूप से काम करते हैं। बहुत कम शाकनाशी से कोई खरपतवार नियंत्रण नहीं होता है, बहुत अधिक से फसल को नुकसान हो सकता है। लेकिन चयनात्मकता इससे अधिक जटिल है। यह एक गतिशील प्रक्रिया है जिसमें पौधे, शाकनाशी और पर्यावरण की परस्पर क्रिया शामिल होती है।
पौधों की प्रतिक्रिया में शामिल कारकों में आनुवंशिक विरासत, उम्र, विकास दर, आकारिकी, शरीर क्रिया विज्ञान, और जैव रसायन शामिल हैं। किसी पौधे का आनुवंशिक श्रृंगार यह निर्धारित करता है कि वह पौधा शाकनाशियों और अपने पर्यावरण के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करता है। पौधे की उम्र अक्सर यह निर्धारित करती है कि शाकनाशी कितनी अच्छी तरह काम करता है, पुराने पौधों को नए पौधों की तुलना में नियंत्रित करना आमतौर पर बहुत अधिक कठिन होता है।
उद्भव-पूर्व शाकनाशी (Preemergence herbicides) अक्सर केवल अंकुरण प्रक्रिया के दौरान पौधों पर काम करते हैं और पुराने पौधों पर उनका बहुत कम प्रभाव पड़ता है। जो पौधे तेजी से बढ़ रहे हैं वे आमतौर पर शाकनाशियों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। पौधे की आकारिकी शाकनाशियों के प्रति उसकी संवेदनशीलता को निर्धारित करने में मदद कर सकती है। गहरी जड़ वाली फसल में वार्षिक खरपतवारों को नियंत्रित किया जा सकता है क्योंकि शाकनाशी मिट्टी के पहले इंच में केंद्रित होता है जहां खरपतवार और खरपतवार के बीज होते हैं। उजागर बढ़ते बिंदुओं वाले खरपतवार संपर्क स्प्रे द्वारा मारे जा सकते हैं, जबकि सुरक्षित बढ़ते बिंदुओं वाली घासें वापस जल सकती हैं, लेकिन स्थायी चोट से बच जाती हैं। कुछ पत्ती के गुण बेहतर स्प्रे प्रतिधारण और इस प्रकार बेहतर मार (चौड़ी पत्ती वाली प्रजातियां बनाम घास या बालों वाली बनाम चिकनी पत्तियां) की अनुमति दे सकते हैं। स्प्रे पिगवीड और सरसों की पत्तियों पर बने रहते हैं और प्याज या घास की प्रजातियों से उछल जाते हैं।
पौधे का शरीर क्रिया विज्ञान यह निर्धारित कर सकता है कि पौधे पर कितना शाकनाशी अवशोषित होगा और वह गति जिसके साथ इसे इसके कार्य स्थल तक पहुँचाया जाता है। मोटे मोमी क्यूटिकल या बालों वाली पत्ती की सतह वाले पौधे घायल होने के लिए पर्याप्त शाकनाशी अवशोषित नहीं कर सकते हैं। इन पत्ती की विशेषताओं का मुकाबला करने और अवशोषण बढ़ाने के लिए शाकनाशी योगों में गीला करने वाले एजेंटों का उपयोग किया जाता है। पौधों में शाकनाशियों की परिवहन दर भिन्न होती है। आमतौर पर अतिसंवेदनशील पौधे प्रतिरोधी लोगों की तुलना में शाकनाशी का अधिक आसानी से परिवहन करते हैं। कुछ पौधे परिवहन मार्ग के साथ शाकनाशियों को सोख सकते हैं, जिससे वे अपने कार्य स्थल तक पहुँचने से रुक जाते हैं।
जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं भी चयनात्मकता का कारण बनती हैं। अधिकांश शाकनाशियों की अतिसंवेदनशील पौधों के भीतर एक जैव रासायनिक प्रतिक्रिया होती है जो उनकी शाकनाशी गतिविधि का कारण बनती है। वे अतिसंवेदनशील पौधों के भीतर महत्वपूर्ण एंजाइमों से जुड़ सकते हैं और महत्वपूर्ण चयापचय प्रक्रियाओं को अवरुद्ध कर सकते हैं (जैसे ग्लाइफोसेट), वे प्रकाश संश्लेषण को अवरुद्ध कर सकते हैं (जैसे ड्यूरॉन) या श्वसन को अवरुद्ध कर सकते हैं, या वे कोशिका विभाजन को प्रभावित कर सकते हैं (जैसे ट्राइफ्लुरलिन)। शाकनाशियों को अपेक्षाकृत हानिरहित रसायनों (2,4-DB) के रूप में अवशोषित किया जा सकता है और अतिसंवेदनशील पौधों के भीतर घातक यौगिकों (2,4-D) में सक्रिय किया जा सकता है। अन्य शाकनाशियों (एट्राजीन) को कुछ पौधों (मक्का) के भीतर विषमुक्त किया जा सकता है जबकि वे खरपतवारों को मारते हैं जो शाकनाशी का चयापचय करने में विफल रहते हैं।
शाकनाशी अपनी संरचनाओं में काफी विशिष्ट होते हैं कि शाकनाशी गतिविधि संभव है या नहीं। विन्यास या संरचना में मामूली बदलाव शाकनाशी गतिविधि को बदल देगा। ट्राइफ्लुरलिन और बेनेफिन केवल अणु के एक तरफ से दूसरी तरफ ले जाए गए मिथाइल समूह में भिन्न होते हैं, फिर भी ट्राइफ्लुरलिन बेनेफिन से लगभग दोगुना सक्रिय है। फेनोक्सी एस्टर जैसे कि MCPP आदि, आमतौर पर एमाइन की तुलना में बहुत अधिक सक्रिय होते हैं। शाकनाशी के निर्माण का तरीका इसकी चयनात्मकता को प्रभावित कर सकता है। इसका सबसे चरम मामला दानेदार निर्माण हो सकता है जो वांछनीय पौधों से उछलकर मिट्टी तक पहुंच जाते हैं जहां वे फिर अंकुरित होने वाले खरपतवारों को सीमित कर देते हैं। एडजुवेंट्स या सर्फेक्टेंट के रूप में जाने जाने वाले अन्य पदार्थों को अक्सर तरल निर्माण के अनुप्रयोग गुणों को बेहतर बनाने और गतिविधि बढ़ाने के लिए जोड़ा जाता है। जिस तरह से एक शाकनाशी लागू किया जाता है वह इसकी चयनात्मकता को प्रभावित कर सकता है।
जब एक व्यापक-स्पेक्ट्रम उद्भव-पश्चात शाकनाशी (broad-spectrum postemergence herbicide) जैसे ग्लाइफोसेट को एक अतिसंवेदनशील फसल के भीतर परिरक्षित, निर्देशित, या दुष्ट अनुप्रयोग के रूप में लागू किया जाता है, तो अतिसंवेदनशील पत्ते से बचा जाता है और इस सामान्य रूप से अचयनात्मक शाकनाशी (non-selective herbicide) के साथ चयनात्मकता प्राप्त की जाती है। शाकनाशियों को प्रभावित पौधों के भीतर उनके कार्य के प्रकार (उनके कार्य के तरीके या mode of action) के आधार पर परिवारों में समूहीकृत किया जा सकता है।
ऐसे कई तरीके हैं जिनसे पर्यावरण शाकनाशी चयनात्मकता के साथ परस्पर क्रिया करता है। मिट्टी यह निर्धारित करती है कि गतिविधि के लिए मिट्टी में लागू शाकनाशियों की कितनी मात्रा उपलब्ध है। कम कार्बनिक सामग्री वाली रेतीली मिट्टी, शाकनाशी अनुप्रयोग की दी गई दर पर उच्च कार्बनिक सामग्री वाली मिट्टी की तुलना में बहुत अधिक सक्रिय और इसके विपरीत कम चयनात्मक होती है।
सिंचाई या वर्षा की मात्रा और समय उस गहराई को प्रभावित करते हैं जहां तक शाकनाशी मिट्टी और पौधों के विकास और तनाव में जा सकते हैं, ये सभी शाकनाशी चयनात्मकता को बढ़ा या घटा सकते हैं। तापमान शाकनाशी परिवहन की दर, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर, पौधे की वृद्धि, पौधे के तनाव और अंततः शाकनाशी चयनात्मकता को प्रभावित करता है। हवा, सापेक्ष आर्द्रता, कीड़े, पौधों के रोगजनक, और पोषण स्थिति भी पौधे के विकास और तनाव को प्रभावित करते हैं जो शाकनाशी चयनात्मकता को बढ़ा या घटा सकते हैं।
कार्यप्रणाली शब्द पौधों में अवशोषण से लेकर पौधे की मृत्यु तक की घटनाओं के अनुक्रम को संदर्भित करता है। शाकनाशी की कार्यप्रणाली यह प्रभावित करती है कि शाकनाशी को कैसे लागू किया जाता है। उदाहरण के लिए, संपर्क शाकनाशी (contact herbicides) जो कोशिका झिल्ली को बाधित करते हैं, जैसे कि एस्फ्लोरोफेन या पैराक्वाट, को प्रभावी होने के लिए पत्ती के ऊतकों पर उद्भव-पश्चात लागू करने की आवश्यकता होती है। अंकुर वृद्धि अवरोधक, जैसे कि ट्राइफ्लुरलिन और एलाक्लोर, को नए अंकुरित पौधों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए मिट्टी में लागू करने की आवश्यकता होती है।
प्रभावी होने के लिए, शाकनाशियों को 1) पौधों से पर्याप्त रूप से संपर्क करना चाहिए; 2) पौधों द्वारा अवशोषित किया जाना चाहिए; 3) निष्क्रिय हुए बिना कार्य स्थल तक पौधों के भीतर जाना चाहिए; और 4) कार्य स्थल पर विषैले स्तर तक पहुंचना चाहिए। उपयोग की जाने वाली अनुप्रयोग विधि, चाहे रोपण-पूर्व शामिल, उद्भव-पूर्व, या उद्भव-पश्चात हो, यह निर्धारित करती है कि शाकनाशी अंकुरित पौधों, जड़ों, टहनियों या पौधों की पत्तियों से संपर्क करेगा या नहीं।
नीचे सूचीबद्ध शाकनाशी परिवारों को इस आधार पर समूहीकृत किया गया है कि वे पौधों को कैसे प्रभावित करते हैं (उनकी कार्यप्रणाली - THEIR MODE OF ACTION):
शाकनाशी प्रतिरोध संभवतः कई वर्षों तक शाकनाशियों के एक विशेष परिवार के संपर्क में आने वाले खरपतवारों के प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले बायोटाइप के चयन के माध्यम से विकसित होता है। बायोटाइप एक ही प्रजाति के भीतर पौधों की एक आबादी है जिसमें विशिष्ट लक्षण समान होते हैं। प्रतिरोधी पौधे जीवित रहते हैं, बीज पैदा करते हैं, और शाकनाशी प्रतिरोधी खरपतवारों की नई पीढ़ी बनाते हैं।
शाकनाशी परिवार के आधार पर प्रतिरोध के तंत्र भिन्न होते हैं। प्रतिरोधी बायोटाइप में उनके अतिसंवेदनशील समकक्षों से मामूली जैव रासायनिक अंतर हो सकते हैं जो कुछ शाकनाशियों के प्रति संवेदनशीलता को समाप्त कर देते हैं। इसके अलावा, जबकि ट्राईजीन शाकनाशी अतिसंवेदनशील बायोटाइप में प्रकाश संश्लेषण बाधित होता है, क्लोरोप्लास्ट प्रोटीन में मामूली बदलाव के कारण, ट्राईजीन प्रतिरोधी बायोटाइप ट्राईजीन शाकनाशियों के संपर्क में आने पर सामान्य प्रकाश संश्लेषण जारी रखने में सक्षम होते हैं। शाकनाशी प्रतिरोधी बायोटाइप विकसित करने की क्षमता तब सबसे बड़ी होती है जब किसी शाकनाशी की कार्रवाई का एक ही स्थान होता है।
प्रतिरोध के तंत्र के बावजूद, शाकनाशी की कार्यप्रणाली से परिचित होने से उन कार्यक्रमों को डिजाइन करने में मदद मिल सकती है जो शाकनाशी प्रतिरोधी खरपतवारों की शुरूआत और प्रसार को रोकते हैं। शाकनाशी प्रतिरोध के प्रबंधन कार्यक्रमों में एक एकीकृत दृष्टिकोण पर जोर देना चाहिए जो रोकथाम पर जोर देता है। खरपतवारों के प्रबंधन के लिए एकल रणनीति या शाकनाशी परिवार पर निर्भरता निश्चित रूप से भविष्य में अतिरिक्त शाकनाशी प्रतिरोध समस्याओं की संभावना को बढ़ाएगी। शाकनाशी प्रतिरोधी खरपतवारों के प्रबंधन के लिए एकीकृत दृष्टिकोण के लिए कुछ दिशानिर्देश नीचे दिए गए हैं।
जब शाकनाशियों को मिट्टी पर लगाया जाता है, तो आस-पास के खेत बहाव से प्रभावित हो सकते हैं। पिछली फसल में लागू शाकनाशियों की उच्च खुराक आने वाली फसल के लिए हानिकारक हो सकती है। हालांकि, ये उप-घातक खुराक कभी-कभी फसल और उपयोग किए गए शाकनाशी के आधार पर सहायक हो सकती हैं।
शाकनाशी फसलों पर उत्तेजक प्रभाव और संवेदनशील फसलों पर उप-घातक खुराक पर भी विषाक्त प्रभाव दिखाते हैं। जो उत्तेजक प्रभाव दिखाते हैं वे फेनोक्सी, ट्राईजीन, यूरिया और यूरैसिल हैं। वास्तव में, 2,4-D का उपयोग पहली बार इसके हार्मोनल प्रभाव के लिए किया गया था, इससे पहले कि इसके शाकनाशी गुणों की खोज की गई थी।
फेनोक्सी शाकनाशियों में इंडोलएसेटिक एसिड (IAA) के समान कम खुराक पर विकास को बढ़ावा देने वाली गतिविधियाँ होती हैं। वे मेरिस्टेमेटिक ऊतकों पर सक्रिय होते हैं जिससे चयापचय गतिविधियों में वृद्धि होती है और परिणामस्वरूप उच्च अनाज प्रोटीन सामग्री और उपज होती है। गेहूं की प्रोटीन सामग्री को 5g/ha 2,4-D में लोहा और तांबा जैसे सूक्ष्म पोषक तत्वों को मिलाकर छिड़कने से बढ़ाया जाता है। बुवाई से पहले शाकनाशी के रूप में मिट्टी पर 0.5 से 1.3 kg/ha तक की उच्च खुराक लगाने से भी गेहूं में प्रोटीन की मात्रा बढ़ जाती है। अन्य फसलें जो शाकनाशी अनुप्रयोग के कारण उत्तेजक प्रभाव दिखाती हैं, वे हैं बीन्स, आलू, गन्ना, सोयाबीन आदि।
ट्राईजीन के बीच, सिमाज़ीन और एट्राज़ीन उप-घातक खुराक पर अनुकूल प्रभाव उत्पन्न करते हैं। वे पोषक तत्वों के अवशोषण, क्लोरोफिल और प्रोटीन सामग्री को बढ़ाते हैं। 0.06 ppm पर सिमाज़ीन ने पोषक तत्वों के अवशोषण और मक्का की उपज में वृद्धि की, लेकिन 0.3 ppm सांद्रता पर उपज कम हो गई। बहाव के कारण होने वाले उप-घातक प्रभाव संवेदनशील फसलों को छोड़कर शायद ही कभी विषाक्त होते हैं। 2,4-D का स्प्रे बहाव कपास के पौधों पर एपिनास्टी का कारण बनता है।
तंबाकू या गेहूं पर 10 से 100 ppm पर स्प्रे किया गया एमीट्रोल क्लोरोप्लास्ट कुरूपता और क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड में कमी के कारण क्लोरोसिस का कारण बनता है। पिछली फसलों पर लगाए गए शाकनाशियों के मिट्टी के अवशेष संवेदनशील फसलों के अंकुरण को प्रभावित कर सकते हैं।
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