Ζιζανιολογία 4η έκδοση

Ζιζανιολογία 4η έκδοση

Το βιβλίο αυτό καλύπτει όλο το εύρος του γνωστικού αντικειμένου της ‘Ζιζανιολογίας’ και είναι χρήσιμο στους φοιτητές και ερευνητές των Γεωπονικών και γενικότερα των Εφαρμοσμένων Βιολογικών Επιστημών. Επιπλέον, είναι χρήσιμο σε όσους ασχολούνται με τα ζιζάνια και την αντιμετώπισή τους, τις φυσικοχημικές και βιολογικές ιδιότητες των ζιζανιοκτόνων, καθώς και σε αυτούς που ενδιαφέρονται για τις επιδράσεις των ζιζανιοκτόνων στον άνθρωπο και στο περιβάλλον. Ειδικότερα, στο βιβλίο αυτό αναπτύσσονται εκτενώς και σε βάθος οι παρακάτω ενότητες της επιστήμης της ζιζανιολογίας:
• Η βιολογία των ζιζανίων, οι ζημιές που προκαλούν στα καλλιεργούμενα φυτά και τα συστήματα διαχείρισης και αντιμετώπισής τους.
• Τα κριτήρια επιλογής των ζιζανιοκτόνων για την ορθολογική, ασφαλή και αποτελεσματική χρήση τους.
• Ο τρόπος δράσης και η εκλεκτικότητα των ζιζανιοκτόνων, ο μεταβολισμός τους εντός των καλλιεργούμενων φυτών, η τύχη και η συμπεριφορά τους στο έδαφος και οι επιδράσεις τους στο περιβάλλον.
• Η μορφοποίηση – τυποποίηση των ζιζανιοκτόνων και ο εξοπλισμός εφαρμογής τους.
• Η ανθεκτικότητα των ζιζανίων σε ζιζανιοκτόνα, οι βιοχημικοί μηχανισμοί και οι παράγοντες που την επηρεάζουν, καθώς και οι μέθοδοι αντιμετώπισης-διαχείρισής της.
• Τα γενετικώς τροποποιημένα φυτά με ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα, τα οφέλη και οι επιπτώσεις από την καλλιέργειά τους.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
Πρόλογος 11
Εισαγωγικό σημείωμα 13
Κεφάλαιο 1: Βιολογία των ζιζανίων 17
1.1 Ορισμός και χαρακτηριστικά των ζιζανίων 17
1.2 Κατάταξη ζιζανίων 18
1.2.1 Ετήσια ζιζάνια 18
1.2.2 Διετή ζιζάνια 19
1.2.3 Πολυετή ζιζάνια 19
1.3 Μηχανισμοί επιβίωσης των ζιζανίων 19
1.3.1 Αναπαραγωγή 19
1.3.1.1 Όργανα αγενούς αναπαραγωγής 20
1.3.1.2 Αναπαραγωγική ικανότητα των ζιζανίων 22
1.3.2 Βιωσιμότητα οργάνων αναπαραγωγής 24
1.3.3 Λήθαργος 25
1.3.4 Φύτρωμα σπόρων 26
1.3.5 Διασπορά 28
1.3.6 Ανακεφαλαίωση των μηχανισμών επιβίωσης των ζιζανίων 29
1.4 Ζημιές που προκαλούν τα ζιζάνια 30
1.4.1 Ανταγωνισμός ζιζανίων και καλλιεργούμενων φυτών 30
1.4.1.1 Ανταγωνισμός για θρεπτικά στοιχεία 31
1.4.1.2 Ανταγωνισμός για νερό 32
1.4.1.3 Ανταγωνισμός για φως 33
1.4.1.4 Παράγοντες που επηρεάζουν τον ανταγωνισμό 33
1.4.1.5 Ανακεφαλαίωση του ανταγωνισμού ζιζανίων και καλλιεργούμενων ειδών 45
1.4.2 Αλληλοπάθεια ζιζανίων και καλλιεργούμενων ειδών 46
1.4.2.1 Βιοσύνθεση, χημεία και τρόπος δράσης των αλληλοπαθητικών ουσιών 47
1.4.2.2 Διερεύνηση της αλληλοπάθειας 50
1.4.2.3 Αξιοποίηση της αλληλοπάθειας στη γεωργία 51
1.4.2.4 Ανακεφαλαίωση της αλληλοπάθειας 56
1.4.3 Ζιζάνια-ξενιστές επιβλαβών οργανισμών των φυτών 57
1.4.4 Άλλες επιβλαβείς επιδράσεις των ζιζανίων 58
1.5 Ευεργετικές επιδράσεις των ζιζανίων 60
1.6 Τα ζιζάνια στην Ελλάδα και διεθνώς 60
1.7 Γενική ανακεφαλαίωση στη βιολογία ζιζανίων 65
Βιβλιογραφία 66
Κεφάλαιο 2: Έλεγχος, αντιμετώπιση και διαχείριση των ζιζανίων 73
2.1 Μέθοδοι ελέγχου και αντιμετώπισης των ζιζανίων 73
2.1.1 Προληπτικά μέτρα 75
2.1.2 Καλλιεργητικά μέτρα 75
2.1.3 Εδαφοκάλυψη 76
2.1.4 Ηλιοαπολύμανση εδάφους 78
2.1.5 Κατάκλυση/αποστράγγιση 79
2.1.6 Βοτάνισμα/τσάπισμα 79
2.1.7 Μηχανική μέθοδος 80
2.1.7.1 Κατεργασία εδάφους 80
2.1.7.2 Κοπή ζιζανίων 83
2.1.8 Κάψιμο ζιζανίων 85
2.1.9 Βιολογική μέθοδος 85
2.1.9.1 Κλασική βιολογική μέθοδος 85
2.1.9.2 Βιοζιζανιοκτόνα 86
2.1.9.3 Φυτά με αλληλοπαθητική δράση 87
2.1.10 Χημική μέθοδος 88
2.1.10.1 Χημικώς συντιθέμενα ζιζανιοκτόνα 90
2.1.10.2 Φυσικώς συντιθέμενα ζιζανιοκτόνα 90
2.1.10.3 Ζιζανιοκτόνα παράγωγα φυσικώς συντιθέμενων τοξινών 93
2.2 Συστήματα διαχείρισης των ζιζανίων 94
2.2.1 Ολοκληρωμένη διαχείριση ζιζανίων 95
2.2.2 Ολοκληρωμένη διαχείριση φυτικής παραγωγής 98
2.3 Ανακεφαλαίωση ελέγχου, αντιμετώπισης και διαχείρισης των ζιζανίων 102
Βιβλιογραφία 103
Κεφάλαιο 3: Ζιζανιοκτόνα και φυτά 107
3.1 Επαφή και συγκράτηση ζιζανιοκτόνων φυλλώματος 107
3.2 Απορρόφηση ζιζανιοκτόνων από τα φύλλα 109
3.2.1 Μηχανισμοί διέλευσης ζιζανιοκτόνων φυλλώματος διά μέσου της εφυμενίδας και του κυτταρικού τοιχώματος 113
3.2.2 Μηχανισμοί διέλευσης ζιζανιοκτόνων φυλλώματος διά μέσου της κυτταρικής μεμβράνης 114
3.2.3 Παράγοντες που επηρεάζουν την απορρόφηση ζιζανιοκτόνων από τα φύλλα 117
3.2.3.1 Ιδιότητες ζιζανιοκτόνου 117
3.2.3.2 Ιδιότητες ψεκαστικού υγρού 117
3.2.3.3 Χαρακτηριστικά φυτού 118
3.2.3.4 Περιβάλλον 119
3.3 Απορρόφηση ζιζανιοκτόνων από τις ρίζες 120
3.4 Μετακίνηση ζιζανιοκτόνων φυλλώματος και εδάφους 123
3.4.1 Μετακίνηση ζιζανιοκτόνων φυλλώματος εντός των φυτών 123
3.4.2 Μετακίνηση ζιζανιοκτόνων εδάφους εντός των φυτών 127
3.5 Δράση ζιζανιοκτόνων φυλλώματος και εδάφους 128
3.5.1 Συνδυασμένη δράση ζιζανιοκτόνων 129
3.5.2 Συνεργιστικές ουσίες και δράση ζιζανιοκτόνων 131
3.5.3 Ανακεφαλαίωση της δράσης ζιζανιοκτόνων 132
3.6 Μεταβολισμός ζιζανιοκτόνων εντός των φυτών 133
3.7 Εκλεκτικότητα ζιζανιοκτόνων 137
3.7.1 Παράγοντες που επηρεάζουν την εκλεκτικότητα ζιζανιοκτόνων 137
3.7.1.1 Χαρακτηριστικά φυτού 137
3.7.1.2 Ιδιότητες ζιζανιοκτόνων 141
3.7.1.3 Τρόπος και χρόνος εφαρμογής 141
3.7.1.4 Περιβάλλον 142
3.7.1.5 Αντιφυτοτοξικές ουσίες 143
3.7.1.6 Συνεργιστικές ουσίες 144
3.7.2 Ανακεφαλαίωση της εκλεκτικότητας ζιζανιοκτόνων 145
Βιβλιογραφία 146
Κεφάλαιο 4: Ζιζανιοκτόνα και έδαφος 149
4.1 Διεργασίες απομάκρυνσης των ζιζανιοκτόνων από το έδαφος 149
4.1.1 Προσρόφηση 150
4.1.1.1 Μηχανισμοί και χημικοί δεσμοί προσρόφησης των ζιζανιοκτόνων 151
4.1.1.2 Σπουδαιότητα των χημικών δεσμών 155
4.1.1.3 Ισόθερμοι προσρόφησης 156
4.1.1.4 Παράγοντες που επηρεάζουν την προσρόφηση των ζιζανιοκτόνων 158
4.1.1.5 Ανακεφαλαίωση της προσρόφησης των ζιζανιοκτόνων 162
4.1.2 Εξάτμιση 165
4.1.3 Έκπλυση 166
4.1.4 Απορρόφηση από τα φυτά 168
4.1.5 Φωτοχημική διάσπαση 168
4.1.6 Χημική διάσπαση 169
4.1.7 Μικροβιακή αποδόμηση 170
4.2 Παράγοντες που επηρεάζουν την απομάκρυνση των ζιζανιοκτόνων από το έδαφος 171
4.2.1 Ιδιότητες ζιζανιοκτόνου 172
4.2.2 Χαρακτηριστικά εδάφους 173
4.2.3 Κλιματολογικοί παράγοντες 174
4.2.4 Χαρακτηριστικά φυτού 175
4.3 Πρόβλεψη του χρόνου παραμονής των ζιζανιοκτόνων στο έδαφος 175
4.4 Δράση και εκλεκτικότητα των ζιζανιοκτόνων εδάφους 176
4.5 Επιδράσεις των ζιζανιοκτόνων εδάφους στο περιβάλλον 180
4.6 Τρόποι μείωσης του χρόνου παραμονής των ζιζανιοκτόνων στο έδαφος 182
4.7 Μέθοδοι προσδιορισμού υπολειμμάτων ζιζανιοκτόνων στο έδαφος 183
4.8 Τρόποι αντιμετώπισης υπολειμμάτων ζιζανιοκτόνων στο έδαφος 184
4.9 Ανακεφαλαίωση της συμπεριφοράς των ζιζανιοκτόνων στο έδαφος 187
Βιβλιογραφία 188
Κεφάλαιο 5: Μορφοποίηση και εφαρμογή ζιζανιοκτόνων 191
5.1 Μορφοποίηση ζιζανιοκτόνων 191
5.1.1 Συστατικά σκευασμάτων 191
5.1.1 Επιφανειοδραστικές ή τασενεργές ουσίες 194
5.1.1.2 Οργανοσιλικόνες 199
5.1.1.3 Έλαια 200
5.1.1.4 Αμμωνιακά άλατα 201
5.1.2 Μορφές σκευασμάτων 202
5.1.3 Κριτήρια επιλογής σκευασμάτων 207
5.2 Εφαρμογή των ζιζανιοκτόνων 208
5.2.1 Εξοπλισμός εφαρμογής ζιζανιοκτόνων 208
5.2.1.1 Ψεκαστικά μηχανήματα 208
5.2.1.2 Σχοινοδιαβρέκτες 211
5.2.1.3 Μηχανήματα διασκόρπισης κοκκωδών σκευασμάτων 211
5.2.1.4 Κριτήρια επιλογής ψεκαστικού μηχανήματος 211
5.2.2 Τεχνική του ψεκασμού ζιζανιοκτόνων 212
5.2.2.1 Έλεγχος και ρύθμιση ψεκαστικού μηχανήματος 214
5.2.2.2 Παρασκευή ψεκαστικού υγρού 215
5.2.2.3 Προφυλάξεις κατά τον ψεκασμό 216
5.2.3 Ιδιότητες ψεκαστικού υγρού και δράση ζιζανιοκτόνων 217
5.2.3 Κατάταξη επεμβάσεων με ζιζανιοκτόνα 220
5.3 Ανακεφαλαίωση της μορφοποίησης και εφαρμογής ζιζανιοκτόνων 222
Βιβλιογραφία 222
Κεφάλαιο 6: Μηχανισμός και τρόπος δράσης ζιζανιοκτόνων 225
6.1 Κατάταξη ζιζανιοκτόνων με βάση τον τρόπο δράσης 225
6.1.1 Αναστολείς φωτοσύνθεσης ή βιοσύνθεσης φωτοσυνθετικών χρωστικών 228
6.1.1.1 C: Αναστολείς λειτουργίας φωτοσυστήματος II 228
6.1.1.2 D: Αναστολείς λειτουργίας φωτοσυστήματος Ι 243
6.1.1.3 E: Αναστολείς βιοσύνθεσης χλωροφύλλης (ένζυμο PPG-O) 248
6.1.1.4 F: Αναστολείς βιοσύνθεσης καροτενοειδών 254
6.1.1.4.1 F1: Αναστολείς της δράσης του ενζύμου PDS 254
6.1.1.4.2 F2: Αναστολείς της δράσης του ενζύμου 4-HPPD 256
6.1.1.4.3 F3: Ζιζανιοκτόνα με άγνωστη θέση δράσης 260
6.1.1.4.4 F4: Αναστολείς της δράσης του ενζύμου DOXP 261
6.1.1.5 Μηχανισμοί προστασίας των φυτών από διεγερμένα μόρια χλωροφύλλης και ενεργές μορφές οξυγόνου 262
6.1.2 Αναστολείς μεταβολισμού του κυττάρου 265
6.1.2.1 Α: Αναστολείς βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων (ένζυμο ACCase) 265
6.1.2.2 Β: Αναστολείς βιοσύνθεσης διακλαδισμένης αλυσίδας αμινοξέων (ένζυμο ALS ή AHAS) 273
6.1.2.3 G: Αναστολείς βιοσύνθεσης αρωματικών αμινοξέων (ένζυμο EPSPS) 282
6.1.2.4 Η: Αναστολείς βιοσύνθεσης γλουταμίνης (ένζυμο GS) 286
6.1.2.5 Ι: Αναστολείς βιοσύνθεσης φυλλικού οξέος (ένζυμο DHPS) 288
6.1.2.6 Μ: Αποσυζεύκτες οξειδωτικής φωσφορυλίωσης από βιοσύνθεση ΑΤΡ 289
6.1.2.7 Ν: Αναστολείς βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων (ένζυμα elongases) 290
6.1.3 Αναστολείς αύξησης/διαίρεσης του κυττάρου 296
6.1.3.1 Κ: Αναστολείς διαίρεσης του κυττάρου 296
6.1.3.1.1 Κ1: Αναστολείς συγκρότησης μικροσωληνίσκων (πρωτεΐνη tubulin) 296
6.1.3.1.2 Κ2: Αναστολείς οργάνωσης μικροσωληνίσκων (πρωτεΐνη tubulin) 301
6.1.3.1.3 Κ3: Αναστολείς βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων (ένζυμα elongases) 302
6.1.3.2 L: Αναστολείς βιοσύνθεσης κυτταρίνης (ένζυμο CESA) 306
6.1.3.3 O: Ζιζανιοκτόνα με δράση αυξίνης 308
6.1.3.4 P: Αναστολείς μεταφοράς αυξίνης 320
6.1.4 Z: Ζιζανιοκτόνα με άγνωστο τρόπο δράσης 321
6.1.5 Ανακεφαλαίωση των μηχανισμών και τρόπων δράσης ζιζανιοκτόνων 323
Βιβλιογραφία 326
Κεφάλαιο 7: Ανθεκτικότητα των ζιζανίων σε ζιζανιοκτόνα 333
7.1 Ορισμοί και μορφές ανθεκτικότητας των ζιζανίων 333
7.2 Μηχανισμοί ανθεκτικότητας των ζιζανίων σε ζιζανιοκτόνα 336
7.2.1 Τροποποίηση του στόχου δράσης του ζιζανιοκτόνου 336
7.2.2 Μεταβολισμός του ζιζανιοκτόνου 339
7.2.3 Υπερέκφραση του γονιδίου ανθεκτικότητας 344
7.2.4 Μειωμένη μεταφορά του ζιζανιοκτόνου στον χώρο δράσης 345
7.3 Παράγοντες που επηρεάζουν την εξέλιξη ανθεκτικότητας των ζιζανίων 347
7.3.1 Χαρακτηριστικά ζιζανίου 347
7.3.2 Ιδιότητες ζιζανιοκτόνου 350
7.3.3 Μέθοδοι γεωργικής πρακτικής 351
7.4 Ανθεκτικότητα ζιζανίων με βάση τον τρόπο δράσης των ζιζανιοκτόνων 351
7.4.1 Αναστολείς λειτουργίας του φωτοσυστήματος II 351
7.4.2 Αναστολείς λειτουργίας του φωτοσυστήματος I 354
7.4.3 Αναστολείς βιοσύνθεσης χλωροφύλλης (ένζυμο PPG-O) 354
7.4.4 Αναστολείς βιοσύνθεσης καροτενοειδών (ένζυμο PDS, 4-HPPD, DOXP) 355
7.4.5 Αναστολείς βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων (ένζυμο ACCase) 355
7.4.6 Αναστολείς βιοσύνθεσης αμινοξέων με διακλαδισμένη αλυσίδα (ένζυμο ALS ή AHAS) 358
7.4.7 Αναστολείς βιοσύνθεσης αρωματικών αμινοξέων (ένζυμο EPSPS) 362
7.4.8 Αναστολείς βιοσύνθεσης γλουταμίνης (ένζυμο GS) 364
7.4.9 Αναστολείς βιοσύνθεσης λιπαρών οξέων (ένζυμα elongases) 365
7.4.10 Αναστολείς συγκρότησης μικροσωλινίσκων (πρωτεΐνη tubulin) 365
7.4.11 Ζιζανιοκτόνα με δράση αυξίνης 366
7.5 Διεθνής κατάσταση της ανθεκτικότητας των ζιζανίων 368
7.6 Διάγνωση και ταυτοποίηση της ανθεκτικότητας των ζιζανίων 370
7.7 Μέτρα διαχείρισης της ανθεκτικότητας των ζιζανίων 373
7.8 Ανακεφαλαίωση της ανθεκτικότητας των ζιζανίων σε ζιζανιοκτόνα 376
Βιβλιογραφία 377
Κεφάλαιο 8: Γενετικώς τροποποιημένα φυτά με ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα 385
8.1 Ορισμοί και χαρακτηριστικά των γενετικώς τροποποιημένων φυτών 385
8.2 Δημιουργία φυτών με ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα 386
8.2.1 Ανθεκτικά φυτά χωρίς μεταφορά γονιδίων 386
8.2.2 Ανθεκτικά φυτά με μεταφορά γονιδίων 387
8.2.2.1 Ανθεκτικά φυτά με κλασική βελτίωση 387
8.2.2.2 Ανθεκτικά φυτά με γενετική μηχανική 388
8.3 Διεθνής κατάσταση των ΓΤ φυτών (1996-2013) 394
8.4 Οφέλη από την καλλιέργεια των ΓΤ φυτών 395
8.5 Επιπτώσεις από την καλλιέργεια των ΓΤ φυτών 396
8.5.1 Τεχνολογικές επιπτώσεις 396
8.5.2 Οικολογικές-περιβαλλοντικές επιπτώσεις 396
8.5.3 Οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις 399
8.5.4 Διατροφικές επιπτώσεις 400
8.5.5 Επιπτώσεις στη δημόσια υγεία (ανησυχίες για ανάπτυξη ανθεκτικών μικροβίων σε αντιβιοτικά) 402
8.6 Προϋποθέσεις για αποδοχή της καλλιέργειας των ΓΤ φυτών 403
8.7 Νέες τάσεις στη δημιουργία ΓΤ φυτών 407
8.8 Ανακεφαλαίωση των ΓΤ φυτών με ανθεκτικότητα σε ζιζανιοκτόνα 408
Βιβλιογραφία 409
Ευρετήριο όρων 415