مقدمه
کشاورزی همیشه یک عمل متعادل کننده-بالا بین نبوغ انسانی و غیرقابل پیش بینی بودن محیط زیست بوده است. در میان تهدیدات مختلفی که می تواند مزارع محصولات سالم را یک شبه از بین ببرد، پاتوژن های قارچی به عنوان برخی از تهاجمی ترین و ویرانگرترین دشمنان اقتصادی هستند. هاگ های میکروسکوپی که توسط باد، باران یا خاک حمل می شوند، می توانند بی سر و صدا به مزرعه نفوذ کنند و پتانسیل محصول را مدت ها قبل از اینکه چشم غیر مسلح اولین علامت پوسیدگی را تشخیص دهد، از بین می برند.
برای حفاظت از عرضه جهانی غذا و تضمین دوام کشاورزی، کشاورزی مدرن به شدت بر استراتژی های حفاظت از محصولات متکی است. در مرکز این شبکه دفاعی، قارچ‌کش‌ها{1}}ترکیبات شیمیایی یا بیولوژیکی تخصصی طراحی شده‌اند که برای مهار رشد، تولید مثل و گسترش قارچ‌های مخرب طراحی شده‌اند.
استفاده از قارچ‌کش‌ها به‌جای اینکه یک راه‌حل ساده و یک‌اندازه-منطبق- باشد، یک علم بسیار ظریف است. برای کشاورزان، مشاوران محصولات کشاورزی و ذینفعان کشاورزی، درک عمیق از نحوه عملکرد این ترکیبات دیگر فقط یک مزیت نیست. یک ضرورت مطلق است درک نحوه تعامل قارچ‌کش‌ها با محصول و پاتوژن، امکان توسعه برنامه‌های مدیریتی هدفمند و پایدار را فراهم می‌کند که از عملکرد محافظت می‌کند، سلامت خاک را حفظ می‌کند و نتیجه اقتصادی را تضمین می‌کند.
شناخت دشمن: بیماری های قارچی و نیاز به حفاظت از محصولات
برای درک ارزش قارچ کش ها، ابتدا باید ماهیت مخرب پاتوژن هایی را که آنها هدف قرار می دهند، درک کرد. قارچ ها موجودات بسیار سازگاری هستند که در بسیاری از شرایط محیطی مشابه مورد نیاز برای رشد بهینه محصول رشد می کنند. گرما، رطوبت و سایبان های متراکم گیاهان، میکروکلیم مناسبی را برای جوانه زدن هاگ های قارچ و عفونت بافت گیاه ایجاد می کند. پس از ایجاد، این بیماری ها با سرعت هشداردهنده ای حرکت می کنند و از طریق جریان های باد، باران های بارانی یا تجهیزات کشاورزی آلوده در سراسر مناطق پخش می شوند.
عواقب عفونت های قارچی کنترل نشده فاجعه بار است. بیماری‌هایی مانند زنگ غلات، سوختگی دیررس در سیب‌زمینی، سفیدک پودری در انگور، و بیماری فوزاریوم در دانه‌های ریز فقط ارزش زیبایی‌شناختی غذا را کاهش نمی‌دهند. آنها می توانند باعث شکست کامل محصول شوند. از نظر تاریخی، رویدادهایی مانند قحطی سیب زمینی ایرلندی تأثیر وحشتناک اجتماعی بیماری های کنترل نشده گیاهی را نشان می دهد. در عصر مدرن، در حالی که قحطی کامل توسط شبکه های تجارت جهانی کاهش می یابد، مخاطرات اقتصادی به طور نجومی بالا باقی می ماند. پاتوژن های قارچی مسئول میلیاردها دلار ضرر سالانه در سراسر جهان هستند که باعث افزایش قیمت مواد غذایی و تهدید امنیت غذایی جمعیت های آسیب پذیر می شوند.
علاوه بر این، عفونت های قارچی اغلب کیفیت و ایمنی محصول برداشت شده را کاهش می دهند. برخی از قارچ‌ها مایکوتوکسین‌های{1}}ترکیبات شیمیایی سمی تولید می‌کنند که خطرات جدی برای سلامتی انسان و دام دارد. به عنوان مثال، آفلاتوکسین های تولید شده توسطآسپرژیلوسگونه های موجود در ذرت و آجیل مواد سرطان زا قوی هستند.
در این زمینه خصمانه، قارچ کش ها به عنوان یک سپر حیاتی عمل می کنند. کشاورزی مدرن به جای اجازه دادن به بیماری و تلاش برای مدیریت عواقب پس از آن، از این نهاده ها استفاده می کند تا پارادایم را از مدیریت بحران واکنشی به حفظ پیشگیرانه محصولات تغییر دهد. این ابزارها با سرکوب جوانه زنی هاگ و توقف رشد سلولی در قارچ، چرخه بیماری را شکسته و گیاهان را در طول حیاتی ترین مراحل رشد خود سالم نگه می دارند.
طبقه بندی قارچ کش ها: شیوه های عمل و تحرک
دنیای مواد شیمیایی حفاظت از محصولات متنوع است، با فرمولاسیون‌هایی که متناسب با انواع محصول، مراحل رشد و فشار بیماری‌ها طراحی شده‌اند. برای طراحی یک برنامه سمپاشی موثر، پرورش دهندگان باید قارچ کش ها را بر اساس دو بعد اصلی دسته بندی کنند: نحوه حرکت آنها در داخل گیاه (تحرک) و نحوه حمله آنها به قارچ (شیوه عمل بیوشیمیایی).
تحرک درون گیاه: تماس در مقابل سیستمیک
اولین تمایز عمده در این است که آیا یک ماده شیمیایی در خارج از گیاه باقی می ماند یا به سیستم عروقی آن نفوذ می کند.
قارچ کش های تماسی، که اغلب به عنوان محافظ شناخته می شوند، یک سد شیمیایی محافظ را بر روی سطح بافت گیاه تشکیل می دهند. آنها وارد گیاه نمی شوند. هنگامی که یک اسپور قارچ روی برگ تحت درمان با یک محافظ تماسی قرار می گیرد، ماده شیمیایی را جذب می کند و قبل از اینکه بتواند به دیواره سلولی گیاه نفوذ کند می میرد. از آنجایی که آنها روی سطح می مانند، محصولات تماسی در برابر هوا بسیار آسیب پذیر هستند. باران شدید یا آبیاری سربار می تواند آنها را از بین ببرد و نور فرابنفش بالای سر می تواند آنها را در طول زمان از بین ببرد. مهم این است که وقتی گیاه رشد می کند و برگ های جدید تولید می کند، این رشد جدید کاملاً بدون محافظت باقی می ماند. در نتیجه، محصولات تماسی نیاز به کاربردهای دقیق و مکرر برای حفظ یک سپر مداوم دارند.
از طرف دیگر قارچ کش های سیستمیک مستقیماً در بافت های گیاه جذب می شوند. پس از داخل شدن، از طریق سیستم آوندی گیاه-معمولاً از طریق آوند چوبی به سمت رشد جدید حرکت می‌کنند. این تحرک چندین مزیت متمایز ارائه می دهد. سطحی از فعالیت درمانی یا "بازگشت" را فراهم می کند، به این معنی که می تواند عفونتی را که از قبل در داخل بافت شروع شده است، سرکوب کند. علاوه بر این، از آنجایی که این ماده شیمیایی در داخل گیاه قرار دارد، پس از خشک شدن با باران نمی توان آن را شست و به طور خودکار به برگ های تازه در حال رشد محافظت می کند.
حالت عمل بیوشیمیایی و کلاس های FRAC
فراتر از تحرک، قارچ کش ها بر اساس مکانیسم بیوشیمیایی خاص خود طبقه بندی می شوند-دقیقاً چگونه چرخه زندگی پاتوژن را مختل می کنند. کمیته اقدام مقاومت در برابر قارچ کش (FRAC) این ترکیبات را بر اساس نحوه عملکردشان به گروه های مجزا طبقه بندی می کند تا به کشاورزان در مدیریت مقاومت کمک کند.
برخی از محصولات به‌عنوان بازدارنده‌های چند-سایتی طبقه‌بندی می‌شوند. این مواد شیمیایی چندین فرآیند متابولیک را در سلول قارچ به طور همزمان هدف قرار می دهند. آنها ممکن است یکپارچگی غشای سلولی را مختل کنند، سنتز پروتئین را تغییر دهند و در عملکرد آنزیم به یکباره اختلال ایجاد کنند. از آنجایی که آنها از چندین جبهه به قارچ حمله می کنند، ایجاد مقاومت در برابر آنها برای یک پاتوژن فوق العاده دشوار است. بیشتر محافظ‌های تماس قدیمی‌تر (مانند ترکیبات مبتنی بر مس- یا گوگرد-) در این دسته قرار می‌گیرند.
در مقابل، بسیاری از محصولات سیستمیک مدرن، بازدارنده‌های منفرد-سایت هستند. اینها مواد شیمیایی بسیار پیچیده و هدفمندی هستند که تنها یک آنزیم حیاتی یا مسیر متابولیک را در قارچ مختل می کنند. به عنوان مثال، قارچ کش های QoI (استروبیلورین ها) تنفس سلولی را هدف قرار می دهند و از تولید انرژی قارچ جلوگیری می کنند. قارچ کش های DMI (تریازول ها) سنتز استرول ها را که بلوک های ساختمانی ضروری غشای سلولی قارچ هستند، مهار می کنند. در حالی که قارچ‌کش‌های تک سایتی در نرخ‌های دوز پایین بسیار مؤثر هستند و برای محیط اطراف ایمن‌تر هستند، ماهیت بیش از-خاص آنها را آسیب‌پذیر می‌کند. تنها یک جهش ژنتیکی در قارچ می تواند ماده شیمیایی را کاملاً بی اثر کند و نیاز به چرخش دقیق را برجسته کند.
کاربرد استراتژیک: زمان بندی، تجهیزات و کارایی
داشتن مواد شیمیایی مناسب تنها نیمی از نبرد است. معیار واقعی موفقیت در اجرای استراتژی برنامه نهفته است. یک قارچ کش با کارایی بالا در زمان نامناسب یا با تجهیزات کالیبره شده ضعیف، نتایج ناامیدکننده ای به همراه خواهد داشت و منابع مالی ارزشمندی را هدر می دهد.
ضرورت زمان بندی
وقتی نوبت به مدیریت بیماری های گیاهی می رسد، همیشه پیشگیری موثرتر از درمان است. اکثریت قریب به اتفاققارچ کش هازمانی که به صورت پیشگیرانه-پیش از نمایان شدن علائم در میدان اعمال شود، بالاترین بازگشت سرمایه خود را ارائه می دهند. هنگامی که یک مزرعه علائم گسترده ای از ضایعات، پژمردگی یا اسپورزایی را نشان می دهد، آسیب عروقی قابل توجهی در داخل گیاهان رخ داده است. در آن مرحله، حتی یک قارچ‌کش درمانی قوی سیستمیک تنها می‌تواند گسترش بیشتر را متوقف کند. نمی تواند بافت مرده را بازیابی کند یا پتانسیل بازده از دست رفته را به طور کامل بازیابی کند.
برای بهینه‌سازی زمان‌بندی کاربرد، پرورش دهندگان پیشرو از مدل‌سازی بیماری پیش‌بینی‌کننده استفاده می‌کنند. با ردیابی پارامترهای آب و هوای محلی، مانند رطوبت نسبی، دما، مدت رطوبت برگ، و شمارش هاگ های تاریخی، متخصصان کشاورزی می توانند شیوع بیماری را چند روز قبل از بروز فیزیکی پیش بینی کنند. سمپاشی درست قبل از یک رویداد آب و هوایی با خطر{2}بالا پیش بینی شده تضمین می کند که سد شیمیایی دقیقاً زمانی فعال است که هاگ ها تلاش می کنند جوانه بزنند.
ملاحظات زیست محیطی
محیط نقش دوگانه ای در کارآیی قارچ کش دارد و هم زمان بروز بیماری ها و هم عملکرد یک ماده شیمیایی را تعیین می کند. سرعت باد یکی از نگرانی های اصلی در هنگام استفاده است. بادهای شدید باعث رانش اسپری می شود و مواد شیمیایی گران قیمت را به مزارع همسایه یا زیستگاه های طبیعی غیر هدف-به جای تاج پوشش محصول مورد نظر ارسال می کند. برعکس، آرامش کامل می تواند باعث وارونگی دما شود، جایی که قطرات ریز اسپری در هوا معلق مانده و به جای نشستن روی محصول، تبخیر می شوند.
میزان بارندگی یکی دیگر از معیارهای مهم است. این به مدت زمان لازم بین کاربرد و یک رویداد بارندگی اشاره دارد تا محصول به اندازه کافی جذب شود یا به سطح گیاه بچسبد تا کارایی آن به خطر نیفتد. در حالی که گزینه‌های سیستمیک معمولاً در عرض یک تا دو ساعت بارانی می‌شوند، محافظ‌های تماسی نیاز به کمک‌های کمکی-برچسب‌ها و پخش‌کننده‌های{3}} دارند تا به محصول کمک کنند تا محکم به کوتیکول مومی سطح برگ بچسبد.
فناوری کاربردی و پوشش سایبان
دستیابی به پوشش کامل سایبان بسیار مهم است، به خصوص برای محافظ های تماسی که فقط از آنچه که به طور فیزیکی لمس می کنند محافظت می کند. هاگ های قارچ اغلب در قسمت های تحتانی، سایه دار و مرطوب تر تاج پوشش گیاه رشد می کنند. بنابراین، محلول اسپری باید به جای پوشاندن برگ های بالایی، به عمق ردیف های محصول نفوذ کند.
این نیاز تاکید زیادی بر فناوری کاربرد دارد. انتخاب نازل یک متغیر حیاتی است. نازل ها اندازه قطرات را تعیین می کنند. قطرات خیلی کوچک به شدت مستعد رانش و تبخیر هستند، در حالی که قطرات خیلی بزرگ درست از سطح برگ روی زمین می غلتند. کشاورزان باید این عوامل را متعادل کنند و قطرات متوسط-را انتخاب کنند و فشار اسپری را بهینه کنند تا از توزیع یکنواخت در کل معماری کارخانه اطمینان حاصل کنند.
مدیریت مقاومت و حفاظت از محیط زیست
مانند هر اقدام کنترل آفات، استفاده شدید از نهاده های شیمیایی فشار تکاملی شدیدی ایجاد می کند. قارچ ها به سرعت تکثیر می شوند و در یک فصل میلیون ها هاگ تولید می کنند. در این جمعیت های وسیع، جهش های ژنتیکی تصادفی به طور طبیعی رخ می دهد. اگر یک کشاورز سال به سال منحصراً به یک-قارچ کش تکی تکیه کند، این ماده شیمیایی افراد مستعد را از بین می‌برد و تنها هاگ‌های جهش یافته و مقاوم به طور طبیعی تکثیر می‌شوند و بر مزرعه تسلط پیدا می‌کنند.
استراتژی های کاهش مقاومت
مقاومت در برابر قارچ کش تهدیدی خاموش است که می تواند برای همیشه موثرترین ابزارهای حفاظت از محصول را از پرورش دهندگان سلب کند. برای جلوگیری از این امر، مدیریت مقاومت باید در هر برنامه مدیریت محصول طراحی شود.
قانون اولیه مدیریت مقاومت، تنوع است. پرورش دهندگان هرگز نباید همان کلاس FRAC را به طور متوالی اعمال کنند. در عوض، آنها باید بین حالت های مختلف عمل بچرخند. اگر قارچ کش DMI در اوایل فصل استفاده شود، در برنامه بعدی باید از یک مهارکننده سوکسینات دهیدروژناز (SDHI) یا یک محافظ چند{3} سایت استفاده شود.
یکی دیگر از تاکتیک‌های بسیار مؤثر، اختلاط تانک-است. با ترکیب یک-قارچ کش سیستمیک بسیار اختصاصی با یک{3}}چندین{4}}محافظ تماس با محل در مخزن اسپری، هر گونه اسپور جهش یافته ای که از ماده شیمیایی سیستمیک زنده می ماند توسط شریک تماس از بین می رود. این رویکرد اقدام دوگانه به طرز چشمگیری احتمال ریاضی را برای تسخیر جمعیت مقاوم کاهش می‌دهد.
مدیریت یکپارچه آفات (IPM)
مواد شیمیایی هرگز نباید تنها خط دفاعی باشند. پایدارترین رویکرد برای حفاظت از محصولات، مدیریت یکپارچه آفات (IPM) است، چارچوبی که استراتژی های شیمیایی، فرهنگی و بیولوژیکی را هماهنگ می کند.
مقاومت ژنتیکی: کشت واریته های زراعی که به طور خاص برای مقاومت طبیعی در برابر گونه های قارچی رایج محلی پرورش داده می شوند.
تناوب زراعی: محصولات جایگزین از خانواده‌های گیاه‌شناسی مختلف برای شکستن چرخه حیات قارچ‌های منتقل‌شده از خاک- که در بقایای محصول زمستان‌گذرانی می‌کنند.
بهداشت: خاک ورزی یا پاکسازی بقایای گیاه آلوده پس از برداشت-برای کاهش بار اولیه اسپور برای بهار آینده.
مدیریت مزرعه: تنظیم فاصله ردیف ها و تراکم بوته برای بهبود جریان هوا از طریق تاج پوشش، اجازه می دهد تا برگ ها به سرعت پس از باران خشک شوند و یک میکرو اقلیم متخاصم برای قارچ ها ایجاد شود.
کشاورزان با به حداقل رساندن فشار کلی بیماری از طریق روش‌های فرهنگی، فراوانی کاربردهای شیمیایی را کاهش می‌دهند، عمر عملیاتی قارچ‌کش‌های موجود را افزایش می‌دهند و ردپای شیمیایی روی اکوسیستم اطراف را به حداقل می‌رسانند.
نتیجه گیری
چشم انداز کشاورزی مدرن مستلزم تعادل دقیق بین به حداکثر رساندن راندمان تولید و حفظ یکپارچگی محیطی است. در این زمینه، قارچ کش ها جزء غیر قابل جایگزینی امنیت غذایی جهانی هستند و به عنوان سپر حیاتی در برابر ماهیت غیرقابل پیش بینی و مخرب پاتوژن های گیاهی قارچی عمل می کنند.
محافظت موفقیت آمیز از یک محصول بسیار بیشتر از بارگیری مخزن اسپری تراکتور و رانندگی در مزرعه نیاز دارد. این نیاز به درک جامع زیست شناسی قارچی، یک رویکرد تحلیلی برای انتخاب انواع تحرک و کلاس های FRAC، و اجرای دقیق در مورد زمان بندی و مکانیک کاربرد دارد.
همانطور که کشاورزی به جلو می رود، صنعت باید نظارت را بر ریشه کنی ساده اولویت دهد. با ادغام برنامه های قارچ کش هدفمند در چارچوب مدیریت یکپارچه آفات، جامعه کشاورزی می تواند به طور موثر خطرات مقاومت را کاهش داده و اثرات زیست محیطی را به حداقل برساند. در نهایت، استفاده مسئولانه و آگاهانه از قارچ‌کش‌ها تضمین می‌کند که مزارع مولد باقی می‌مانند، عملیات کشاورزی سودآور باقی می‌ماند و جمعیت جهانی همچنان به یک منبع غذایی پایدار، ایمن و فراوان دسترسی دارند.
